本實(shí)用新型涉及一種數(shù)字電能表，尤其是一種包含多個(gè)相互獨(dú)立的電能計(jì)量模塊和電源模塊的交流數(shù)字電能表。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)中，智能電表包含多個(gè)電能計(jì)量模塊，現(xiàn)有的多回路電能表采用分時(shí)復(fù)用技術(shù)，測(cè)量精度不高，此外，多通道為同一電源進(jìn)行供電，在電源電路發(fā)生故障，會(huì)導(dǎo)致智能電表無(wú)法進(jìn)行正常的電壓電流數(shù)據(jù)采集。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種多通道交流數(shù)字電能表，包括計(jì)量模塊、電源模塊、主控模塊、通信模塊和人機(jī)交互模塊；待測(cè)回路分別與電源模塊和計(jì)量模塊連接，電源模塊分別與計(jì)量模塊、主控模塊、通信模塊和人機(jī)交互模塊連接；

計(jì)量模塊包括十二路電壓電流采集單元和四片計(jì)量芯片，十二路電壓電流采集單元采集十二路待測(cè)回路的電壓和電流信號(hào)，每一片計(jì)量芯片的輸入端分別與三路電壓電流采集單元的輸出端連接；

電源模塊包括十二路供電電源單元，十二路供電電源與十二路電壓電流采集單元一一對(duì)應(yīng)連接，每一路供電電源單元包括整流電路、防雷電路、過(guò)壓電路、過(guò)流電路、變壓電路、開關(guān)電源集成電路和光耦電路，待測(cè)回路經(jīng)整流電路、變壓電路后與開關(guān)電源集成電路的一個(gè)輸入端連接，待測(cè)回路經(jīng)整流電路、防雷電路后與開關(guān)電源集成電路的一個(gè)輸入端連接，變壓電路的一個(gè)輸出端與過(guò)流電路的輸入端連接，輸出供電電壓，過(guò)流電路的輸出端與光耦電路連接，變壓電路的另一個(gè)輸出端與光耦電路連接后與開關(guān)電源集成電路的一個(gè)輸入端連接；

主控模塊包括主控芯片、時(shí)鐘芯片和存儲(chǔ)芯片，時(shí)鐘芯片、存儲(chǔ)芯片分別與主控芯片連接；計(jì)量芯片的輸出端與主控芯片的電壓電流數(shù)據(jù)端連接，計(jì)量芯片的控制端與主控芯片的計(jì)量芯片片選端連接，主控芯片的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)端與通信單元的輸入輸出端連接。

進(jìn)一步地，電壓電流采集單元包括電壓采集單元和電流采集單元，電壓采集單元包括電壓互感器，電壓互感器的輸入端與一路待測(cè)回路連接，電壓互感器的一個(gè)輸出端子與第一電壓電阻連接后接地，該輸出端子與第二電壓電阻連接后輸出電壓信號(hào)，第二電壓電阻與第一電容連接后接地；電壓互感器的另一個(gè)輸出端與第三電壓電阻連接后接地，該輸出端子與第四電壓電阻連接后輸出電壓信號(hào)，第四電壓電阻與第二電容連接后接地；

電流采集單元包括電流互感器，電流互感器的輸入端子1、輸入端子2與一路待測(cè)回路連接，電流互感器的輸出端子3與第一電流電阻連接后接地，輸出端子3與第二電流電阻連接后輸出電壓信號(hào)，第二電流電阻與第三電容連接后接地；電壓互感器的輸出端子4與第三電流電阻連接后接地，輸出端子4與第四電流電阻連接后輸出電壓信號(hào)，第四電流電阻與第四電容連接后接地。

進(jìn)一步地，計(jì)量芯片采用高精度計(jì)量芯片ATT7022EU，高精度計(jì)量芯片ATT7022EU包含的6路采集通道依次與三路電壓采集單元的輸出端和三路電流采集單元的輸出端連接，高精度計(jì)量芯片ATT7022EU的片選信號(hào)與主控芯片的計(jì)量芯片片選端連接，高精度計(jì)量芯片ATT7022EU的輸出端與主控芯片的計(jì)量數(shù)據(jù)輸入端連接。

進(jìn)一步地，電源電路包括整流二極管D9、自恢復(fù)保險(xiǎn)RV1、自恢復(fù)保險(xiǎn)RV2、自恢復(fù)保險(xiǎn)RV3、變壓器、三端式開關(guān)電源集成電路IC1、光耦器，整流二極管D9的輸入端與待測(cè)回路的火線連接，整流二極管D9的輸出端一路與自恢復(fù)保險(xiǎn)RV1、指示燈連接后接地，一路與保險(xiǎn)管RF1的一端連接，保險(xiǎn)管RF1的另一端分別與自恢復(fù)保險(xiǎn)RV3的一端和變壓器的線圈TIB的端子6連接，待測(cè)回路的零線一路與自恢復(fù)保險(xiǎn)RV2連接后接地，另一路分別與自恢復(fù)保險(xiǎn)RV3的另一端和三端式開關(guān)電源集成電路IC1的S端連接，變壓器的線圈T1B的端子8與三端式開關(guān)電源集成電路IC1的D端連接，變壓器的線圈T1A的端子3經(jīng)二極管D3、電感L1后一路輸出供電電壓，一路分別與電阻R3的一端和電阻R4的一端連接，電阻R3的另一端與光耦器的輸入端U1A的端子1連接，電阻R4的另一端分別與電容C12的一端、穩(wěn)壓二極管IC2、電阻R5的一端連接，電容C12的另一端、穩(wěn)壓二極管、電阻R5的另一端連接后與光耦器的輸入端U1A的端子2連接，光耦器的輸出端U1B的端子3與電感L2連接后與三端式開關(guān)電源集成電路IC1的C端連接，電感L2的另一端與電阻R2、電容C3后與三端式開關(guān)電源集成電路IC1的S端連接，光耦器的輸出端U1B的端子4經(jīng)電容C11后與變壓器的線圈T1C的端子6連接，變壓器的線圈T1C的端子10與二極管D4連接后與光耦器的輸出端U1B的端子4連接。

進(jìn)一步地，主控芯片U2的引腳RA4、引腳RA5、引腳RE0、引腳RE1依次與四片計(jì)量芯片的片選引腳連接，主控芯片U2的引腳RA2、引腳RA3、引腳RC1、引腳RC0依次與四片計(jì)量芯片的輸出端連接；

時(shí)鐘芯片U4的引腳2分別與晶振芯片Y2的一端、電容C31的一端連接，引腳3與晶振芯片Y2的另一端、電容C32的一端連接，時(shí)鐘芯片U4的引腳5與主控芯片U2的引腳NC連接，時(shí)鐘芯片U4的引腳6與主控芯片U2的引腳RB7連接，時(shí)鐘芯片U4的引腳7與主控芯片U2的引腳RB6連接；

存儲(chǔ)芯片U7的引腳1與主控芯片U2的引腳RD4連接，存儲(chǔ)芯片U7的引腳2與主控芯片U2的引腳RD5連接，存儲(chǔ)芯片U7的引腳5與主控芯片U2的引腳RB0連接，存儲(chǔ)芯片U7的引腳6與主控芯片U2的引腳RD7連接，存儲(chǔ)芯片U7的引腳3與主控芯片U2的引腳RD6連接；

主控芯片U2的引腳RB2與電阻R12連接后與三極管Q1的基極連接，三極管Q1的集電極外接供電模塊輸出電壓，三極管Q1的發(fā)射極與電阻Rb1連接后與背光板B1的引腳1連接，背光板B1的引腳2接地。

進(jìn)一步地，通信單元包括RS485收發(fā)器芯片U10，RS485收發(fā)器芯片U10的引腳3與主控芯片U2的引腳RC7連接，RS485收發(fā)器芯片U10的引腳6與主控芯片U2的引腳RC6連接，RS485收發(fā)器芯片U10的引腳4和引腳5連接后與三極管Q2的集電極連接，三極管Q2的基極與電阻R125連接后與主控芯片U2的引腳RC6連接，三極管Q2的發(fā)射極接地；RS485收發(fā)器芯片U10的引腳12與熱敏電阻F5連接后與異地的RS485收發(fā)器芯片的收發(fā)端連接，RS485收發(fā)器芯片U10的引腳13與熱敏電阻F6連接后與異地的RS485收發(fā)器芯片的收發(fā)端連接。

進(jìn)一步地，人機(jī)交互模塊包括按鍵單元和顯示單元，按鍵單元包括按鍵開關(guān)S1、按鍵開關(guān)S2、按鍵開關(guān)S3、按鍵開關(guān)S4，按鍵開關(guān)S1的一端、按鍵開關(guān)S2的一端、按鍵開關(guān)S3的一端、按鍵開關(guān)S4的一端依次與主控芯片的引腳RD0、引腳RD1、引腳RD3、引腳RD2連接；按鍵開關(guān)S1的另一端、按鍵開關(guān)S2的另一端、按鍵開關(guān)S3的另一端、按鍵開關(guān)S4的另一端依次與電阻R1、電阻R4、電阻R6、電阻R9后接地；

顯示單元包括液晶顯示芯片J2，液晶顯示芯片J2的引腳1與主控芯片的引腳RA1連接，引腳2與主控芯片U2的引腳RA0連接，引腳12與主控芯片的引腳連接，引腳13與主控芯片的引腳VPP連接。

本實(shí)用新型的有益效果是，

1、本實(shí)用新型電能計(jì)量模塊包括四片相互獨(dú)立的交流電表計(jì)量芯片，分別與多路電流采樣回路和電壓采樣回路連接，各個(gè)回路同時(shí)檢測(cè)同時(shí)計(jì)量，各芯片電源獨(dú)立，測(cè)量精度達(dá)到0.1級(jí)?？朔爽F(xiàn)有多回路電能表分時(shí)計(jì)量的弊端，大大提高了測(cè)量精度，有功達(dá)到0.1S，無(wú)功0.2S。

2、專用電源的設(shè)計(jì)，當(dāng)負(fù)載變重或待測(cè)回路電壓過(guò)低而引起5V電壓下降時(shí)，流過(guò)光耦器電流減小，光敏管內(nèi)阻增大，WS175的G極電位下降，經(jīng)WS175內(nèi)部電路比較后使開關(guān)管頻率升高，輸出電壓上升；反之亦然。如果負(fù)載短路引起開關(guān)管嚴(yán)重過(guò)流時(shí)，內(nèi)部的過(guò)流保護(hù)電路將動(dòng)作，通過(guò)控制電路使開關(guān)電源停振，整機(jī)得以保護(hù)。提高供電穩(wěn)定性，提高功率轉(zhuǎn)化率，功耗低。

附圖說(shuō)明

圖1是多通道交流數(shù)字電能表結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是第一路電壓采集單元電路圖；

圖3是第一路電流采集單元電路圖；

圖4是第二路電壓采集單元電路圖；

圖5是第二路電流采集單元電路圖；

圖6是第三路電壓采集單元電路圖；

圖7是第三路電流采集單元電路圖；

圖8是第四路電壓采集單元電路圖；

圖9是第四路電流采集單元電路圖；

圖10是第五路電壓采集單元電路圖；

圖11是第五路電流采集單元電路圖；

圖12是第六路電壓采集單元電路圖；

圖13是第六路電流采集單元電路圖；

圖14是第七路電壓采集單元電路圖；

圖15是第七路電流采集單元電路圖；

圖16是第八路電壓采集單元電路圖；

圖17是第八路電流采集單元電路圖；

圖18是第九路電壓采集單元電路圖；

圖19是第九路電流采集單元電路圖；

圖20是第十路電壓采集單元電路圖；

圖21是第十路電流采集單元電路圖；

圖22是第十一路電壓采集單元電路圖；

圖23是第十一路電流采集單元電路圖；

圖24是第十二路電壓采集單元電路圖；

圖25是第十二路電流采集單元電路圖；

圖26是第一片計(jì)量芯片電路圖；

圖27是第二片計(jì)量芯片電路圖；

圖28是第三片計(jì)量芯片電路圖；

圖29是第四片計(jì)量芯片電路圖；

圖30是電源電路圖；

圖31是主控芯片電路圖；

圖32是通信單元電路圖；

圖33是按鍵單元電路圖；

圖34是顯示單元電路圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，一種多通道交流數(shù)字電能表，包括計(jì)量模塊、電源模塊、主控模塊、通信模塊和人機(jī)交互模塊；待測(cè)回路分別與電源模塊和計(jì)量模塊連接，電源模塊分別與計(jì)量模塊、主控模塊、通信模塊和人機(jī)交互模塊連接。

計(jì)量模塊包括十二路電壓電流采集單元和四片計(jì)量芯片，十二路電壓電流采集單元采集十二路待測(cè)回路的電壓和電流信號(hào)，每一片計(jì)量芯片的輸入端分別與三路電壓電流采集單元的輸出端連接。

如圖2所示，電壓采集單元包括電壓互感器，電壓互感器的輸入端與一路待測(cè)回路連接，電壓互感器的一個(gè)輸出端子與電阻R127連接后接地，該輸出端子與電阻R17連接后輸出電壓信號(hào)V2P，電阻R17與電容C18連接后接地；電壓互感器的另一個(gè)輸出端與電阻R128連接后接地，該輸出端子與電阻R18連接后輸出電壓信號(hào)V2N，電阻R18與電容C22連接后接地。

如圖3所示，電流采集單元包括電流互感器，電流互感器的輸入端子與一路待測(cè)回路連接，電流互感器的輸出端子3與與電阻R23連接后接地，輸出端子3與電阻R29連接后輸出電壓信號(hào)V1N，電阻R29與電容C30連接后接地；電壓互感器的輸出端子4與電阻R24連接后接地，輸出端子4與電阻R30連接后輸出電壓信號(hào)V1P，電阻R30與電容C31連接后接地。

如圖4至圖25所示，十一路電壓采集單元和十一路電流采集單元完成對(duì)另外十一路待測(cè)回路的電壓信號(hào)和電流信號(hào)采集，電路圖原理同圖2、圖3所述，在此不再贅述。

如圖26所示，計(jì)量芯片采用高精度計(jì)量芯片ATT7022EU，高精度計(jì)量芯片ATT7022EU包含的6路采集通道依次與三路電壓采集單元的輸出端和三路電流采集單元的輸出端連接，高精度計(jì)量芯片ATT7022EU的片選信號(hào)與主控芯片的計(jì)量芯片片選端連接，高精度計(jì)量芯片ATT7022EU的輸出端與主控芯片的計(jì)量數(shù)據(jù)輸入端連接。

如圖27至圖29所示，三片計(jì)量芯片與九路電壓采集單元和九路電流采集單元的輸出端連接，原理同圖26，在此不再贅述。

如圖30所示，電源電路包括整流二極管D9、自恢復(fù)保險(xiǎn)RV1、自恢復(fù)保險(xiǎn)RV2、自恢復(fù)保險(xiǎn)RV3、變壓器、三端式開關(guān)電源集成電路IC1、光耦器，整流二極管D9的輸入端與待測(cè)回路的火線連接，整流二極管D9的輸出端一路與自恢復(fù)保險(xiǎn)RV1、指示燈連接后接地，一路與保險(xiǎn)管RF1的一端連接，保險(xiǎn)管RF1的另一端分別與自恢復(fù)保險(xiǎn)RV3的一端和變壓器的線圈TIB的端子6連接，待測(cè)回路的零線一路與自恢復(fù)保險(xiǎn)RV2連接后接地，另一路分別與自恢復(fù)保險(xiǎn)RV3的另一端和三端式開關(guān)電源集成電路IC1的S端連接，變壓器的線圈T1B的端子8與三端式開關(guān)電源集成電路IC1的D端連接，變壓器的線圈T1A的端子3經(jīng)二極管D3、電感L1后一路輸出供電電壓，一路分別與電阻R3的一端和電阻R4的一端連接，電阻R3的另一端與光耦器的輸入端U1A的端子1連接，電阻R4的另一端分別與電容C12的一端、穩(wěn)壓二極管IC2、電阻R5的一端連接，電容C12的另一端、穩(wěn)壓二極管、電阻R5的另一端連接后與光耦器的輸入端U1A的端子2連接，光耦器的輸出端U1B的端子3與電感L2連接后與三端式開關(guān)電源集成電路IC1的C端連接，電感L2的另一端與電阻R2、電容C3后與三端式開關(guān)電源集成電路IC1的S端連接，光耦器的輸出端U1B的端子4經(jīng)電容C11后與變壓器的線圈T1C的端子6連接，變壓器的線圈T1C的端子10與二極管D4連接后與光耦器的輸出端U1B的端子4連接。

如圖31所示，主控芯片U2的引腳RA4、引腳RA5、引腳RE0、引腳RE1依次與四片計(jì)量芯片的片選引腳連接，主控芯片U2的引腳RA2、引腳RA3、引腳RC1、引腳RC0依次與四片計(jì)量芯片的輸出端連接。

時(shí)鐘芯片U4的引腳2分別與晶振芯片Y2的一端、電容C31的一端連接，引腳3與晶振芯片Y2的另一端、電容C32的一端連接，時(shí)鐘芯片U4的引腳5與主控芯片U2的引腳NC連接，時(shí)鐘芯片U4的引腳6與主控芯片U2的引腳RB7連接，時(shí)鐘芯片U4的引腳7與主控芯片U2的引腳RB6連接。

存儲(chǔ)芯片U7的引腳1與主控芯片U2的引腳RD4連接，存儲(chǔ)芯片U7的引腳2與主控芯片U2的引腳RD5連接，存儲(chǔ)芯片U7的引腳5與主控芯片U2的引腳RB0連接，存儲(chǔ)芯片U7的引腳6與主控芯片U2的引腳RD7連接，存儲(chǔ)芯片U7的引腳3與主控芯片U2的引腳RD6連接。

主控芯片U2的引腳RB2與電阻R12連接后與三極管Q1的基極連接，三極管Q1的集電極外接供電模塊輸出電壓，三極管Q1的發(fā)射極與電阻Rb1連接后與背光板B1的引腳1連接，背光板B1的引腳2接地。

如圖32所示，通信單元包括RS485收發(fā)器芯片U10，RS485收發(fā)器芯片U10的引腳3與主控芯片U2的引腳RC7連接，RS485收發(fā)器芯片U10的引腳6與主控芯片U2的引腳RC6連接，RS485收發(fā)器芯片U10的引腳4和引腳5連接后與三極管Q2的集電極連接，三極管Q2的基極與電阻R125連接后與主控芯片U2的引腳RC6連接，三極管Q2的發(fā)射極接地；RS485收發(fā)器芯片U10的引腳12與熱敏電阻F5連接后與異地的RS485收發(fā)器芯片的收發(fā)端連接，RS485收發(fā)器芯片U10的引腳13與熱敏電阻F6連接后與異地的RS485收發(fā)器芯片的收發(fā)端連接。

如圖33所示，按鍵單元包括按鍵開關(guān)S1、按鍵開關(guān)S2、按鍵開關(guān)S3、按鍵開關(guān)S4，按鍵開關(guān)S1的一端、按鍵開關(guān)S2的一端、按鍵開關(guān)S3的一端、按鍵開關(guān)S4的一端依次與主控芯片的引腳RD0、引腳RD1、引腳RD3、引腳RD2連接；按鍵開關(guān)S1的另一端、按鍵開關(guān)S2的另一端、按鍵開關(guān)S3的另一端、按鍵開關(guān)S4的另一端依次與電阻R1、電阻R4、電阻R6、電阻R9后接地。

如圖34所示，顯示單元包括液晶顯示芯片J2，液晶顯示芯片J2的引腳1與主控芯片的引腳RA1連接，引腳2與主控芯片U2的引腳RA0連接，引腳12與主控芯片的引腳連接，引腳13與主控芯片的引腳VPP連接。

上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本實(shí)用新型的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍以內(nèi)。