一種帶rs485接口的能效監(jiān)測(cè)終端設(shè)備的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種帶RS485接口的能效監(jiān)測(cè)終端設(shè)備，包括CPU模塊，三相電流采集模塊，三相電壓采集模塊，模數(shù)AD轉(zhuǎn)換模塊，按鍵輸入模塊和RS485接口電路；所述模數(shù)AD轉(zhuǎn)換模塊采用ARM微控制器內(nèi)部的ADC模塊；所述三相電流采集模塊的輸出端連接模數(shù)AD轉(zhuǎn)換模塊的三路輸入端；所述三相電壓采集模塊的輸出端連接模數(shù)AD轉(zhuǎn)換模塊的另三路輸入端；所述按鍵輸入模塊的輸出端與CPU模塊連接；所述RS485接口電路與所述的CPU模塊連接。本實(shí)用新型通過(guò)采用完全圍繞ST公司的STM32F1系列嵌入式ARM微控制器構(gòu)建的系統(tǒng)STM32F103VET6具有低功耗、低成本、高性能的特點(diǎn)；方便添加接口；電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)處理功能強(qiáng)大，具有良好的應(yīng)用前景。
【專利說(shuō)明】
一種帶RS485接口的能效監(jiān)測(cè)終端設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于電力能效監(jiān)測(cè)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種RS485接口的能效監(jiān)測(cè)終端設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]電力管理系統(tǒng)終端是以計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)、電力自動(dòng)控制技術(shù)為基礎(chǔ)的信息采集、處理和實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)。
[0003]現(xiàn)有的電力管理系統(tǒng)終端技術(shù)對(duì)大電量客戶的管理一般采用一塊多功能的能效監(jiān)控終端對(duì)用電情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)傳輸相關(guān)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)到電力管理系統(tǒng)終端。RS485串口通信是采用差分平衡信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)囊环N方式，具有良好的抗噪聲干擾性、長(zhǎng)距離傳輸、多站能力、電路簡(jiǎn)單、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，因此，RS485串口通信成為電力系統(tǒng)通信的首選。但是微處理器自帶的串口通常為通用的同步/異步收發(fā)的USART接口(通用同步異步收發(fā)器Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter)，USART接口包括串口發(fā)送引腳和串口接收引腳，所以這就需要串口轉(zhuǎn)換芯片及相應(yīng)的電路來(lái)控制USART接口與RS485接口之間的轉(zhuǎn)換，傳統(tǒng)的解決方案是用MCU的1端口或者較復(fù)雜的切換電路控制串口轉(zhuǎn)換芯片的觸發(fā)端口，從而來(lái)實(shí)現(xiàn)USART接口與RS485接口之間的數(shù)據(jù)接收和發(fā)送，完成RS485接口和USART接口的通信轉(zhuǎn)換，這樣會(huì)浪費(fèi)M⑶的控制1端口，在通信過(guò)程中，需要通過(guò)MCU來(lái)切換串口轉(zhuǎn)換芯片收發(fā)狀態(tài)，增加其程序設(shè)計(jì)的復(fù)雜度和難度。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]為解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型通過(guò)采用高性能的嵌入式ARM微控制器的同時(shí)采用帶隔離和自動(dòng)收發(fā)的RS485接口電路供設(shè)備進(jìn)行RS485通信，解決了串口自動(dòng)收發(fā)的功能，減少了對(duì)微處理器的資源損耗，確保能效監(jiān)測(cè)終端485通信的可靠性。
[0005]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:一種帶RS485接口的能效監(jiān)測(cè)終端設(shè)備，包括CPU模塊，三相電流采集模塊，三相電壓采集模塊，模數(shù)AD轉(zhuǎn)換模塊，按鍵輸入模塊和RS485接口電路，其中:
[0006]所述CPU模塊用于進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理，所述CPU模塊包括STM32F1系列的嵌入式ARM微控制器；
[0007]所述三相電流采集模塊用于交流電流信號(hào)的采集，并將其轉(zhuǎn)換成所述模數(shù)AD轉(zhuǎn)換模塊可識(shí)別的電壓信號(hào)；
[0008]所述三相電壓采集模塊用于交流電壓信號(hào)的采集，并將其轉(zhuǎn)換成所述模數(shù)AD轉(zhuǎn)換模塊可識(shí)別的電壓信號(hào)；
[0009]所述模數(shù)AD轉(zhuǎn)換模塊用于將表征交流電流和交流電壓的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；
[0010]所述按鍵輸入模塊用于對(duì)設(shè)備進(jìn)行復(fù)位處理；
[0011]所述RS485接口電路用于進(jìn)行能效監(jiān)控終端的參數(shù)設(shè)置和監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的傳輸；
[0012]所述模數(shù)AD轉(zhuǎn)換模塊采用ARM微控制器內(nèi)部的ADC模塊;所述三相電流采集模塊的輸出端連接模數(shù)AD轉(zhuǎn)換模塊的三路輸入端;所述三相電壓采集模塊的輸出端連接模數(shù)AD轉(zhuǎn)換模塊的另三路輸入端;所述按鍵輸入模塊的輸出端與CPU模塊連接;所述RS485接口電路為帶隔離和自動(dòng)收發(fā)的RS485通信電路，所述RS485接口電路與所述的CPU模塊連接。
[0013]優(yōu)選地，所述ARM微控制器的具體型號(hào)為STM32F103VET6。
[0014]優(yōu)選地，所述模數(shù)AD轉(zhuǎn)換模塊采用穩(wěn)壓電源為ADC模塊提供基準(zhǔn)輸入。
[0015]優(yōu)選地，所述的三相電流采集模塊包括依次連接的電流互感器模塊和信號(hào)調(diào)理模塊;其中:
[0016]所述電流互感模塊包括多個(gè)電流互感器，所述電流互感器用于檢測(cè)各相電流；
[0017]所述信號(hào)調(diào)理模塊包括穩(wěn)壓電源和運(yùn)放跟隨電路，所述穩(wěn)壓電源為運(yùn)放電路提供直流偏置電壓，所述運(yùn)放電路用于放大電流信號(hào)；
[0018]所述穩(wěn)壓電源與運(yùn)放電路相連，所述運(yùn)放電路的輸入端與所述電流互感器相連，所述運(yùn)放電路的輸出端分別與所述模數(shù)AD轉(zhuǎn)換模塊的三路輸入端IA+、IB+、IC+相連。
[0019]優(yōu)選地，所述的三相電壓采集模塊包括電阻分壓模塊和信號(hào)調(diào)理模塊，其中:
[0020]所述電阻分壓模塊用于將市電等比例轉(zhuǎn)化成可供所述模數(shù)AD轉(zhuǎn)換模塊處理的電壓范圍，所述電阻分壓模塊的輸出端分別與所述模數(shù)AD轉(zhuǎn)換模塊的三路輸入端UA+、UB+、UC+相連；
[0021]所述信號(hào)調(diào)理模塊包括穩(wěn)壓電源和運(yùn)放跟隨電路，所述穩(wěn)壓電源輸出直流偏置電壓，其通過(guò)運(yùn)放跟隨電路與所述電阻分壓模塊的負(fù)端相連。
[0022]優(yōu)選地，所述RS485接口電路包括收發(fā)信號(hào)隔離模塊、觸發(fā)信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊、收發(fā)信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊以及信號(hào)保護(hù)模塊，所述收發(fā)信號(hào)隔離模塊一端與所述CHJ模塊連接，另一端依次與所述觸發(fā)信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊、所述收發(fā)信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊以及所述信號(hào)保護(hù)模塊連接。
[0023 ]優(yōu)選地，所述收發(fā)信號(hào)隔離模塊與所述CPU模塊的USART接口連接。
[0024]優(yōu)選地，所述按鍵輸入模塊與所述CPU模塊的1口相連，所述CPU模塊通過(guò)所述1口檢測(cè)按鍵狀態(tài)，用于判斷是否進(jìn)行復(fù)位處理。
[0025]本實(shí)用新型通過(guò)采用完全圍繞ST公司的STM32F1系列嵌入式ARM微控制器構(gòu)建的系統(tǒng)STM32F103VET6，具有豐富的系統(tǒng)與通信接口，從而提供了一種低功耗、低成本、高性能的單片能效數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)終端設(shè)備的解決方案;STM32F103VET6集成了許多標(biāo)準(zhǔn)接口，可提供一系列符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的外設(shè)，方便添加接口；通過(guò)以上采用STM32F103VET6設(shè)置的能效監(jiān)測(cè)終端，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)處理功能強(qiáng)大，具有良好的應(yīng)用前景。
【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1為本實(shí)用新型一種帶RS485接口的能效監(jiān)測(cè)終端設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)框圖；
[0027]圖2為本實(shí)用新型的三相電流采集模塊的電路圖；
[0028]圖3為本實(shí)用新型的三相電壓采集模塊的電路圖；
[0029 ]圖4為本實(shí)用新型的RS485接口電路的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步說(shuō)明:[0031 ]如附圖1所示，一種帶RS485接口的能效監(jiān)測(cè)終端設(shè)備，包括CPU模塊001，三相電流采集模塊002，三相電壓采集模塊003，模數(shù)AD轉(zhuǎn)換模塊004，按鍵輸入模塊005，RS485接口電路006 ；其中CPU模塊001采用ST公司生產(chǎn)的STM32F1系列的嵌入式ARM微控制器，所述模數(shù)AD轉(zhuǎn)換模塊004采用ARM微控制器內(nèi)部的ADC模塊(ADC模塊為模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器模塊)；所述三相電流采集模塊002用于交流電流信號(hào)的采集，并將其轉(zhuǎn)換成所述模數(shù)AD轉(zhuǎn)換模塊004可識(shí)別的電壓信號(hào)，其輸入端連接三相交流電流接線端子IA、IB、IC，其輸出端與所述模數(shù)AD轉(zhuǎn)換模塊004的三路輸入端IA+、IB+、IC+相連;三相電壓采集模塊003用于交流電壓信號(hào)的采集，并將其轉(zhuǎn)換成所述模數(shù)AD轉(zhuǎn)換模塊004可識(shí)別的電壓信號(hào)，其輸入端連接三相交流電壓接線端子UA、UB、UC、UN，其輸出端與所述模數(shù)AD轉(zhuǎn)換模塊004的三路輸入端UA+、UB+、UC+相連;所述模數(shù)AD轉(zhuǎn)換模塊004用于將表征交流電流和交流電壓的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，供所述CHJ模塊001進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理，主要是將電壓信號(hào)對(duì)時(shí)間積分再乘以一個(gè)常數(shù)，從而獲得基本的三相電流和三相電壓數(shù)據(jù)，再通過(guò)對(duì)基本的三相電流和三相電壓數(shù)據(jù)進(jìn)一步數(shù)據(jù)處理得到能效數(shù)據(jù)信號(hào);所述按鍵輸入模塊005通過(guò)上拉電阻連接到高電平，并與所述CPU模塊001的1□相連，所述CPU模塊001通過(guò)此1□檢測(cè)按鍵狀態(tài)，從而判斷是否進(jìn)行復(fù)位處理;所述RS485接口電路006為帶隔離和自動(dòng)收發(fā)的RS485通信電路，并且與所述的CPU模塊001連接，通過(guò)所述RS485接口電路006進(jìn)行能效監(jiān)控終端的參數(shù)設(shè)置和監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的傳輸。
[0032]本實(shí)用新型通過(guò)設(shè)置自動(dòng)收發(fā)RS485接口電路供設(shè)備進(jìn)行485通信，確保了能效監(jiān)測(cè)終端數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?br>[0033]如附圖2所示，所述三相電流采集模塊002包含電流互感器模塊、電路保護(hù)模塊及信號(hào)調(diào)理模塊，所述三相電流采集模塊002的三相交流電流IA、IB、IC輸入后，電流通過(guò)電流互感器模塊等比例轉(zhuǎn)化，通過(guò)瞬態(tài)抑制二極管進(jìn)行過(guò)流保護(hù)，避免器件燒毀，轉(zhuǎn)化的電流通過(guò)采樣電阻R3、R8，R13得到采樣電壓，隨之將采樣電壓信號(hào)通過(guò)運(yùn)放電路進(jìn)行信號(hào)調(diào)理，進(jìn)而與所述模數(shù)AD轉(zhuǎn)換模塊004的三路輸入端IA+、IB+、IC+相連。
[0034]如附圖3所示，所述三相電壓采集模塊003包括電阻分壓模塊和信號(hào)調(diào)理模塊，所述信號(hào)調(diào)理模塊包括穩(wěn)壓電源和運(yùn)放跟隨電路，所述穩(wěn)壓電源輸出直流偏置電壓，通過(guò)運(yùn)放跟隨電路與所述電阻分壓模塊負(fù)端相連，三相電壓采集模塊003的三相電壓輸入后，通過(guò)電阻分壓模塊可直接將市電等比例轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)換后的電壓與信號(hào)調(diào)理模塊的直流偏置電壓進(jìn)行疊加，進(jìn)而與所述模數(shù)AD轉(zhuǎn)換模塊的另三路輸入端UA+、UB+、UC+相連。
[0035]如附圖4所示，所述RS485接口電路006為帶隔離和自動(dòng)收發(fā)的RS485通信電路，包括收發(fā)信號(hào)隔離模塊、觸發(fā)信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊、收發(fā)信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊以及信號(hào)保護(hù)模塊，所述收發(fā)信號(hào)隔離模塊一端與所述CHJ模塊連接，另一端依次與所述觸發(fā)信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊、所述收發(fā)信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊以及所述信號(hào)保護(hù)模塊連接。所述收發(fā)信號(hào)隔離模塊與所述(PU模塊的USART接口連接。所述按鍵輸入模塊與所述CPU模塊的1 口相連，所述CPU模塊通過(guò)所述1 口檢測(cè)按鍵狀態(tài)，用于判斷是否進(jìn)行復(fù)位處理。
[0036]本實(shí)用新型通過(guò)采用完全圍繞ST公司的STM32F1系列嵌入式ARM微控制器構(gòu)建的系統(tǒng)STM32F103VET6，具有豐富的系統(tǒng)與通信接口，從而提供了一種低功耗、低成本、高性能的單片能效數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)終端的解決方案。STM32F103VET6集成了許多標(biāo)準(zhǔn)接口，可提供一系列符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的外設(shè)，方便添加接口。通過(guò)以上采用STM32F103VET6設(shè)置的能效監(jiān)測(cè)終端，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)處理功能強(qiáng)大，具有良好的應(yīng)用前景。
[0037]根據(jù)上述說(shuō)明書(shū)的揭示和指導(dǎo)，本實(shí)用新型所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以對(duì)上述實(shí)施方式進(jìn)行變更和修改。因此，本實(shí)用新型并不局限于上面揭示和描述的【具體實(shí)施方式】，對(duì)實(shí)用新型的一些修改和變更也應(yīng)當(dāng)落入本實(shí)用新型的權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。此外，盡管本說(shuō)明書(shū)中使用了一些特定的術(shù)語(yǔ)，但這些術(shù)語(yǔ)只是為了方便說(shuō)明，并不對(duì)本實(shí)用新型構(gòu)成任何限制。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種帶RS485接口的能效監(jiān)測(cè)終端設(shè)備，其特征在于:包括CPU模塊，三相電流采集模塊，三相電壓采集模塊，模數(shù)AD轉(zhuǎn)換模塊，按鍵輸入模塊和RS485接口電路，其中: 所述CPU模塊用于進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理，所述CPU模塊包括STM32F1系列的嵌入式ARM微控制器; 所述三相電流采集模塊用于交流電流信號(hào)的采集，并將其轉(zhuǎn)換成所述模數(shù)AD轉(zhuǎn)換模塊可識(shí)別的電壓信號(hào)； 所述三相電壓采集模塊用于交流電壓信號(hào)的采集，并將其轉(zhuǎn)換成所述模數(shù)AD轉(zhuǎn)換模塊可識(shí)別的電壓信號(hào)； 所述模數(shù)AD轉(zhuǎn)換模塊用于將表征交流電流和交流電壓的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)； 所述按鍵輸入模塊用于對(duì)設(shè)備進(jìn)行復(fù)位處理； 所述RS485接口電路用于進(jìn)行能效監(jiān)控終端的參數(shù)設(shè)置和監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的傳輸； 所述模數(shù)AD轉(zhuǎn)換模塊采用ARM微控制器內(nèi)部的ADC模塊;所述三相電流采集模塊的輸出端連接所述模數(shù)AD轉(zhuǎn)換模塊的三路輸入端;所述三相電壓采集模塊的輸出端連接模數(shù)AD轉(zhuǎn)換模塊的另三路輸入端;所述按鍵輸入模塊的輸出端與CPU模塊連接;所述RS485接口電路為帶隔離和自動(dòng)收發(fā)的RS485通信電路，所述RS485接口電路與所述的CPU模塊連接。2.如權(quán)利要求1所述的一種帶RS485接口的能效監(jiān)測(cè)終端設(shè)備，其特征在于，所述ARM微控制器的具體型號(hào)為STM32F103VET6。3.如權(quán)利要求1所述的一種帶RS485接口的能效監(jiān)測(cè)終端設(shè)備，其特征在于，所述模數(shù)AD轉(zhuǎn)換模塊利用穩(wěn)壓電源為ADC模塊提供基準(zhǔn)輸入。4.如權(quán)利要求1所述的一種帶RS485接口的能效監(jiān)測(cè)終端設(shè)備，其特征在于，所述的三相電流采集模塊包括依次連接的電流互感器模塊和信號(hào)調(diào)理模塊;其中: 所述電流互感模塊包括多個(gè)電流互感器，所述電流互感器用于檢測(cè)各相電流； 所述信號(hào)調(diào)理模塊包括穩(wěn)壓電源和運(yùn)放跟隨電路，所述穩(wěn)壓電源為運(yùn)放電路提供直流偏置電壓，所述運(yùn)放電路用于放大電流信號(hào)； 所述穩(wěn)壓電源與運(yùn)放電路相連，所述運(yùn)放電路的輸入端與所述電流互感器相連，所述運(yùn)放電路的輸出端分別與所述模數(shù)AD轉(zhuǎn)換模塊的三路輸入端IA+、IB+、IC+相連。5.如權(quán)利要求1所述的一種帶RS485接口的能效監(jiān)測(cè)終端設(shè)備，其特征在于，所述的三相電壓采集模塊包括電阻分壓模塊和信號(hào)調(diào)理模塊，其中: 所述電阻分壓模塊用于將市電等比例轉(zhuǎn)化成可供所述模數(shù)AD轉(zhuǎn)換模塊處理的電壓范圍，所述電阻分壓模塊的輸出端分別與所述模數(shù)AD轉(zhuǎn)換模塊的三路輸入端UA+、UB+、UC+相連； 所述信號(hào)調(diào)理模塊包括穩(wěn)壓電源和運(yùn)放跟隨電路，所述穩(wěn)壓電源輸出直流偏置電壓，其通過(guò)運(yùn)放跟隨電路與所述電阻分壓模塊的負(fù)端相連。6.如權(quán)利要求1所述的一種帶RS485接口的能效監(jiān)測(cè)終端設(shè)備，其特征在于，所述RS485接口電路包括收發(fā)信號(hào)隔離模塊、觸發(fā)信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊、收發(fā)信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊以及信號(hào)保護(hù)模塊，所述收發(fā)信號(hào)隔離模塊一端與所述CPU模塊連接，另一端依次與所述觸發(fā)信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊、所述收發(fā)信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊以及所述信號(hào)保護(hù)模塊連接。7.如權(quán)利要求1所述的一種帶RS485接口的能效監(jiān)測(cè)終端設(shè)備，其特征在于，所述收發(fā)信號(hào)隔離模塊與所述(PU模塊的USART接口連接。8.如權(quán)利要求1所述的一種帶RS485接口的能效監(jiān)測(cè)終端設(shè)備，其特征在于，所述按鍵輸入模塊與所述CPU模塊的1 口相連，所述CPU模塊通過(guò)所述1 口檢測(cè)按鍵狀態(tài)，用于判斷是否進(jìn)行復(fù)位處理。
【文檔編號(hào)】G05B19/042GK205540104SQ201620110259
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年2月3日
【發(fā)明人】管彬
【申請(qǐng)人】廣州力田機(jī)電科技有限公司