一种隔离式单相电能测量的电表装置

摘要

本发明公开了一种隔离式单相电能测量的电表装置,包括电量计量处理器、主机处理器,家用电线通过电线接线端子经过电路处理进入装置中，线路经过稳压电路给系统供电，然后电量计量处理器MSP430AFE253采集线路的电压电流值，并在固定时间内计算消耗的功率，然后通过隔离器将计算的数值发送给主机处理器，主机处理器是主机处理器通过运算分析，将累计后总的用电量以及电路中各相关性能数据通过LCD显示器显示出来，同时通过USB端口将数据发送到PC端，主机处理器通过JTAG插座进行调试，达到对隔离式电能的单相用电电能测量的目的。本发明制作成本不高的同时，能对单相用电测量实现自动化、准确度高、测量稳定的特点。

说明书

技术领域

本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一种隔离式单相电能测量的电表装置。

背景技术

随着经济的快速发展，用户对电量的需求越来越大，因而对于电量的测量的准确性也变得越来越重要。虽然很多城市都用上了智能电表，但仍有很多乡镇、山区等地区还在使用非智能电表。传统的那种机械式电表存在使用寿命不长、测量误差较大等一些问题，造成了电能的大量浪费。给电网公司带来了一些不必要损耗的同时，还可能给用电用户带来供电不可靠的体验，因而设计一款简单而又稳定的智能电能表有着巨大的实用价值和商业价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种隔离式单相电能测量的电表装置，以解决上述技术问题。

为实现上述目的本发明采用以下技术方案：

一种隔离式单相电能测量的电表装置,包括电量计量处理器、主机处理器、显示器、隔离器、RF收发器、JTAG插座、RS232接口、稳压芯片、USB接口、信号指示灯、电线接线端子、外围电路；

所述的电量计量处理器为MSP430AFE253芯片，用来采样单相线路中电流和电压的值，同时处理计算得到线路的有功、无功等用电值；

所述的主机处理器是STM32F407处理器，用来接收MSP430AFE253计算得到电量值，并定时显示在LCD显示器上，同时通过USB接口发送到PC端；

所述的显示器为LCD显示屏，用来显示STM32F407发送过来的电量值；

所述的隔离器为ISO7420和ISO7421芯片，是一种低功耗双通道隔离器，用来隔离计量处理器MSP430AFE253和主机处理器 STM32F407，使得隔离通信成为可能，保障系统的安全可靠；

所述的RF收发器为型号为CC2530的一个片上系统，能建立强大的网络节点，将主机处理器STM32F407更新的数据通过串口无线发送给上位机以便实时观测；

所述的JTAG插座是型号为简易牛角座JTAG插座，有两个，一个连接于MSP430AFE253，一个连接于 STM32F407，用于芯片与电脑端的调试；

所述的RS232接口是型号为UT-202D的RS232通讯端口，用于将计量处理器MSP430AFE253计算的电量值发送给PC端；

所述的稳压芯片为TPS77033芯片，用来将电源的电压稳压至3.3V，用于给主机处理器STM32F407供电，实现供电的可靠性；

所述的USB接口为USB A型母座，用于主机处理器 STM32F407连接于PC端；

所述的信号指示灯为LED发光二极管，用于系统的正确运行信号的指示；

所述的电线接线端子式型号为221-412的电线连接器接头，用于接入家用电线，包括线路的电压入口、电流入口，以便完成对线路数据的采集；

所述的外围电路有对线路采集的电压电流值的处理电路、有对稳压芯片TPS77033的连接电路、以及各种接口的安全电路，用于连接系统的各模块，以完成系统的工作正常运行。

家用电线通过电线接线端子经过电路处理进入装置中，电路中不需要额外的电源，线路经过稳压电路给系统供电，然后电量计量处理器MSP430AFE253采集线路的电压电流值，并在固定时间内计算消耗的功率，然后通过隔离器将计算的数值发送给主机处理器STM32F407，主机处理器是STM32F407通过运算分析，将累计后总的用电量以及电路中各相关性能数据通过LCD显示器显示出来，同时通过USB端口将数据发送到PC端，主机处理器通过JTAG插座进行调试，达到对隔离式电能的单相用电电能测量的目的。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明制作成本不高的同时，能对单相用电测量实现自动化、准确度高、测量稳定的特点。

附图说明

图1是本发明的系统结构图。

图2为本发明装置硬件连接示意图。

图中：1电线接线端子，2稳压芯片，3 RS232接口，4 STM32F407主机处理器，5 USB接口，6 RF收发器，7 外围电路，8 电量计量处理器MSP430AFE253，9 JTAG插座，10 隔离器，11信号指示灯，12显示器。

图3是本发明的框架图。

图4为本发明的程序流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细阐述。

一种隔离式单相电能测量的电表装置,包括电量计量处理器8、主机处理器4、显示器12、隔离器10、RF收发器15、JTAG插座9、RS232接口3、稳压芯片2、USB接口5、信号指示灯11、电线接线端子1、外围电路7；

所述的电量计量处理器为MSP430AFE253芯片，用来采样单相线路中电流和电压的值，同时处理计算得到线路的有功、无功等用电值；

所述的主机处理器是STM32F407处理器，用来接收MSP430AFE253计算得到电量值，并定时显示在LCD显示器上，同时通过USB接口发送到PC端；

所述的显示器为LCD显示屏，用来显示STM32F407发送过来的电量值；

所述的隔离器为ISO7420和ISO7421芯片，是一种低功耗双通道隔离器，用来隔离计量处理器MSP430AFE253和主机处理器 STM32F407，使得隔离通信成为可能，保障系统的安全可靠；

所述的RF收发器为型号为CC2530的一个片上系统，能建立强大的网络节点，将主机处理器STM32F407更新的数据通过串口无线发送给上位机以便实时观测；

所述的JTAG插座是型号为简易牛角座JTAG插座，有两个，一个连接于MSP430AFE253，一个连接于 STM32F407，用于芯片与电脑端的调试；

所述的RS232接口是型号为UT-202D的RS232通讯端口，用于将计量处理器MSP430AFE253计算的电量值发送给PC端；

所述的稳压芯片为TPS77033芯片，用来将电源的电压稳压至3.3V，用于给主机处理器STM32F407供电，实现供电的可靠性；

所述的USB接口为USB A型母座，用于主机处理器 STM32F407连接于PC端；

所述的信号指示灯为LED发光二极管，用于系统的正确运行信号的指示；

所述的电线接线端子式型号为221-412的电线连接器接头，用于接入家用电线，包括线路的电压入口、电流入口，以便完成对线路数据的采集；

所述的外围电路有对线路采集的电压电流值的处理电路、有对稳压芯片TPS77033的连接电路、以及各种接口的安全电路，用于连接系统的各模块，以完成系统的工作正常运行。

家用电线通过电线接线端子经过电路处理进入装置中，电路中不需要额外的电源，线路经过稳压电路给系统供电，然后电量计量处理器MSP430AFE253采集线路的电压电流值，并在固定时间内计算消耗的功率，然后通过隔离器将计算的数值发送给主机处理器STM32F407，主机处理器是STM32F407通过运算分析，将累计后总的用电量以及电路中各相关性能数据通过LCD显示器显示出来，同时通过USB端口将数据发送到PC端，主机处理器通过JTAG插座进行调试，达到对隔离式电能的单相用电电能测量的目的。

本发明的操作方法：S1：首先安装人员将装置组装好并对芯片下载好程序，通过测试后将其安装在居民用电户的入口处，将单相电线按照指示位置接好，切记不能接反了；

S2：此时通电后，此时观察指示灯是否正常闪烁，此时LCD显示器显示为0；

S3：当用户在用电时，LCD每两秒刷新一次用电数据，并伴随着指示灯的闪烁；

S4：当用户没有用电时，系统处于息屏模式，节约电能；

S5：技术人员可通过串口接收数据观察该用户的用电情况，是否存在擅自修改的情况，并通过对矫正因数的修改，实行对电能的准确测量；

S6：整个装置一旦运行在正常的情况下不需要对装置进行调整与修改，但是当数据在短时跳跃较大或者长时间不动时，串口发送口令报告装置出现问题，此时需要技术人员检修。

以上所述为本发明较佳实施例，对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理与精神的情况下，对实施方式所进行的改变、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围之内。