一种微型电能计量模块的制作方法

    技术2022-07-12  122


    本实用新型属于电能计量技术领域,尤其涉及一种微型电能计量模块。



    背景技术:

    低压电能计量装置是用于测量、记录发电量、供电量、厂用电量、线损电量和用户用电量的计量器具。电能计量装置指由电能表(有功、无功电能表,最大需量表,复费率电能表等)、计量用互感器(包括电压互感器和电流互感器)及二次连接线导线构成的总体,通常的低压电能计量仪表都是为了计量一条线路、一组电气设备或者某台电气设备的电能消耗的多少而设计。

    针对一些特定设备,小型的家用电器,某些分项电器,灯泡、插座等这些小的只有手掌大小的设备时,用户无法得知上述小型电器的用电量,并且,难以安装低压电能计量仪。



    技术实现要素:

    本实用新型提供一种微型电能计量模块,旨在解决针对一些特定设备,小型的家用电器,某些分项电器,灯泡、插座等这些小的只有手掌大小的设备时,用户无法得知上述小型电器的用电量,并且,难以安装低压电能计量仪的问题。

    本实用新型是这样实现的,一种微型电能计量模块,包括电源模块、计量模块本体、隔离模块、取样电阻器和pcb板,所述电源模块固定连接于所述pcb板,并位于所述pcb板的外侧,所述电源模块电性连接于所述取样电阻器,所述取样电阻器电性连接于所述计量模块本体,所述取样电阻器焊接于所述pcb板,所述计量模块本体和所述隔离模块封装于所述pcb板上,且所述电源模块、计量模块本体、隔离模块和取样电阻器之间相互叠加。

    优选的,所述计量模块本体采用ssop封装尺寸的soc计量芯片。

    优选的,所述计量模块本体还包括外挂sop8封装的16-kbit位的数据存储器。

    优选的,所述隔离模块采用sop8封装的磁场隔离芯片,用于隔离所述电源模块和计量模块本体的电路和用户单元之间的数据通讯。

    优选的,所述取样电阻器的物理结构形成无接触点的一体化取样值器件。

    优选的,所述取样电阻器的不同尺寸对应的不同取样阻值的用户电流采集转换器件的物理尺寸和电气参数值的选取。

    优选的,所述电源模块包括220v电源转换为dc8.5v电源的非隔离ac-dc电源。

    与现有技术相比,本实用新型的有益效果是:通过设置电源模块、计量模块本体和取样电阻器,将电源模块和计量模块本体叠加安装,计量模块本体和取样电阻器叠加安装,在减少用户pcb板占用面积的情况下,叠加安装各部件,这样形成层叠安装的积木效果,实现小空间、多层面,分层功能布局,在安全可靠的基础上形成微型电能计量模块本体的全部功能。

    应当理解的是,以上所述是本实用新型的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

    附图说明

    图1为本实用新型的系统结构示意图;

    图2为本实用新型的结构示意图;

    图3为本实用新型的电路结构示意图;

    图4为本实用新型的又一电路结构示意图;

    图中:1、电源模块;2、计量模块本体;3、隔离模块;4、取样电阻器;5、pcb板。

    具体实施方式

    为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。

    在本实用新型的描述中,需要理解的是,术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用新型的限制。此外,在本实用新型的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。

    请参阅图1-2,本实用新型提供一种技术方案:一种微型电能计量模块,包括电源模块1、计量模块本体2、隔离模块3、取样电阻器4和pcb板5,电源模块1固定连接于pcb板5,并位于pcb板5的外侧,电源模块1电性连接于取样电阻器4,取样电阻器4电性连接于计量模块本体2,取样电阻器4焊接于pcb板5,计量模块本体2和隔离模块3封装于pcb板5上,且电源模块1、计量模块本体2、隔离模块3和取样电阻器4之间相互叠加。

    在本实施方式中,在使用的过程中,便可将的pcb板5安装于所检测的小型电器上,随后,通过计量模块本体2内的计量芯片和数据存储器便可完成从电流采样、电压采样、脉冲输出,数据存储功能,并通过电源模块1提供足够的电力支持,通过隔离模块3隔离电源模块1和计量模块本体2之间的电路和用户单元之间的数据通讯,通过的隔离模块3的隔离技术,可以让用户的低压电路和本专利产品的高压电气部分有效的隔离,保障人身安全,并在取样电阻器4的作用下,形成无磁、无阻的电流输入通道,降低了计量模块本体2电路的输入干扰,极大提供cmrr值,形成高抗干扰电路特性,且电源模块1、计量模块本体2、隔离模块3、取样电阻器4之间采用叠加安装式的结构布局,在一个微小的空间体内完成了微型化计量模块本体的产品结构。

    如图3,为本实用新型的电路结构示意图,用户系统电源l通过取样电阻器4的l端引入电源模块1,电源模块1内部的d2连接l1和c3产生200vdc电压,进过u1的pwm开关作用,在d3负端、r1端、l2端和d1的正端产生 9v电压,电源模块1内部的d1负极、c2的正极,r2的一端连接,r1和r2的分压参数值连接到u1的2端反馈控制输出电压9v的稳定。l端是9v电源的参考热地端。

    如图4,为本实用新型的又一电路结构示意图,从电源模块1的 9v端连接到计量模块本体2的u2的3脚,产生 3.3v电压供计量模块本体2工作,从取样电阻器4的1、2、3脚取得用户的电量信号,通过电阻r7和r8,c1和c2连接到u1的5脚6脚上。从电源模块1的n端引入的n信号,接入计量模块本体2的电阻r3、r4、r5、r6、r9和r10、c4接到u1的7号脚,同时u1的8号脚连接电阻r11和电容c7,计量芯片u1的19和21脚连接eeprom的5脚和6脚,u4的5脚6脚通过上拉电阻r15和r16连接到 3.3v电源上,计量芯片的10脚输出计量脉冲指示信号给2mm的发光二极管指示,计量芯片的13脚和14脚分别连接电容c11和c12,晶振的1脚3脚形成20mhz振荡电路,计量芯片的rx脚和tx脚连接到隔离模块3隔离uart模块的3脚和2脚,隔离模块3的5脚6脚7脚8脚连接到用c15的滤波电容。

    进一步的,计量模块本体2采用ssop24封装尺寸的soc计量芯片;计量模块本体2还包括外挂sop8封装的16-kbit位的数据存储器。

    在本实施方式中,采用ssop24封装尺寸的soc计量芯片和外挂sop8封装的16-kbit(2048*8)位的数据存储器,完成从电流采样、电压采样、脉冲输出,数据存储功能,隔离模块3采用sop8封装的磁场隔离芯片隔离电源模块1和计量模块本体2的电路和用户单元之间的数据通讯。

    进一步的,隔离模块3采用sop8封装的磁场隔离芯片,用于隔离电源模块1和计量模块本体2的电路和用户单元之间的数据通讯。

    在本实施方式中,通过的隔离模块3的隔离技术,可以让用户的低压电路和本专利产品的高压电气部分有效的隔离,保障人身安全。

    进一步的,取样电阻器4的物理结构形成无接触点的一体化取样值器件。

    在本实施方式中,取样电阻器4的物理结构形成无接触点的一体化取样值器件,不采用目前众多的紫铜 锰铜焊接的过渡方式,直接采用锰铜一体成型方法,取样器件直接焊接到用户pcb目标板上,减少了电流主通道的分压电阻值,减低线路热阻损耗。

    进一步的,取样电阻器4的不同尺寸对应的不同取样阻值的用户电流采集转换器件的物理尺寸和电气参数值的选取。

    在本实施方式中,取样电阻器4是不同尺寸对应的不同取样阻值的用户电流采集转换器件的物理尺寸和电气参数值的选取,取样电阻器4的安装方法是采用有铅或无铅pcb焊接的方法将取样电阻与电路连接,形成无磁、无阻的电流输入通道,降低了计量模块本体2电路的输入干扰,极大提供cmrr值,形成高抗干扰电路特性。

    进一步的,电源模块1包括220v电源转换为dc8.5v电源的非隔离ac-dc电源。

    在本实施方式中,电源模块1包含220v电源转换为dc8.5v电源的非隔离ac-dc电源技术,在35*16mm的范围内,实现2w的供电能力。

    以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已,并不用以限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。


    技术特征:

    1.一种微型电能计量模块,其特征在于:包括电源模块(1)、计量模块本体(2)、隔离模块(3)、取样电阻器(4)和pcb板(5),所述电源模块(1)固定连接于所述pcb板(5),并位于所述pcb板(5)的外侧,所述电源模块(1)电性连接于所述取样电阻器(4),所述取样电阻器(4)电性连接于所述计量模块本体(2),所述取样电阻器(4)焊接于所述pcb板(5),所述计量模块本体(2)和所述隔离模块(3)封装于所述pcb板(5)上,且所述电源模块(1)、计量模块本体(2)、隔离模块(3)和取样电阻器(4)之间相互叠加。

    2.如权利要求1所述的一种微型电能计量模块,其特征在于:所述计量模块本体(2)采用ssop24封装尺寸的soc计量芯片。

    3.如权利要求1所述的一种微型电能计量模块,其特征在于:所述计量模块本体(2)还包括外挂sop8封装的16-kbit位的数据存储器。

    4.如权利要求1所述的一种微型电能计量模块,其特征在于:所述隔离模块(3)采用sop8封装的磁场隔离芯片,用于隔离所述电源模块(1)和计量模块本体(2)的电路和用户单元之间的数据通讯。

    5.如权利要求1所述的一种微型电能计量模块,其特征在于:所述取样电阻器(4)的物理结构形成无接触点的一体化取样值器件。

    6.如权利要求1所述的一种微型电能计量模块,其特征在于:所述取样电阻器(4)的不同尺寸对应的不同取样阻值的用户电流采集转换器件的物理尺寸和电气参数值的选取。

    7.如权利要求1所述的一种微型电能计量模块,其特征在于:所述电源模块(1)包括220v电源转换为dc8.5v电源的非隔离ac-dc电源。

    技术总结
    本实用新型提供了一种微型电能计量模块,包括电源模块、计量模块本体、隔离模块、取样电阻器和PCB板,所述电源模块固定连接于所述PCB板,并位于所述PCB板的外侧,所述电源模块电性连接于所述取样电阻器,所述取样电阻器电性连接于所述计量模块本体,所述取样电阻器焊接于所述PCB板,所述计量模块本体和所述隔离模块封装于所述PCB板上;将电源模块和计量模块本体叠加安装,计量模块本体和取样电阻器叠加安装,在减少用户PCB板占用面积的情况下,叠加安装各部件,这样形成层叠安装的积木效果,实现小空间、多层面,分层功能布局,在安全可靠的基础上形成微型电能计量模块本体的全部功能。

    技术研发人员:武玉善
    受保护的技术使用者:南京君悦软件科技有限公司
    技术研发日:2019.04.23
    技术公布日:2020.04.03

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