多功能电能监测仪表的前世今生.doc

?多功能电能监测仪表的前世今生 作为一名80后的工科男，身处“互联网+”的时代，对智能化产品一贯痴迷。从小就看到每个月村里的电工到家里来抄电表，看到的电表是这个样子的： 通过这个黑乎乎的盒子，直接影响到家里每个月要支出的人民的币，每每想到就感觉这个东西真是NB玩意；后面上学做物理实验又接触到了这样的指针表，才开始慢慢明白的他们的工作原理（基于电磁感应原理）；在当今数字化的联网时代，这些产品应用领域越来越小，大家都更愿意接受大屏液晶的多功能智能表；小编今日有幸拿到一款NB的多功能表（电压/电流/功率/电度/功率因数等几十种电量监测功能，还可以实现谐波/不平衡率/波动/闪变/骤升/骤降等电能质量分析功能，标准的Modbus通信规约，超大液晶屏，外壳冷灰，外壳看不到任何固定螺丝），手痒难耐，迫不及待动手解剖。 准备工具：螺丝刀、电烙铁 外观：小编拿到该表后，前前后后观察了一下，如下图示，表上没有找到一只固定螺丝，细心研究后才明白，这个表用在配电盘柜上是采用的卡榫设计，只需要四角用卡榫卡紧就可以了，这样的安装方式真是简单到家。该表采用超大液晶屏，面贴设计采用磁贴风格，工艺十足且不缺时尚质感；侧面棱角分明，贴着公司的设备铭牌，深刻体现着工业标准化的特质；后端子双排设计，端子说明清晰明了，厂家据说有插拔专利设计，带我们拆解开来细细研究。 拆壳：经过小编细心研究，发现该仪表外壳组装是巧妙的运用壳体卡槽卡死的，只有暴力的用螺丝刀撬开，小编拿起螺丝刀小心翼翼的撬啊撬，终于弄开了，可是壳体上留下了清晰的划痕，见下图 内部电路板主要有三部分组成，显示屏后面是显示及控制主板，在主板上面插着2个扩展板，在这里我们可以清楚地看到所谓的插拔设计了，这样在保证基本功能的基础上可以满足客户的特别功能需求，只需要调整扩展板就可完成，达到客户需求定制的功能；这样的设计对厂家来说组装更加方便快捷，对设备的维修/升级更加方便，就像我们台式电脑的内存条一样简单。 拆板：首先可以轻松拔下两个扩展板，发现显示屏后面的主板使用4颗螺丝钉锁在外壳的前面板上的，对于这种太简单了，十字螺丝刀轻松搞定，有图有真相： 拧下螺丝后发现，主板和显示屏及其驱动板是用插针连接在一块的，不仅感叹这个小盒子里面也是寸刻寸金啊，工程师太有才了。 拆主控板：小编顺手拿来电烙铁，小心翼翼的把二者分体，说明这里的管脚比较密，亏得小编有多年的烙铁使用经验，对于新手不建议做此步骤。 上面图中，左边为主控制板，中间为显示及按键板背面，最右面为显示及按键板的正面。 原理分析：作为有智慧的小编，不能只会是一名拆机大人，必须抱着深入学习的精神，下面我们来研究一下数字多功能仪表的工作原理： 1、电源，提供仪表内部各模块电路的工作电压； 2、采样过程，电流/电压信号取样（通过外置/内置的电流互感器和电压互感器，通过提高采样速度提高仪表的测量精度），输出一个模拟量信号经过比例放大后输送到CPU进行处理； 3、数据计算及分析，这个功能主要就是由CPU实现，通过对电压值、电流值、相位角运算出电度、功率、等参数，根据电能质量的各种算法得出谐波、不平衡率等电能质量参数的数值； 4、通信功能，作为智能化的仪表，必须能把测量数据转发给其他设备及系统，低压配电系统常用的通信接口都是RS485接口，通信规约采用Modbus或Profibus，只有具备这个功能才能真正实现智能配电的目标； 5、输入/输出功能，可以通过仪表的键盘对设备的参数进行设置及查看，通过显示屏实时显示当前数值； 6、控制功能，开关量输入可以实现逻辑报警输入的功能，继电器输出可以实现电压/电流越限报警、远程控制和逻辑输出的功能 硬件分析：本次的多功能仪表，只是一个标准功能的版本（除了显示按键板、主控板外，扩展板包括电源板及电压采集板），也是日常常用的功能，下面我们对每个电路板中的硬件加以分析： 1、主控板，图中指示的就是仪表的大脑指示的是是比例放大器把采集的电压单片机所需要的电源电路位置为仪表的交流电源电路可以满足交流交流电流互感器串行通信模块标准的 1