一种超多路交直流信息采集和控制板卡的制作方法

1.本实用新型属于电子电路技术领域，具体涉及一种超多路交直流信息采集和控制板卡。


背景技术：

2.随着通信技术的发展以及硬件性能的提升，对于用电设备的状态监控已可通过物联网技术实现。目前对于用电设备的状态监控通常是利用单独的电源监测设备和线路以及单独的开关控制设备和线路来实现的，这样就造成了设备、线路的冗余和复杂化。若是能将这些用电监控功能全部整合到一个板卡上，以集成到物联网网关中统一运行实现，就可以有效解决该问题。然而目前市面上常见的物联网网关板卡还不能很好地实现这一点。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是提供一种超多路交直流信息采集和控制板卡，用以解决现有技术中存在的上述问题。
4.为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
5.本实用新型提供一种超多路交直流信息采集和控制板卡，包括集成在板卡主体上的微控制器、电子开关电路、直流电压采集电路和交流电流采集电路，所述微控制器分别与电子开关电路、直流电压采集电路和交流电流采集电路连接，所述电子开关电路受控于微控制器，用于向外部用电设备输出电源开关控制信号，所述直流电压采集电路用于采集外部用电设备的直流供电电压信息，并将直流供电电压信息传输至微控制器，所述交流电流采集电路用于采集外部用电设备的交流供电电流信息，并将交流供电电流信息传输至微控制器。
6.其应用时，通过直流电压采集电路可以采集外部用电设备的直流供电电压信息提供给微控制器，通过交流电流采集电路可以采集外部用电设备的交流供电电流信息提供给微控制器，通过微控制器可以控制电子开关电路向外部用电设备输出电源开关控制信号，实现外部用电设备的用电控制。
7.在一个可能的设计中，所述电子开关电路设s路电源开关控制线路，所述直流电压采集电路设有n路直流供电电压信息采集线路，所述交流电流采集电路设有m路交流供电电流信息采集线路，且s＝n m，n和m均为大于1的整数。其应用时，通过直流电压采集电路可以采集多路外部用电设备的直流供电电压信息提供给微控制器，通过交流电流采集电路可以采集多路外部用电设备的交流供电电流信息提供给微控制器，通过微控制器可以控制电子开关电路向被采集监测的所有外部用电设备输出电源开关控制信号，实现对所有被监测外部用电设备的统一用电控制。即便于微控制器根据各直流供电外部用电设备的直流供电电压信息，以及各交流供电外部用电设备的交流供电电流信息，来对相应的外部用电设备进行用电控制。
8.在一个可能的设计中，所述电子开关电路包括8通道选择器芯片、第一接线端子和
8路电子开关，所述8通道选择器芯片的输入端连接微控制器，8通道选择器芯片的8路输出端通过第一接线端子分别对接8路电子开关，以控制8路电源开关控制线路。其应用时，通过8通道选择器芯片对接微控制器，实现8路电子开关的选通。
9.在一个可能的设计中，所述8通道选择器芯片采用cd4051芯片。
10.在一个可能的设计中，所述直流电压采集电路包括rs485收发器芯片、第二接线端子和直流电压采集器，所述rs485收发器芯片电性连接微控制器，且rs485收发器芯片的采集端总线通过第二接线端子挂接5个直流电压采集器。其应用时，通过5个直流电压采集器可以采集5路外部用电设备的直流供电电压信息，通过rs485收发器芯片可将5路外部用电设备的直流供电电压信息统一传输至微控制器。
11.在一个可能的设计中，所述rs485收发器芯片采用ssp485型收发器芯片，所述直流电压采集器采用带rs485输出接口的直流电压采集器。
12.在一个可能的设计中，所述交流电流采集电路设有3路交流供电电流信息采集线路，每路交流供电电流信息采集线路均包括电流采样电路、第三接线端子和电流互感器，所述电流采样电路电性连接微控制器，且电流采样电路的采样端通过第三接线端子对接电流互感器。其应用时，通过3个电流互感器可以采集3路外部用电设备的交流供电电流信息，通过3路电流采样电路可以分别将对应电流互感器的交流供电电流信息传输至微控制器，实现3路交流供电电流信息采集。
13.在一个可能的设计中，所述微控制器采用ms51pc0ae型微控制器。
14.有益效果：本实用新型通过直流电压采集电路可以采集多路外部用电设备的直流供电电压信息提供给微控制器，通过交流电流采集电路可以采集多路外部用电设备的交流供电电流信息提供给微控制器，通过微控制器可以控制电子开关电路向被采集监测的所有外部用电设备输出电源开关控制信号，实现对所有被监测外部用电设备的统一用电控制。本实用新型通过一个独立板卡可以实现对各用电设备的直流和交流用电信息采集，以及统一的用电控制，板卡复用性强，集成度高，适用于物联网网关的供电电源控制和用电信息采集场景。
附图说明
15.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1为实施例中微控制器的电路示意图；
17.图2为实施例中8通道选择器芯片的电路示意图；
18.图3为实施例中第一接线端子的电路示意图；
19.图4为实施例中8路电子开关的电路示意图；
20.图5为实施例中rs485收发器芯片的电路示意图；
21.图6为实施例中的电流采样电路示意图。
具体实施方式
22.在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。本文公开的特定结构和功能细节仅用于描述本发明的示例实施例。然而，可用很多备选的形式来体现本发明，并且不应当理解为本发明限制在本文阐述的实施例中。
23.应当理解，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在实施例中的具体含义。
24.在下面的描述中提供了特定的细节，以便于对示例实施例的完全理解。然而，本领域普通技术人员应当理解可以在没有这些特定细节的情况下实现示例实施例。例如可以在框图中示出系统，以避免用不必要的细节来使得示例不清楚。在其他实施例中，可以不以非必要的细节来示出众所周知的过程、结构和技术，以避免使得实施例不清楚。
25.实施例：
26.本实施例提供了一种超多路交直流信息采集和控制板卡，如图1至图6所示，包括集成在板卡主体上的微控制器u3、电子开关电路、直流电压采集电路和交流电流采集电路，所述微控制器u3分别与电子开关电路、直流电压采集电路和交流电流采集电路连接，所述电子开关电路受控于微控制器u3，用于向外部用电设备输出电源开关控制信号，所述直流电压采集电路用于采集外部用电设备的直流供电电压信息，并将直流供电电压信息传输至微控制器u3，所述交流电流采集电路用于采集外部用电设备的交流供电电流信息，并将交流供电电流信息传输至微控制器u3。
27.具体实施时，所述电子开关电路可设s路电源开关控制线路，所述直流电压采集电路可设n路直流供电电压信息采集线路，所述交流电流采集电路可设m路交流供电电流信息采集线路，且s＝n m，n和m均为大于1的整数。通过直流电压采集电路可以采集多路外部用电设备的直流供电电压信息提供给微控制器u3，通过交流电流采集电路可以采集多路外部用电设备的交流供电电流信息提供给微控制器u3，通过微控制器u3可以控制电子开关电路向被采集监测的所有外部用电设备输出电源开关控制信号，实现对所有被监测外部用电设备的统一用电控制。即便于微控制器u3根据各直流供电外部用电设备的直流供电电压信息，以及各交流供电外部用电设备的交流供电电流信息，来对相应的外部用电设备进行用电控制。
28.示例性地，在本实施例中，所述电子开关电路包括8通道选择器芯片u1、第一接线端子j5和8路电子开关s1，所述8通道选择器芯片u1的输入端连接微控制器u3，8通道选择器芯片u1的8路输出端通过第一接线端子j5分别对接8路电子开关s1，以控制8路电源开关控制线路。通过8通道选择器芯片u1对接微控制器u3，实现8路电子开关s1的选通。所述8通道选择器芯片u1采用cd4051芯片。
29.所述直流电压采集电路包括rs485收发器芯片u2、第二接线端子j2和直流电压采集器，所述rs485收发器芯片u2电性连接微控制器u3，且rs485收发器芯片u2的采集端(a、b)总线通过第二接线端子j2挂接5个直流电压采集器。通过5个直流电压采集器可以采集5路外部用电设备的直流供电电压信息，通过rs485收发器芯片u2可将5路外部用电设备的直流
供电电压信息统一传输至微控制器u3。所述rs485收发器芯片u2采用ssp485型收发器芯片，所述直流电压采集器采用带rs485输出接口的直流电压采集器。ssp485芯片用于rs485通信，是一款半双工通信的高速收发器，具有失效保护电路，具有低摆率驱动器，能够减小emi和由于不恰当的终端匹配电缆所引起的反射，实现高达500kbps的无差错数据传输，且接收器具有1/8单位负载输入阻抗，总线上可以挂接多达256个收发器。直流电压采集器可选用zh-4211、zh-4212、zh-4223等单路直流电压采集器。
30.所述交流电流采集电路设有3路交流供电电流信息采集线路，每路交流供电电流信息采集线路均包括电流采样电路、第三接线端子和电流互感器，所述电流采样电路电性连接微控制器u3，且电流采样电路的采样端通过第三接线端子(j1、j3、j4)对接电流互感器。通过3个电流互感器可以采集3路外部用电设备的交流供电电流信息，通过3路电流采样电路可以分别将对应电流互感器的交流供电电流信息传输至微控制器u3，实现3路交流供电电流信息采集。
31.所述微控制器u3采用ms51pc0ae型微控制器。ms51pc0ae带有flash的增强型8位8051内核微控制器(1t工作模式)，工作频率最高至24mhz，支持电压工作范围2.4v至5.5v，工业级工作温度:-40℃至105℃，并且包含32k字节的flash以及一个额外2k字节片上辅助ram，备有丰富的外设，如30个通用i/o、定时器、看门狗定时器、2组uart、1组spi、1组i2 c、12*16-bit路pwm、15路12位adc及3组iso-7816等，适用于本实施例场景下的物联网用电监控。
32.最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型的保护范围。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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。