本实用新型涉及计量设备领域，尤其涉及一种应用于电能计量的微型无线计量模块。
背景技术：
目前电能表一般都安装在固定位置的表箱内，其用电单元一般包含用电设备和支路较多。对于单个设备或者单个支路需要单独计量电能时，普通电能表无法完全覆盖且进行使用。传统电能表的体积庞大、接线复杂、成本高，因此在实际应用中缺乏实用性。
基于此，提出本案申请。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本实用新型提供一种的微型无线智能计量模块，解决现有技术中单相电能表难以覆盖到单个支路或单个设备进行电能计量的问题，适于实际使用，并且其体积小巧、便于接线。
为实现上述目的，本实用新型微型无线计量模块包括底座、盖以及线路板；线路板上集成有电源电路、控制电路、电流电压采样电路、无线通信电路和计量电路，在底座或盖上设有外露的电插头，所述电插头与所述电源电路的输入端电连接。所述电流电压采样电路包括有电流互感器，所述底座、盖、线路板上均设有位置相对应的开孔，所述底座、盖、线路板上均设有位置相对应的开孔，底座、盖、线路板的开孔均设有或通过一共同的孔壁连接配合而与外界分隔，电流互感器即套设在所述孔壁上。
所述电源电路为其他电路供电，所述电流电压采样电路的输出端与计量电路的输入端电连接，所述计量电路与所述控制电路串行通信连接，所述无线电路与所述控制电路串行通信连接。
通过上述结构，本实用新型提供一种可与单个设备或单个支路上设置以插接方式配合，对单个设备或单个支路的进行电能计量的无线计量模块。其将电流互感器内置设置，以电流互感方式进行取样，方便取样接线，同时设置电插头以便于通过插接方式实现取电。综上两点，在使用时，只需将待取样的电线穿过盖、底座、线路板上的开孔，再将整体模块通过电插头插在插座上或控制前述单个设备、单个支路的断路器上即可完成接线。使用时，可通过移动终端或本地计算机、云服务器等与控制电路无线通讯即可获取单个设备或单个支路的设备信息、电能情况，提高计量点的覆盖率。
为进一步优化本实用新型的整体结构，本实用新型进一步设置如下：所述电插头与其所在的底座/盖上的开孔相邻设置。
本实用新型进一步设置如下：所述线路板包括上、下相对设置的上线路板和下线路板；上述电路分设于上线路板与下线路板上、且通过相对分布于上线路板、下线路板上的电插接件电连接。
上述结构将线路板分设为两个部分，以此大幅度缩小了原有线路板在其长度方向上的尺寸，结合上、下相对分布方式使上线路板与下线路板靠拢、缩小在上、下方向上的尺寸和所占用的空间，将整体模块的体积收缩至长方体或近似于长方体中，使无线计量模块体积小型化、微型化，以适于实际使用。
再者，上线路板与下线路板上下分布时，二者的正面（即主要用于安装电子产品的一侧侧面）可相对设置，利用二者之间的间隔容纳电子器件，二者的背面与底座或盖间隙配合，从而进一步缩小整体模块在上、下方向上的尺寸，缩小无线计量模块的体积。
另外，上下分布的方式也适于采用插接方式使上线路板与下线路板上的电路连接为一个整体，其结构简单、便于装配。
为便于装配并保持上线路板、下线路板之间的稳定连接关系，本实用新型进一步设置如下：上线路板与下线路板之间通过插接方式固定为一体。
本实用新型进一步设置如下：所述电流互感器夹设于上线路板与下线路板之间，其充分利用了上线路板与下线路板之间的空间，避免电流互感器占用过多的空间，有利于实现整体的小型化和微型化。
同时，电流互感器处于上线路板与下线路板之间时，也作为上线路板与下线路板之间的一个“支柱”和分隔部件，确保上线路板与下线路板相互分离且相对设置的结构是稳定的、易于配合的。
为便于更换无线电路的无线连接方式，本实用新型进一步设置如下：所述无线通信电路采用无线集成模块，其电插接于上线路板或下线路板上设有的电插接座，所述无线集成模块与所述控制电路之间采用串行通信连接。无线模块集成模块为wifi模块、zigbee模块、nb-iot模块、蓝牙模块中的任一种。
上述结构通过将无线通信电路设计为一个可插接的独立集成模块，以便于根据使用者的具体实际应用场合进行更换模块，方便快捷。
本实用新型进一步设置如下：所述电源电路为buck降压电路，一方面，由于本实用新型整体模块体积小、其对于供电系统的稳定性要求更高；另一方面，buck降压电路可以降低功耗，满足实际使用需求。
本实用新型进一步设置如下：所述buck降压电路中的电容采用瓷片电容、高分子电容、独石电容、聚丙乙烯电容中的至少一种，通过采用瓷片电容、高分子电容等体积小巧的电容，而不使用电解电容这类体积较大的电解电容，有助于缩小线路板所占用的空间，使本实用新型整体模块朝微型化更进一步。
为缩小线路板在上、下方向上所需的空间、进一步缩小体积，本实用新型进一步设置如下：所述电源电路中的降压芯片及其附加电路、计量电路中的计量芯片及其附加电路、控制电路中的控制芯片及其附加电路均采用贴片封装。
为使体积小型化、微型化，本实用新型进一步设置如下：所述电插头压装于线路板与盖/底座之间，所述电插头直接焊接于线路板上或所述电插头与线路板之间通过一弹性电接触机构实现电连接。
上述结构中，首先将电插头压接在线路板与盖或底座之间，巧妙利用线路板与盖或底座之间的间隙配合关系对电插头进行连接与固定，减少了不必要的空间占用。并且，上述结构使电插头与线路板直接进行连接，简化结构、便于装配。
为扩展本实用新型模块与单个支路或单个设备之间的连接方式，本实用新型进一步设置如下：与所述电插头相邻的盖或底座的表面上设有电插槽，线路板正对于电插槽的位置处设有导电片，作为优选，所述导电片与所述电插头为一体。
本实用新型进一步设置如下：所述底座带有两个相对设置的侧壁，侧壁上设有卡凸/卡槽，所述盖与所述底座的侧壁相对的侧壁上设有相应的卡槽/卡凸。
本实用新型进一步设置如下：所述盖/底座/线路板上的开孔数量为2个或4个，所述电流互感器的数量与所述开孔数量相对应。
本实用新型提供的微型无线计量无线模块体积小巧、接线方便，便于与单个支路或者单个用电设备以插接方式进行配合使用，从而满足单个支路或单个设备的计量需求。由于本实用新型安装方便、布线容易、数据传输方式多样性，因此为计量点的密集覆盖及计量方式的多样化提供了可能。
附图说明
图1为本实用新型具体实施例1整体爆炸示意图。
图2为本实用新型具体实施例1整体示意图。
图3为本实用新型具体实施例1整体底部示意图。
图4为本实用新型具体实施例1盖结构立体图。
图5为本实用新型具体实施例1底座结构立体图。
图6为本实用新型具体实施例1装配状态示意图。
图7为本实用新型具体实施例4整体示意图
图8为本实用新型具体实施例4爆炸图。
图9为本实用新型具体实施例电路原理图。
附图标记：1—盖，2—外扣件，3—上线路板，4—电流互感器，5—下线路板，6—电插头，7—底座；
101—第一开孔组，102—卡凸一，103—外扣槽，301—第二开孔组，302—贴片芯片，303—电插针，501—电插座，502—第三开孔组，503—定位角槽，504—定位孔槽，701—第四开孔组，702—缝槽一，703—卡槽，704—压接凸块，705—缝槽二，706—定位座，707—卡凸二，708—定位柱。
具体实施方式
本实用新型提供一种适用于单个支路或单个设备电能计量使用的微型无线计量模块，包括底座7、盖1以及线路板。线路板上集成有电源电路、控制电路、电流电压采样电路、无线通信电路和计量电路。电流电压采样电路的输出端与计量电路的输入端电连接，计量电路与所述控制电路串行通信连接，无线电路与控制电路串行通信连接，电源电路为其他电路供电。其中，为实现取样，电流电压采样电路包括有电流互感器4，底座7、盖1、线路板上均设有位置相对应的开孔且在底座7与盖1盖合时，底座7、盖1、线路板上的开孔通过一孔壁连接配合与外界分隔，电流互感器4即套设在孔壁上。底座7与盖1之间通过设置于盖1上的卡凸一102和设置于底座7的上的卡槽703配合卡接为一体；或者，盖1上设置卡槽、底座7上设置卡凸；或者，底座7和盖1上均设置有一组卡凸和卡槽用以配合卡接。
下面结合具体实施例进行详细说明。需要特别说明的是，本实用新型中以盖1所在一侧为上、以底座7所在一侧为下。
实施例1如图1所示，本实施例提供一种单相微型无线计量模块，包括底座7、盖1、上线路板3和下线路板5，上线路板3和下线路板5上、下相对设置，上线路板3与下线路板5之间间隔一定距离设置，同时为缩小尺寸，本实施例中上线路板3、下线路板5的正面相对——即使上线路板3和下线路板5上的电子元件均处于上线路板3与下线路板5之间的间隙中，以充分利用二者之间的间隙来控制整体的尺寸。并且使上线路板3、下线路板5的背面与盖1、底座7间隙配合，进一步缩减整体的尺寸、缩小体积。
上线路板3和下线路板5分别集成有电源电路、控制电路、电流电压采样电路、无线通信电路和计量电路中的部分电路，上线路板3与下线路板5上的电路之间通过设置于上线路板3上的电插针303和设置于下线路板5上的电插座501实现电连接。在一种实施方式中，为确保上线路板3与下线路板5之间电连接的稳定性，可在上线路板3与下线路板5设置近似于前述电插针303、电插座501的插接结构用于加强上线路板3同下线路板5之间的机械连接关系。上述不同功能的电路中，电源电路、电流电压采样电路、计量电路可设置于上线路板3上，控制电路、无线通信电路可设置于下线路板5上，其可以根据实际情况进行适应性调整而不限于上述分布方式。
本实施中电流电压采样电路采用电流互感器4作为主要取样器件，为节约空间，电流互感器4夹设于上线路板3与下线路之间，电流互感器4的两个接线端则连接于电流电压采用电路所在的线路板上。因此，上线路板3、下线路板5的正面之间的间隔不小于电流互感器4的高度，同时考虑到体积，该处间隙不宜过大，略大于电流互感器4即可。
为与电流互感器4配合，本实施例盖1、上线路板3、下线路板5、底座7上分别设有位置相对应的第一开孔组101、第二开孔组301、第三开孔组502和第四开孔组701，由于本实施例为单相计量，故第一开孔组101、第二开孔组301、第三开孔组502和第四开孔组701均由开孔一与开孔二两个组成。第一开孔组101的开孔一、开孔二上分别连接有向底座7延伸的孔壁一和孔壁二，同时，底座7的第四开孔组701的开孔一、开孔二的内侧开口附近分别设有与孔壁一和孔壁二配合插接的孔座一和孔座二。
盖1与底座7与上线路板3、下线路板5一同装配时，孔壁一依次穿过上线路板3上的第二开孔组301的开孔一、下线路板5上的第三开孔组502的开孔一后与孔座一密封配合并，使开孔一相贯通且与盖1、底座7和孔壁一形成的内腔分隔。孔壁二依次穿过上线路板3上的第二开孔组301的开孔二、电流互感器4、下线路板5上的第三开孔组502的开孔二后与孔座二密封配合并插接，使开孔二相贯通且与盖1、底座7和孔壁二形成的内腔分隔。在本实施例中，盖1与底座7之间卡接或通过卡扣连接、螺丝螺纹连接。
为便于取电，本实施例在底座7上设有外露的缝槽一702，缝槽一702装配有电插头6，电插头6包括外露于底座7外的插接部和用于与电源电路的输入端电连接的连接部。电插头6直接焊接于下线路板5上，或者电插头6与下线路板5之间通过一弹性电接触机构实现电连接。弹性电接触机构包括一采用导电材料制成的凹槽和装配于凹槽中的采用导电材料制成的弹性接触体组成，本实施例中，弹性接触体为采用导电铜片弯曲形成，其结构简单、便于加工，也能够适应电插头6与下线路板5之间的间隙，确保该处电连接的稳定。此外，为优化结构设计、缩小体积，电插头6最好与底座7上的第四开孔组701相邻设置。
在本实施例中，电插头6的安装部压装于下线路板5的背面与底座7之间，同时为定位电插头6、为使电插头6与下线路板5之间保持紧密接触，底座7的内侧面上、围绕缝槽一702设有定位凸槽，定位凸槽的侧壁上还凸设有定位凸块用于辅助压片，进而在装配后将电插头6的连接部抵压在下线路板5上。当然，为扩展接线方式，本实施例进一步在缝槽一702的附近设置了缝槽二705，缝槽二705作为电插槽，电插槽正对于下线路板5上电插头6的连接部设置，进而将电插头6的连接部作为与下线路板5进行电连接的通道。使用时，可根据具体设备和支路的情况，选择电插头6或电插槽进行插接取电。
在上述具体实施方式中，为避免下线路板5与上线路板3直接接触影响下线路板5、上线路板3不稳定或导致上线路板3与下线路板5无法散热的问题，底座7、盖1上均设有定位座706使下线路板5、上线路板3在与底座7、盖1分别间隙配合，既能够保持线路板的装配稳定，也能够增加散热空间、提高散热效果。
本实施例中，底座7上设置有卡槽703和卡凸二707用于与盖1上的卡凸一102和另一卡槽配合实现二者的卡接。
实施例2除上述结构设计之外，本实施例进一步考虑到不同场合下对于无线的使用要求不同，为适应该需要，本实施例无线电路采用无线集成模块，其电插接于上线路板3或下线路板5上设有的电插接座，所述无线集成模块与所述控制电路之间采用串行通信连接。无线模块集成模块为wifi模块、zigbee模块、nb-iot模块、蓝牙模块中的任一种。
实施例3为实现微型结构设计，本实施例针对于电路部分做出改变，首先为适应微型化、小型化的结构，本实施例电源电路为buck降压电路，以此提高电源供电的稳定性，同时降低功耗、与小型化、微型化模块设计相适应。
其次，进一步限制buck降压电路中的电容采用瓷片电容、高分子电容、独石电容、聚丙乙烯电容中的至少一种，避免使用电解电容导致线路板的所需安装空间被增加。具体地，可以使用多个瓷片电容串联后作为替换一个电解电容的方式进行替代。
本实施例buck降压电路如图9所示，图9中，电阻r1用于限制输入突波电流，二极管d2用于抑制浪涌，电感l1和电容c5组成滤波器进行滤波。buck降压芯片u1采用stvep系列电压变换器，电阻r4、电容c7、和电容c6组成反馈补偿网络连接至buck降压芯片u1的反馈端。二极管d4、二极管d1、电容c3为buck降压芯片u1提供偏置电压，c4是用于在脉冲群fet和esd中起到保护芯片内部单元及提供干净偏置的作用。电阻r10为选择电阻，其可选择性焊接。输出假负载电阻r5用于保证实现整体系统1ma的输出电压，避免输出负载拔掉后输出电压突然上升。电容c1、电容c10、电容c9均用于输出稳压，其中c9为高分子电容，c1和c10为瓷片电容。
再进一步地，电源电路中的降压芯片及其附加电路、计量电路中的计量芯片及其附加电路、控制电路中的控制芯片及其附加电路均采用贴片封装。以此大大缩小线路板上各元件所占的空间，以便于缩小体积。
通过上述多处对于电路的改良设计，实现了对线路板体积的的进一步压缩。
实施例4本实施例提供一种三相无线计量模块，如图所示，其与单相无线计量模块的区别在于：第一开孔组101、第二开孔组301、第三开孔组502和第四开孔组701均具有四个开孔，其中三个开孔用于穿设火线、一个开孔用于穿设零线，因此，相应地，电流互感器4的数量也为三个。与实施例1中的电流互感器4相同，电流互感器4与用于穿设火线的开孔位置相对应并被用于穿设火线的开孔的孔壁穿设而过。
实施例5本实施例与上述实施例的不同之处在于：本实施例于盖的一侧设置了外扣槽103，外扣槽103为开槽，其具有一定的高度且延伸至与装配于其内部的上线路板相邻的位置处，与外扣槽103相适配设置有一外扣件2。外扣件2的两端具有与外扣槽103配合卡接的凸部，并设有用于进入至盖1与底座7盖合后的内部与上线路板的上表面抵接、将上线路板进一步固定的抵压部，本实施例中，抵压部为一条形凸起。
综上所述，本实用新型提供了一种接线方便、体积小巧的微型无线计量模块，其结合了对于机械结构和电路结构的双重设计改进，使得传统的电能表的体积被大大缩小、接线方式更为便捷，从而得以适用于单个支路或单个设备的三相、单向的测量使用。并且，其还能够根据具体使用场合更换不同的无线模块进行使用，充分满足了不同场合的不同使用需求，为计量点的密集覆盖1及计量方式的多样化提供了基础器件。
1.一种微型无线计量模块，包括底座、盖以及线路板，其特征在于：线路板上集成有电源电路、控制电路、电流电压采样电路、无线通信电路和计量电路，在底座或盖上设有外露的电插头，所述电插头与所述电源电路的输入端电连接；所述电流电压采样电路包括有电流互感器，所述底座、盖、线路板上均设有位置相对应的开孔，底座、盖、线路板的开孔均设有或通过一共同的孔壁连接配合而与外界分隔，电流互感器即套设在所述孔壁上。
2.如权利要求1所述的微型无线计量模块，其特征在于：所述电插头与其所在的底座/盖上的开孔相邻设置；和/或所述电源电路为其他电路供电，所述电流电压采样电路的输出端与计量电路的输入端电连接，所述计量电路与所述控制电路串行通信连接，所述无线通信电路与所述控制电路串行通信连接。
3.如权利要求1或2所述的微型无线计量模块，其特征在于：所述线路板包括上、下相对设置的上线路板和下线路板；上述电路分设于上线路板与下线路板上、且通过相对分布于上线路板、下线路板上的电插接件电连接。
4.如权利要求3所述的微型无线计量模块，其特征在于：上线路板与下线路板之间通过插接方式固定为一体；和/或所述电流互感器夹设于上线路板与下线路板之间。
5.如权利要求1所述的微型无线计量模块，其特征在于：所述无线通信电路采用无线集成模块，其电插接于上线路板或下线路板上设有的电插接座，所述无线集成模块与所述控制电路之间采用串行通信连接；无线模块集成模块为wifi模块、zigbee模块、nb-iot模块、蓝牙模块中的任一种。
6.如权利要求1或5所述的微型无线计量模块，其特征在于：所述电源电路为buck降压电路。
7.如权利要求6所述的微型无线计量模块，其特征在于：所述buck降压电路中的电容采用瓷片电容、高分子电容、独石电容、聚丙乙烯电容中的至少一种。
8.如权利要求1所述的微型无线计量模块，其特征在于：所述电源电路中的降压芯片及其附加电路、计量电路中的计量芯片及其附加电路、控制电路中的控制芯片及其附加电路均采用贴片封装；和/或所述电插头压装于线路板与盖/底座之间，所述电插头直接焊接于线路板上或所述电插头与线路板之间通过一弹性电接触机构实现电连接。
9.如权利要求1所述的微型无线计量模块，其特征在于：与所述电插头相邻的盖或底座的表面上设有电插槽，线路板正对于电插槽的位置处设有导电片。
10.如权利要求9所述的微型无线计量模块，其特征在于：所述导电片与所述电插头为一体。
11.如权利要求1所述的微型无线计量模块，其特征在于：所述盖/底座/线路板上的开孔数量为2个或4个，所述电流互感器的数量与所述开孔数量相对应。
技术总结