一種無線通信預付費功能的智能電能表的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種電能表，特別涉及一種無線通信預付費功能的智能電能表。包括：電流采集電路、電壓采集電路、與電流采集電路和電壓采集電路連接的電能計量模塊、電能計量模塊連接有單片機模塊和檢測接口電路、與單片機模塊和電能計量模塊連接的電壓轉(zhuǎn)換模塊；電流采集電路包括分流電路和電流濾波模塊，電壓采集電路包括電壓衰減電路和電壓濾波模塊。本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術中所存在的上述不足，提供一種采集精度高、穩(wěn)定性強的無線通信預付費功能的智能電能表。
【專利說明】
一種無線通信預付費功能的智能電能表
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種電能表，特別涉及一種無線通信預付費功能的智能電能表。
【背景技術】
[0002]一直以來，感應式機械電能表具有較大的市場，但機械電表有著較大的缺點，機械電能表因采用機械轉(zhuǎn)動方式工作，摩擦力不穩(wěn)定，因此穩(wěn)定性較差，經(jīng)運輸后準確度就可能超差，在安裝之前必須重新調(diào)校，安裝運行后隨著使用時間的增加，穩(wěn)定性又會逐漸變差。機械電能表由于采用磁路結構非線性失真大，一致性差，因此要采用各種補償機構，采用補償機構又降低了穩(wěn)定性，也不利于生產(chǎn)使用中的調(diào)校。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術中所存在的上述不足，提供一種采集精度高、穩(wěn)定性強的無線通信預付費功能的智能電能表。為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了以下技術方案:
[0004]—種無線通信預付費功能的智能電能表，包括:電流采集電路、電壓采集電路、與電流采集電路和電壓采集電路連接的電能計量模塊、電能計量模塊連接有單片機模塊和檢測接口電路、與單片機模塊和電能計量模塊連接的電壓轉(zhuǎn)換模塊；電流采集電路包括分流電路和電流濾波模塊，電壓采集電路包括電壓衰減電路和電壓濾波模塊;單片機模塊還連接有RS485接口電路、載波通信電路、ESAM安全模塊、IC接口電路、繼電器驅(qū)動電路、顯示模塊、EEPROM存儲模塊、開蓋檢測電路、WIFI通信電路。用戶使用IC卡和賬戶ID儲存自己的購電信息，通過IC接口電路將加密的購電信息進行讀入電表中的單片機模塊，單片機模塊將數(shù)據(jù)傳入ESAM安全模塊進行數(shù)據(jù)解密后再存入EEPROM存儲模塊，電能計量模塊計算用戶用電量，實時扣除用戶的剩余電量，當用戶用電量不足時，單片機通過繼電器驅(qū)動電路驅(qū)動繼電器控制繼電器關斷電表，停止用戶供電。用戶也能通過賬戶ID在供電中心購買電量后，由供電中心通過網(wǎng)絡信號直接間用戶的用電信息傳輸?shù)诫娔鼙恚瑢崿F(xiàn)電量購買。電能表通過載波通信電路和RS485接口電路通過電力載波和RS485雙絞線實現(xiàn)與供電控制中心的信息互交，也可通過網(wǎng)絡實現(xiàn)電能表與供電控制中心主機的無線通信。顯示模塊用于顯示電能表工作狀態(tài)和用戶購電狀態(tài)等信息，開蓋檢測電路在電能表被強行打開時發(fā)出報警信息給供電控制中心，防止偷電和電表數(shù)據(jù)改寫等行為。
[0005]進一步的，電壓轉(zhuǎn)換模塊結構為:變壓器Tl的正輸出端通過正向連接二極管Dl到芯片ICl的輸入端，芯片ICl的輸出端作為模塊電壓輸出端，芯片ICl的輸入端分別通過正向極性電容El和電容C2接地，芯片ICl的輸出端分別通過正向極性電容E2和E3接地，芯片ICl使用芯片78L05;模塊將外部電壓轉(zhuǎn)換為電能計量模塊和單片機模塊所需的工作電壓，芯片輸入輸出端均通過電容接地，保證電壓轉(zhuǎn)換的穩(wěn)定性，使用芯片78L05，提供穩(wěn)定的5V電壓，并具有良好的內(nèi)部電流限制和熱關斷特性。
[0006]進一步的，檢測接口電路結構為:電路輸入端通過電阻R3連接并聯(lián)的發(fā)光二極管D4和發(fā)光二極管D3的正極，發(fā)光二極管D4和發(fā)光二極管D3的負極連接光電親合器Ul的輸入端，光電耦合器Ul的輸出端作為檢測接口電路的輸出端;并聯(lián)的發(fā)光二極管組用于初步顯示電能計量模塊的工作狀態(tài)，光電耦合器進行信號隔離，保證了電能表的工作穩(wěn)定性，防止外接校驗設備對電能表工作進行干擾。
[0007]進一步的，繼電器驅(qū)動電路結構為:第一輸入端通過電阻R41連接到三極管Ql的基極，三極管Ql的基極通過電阻R40接地，三極管Ql的發(fā)射極連接三極管Ql的基極，三極管Ql的集電極通過電阻R42連接到三極管Q5的基極;三極管Q3的發(fā)射極接地，三極管Q3的集電極連接到三極管Q6的集電極;三極管Q5的發(fā)射極連接VCC，三極管Q5的集電極連接三極管Q4的集電極;三極管Q4的發(fā)射極接地，三極管Q4的基極連接三極管Q2的發(fā)射極，第二輸入端通過電阻R44連接到三極管Q2的基極，三極管Q2的基極通過電阻R45接地，三極管Q2的集電極連接三極管Q6的基極，三極管Q6的發(fā)射極連接到VCC，三極管Q5的集電極作為第一輸出端，三極管Q6的集電極作為第二輸出端，第一輸出端與第二輸出端之間還連接有瞬態(tài)抑制二極管DBl0
[0008]進一步的，WIFI通信電路包括WIFI通信模塊和天線模塊。
[0009]進一步的，WIFI通信模塊使用CCl110芯片;其具有優(yōu)良的無線接收靈敏度和強大的抗干擾性，具有電池監(jiān)測和溫度感測功能，外部需要電路較少，能用較低的成本實現(xiàn)效果良好的無線通信。
[0010]進一步的，天線模塊結構為:第一輸入端依次連接電感L35和電容C33接地，第二輸入端連接電容C38接地，第一輸入端還依次連接電容C34和電感L38到第二輸入端，電容C34和電感L38間的節(jié)點依次通過電感L36、電感L37、電容C37和電阻R35連接到板載天線，電感L37兩端還分別通過電容C35和電容C36接地。天線匹配電路電容C37和電阻R33間的節(jié)點還通過電阻R36連接到SMA接頭。電路對板載天線匹配，保證無線信號的最大功率發(fā)送，同時如路由器距離較遠，可以使用SMA接口外接螺旋天線。
[0011]進一步的，RS485接口電路結構為:電路第一輸入端通過電阻R51連接到光電耦合器U51的負輸入端，電路第二輸入端通過電阻R52連接到光電親合器U52的負輸入端;光電親合器U51和光電親合器U52的正輸入端均連接到VCC;光電親合器U51的正輸出端通過電阻R54連接到VCC，其負輸出端接地，其正輸出端還連接到芯片U6的DI端，芯片U6采用MAX3085;光電耦合器U5 2的負輸出端通過電阻R5 5接地，其負輸出端連接芯片U6的RE端和DE端;光電耦合器U53的正輸入端連接VCC，負輸入端通過電阻R56連接到芯片U6的RO端，正輸出端通過電阻R53連接到VCC，其負輸出端接地;芯片U6的A端作為IC接口電路的第一輸出端，第一輸出端通過電阻R58接VCC，芯片U6的B端連接熔斷器Fl后作為IC接口電路的第二輸出端，芯片U6的B端通過電阻R57接地;芯片A端和B端間連接有瞬態(tài)抑制二極管DB2。
[0012 ]進一步的，所述IC接口電路包括熱敏電阻模塊;熱敏電阻模塊用于防止電表內(nèi)部電流異樣，導致IC卡插入IC接口后出現(xiàn)電流過大。
[0013]綜上所述，本發(fā)明結構簡單，總體穩(wěn)定性好，工作中的調(diào)校周期長，測量精度高，適用范圍廣，功耗低。
[0014]電能表不僅能通過載波通信和RS485有線方式進行通信，還能通過網(wǎng)絡進行無線通信，方便進行用電管理，同時保證了用戶數(shù)據(jù)和電表數(shù)據(jù)的安全性?！靖綀D說明】
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[0015]圖1為本發(fā)明的原理結構圖；
[0016]圖2為本發(fā)明的電源轉(zhuǎn)換模塊電路圖；
[0017]圖3為本發(fā)明的檢測接口電路圖；
[0018]圖4為本發(fā)明的繼電器驅(qū)動電路圖；
[0019]圖5為本發(fā)明的485通信電路圖；
[0020]圖6為本發(fā)明的WIFI通信模塊電路圖；
[0021 ]圖7為本發(fā)明的天線模塊電路圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結合試驗例及【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步的詳細描述。但不應將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實施例，凡基于本
【發(fā)明內(nèi)容】
所實現(xiàn)的技術均屬于本發(fā)明的范圍。
[0023]實施例
[0024]—種無線通信預付費功能的智能電能表，包括:電流采集電路、電壓采集電路、與電流采集電路和電壓采集電路連接的電能計量模塊、電能計量模塊連接有單片機模塊和檢測接口電路、與單片機模塊和電能計量模塊連接的電壓轉(zhuǎn)換模塊；電流采集電路包括分流電路和電流濾波模塊，電壓采集電路包括電壓衰減電路和電壓濾波模塊;單片機模塊還連接有RS485接口電路、載波通信電路、ESAM安全模塊、IC接口電路、繼電器驅(qū)動電路、顯示模塊、EEPROM存儲模塊、開蓋檢測電路、WIFI通信電路。
[0025]如圖2所示，電壓轉(zhuǎn)換模塊結構為:變壓器Tl的正輸出端通過正向連接二極管Dl到芯片ICl的輸入端，芯片ICl的輸出端作為模塊電壓輸出端，芯片ICl的輸入端分別通過正向極性電容El和電容C2接地，芯片ICl的輸出端分別通過正向極性電容E2和E3接地，芯片ICl使用芯片78L05。
[0026]如圖3所示，檢測接口電路結構為:電路輸入端通過電阻R3連接并聯(lián)的發(fā)光二極管D4和發(fā)光二極管D3的正極，發(fā)光二極管D4和發(fā)光二極管D3的負極連接光電親合器Ul的輸入端，光電耦合器Ul的輸出端作為檢測接口電路的輸出端。
[0027]如圖4所示，繼電器驅(qū)動電路結構為:第一輸入端通過電阻R41連接到三極管Ql的基極，三極管Ql的基極通過電阻R40接地，三極管Ql的發(fā)射極連接三極管Ql的基極，三極管Ql的集電極通過電阻R42連接到三極管Q5的基極;三極管Q3的發(fā)射極接地，三極管Q3的集電極連接到三極管Q6的集電極;三極管Q5的發(fā)射極連接VCC，三極管Q5的集電極連接三極管Q4的集電極;三極管Q4的發(fā)射極接地，三極管Q4的基極連接三極管Q2的發(fā)射極，第二輸入端通過電阻R44連接到三極管Q2的基極，三極管Q2的基極通過電阻R45接地，三極管Q2的集電極連接三極管Q6的基極，三極管Q6的發(fā)射極連接到VCC，三極管Q5的集電極作為第一輸出端，三極管Q6的集電極作為第二輸出端，第一輸出端與第二輸出端之間還連接有瞬態(tài)抑制二極管 DB1。
[0028]如圖5所示，RS485接口電路結構為:電路第一輸入端通過電阻R51連接到光電耦合器U51的負輸入端，電路第二輸入端通過電阻R52連接到光電親合器U52的負輸入端;光電親合器U51和光電親合器U52的正輸入端均連接到VCC;光電親合器U51的正輸出端通過電阻R54連接到VCC，其負輸出端接地，其正輸出端還連接到芯片U6的DI端，芯片U6采用MAX3085;光電耦合器U5 2的負輸出端通過電阻R5 5接地，其負輸出端連接芯片U6的RE端和DE端;光電耦合器U53的正輸入端連接VCC，負輸入端通過電阻R56連接到芯片U6的RO端，正輸出端通過電阻R53連接到VCC，其負輸出端接地;芯片U6的A端作為IC接口電路的第一輸出端，第一輸出端通過電阻R58接VCC，芯片U6的B端連接熔斷器Fl后作為IC接口電路的第二輸出端，芯片U6的B端通過電阻R57接地;芯片A端和B端間連接有瞬態(tài)抑制二極管DB2。
[0029]WIFI通信電路包括WIFI通信模塊和天線模塊。如圖6所示，WIFI通信模塊使用CCl 110芯片;使用最小系統(tǒng)化設計外圍電路。
[0030]如圖7所示，天線模塊結構為:第一輸入端依次連接電感L35和電容C33接地，第二輸入端連接電容C38接地，第一輸入端還依次連接電容C34和電感L38到第二輸入端，電容C34和電感L38間的節(jié)點依次通過電感L36、電感L37、電容C37和電阻R35連接到板載天線，電感L37兩端還分別通過電容C35和電容C36接地。天線匹配電路電容C37和電阻R33間的節(jié)點還通過電阻R36連接到SMA接頭。
【主權項】
1.一種無線通信預付費功能的智能電能表，其特征在于，包括:電流采集電路、電壓采集電路、與電流采集電路和電壓采集電路連接的電能計量模塊、電能計量模塊連接有單片機模塊和檢測接口電路、與單片機模塊和電能計量模塊連接的電壓轉(zhuǎn)換模塊；電流采集電路包括分流電路和電流濾波模塊，電壓采集電路包括電壓衰減電路和電壓濾波模塊;單片機模塊還連接有RS485接口電路、載波通信電路、ESAM安全模塊、IC接口電路、繼電器驅(qū)動電路、顯示模塊、EEPROM存儲模塊、開蓋檢測電路、WIFI通信電路。2.根據(jù)權利要求1所述的一種無線通信預付費功能的智能電能表，其特征在于，所述電壓轉(zhuǎn)換模塊結構為:變壓器TI的正輸出端通過正向連接二極管DI到芯片ICI的輸入端，芯片ICI的輸出端作為模塊電壓輸出端，芯片ICI的輸入端分別通過正向極性電容EI和電容C2接地，芯片ICl的輸出端分別通過正向極性電容E2和E3接地，芯片ICl使用芯片78L05。3.根據(jù)權利要求1所述的一種無線通信預付費功能的智能電能表，其特征在于，所述檢測接口電路結構為:電路輸入端通過電阻R3連接并聯(lián)的發(fā)光二極管D4和發(fā)光二極管D3的正極，發(fā)光二極管D4和發(fā)光二極管D3的負極連接光電親合器UI的輸入端，光電親合器UI的輸出端作為檢測接口電路的輸出端。4.根據(jù)權利要求1所述的一種無線通信預付費功能的智能電能表，其特征在于，所述繼電器驅(qū)動電路結構為:第一輸入端通過電阻R41連接到三極管Ql的基極，三極管Ql的基極通過電阻R40接地，三極管Ql的發(fā)射極連接三極管QI的基極，三極管Ql的集電極通過電阻R42連接到三極管Q5的基極;三極管Q3的發(fā)射極接地，三極管Q3的集電極連接到三極管Q6的集電極;三極管Q5的發(fā)射極連接VCC，三極管Q5的集電極連接三極管Q4的集電極;三極管Q4的發(fā)射極接地，三極管Q4的基極連接三極管Q2的發(fā)射極，第二輸入端通過電阻R44連接到三極管Q2的基極，三極管Q2的基極通過電阻R45接地，三極管Q2的集電極連接三極管Q6的基極，三極管Q6的發(fā)射極連接到VCC，三極管Q5的集電極作為第一輸出端，三極管Q6的集電極作為第二輸出端，第一輸出端與第二輸出端之間還連接有瞬態(tài)抑制二極管DB1。5.根據(jù)權利要求1所述的一種無線通信預付費功能的智能電能表，其特征在于，所述WIFI通信電路包括WIFI通信模塊和天線模塊。6.根據(jù)權利要求5所述的一種無線通信預付費功能的智能電能表，其特征在于，所述WIFI通信模塊使用CCl 110芯片。7.根據(jù)權利要求5所述的一種無線通信預付費功能的智能電能表，其特征在于，所述天線模塊結構為:第一輸入端依次連接電感L35和電容C33接地，第二輸入端連接電容C38接地，第一輸入端還依次連接電容C34和電感L38到第二輸入端，電容C34和電感L38間的節(jié)點依次通過電感L36、電感L37、電容C37和電阻R35連接到板載天線，電感L37兩端還分別通過電容C35和電容C36接地，天線匹配電路電容C37和電阻R33間的節(jié)點還通過電阻R36連接到SMA接頭。8.根據(jù)權利要求1所述的一種無線通信預付費功能的智能電能表，其特征在于，所述RS485接口電路結構為:電路第一輸入端通過電阻R51連接到光電耦合器U51的負輸入端，電路第二輸入端通過電阻R52連接到光電親合器U52的負輸入端;光電親合器U51和光電親合器U5 2的正輸入端均連接到VCC ；光電耦合器U51的正輸出端通過電阻R54連接到VCC，其負輸出端接地，其正輸出端還連接到芯片U6的DI端，芯片U6采用MAX3085;光電耦合器U52的負輸出端通過電阻R55接地，其負輸出端連接芯片U6的RE端和DE端;光電耦合器U53的正輸入端連接VCC，負輸入端通過電阻R56連接到芯片U6的RO端，正輸出端通過電阻R53連接到VCC，其負輸出端接地;芯片U6的A端作為IC接口電路的第一輸出端，第一輸出端通過電阻R58接VCC，芯片U6的B端連接熔斷器FI后作為IC接口電路的第二輸出端，芯片U6的B端通過電阻R57接地;芯片A端和B端間連接有瞬態(tài)抑制二極管DB2。9.根據(jù)權利要求1所述的一種無線通信預付費功能的智能電能表，其特征在于所述IC接口電路包括熱敏電阻模塊。
【文檔編號】G07F15/06GK205722190SQ201620678790
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年6月30日
【發(fā)明人】林柏
【申請人】四川杰斯頓電氣設備有限公司