專利名稱：單相本地費(fèi)控智能電能表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種單相本地費(fèi)控智能電能表。
背景技術(shù)：
近幾年來，國家電網(wǎng)公司積極推行“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”的建設(shè)，智能電表作為智能電網(wǎng)的核心設(shè)備，必將隨著智能電網(wǎng)部署的增長，呈現(xiàn)迅速增長勢頭。09年，國家電網(wǎng)公司在“計(jì)量、抄表和收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)研究”項(xiàng)目成果的基礎(chǔ)上，按照統(tǒng)一堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)的總體要求，結(jié)合國內(nèi)外計(jì)量、通信技術(shù)現(xiàn)狀以及公司系統(tǒng)生產(chǎn)、 經(jīng)營、管理對電能表的基本要求，國家電網(wǎng)公司組織編制了智能電能表系列標(biāo)準(zhǔn)。

發(fā)明內(nèi)容
為適應(yīng)國家電網(wǎng)公司的智能電能表系列標(biāo)準(zhǔn)，本發(fā)明提供了一種安全性高，成本低廉的單相本地費(fèi)控智能電能表。單相本地費(fèi)控智能電能表，包括采集電流信號的電流采樣電路和采集電壓信號的電壓采樣電路，所述的電流信號和電壓信號輸入計(jì)量芯片，所述的計(jì)量芯片內(nèi)設(shè)有對電流信號和電壓信號進(jìn)行AD采樣得到電流值和電壓值的采樣模塊，和將電壓值和電流值相乘得到功率值的硬件乘法器，以及將功率值以脈沖的形式輸出的脈沖輸出模塊；所述的計(jì)量芯片獲得的電壓值、電流值和反向電量通過SPI接口輸入能將計(jì)量芯片輸出的脈沖轉(zhuǎn)換為電量的微控制單元(MCU，Micro Control Unit)中，所述的微控制單元的輸入端分別與通信模塊、顯示模塊、存儲模塊和控制模塊連接；所述的控制模塊包括能夠利用IC卡和IC卡通信電路對微控制單元內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)置和更改的IC卡單元，和當(dāng)用戶預(yù)存電費(fèi)小于拉合閘閾值時(shí)跳閘、預(yù)存電費(fèi)大于拉合閘閾值時(shí)合閘的跳閘斷電單元，以及對信息安全加密的嵌入式安全控制模塊(ESAM，Embedded Secure Access Module)；所述的IC卡單元的輸出端與所述的微控制單元的輸入端連接，所述的跳閘斷電單元的輸入端與所述的微控制單元的輸出端連接；所述的電能表還包括為計(jì)量芯片和微控制單元供電的主電源，為IC卡單元供電的副電源，以及為微控制單元提供時(shí)鐘信號的時(shí)鐘電路。進(jìn)一步，所述的通信模塊包括紅外通信單元和485通信單元；所述的顯示模塊包括顯示各種電量、電壓、電流、時(shí)間、通訊地址和表號的IXD顯示單元和顯示有功脈沖，拉閘和報(bào)警信息的LED指示單元；所述的存儲模塊包括EEPROM存儲單元；所有單元的輸入端分別與微控制單元的輸出端連接；所述的副電源與所述的485通信單元連接。本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思是利用電流采樣電路采集電流信號，利用電壓采樣電路采集電壓信號，經(jīng)過8209計(jì)量芯片的計(jì)算，計(jì)量芯片對信號進(jìn)行AD采樣，得到電壓值和電流值， 同時(shí)通過計(jì)量芯片內(nèi)的硬件乘法器，將電壓和電流相乘得到功率，并以脈沖的形式將功率輸出，脈沖的快慢表示了功率的大??；計(jì)算芯片將相關(guān)的電壓、電流、反向電量、功率、等信號通過SPI線傳輸?shù)組CU上，進(jìn)行處理；正向電量情況下，電壓的波形與電流的波形應(yīng)該是相同的，而反向電量情況下，電壓與電流的波形相反了，正向電量和反向電量計(jì)量芯片能自行測到。MCU將需要顯示的數(shù)據(jù)通過顯示模塊顯示出來；同時(shí)通過紅外通信單元或485通信單元對電能表進(jìn)行通信；拉合閘模塊則可以對用戶的用電進(jìn)行控制。IC卡模塊則可以利用IC卡和IC卡通信電路對MCU里的數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)置和更改。該電路板采用了超大規(guī)模數(shù)字信號處理芯片、永久保存信息的存貯器、全隔離標(biāo)準(zhǔn)RS485通訊接口和紅外通訊、大畫面寬溫液晶顯示和信息安全加密ESAM模塊等先進(jìn)技術(shù)。該電路板集眾多功能于一體，具有電能量計(jì)量、信息存儲及處理、實(shí)時(shí)監(jiān)測、自動控制、 信息交互等功能，可有效地杜絕欠費(fèi)行為，從而順應(yīng)了電力部門有效及時(shí)地對用戶進(jìn)行現(xiàn)代化科學(xué)管理的要求。本發(fā)明具有能夠適應(yīng)國家電網(wǎng)公司的智能電能表系列標(biāo)準(zhǔn)，安全性高，成本低廉的優(yōu)點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明的原理框圖。
具體實(shí)施例方式參照附圖，進(jìn)一步說明本發(fā)明單相本地費(fèi)控智能電能表，包括采集電流信號的電流采樣電路1和采集電壓信號的電壓采樣電路2，所述的電流信號和電壓信號輸入計(jì)量芯片3，所述的計(jì)量芯片3內(nèi)設(shè)有對電流信號和電壓信號進(jìn)行AD采樣得到電流值和電壓值的采樣模塊，和將電壓值和電流值相乘得到功率值的硬件乘法器，以及將功率值以脈沖的形式輸出的脈沖輸出模塊；所述的計(jì)量芯片3獲得的電壓值、電流值和反向電量通過SPI接口輸入能將計(jì)量芯片輸出的脈沖轉(zhuǎn)換為電量的微控制單元(MCU，Micro Control Unit) 4中，所述的微控制單元4的輸入端分別與通信模塊、顯示模塊、存儲模塊和控制模塊連接；所述的控制模塊包括能夠利用IC卡和IC卡通信電路對微控制單元內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)置和更改的IC卡單元16，和當(dāng)用戶預(yù)存電費(fèi)小于拉合閘閾值時(shí)跳閘、預(yù)存電費(fèi)大于拉合閘閾值時(shí)合閘的跳閘斷電單元11，以及對信息安全加密的嵌入式安全控制模塊10(ESAM， Embedded Secure Access Module)；所述的IC卡單元16的輸出端與所述的微控制單元4 的輸入端連接，所述的跳閘斷電單元11的輸入端與所述的微控制單元4的輸出端連接；所述的電能表還包括為計(jì)量芯片3和微控制單元4供電的主電源5，為IC卡單元 16供電的副電源6，以及為微控制單元4提供時(shí)鐘信號的時(shí)鐘電路7。所述的通信模塊包括紅外通信單元9和485通信單元8 ；所述的顯示模塊包括顯示各種電量、電壓、電流、時(shí)間、通訊地址和表號的LCD顯示單元13和顯示有功脈沖，拉閘和報(bào)警信息的LED指示單元12，所述的存儲模塊包括EEPROM存儲單元14 ；所有單元的輸入端分別與微控制單元4的輸出端連接，所述的副電源6與所述的485通信單元8連接。本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思是利用電流采樣電路采集電流信號，利用電壓采樣電路采集電壓信號，經(jīng)過8209計(jì)量芯片的計(jì)算，計(jì)量芯片對信號進(jìn)行AD采樣，得到電壓值和電流值，同時(shí)通過計(jì)量芯片內(nèi)的硬件乘法器，將電壓和電流相乘得到功率，并以脈沖的形式將功率輸出，脈沖的快慢表示了功率的大??；計(jì)算芯片將相關(guān)的電壓、電流、反向電量、功率、等信號通過SPI線傳輸?shù)組CU上，進(jìn)行處理；正向電量情況下，電壓的波形與電流的波形應(yīng)該是相同的，而反向電量情況下，電壓與電流的波形相反了，正向電量和反向電量計(jì)量芯片能自行測到。MCU將需要顯示的數(shù)據(jù)通過顯示模塊顯示出來；同時(shí)通過紅外通信單元或485通信單元對電能表進(jìn)行通信；拉合閘模塊則可以對用戶的用電進(jìn)行控制。IC卡模塊則可以利用IC卡和IC卡通信電路對MCU里的數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)置和更改。該電路板采用了超大規(guī)模數(shù)字信號處理芯片、永久保存信息的存貯器、全隔離標(biāo)準(zhǔn)RS485通訊接口和紅外通訊、大畫面寬溫液晶顯示和信息安全加密ESAM模塊等先進(jìn)技術(shù)。該電路板集眾多功能于一體，具有電能量計(jì)量、信息存儲及處理、實(shí)時(shí)監(jiān)測、自動控制、 信息交互等功能，可有效地杜絕欠費(fèi)行為，從而順應(yīng)了電力部門有效及時(shí)地對用戶進(jìn)行現(xiàn)代化科學(xué)管理的要求。本發(fā)明具有能夠適應(yīng)國家電網(wǎng)公司的智能電能表系列標(biāo)準(zhǔn)，安全性高，成本低廉的優(yōu)點(diǎn)。本說明書實(shí)施例所述的內(nèi)容僅僅是對發(fā)明構(gòu)思的實(shí)現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護(hù)范圍不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實(shí)施例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護(hù)范圍也及于本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。
權(quán)利要求
1.單相本地費(fèi)控智能電能表，其特征在于包括采集電流信號的電流采樣電路和采集電壓信號的電壓采樣電路，所述的電流信號和電壓信號輸入計(jì)量芯片，所述的計(jì)量芯片內(nèi)設(shè)有對電流信號和電壓信號進(jìn)行AD采樣得到電流值和電壓值的采樣模塊，和將電壓值和電流值相乘得到功率值的硬件乘法器，以及將功率值以脈沖的形式輸出的脈沖輸出模塊；所述的計(jì)量芯片獲得的電壓值、電流值和反向電量通過SPI接口輸入能將計(jì)量芯片輸出的脈沖轉(zhuǎn)換為電量的微控制單元中，所述的微控制單元的輸入端分別與通信模塊、顯示模塊、存儲模塊和控制模塊連接；所述的控制模塊包括能夠利用IC卡和IC卡通信電路對微控制單元內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)置和更改的IC卡單元，和當(dāng)用戶預(yù)存電費(fèi)小于拉合閘閾值時(shí)跳閘、預(yù)存電費(fèi)大于拉合閘閾值時(shí)合閘的跳閘斷電單元；所述的IC卡單元的輸出端與所述的微控制單元的輸入端連接，所述的跳閘斷電單元的輸入端與所述的微控制單元的輸出端連接；所述的電能表還包括為計(jì)量芯片和微控制單元供電的主電源，為IC卡單元供電的副電源，以及為微控制單元提供時(shí)鐘信號的時(shí)鐘電路。
2.如權(quán)利要求1所述的單相本地費(fèi)控智能電能表，其特征在于所述的通信模塊包括紅外通信單元和485通信單元；所述的顯示模塊包括顯示各種電量、電壓、電流、時(shí)間、通訊地址和表號的IXD顯示單元和顯示有功脈沖，拉間和報(bào)警信息的LED指示單元；所述的存儲模塊包括EEPROM存儲單元；所有單元的輸入端分別與微控制單元的輸出端連接；所述的副電源與所述的485通信單元連接。
全文摘要
單相本地費(fèi)控智能電能表，包括電流采樣電路和電壓采樣電路，電流信號和電壓信號輸入計(jì)量芯片，計(jì)量芯片內(nèi)設(shè)有采樣模塊和硬件乘法器，以及脈沖輸出模塊；計(jì)量芯片獲得的電壓值、電流值和反向電量通過SPI接口輸入能將計(jì)量芯片輸出的脈沖轉(zhuǎn)換為電量的微控制單元中，微控制單元的輸入端分別與通信模塊、顯示模塊、存儲模塊和控制模塊連接；控制模塊包括IC卡單元和跳閘斷電單元；IC卡單元的輸出端與微控制單元的輸入端連接，跳閘斷電單元的輸入端與微控制單元的輸出端連接；電能表還包括主電源，副電源，以及時(shí)鐘電路。本發(fā)明具有能夠適應(yīng)國家電網(wǎng)公司的智能電能表系列標(biāo)準(zhǔn)，安全性高，成本低廉的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G01R22/06GK102243271SQ201110161090
公開日2011年11月16日 申請日期2011年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月15日
發(fā)明者劉崢嶸, 姜干才, 張喜春, 郭援越 申請人:杭州炬華科技股份有限公司