專利名稱：?jiǎn)蜗啾镜刭M(fèi)控載波智能電能表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種單相本地費(fèi)控載波智能電能表。 技術(shù)背景近幾年來(lái)，國(guó)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(zhǎng)，呈現(xiàn)迅速增長(zhǎng)勢(shì)頭。09年，國(guó)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(guó)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(yíng)、管理對(duì)電能表的基本要求，國(guó)家電網(wǎng)公司組織編制了智能電能表系列標(biāo)準(zhǔn)。

實(shí)用新型內(nèi)容為適應(yīng)國(guó)家電網(wǎng)公司的智能電能表系列標(biāo)準(zhǔn)，本實(shí)用新型提供了一種安全性高， 成本低廉的單相本地費(fèi)控載波智能電能表。單相本地費(fèi)控載波智能電能表，包括采集電流信號(hào)的電流采樣電路和采集電壓信號(hào)的電壓采樣電路，所述的電流信號(hào)和電壓信號(hào)輸入計(jì)量芯片，所述的計(jì)量芯片內(nèi)設(shè)有對(duì)電流信號(hào)和電壓信號(hào)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(guò)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載波通信單元、顯示模塊、存儲(chǔ)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(duì)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(duì)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(hào)的時(shí)鐘電路。進(jìn)一步，所述的微控制單元還與紅外通信單元和485通信單元連接；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(hào)的LCD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(chǔ)模塊包括EEPROM存儲(chǔ)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。本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思是利用電流采樣電路采集電流信號(hào)，利用電壓采樣電路采集電壓信號(hào)，經(jīng)過(guò)8209計(jì)量芯片的計(jì)算，計(jì)量芯片對(duì)信號(hào)進(jìn)行AD采樣，得到電壓值和電流值，同時(shí)通過(guò)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小；計(jì)算芯片將相關(guān)的電壓、電流、反向電量、功率、 等信號(hào)通過(guò)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(cè)到。MCU將需要顯示的數(shù)據(jù)通過(guò)顯示模塊顯示出來(lái)；同時(shí)通過(guò)載波電路對(duì)電能表進(jìn)行通信；拉合閘模塊則可以對(duì)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(duì)MCU里的數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)置和更改。另外，本實(shí)用新型中還設(shè)置了紅外通信單元和485通信單元，電能表可以通過(guò)紅外通信單元和485通信單元進(jìn)行通信。該電路板采用了超大規(guī)模數(shù)字信號(hào)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、紅外通訊和載波通信、大畫(huà)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(chǔ)及處理、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、自動(dòng)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(mén)有效及時(shí)地對(duì)用戶進(jìn)行現(xiàn)代化科學(xué)管理的要求。本實(shí)用新型具有能夠適應(yīng)國(guó)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為本實(shí)用新型的原理框圖。
具體實(shí)施方式
參照附圖，進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型單相本地費(fèi)控載波智能電能表，包括采集電流信號(hào)的電流采樣電路1和采集電壓信號(hào)的電壓采樣電路2，所述的電流信號(hào)和電壓信號(hào)輸入計(jì)量芯片3，所述的計(jì)量芯片3內(nèi)設(shè)有對(duì)電流信號(hào)和電壓信號(hào)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(guò)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的輸入端分別與載波通信單元、顯示模塊、存儲(chǔ)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(duì)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(duì)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(hào)的時(shí)鐘電路7。所述的微控制單元4還與紅外通信單元9和485通信單元8連接；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(hào)的IXD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(chǔ)模塊包括EEPROM存儲(chǔ)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。本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思是利用電流采樣電路采集電流信號(hào)，利用電壓采樣電路采集電壓信號(hào)，經(jīng)過(guò)8209計(jì)量芯片的計(jì)算，計(jì)量芯片對(duì)信號(hào)進(jìn)行AD采樣，得到電壓值和電流值，同時(shí)通過(guò)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?。挥?jì)算芯片將相關(guān)的電壓、電流、反向電量、功率、 等信號(hào)通過(guò)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(cè)到。MCU將需要顯示的數(shù)據(jù)通過(guò)顯示模塊顯示出來(lái)；同時(shí)通過(guò)載波電路對(duì)電能表進(jìn)行通信；拉合閘模塊則可以對(duì)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(duì)MCU里的數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)置和更改。另外，本實(shí)用新型中還設(shè)置了紅外通信單元和485通信單元，電能表可以通過(guò)紅外通信單元和485通信單元進(jìn)行通信。該電路板采用了超大規(guī)模數(shù)字信號(hào)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、紅外通訊和載波通信、大畫(huà)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(chǔ)及處理、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、自動(dòng)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(mén)有效及時(shí)地對(duì)用戶進(jìn)行現(xiàn)代化科學(xué)管理的要求。本實(shí)用新型具有能夠適應(yīng)國(guó)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(shuō)明書(shū)實(shí)施例所述的內(nèi)容僅僅是對(duì)實(shí)用新型構(gòu)思的實(shí)現(xiàn)形式的列舉，本實(shí)用新型的保護(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，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍也及于本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實(shí)用新型構(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)控載波智能電能表，其特征在于包括采集電流信號(hào)的電流采樣電路和采集電壓信號(hào)的電壓采樣電路，所述的電流信號(hào)和電壓信號(hào)輸入計(jì)量芯片，所述的計(jì)量芯片內(nèi)設(shè)有對(duì)電流信號(hào)和電壓信號(hào)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(guò)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載波通信單元、 顯示模塊、存儲(chǔ)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(duì)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(duì)信息安全加密的嵌入式安全控制模塊；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，所述的跳間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(hào)的時(shí)鐘電路。
2.如權(quán)利要求1所述的單相本地費(fèi)控載波智能電能表，其特征在于所述的微控制單元還與紅外通信單元和485通信單元連接；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(hào)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(chǔ)模塊包括EEPROM存儲(chǔ)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。
專利摘要單相本地費(fèi)控載波智能電能表，包括電流采樣電路和電壓采樣電路，電流信號(hào)和電壓信號(hào)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(guò)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載波通信單元、顯示模塊、存儲(chǔ)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，及嵌入式安全控制模塊；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。本實(shí)用新型具有能夠適應(yīng)國(guó)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(hào)G07F15/06GK202110606SQ201120201858
公開(kāi)日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2011年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月15日
發(fā)明者丁敏華, 劉崢嶸, 張喜春, 江少輝, 洪軍 申請(qǐng)人:杭州炬華科技股份有限公司