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智能電表的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種智能電表，包括：模數(shù)轉(zhuǎn)換元件、時鐘元件、電能計量元件、RS485通信元件、紅外通信元件和載波/微功率無線通信元件和主控元件等，主控元件，用于累加、分析、統(tǒng)計及存儲電能計量元件所統(tǒng)計的信息，另外也用于控制模數(shù)轉(zhuǎn)換元件、時鐘元件、電能計量元件、RS485通信元件、紅外通信元件、載波/微功率無線通信元件、液晶顯示器相互之間信息的轉(zhuǎn)換或交換；存儲器，用于存儲主控元件所統(tǒng)計的用電量信息、轉(zhuǎn)換或交換信息。它是一種功能全面、擴展容易、處理能力高效且較低功耗的智能電表。
【專利說明】智能電表

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種智能電表。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著智能電網(wǎng)的大力推進，智能電表也得到了廣泛應(yīng)用。同時，隨著用戶和實際 應(yīng)用需求的增加，對電能表的處理能力、功耗要求、計量精度等方面提出了更高要求，要求 電能表同時兼容多種通信處理技術(shù)，目前的智能電表，一部分需要擴展太多外設(shè)，如通信接 口、顯示驅(qū)動、GPI0接口（全稱General-Purpose Input/Output Ports,即通用輸入或輸出 端口）、實時時鐘等需求，從而就帶來了功耗和成本的增加，且工作速度相對較慢；一部分 功能過度集成，致使在擴展性、重復(fù)使用性方面又存在較大缺陷，往往由于功能的增加而不 得不更換新的部件，另外電源設(shè)計方面也不易調(diào)試匹配，從而也帶來了功耗和成本的增加。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 基于此，本發(fā)明在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種功能全面、擴展容易、處理能 力高效且較低功耗的智能電表。
[0004] 其技術(shù)方案如下：
[0005] 一種智能電表，包括：
[0006] 模數(shù)轉(zhuǎn)換元件，用于將電表中的用電模擬信息轉(zhuǎn)換成用電數(shù)字信息；
[0007] 時鐘元件，用于提供準確的高精度的時間信息，并輸出時鐘脈沖信號；
[0008] 電能計量元件，用于將各時鐘脈沖信號對應(yīng)時間段內(nèi)的用電負荷信息轉(zhuǎn)換成對應(yīng) 的電壓有效值數(shù)字信號、電流有效值數(shù)字信號、瞬時功率數(shù)字信號、電能脈沖輸出數(shù)字信 號；
[0009] RS485通信元件、紅外通信元件和載波/微功率無線通信元件，用于接收抄表終端 發(fā)出的命令信息，根據(jù)命令信息將相對應(yīng)的用電量信息、時鐘信息傳出給抄表終端；
[0010] 液晶顯示屏，用于顯示表示電表工作狀態(tài)的用電數(shù)字信息、時鐘信息、電能計量信 息和通信連接信息；
[0011] 主控元件，用于將電能計量元件對應(yīng)時鐘脈沖信號時間內(nèi)所轉(zhuǎn)換的電壓有效值數(shù) 字信號、電流有效值數(shù)字信號、瞬時功率數(shù)字信號、電能脈沖輸出數(shù)字信號進行相應(yīng)的累 力口、分析、統(tǒng)計及存儲，另外也用于控制模數(shù)轉(zhuǎn)換元件、時鐘元件、電能計量元件、RS485通 信元件、紅外通信元件、載波/微功率無線通信元件、液晶顯示器相互之間信息的轉(zhuǎn)換或交 換；
[0012] 存儲器，用于存儲主控元件所統(tǒng)計的用電量信息、轉(zhuǎn)換或交換信息。優(yōu)選的，還包 括計量電源，所述主控元件包括電能計量串口，所述計量元件與電能計量串口、計量電源分 別電連接，計量電源與電源變壓器電連接。
[0013] 優(yōu)選的，還包括電源裝置，所述電源裝置包括第一開關(guān)電源、第二開關(guān)電壓、主工 作電源和電源變壓器，主工作電源與第一開關(guān)電源、第二開關(guān)電源、電源變壓器分別電連 接，第一開關(guān)電源與所述主控元件電連接。
[0014] 優(yōu)選的，還包括計量電源，所述主控元件包括電能計量串口，所述計量元件與電能 計量串口、計量電源分別電連接，計量電源與電源變壓器電連接。
[0015] 優(yōu)選的，所述主控元件還包括載波/微功率無線通信元件串口，所述載波/微功率 無線通信元件與載波/微功率無線通信串口、第二開關(guān)電壓分別電連接。
[0016] 優(yōu)選的，還包括時鐘電池，時鐘電池與所述時鐘元件電連接。
[0017] 優(yōu)選的，主控元件還包括顯示驅(qū)動單元，顯示驅(qū)動單元用于驅(qū)動所述液晶顯示器 顯示表示電表工作狀態(tài)的用電數(shù)字信息、時鐘信息、電能計量信息和通信連接信息。
[0018] 優(yōu)選的，所述主控元件還包括存儲器串口，所述存儲器與存儲器串口電連接。
[0019] 優(yōu)選的，還包括輸入鍵盤，所述主控元件還包括GPI0串口，輸入鍵盤與GPI0串口 電連接。
[0020] 優(yōu)選的，所述主控元件還包括用戶卡插槽串口。
[0021] 優(yōu)選的，還包括測溫電路和電壓測量電路，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換元件與測溫電路、電壓測 量電路、所述主控元件分別電連接。
[0022] 本智能電表中，主控元件具有高效、快速的處理性能，且內(nèi)集成顯示驅(qū)動、高精度 實時時鐘、豐富的多功能串行接口等功能，同時具有豐富的外設(shè)功能，再配合計量元件、通 信元件等元件，基本上不需要擴展其它外設(shè)即可完成目前智能電表在功能與性能上的所有 要求。另外，在電源裝置設(shè)計上，采用針對電能表專門設(shè)計的高效率開關(guān)電源進行供電，可 以提商整機的工作效率，使其在運行時具有超低功耗與待機電流。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023] 圖1是本發(fā)明實施例所述智能電表的原理圖；
[0024] 附圖標記說明：
[0025] 10、主控元件，11、載波/微功率無線通信串口，111、載波/微功率無線通信元件， 12、RS485通信串口，121、RS485通信元件，13、紅外通信串口，131、紅外通信元件，14、卡插 槽串口，141、用戶卡，15、實時時鐘元件，151、時鐘電池，16、模數(shù)轉(zhuǎn)換元件，161、測溫電路， 162、電壓測量電路，17、存儲器串口，171，存儲器，18、液晶驅(qū)動單元，181、液晶顯示屏，19、 GPI0串口，191、鍵盤，20、電能計量串口，21、電能計量元件，31、主工作電源，32、第一開關(guān)電 源，33、第二開關(guān)電源，34、電源變壓器，35、485電源，36、計量電源，37、交流供電電源。

【具體實施方式】
[0026] 下面對本發(fā)明的實施例進行詳細說明：
[0027] 如圖1所示，為一種智能電表原理圖,包括主控元件10和與主控元件10電連接的 電源裝置，主控元件10包括實時時鐘元件15、電能計量串口 20、RS485通信串口 12、紅外通 信串口 13、載波/微功率無線通信串口 11、存儲器串口 17、GPI0串口 19、用戶卡插槽串口 14、模數(shù)轉(zhuǎn)換元件16和液晶顯示驅(qū)動單元18。電源裝置包括計量電源36、485電源35、第 一開關(guān)電源32 (這里采用高效DC-DC直流直流變換電源）、第二開關(guān)電源33 (亦采用高效 DC-DC直流直流變換電源）、主工作電源31和電源變壓器34,電源變壓器34外接交流供電 電源37,主工作電源31與第一開關(guān)電源32、第二開關(guān)電源33、電源變壓器34分別電連接， 第一開關(guān)電源32與主控元件10電連接。
[0028] 智能電表還包括時鐘電池151、液晶顯示屏181、載波/微功率無線通信元件111、 可擦寫式只讀存儲器171、輸入鍵盤191、測溫電路161、電壓測量電路162、計量元件21。時 鐘電池151與實時時鐘元件15電連接，為其供電；液晶顯示屏181與主控元件10電連接， 主控元件10包括顯示驅(qū)動單元18,顯示驅(qū)動單元18用于驅(qū)動所述液晶顯示屏181顯示表 示電表工作狀態(tài)的用電數(shù)字信息、時鐘信息、電能計量信息和通信連接信息；RS485通信元 件121與485串口 12、485電源35分別電連接，485電源35與電源變壓器34電連接，從而 提供RS485通信功能；載波/微功率無線通信元件111與載波/微功率無線通信串口 11、 第二開關(guān)電源33分別電連接，從而提供載波/微功率無線通信功能；可擦寫式只讀存儲器 171與存儲器串口 17電連接，從而提供存儲信息功能；鍵盤191與GPI0串口 19電連接，從 而提供按鍵輸入功能；測溫電路161與模數(shù)轉(zhuǎn)換元件16電連接，從而提供溫度補償功能； 電壓檢測電路162與模數(shù)轉(zhuǎn)換單元16電連接，從而提供電壓測量與檢測功能；計量元件21 與電能計量串口 20、計量電源36分別電連接，計量電源36與電源變壓器34電連接，從而提 供電能計量功能。
[0029] 當電表未接入交流供電電源37時，此時電表僅運行在實時時鐘模式下，工作電源 由時鐘電池151提供，而電表的計量與通信功能均處于關(guān)閉狀態(tài)，為了降低功耗，整機的工 作電流小于20uA。另外為了定時對實時時鐘15進行溫度補償，對表蓋開蓋狀態(tài)，鍵盤191 輸入狀態(tài)、液晶顯示屏181顯示等進行檢測與顯示等，主控單元10會被適時喚醒來執(zhí)行。當 交流供電電源37正常接入后，通過變壓器34降壓，向三條相互獨立的電路輸出，即分別對 計量元件21的電路、RS485通信元件121的電路、主工作電路（包括主控元件10、液晶顯示 屏181、時鐘電路、載波通信電路等部分）進行供電，此時電表的所有功能部件開始正常工 作：主控元件10首先完成對運行環(huán)境的初始化工作，并對通信模塊初始化、計量模塊初始 化、顯示單元初始化等，然后計量元件21便可以按設(shè)定的參數(shù)對輸入的電壓電流進行運算 處理，得到相應(yīng)的電壓、電流、頻率、功率等相應(yīng)的計量數(shù)據(jù)，此時主控元件10通過存儲器 串口 17將數(shù)據(jù)存入存儲器171中，進行統(tǒng)計、分析、顯示及存儲起來，完成基本的電能計量 工作，同時主控元件10也會定時對電表的其它功能，如時鐘電池151電壓、交流供電狀態(tài)、 用戶卡插入狀態(tài)、按鍵等進行檢查與處理。
[0030] 當抄表終端需要抄讀本表的計量及統(tǒng)計數(shù)據(jù)時，可通過載波/微功率通信串口 11 或RS485通信串口 12將相應(yīng)的信息下發(fā)給電表，電表接到此命令后，按要求將采集終端需 要的數(shù)據(jù)組成相應(yīng)規(guī)格的信息再上傳給采集終端，最終完成計量數(shù)據(jù)的計量、存儲、上傳的 功能。
[0031] 本智能電表中，主控元件10具有高效、快速的處理性能，且內(nèi)集成液晶顯示驅(qū)動 18、高精度實時時鐘15、豐富的多功能串行接口等功能，同時具有豐富的外設(shè)功能，再配合 計量元件21、通信元件等元件，基本上不需要擴展其它外設(shè)即可完成目前智能電表在功能 與性能上的所有要求。另外，在電源裝置設(shè)計上，采用針對電能表專門設(shè)計的高效率DC-DC 開關(guān)電源進行供電，同時在電源中配套片式二極管采用超低壓降的肖特基二極管，對比傳 統(tǒng)采用的整流二極管，在壓降上可由原來的〇. 7V降到0. 3V以下，整流橋也采用肖特基整流 橋，可以讓整機效率整個再次提商7%左右。所以，其在運行時，具有超低功耗與待機電流。
[0032] 以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的【具體實施方式】，其描述較為具體和詳細，但并 不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保 護范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種智能電表，其特征在于，包括： 模數(shù)轉(zhuǎn)換元件，用于將電表中的用電模擬信息轉(zhuǎn)換成用電數(shù)字信息； 時鐘元件，用于提供準確的高精度的時間信息，并輸出時鐘脈沖信號； 電能計量元件，用于將各時鐘脈沖信號對應(yīng)時間段內(nèi)的用電負荷信息轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的電 壓有效值數(shù)字信號、電流有效值數(shù)字信號、瞬時功率數(shù)字信號、電能脈沖輸出數(shù)字信號； RS485通信元件、紅外通信元件和載波/微功率無線通信元件，用于接收抄表終端發(fā)出 的命令信息，根據(jù)命令信息將相對應(yīng)的用電量信息、時鐘信息傳出給抄表終端； 液晶顯示屏，用于顯示表示電表工作狀態(tài)的用電數(shù)字信息、時鐘信息、電能計量信息和 通信連接信息； 主控元件，用于將電能計量元件對應(yīng)時鐘脈沖信號時間內(nèi)所轉(zhuǎn)換的電壓有效值數(shù)字信 號、電流有效值數(shù)字信號、瞬時功率數(shù)字信號、電能脈沖輸出數(shù)字信號進行相應(yīng)的累加、分 析、統(tǒng)計及存儲，另外也用于控制模數(shù)轉(zhuǎn)換元件、時鐘元件、電能計量元件、RS485通信元件、 紅外通信元件、載波/微功率無線通信元件、液晶顯示器相互之間信息的轉(zhuǎn)換或交換； 存儲器，用于存儲主控元件所統(tǒng)計的用電量信息、轉(zhuǎn)換或交換信息。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述智能電表，其特征在于，還包括電源裝置，所述電源裝置包括第 一開關(guān)電源、第二開關(guān)電壓、主工作電源和電源變壓器，主工作電源與第一開關(guān)電源、第二 開關(guān)電源、電源變壓器分別電連接，第一開關(guān)電源與所述主控元件電連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述智能電表，其特征在于，還包括計量電源，所述主控元件包括電 能計量串口，所述計量元件與電能計量串口、計量電源分別電連接，計量電源與電源變壓器 電連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述智能電表，其特征在于，所述主控元件還包括載波/微功率無線 通信元件串口，所述載波/微功率無線通信元件與載波/微功率無線通信串口、第二開關(guān)電 壓分別電連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述智能電表，其特征在于，還包括時鐘電池，時鐘電池與所述時鐘 元件電連接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述智能電表，其特征在于，主控元件還包括顯示驅(qū)動單元，顯示驅(qū) 動單元用于驅(qū)動所述液晶顯示器顯示表示電表工作狀態(tài)的用電數(shù)字信息、時鐘信息、電能 計量信息和通信連接信息。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一所述智能電表，其特征在于，所述主控元件還包括存儲器 串口，所述存儲器與存儲器串口電連接。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一所述智能電表，其特征在于，還包括輸入鍵盤，所述主控 元件還包括GPIO串口，輸入鍵盤與GPIO串口電連接。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一所述智能電表，其特征在于，所述主控元件還包括用戶卡 插槽串口。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一所述智能電表，其特征在于，還包括測溫電路和電壓測 量電路，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換元件與測溫電路、電壓測量電路、所述主控元件分別電連接。
【文檔編號】G01R22/10GK104101779SQ201410360178
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年7月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月25日
【發(fā)明者】吳明玉, 柏玉峰, 王治超 申請人:廣東中鈺科技有限公司