智能電表的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種智能電表，包括：模數轉換元件、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、統計及存儲電能計量元件所統計的信息，另外也用于控制模數轉換元件、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換或交換；存儲器，用于存儲主控元件所統計的用電量信息、轉換或交換信息。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
【技術領域】
[0001] 本發明涉及電力設備【技術領域】，特別涉及一種智能電表。
【背景技術】
[0002] 隨著智能電網的大力推進，智能電表也得到了廣泛應用。同時，隨著用戶和實際 應用需求的增加，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，目前的智能電表，一部分需要擴展太多外設，如通信接 口、顯示驅動、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，另外電源設計方面也不易調試匹配，從而也帶來了功耗和成本的增加。
【發明內容】
[0003] 基于此，本發明在于克服現有技術的缺陷，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] 其技術方案如下：
[0005] 一種智能電表，包括：
[0006] 模數轉換元件，用于將電表中的用電模擬信息轉換成用電數字信息；
[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時間段內的用電負荷信息轉換成對應 的電壓有效值數字信號、電流有效值數字信號、瞬時功率數字信號、電能脈沖輸出數字信 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 發出的命令信息，根據命令信息將相對應的用電量信息、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的用電數字信息、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時鐘脈沖信號時間內所轉換的電壓有效值數 字信號、電流有效值數字信號、瞬時功率數字信號、電能脈沖輸出數字信號進行相應的累 力口、分析、統計及存儲，另外也用于控制模數轉換元件、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換或交 換；
[0012] 存儲器，用于存儲主控元件所統計的用電量信息、轉換或交換信息。優選的，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] 優選的，還包括電源裝置，所述電源裝置包括第一開關電源、第二開關電壓、主工 作電源和電源變壓器，主工作電源與第一開關電源、第二開關電源、電源變壓器分別電連 接，第一開關電源與所述主控元件電連接。
[0014] 優選的，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、第二開關電壓分別電連接。
[0016] 優選的，還包括時鐘電池，時鐘電池與所述時鐘元件電連接。
[0017] 優選的，主控元件還包括顯示驅動單元，顯示驅動單元用于驅動所述液晶顯示器 顯示表示電表工作狀態的用電數字信息、時鐘信息、電能計量信息和通信連接信息。
[0018] 優選的，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] 優選的，所述主控元件還包括用戶卡插槽串口。
[0021] 優選的，還包括測溫電路和電壓測量電路，所述模數轉換元件與測溫電路、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，且內集成顯示驅動、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，在電源裝置設計上，采用針對電能表專門設計的高效率開關電源進行供電，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、模數轉換元件，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、第一開關電 源，33、第二開關電源，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、模數轉換元件16和液晶顯示驅動單元18。電源裝置包括計量電源36、485電源35、第 一開關電源32 (這里采用高效DC-DC直流直流變換電源）、第二開關電源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與第一開關電源32、第二開關電源33、電源變壓器34分別電連接， 第一開關電源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包括顯示驅動單元18,顯示驅動單元18用于驅動所述液晶顯示屏181顯示表 示電表工作狀態的用電數字信息、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與模數轉換元件16電連接，從而提供溫度補償功能； 電壓檢測電路162與模數轉換單元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閉狀態，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，鍵盤191 輸入狀態、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便可以按設定的參數對輸入的電壓電流進行運算 處理，得到相應的電壓、電流、頻率、功率等相應的計量數據，此時主控元件10通過存儲器 串口 17將數據存入存儲器171中，進行統計、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、 用戶卡插入狀態、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計數據時，可通過載波/微功率通信串口 11 或RS485通信串口 12將相應的信息下發給電表，電表接到此命令后，按要求將采集終端需 要的數據組成相應規格的信息再上傳給采集終端，最終完成計量數據的計量、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，且內集成液晶顯示驅動 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，在電源裝置設計上，采用針對電能表專門設計的高效率DC-DC 開關電源進行供電，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明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員 來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保 護范圍。
【權利要求】
1. 一種智能電表，其特征在于，包括： 模數轉換元件，用于將電表中的用電模擬信息轉換成用電數字信息； 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時間段內的用電負荷信息轉換成對應的電 壓有效值數字信號、電流有效值數字信號、瞬時功率數字信號、電能脈沖輸出數字信號； 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出 的命令信息，根據命令信息將相對應的用電量信息、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的用電數字信息、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時鐘脈沖信號時間內所轉換的電壓有效值數字信 號、電流有效值數字信號、瞬時功率數字信號、電能脈沖輸出數字信號進行相應的累加、分 析、統計及存儲，另外也用于控制模數轉換元件、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換或交換； 存儲器，用于存儲主控元件所統計的用電量信息、轉換或交換信息。
2. 根據權利要求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 一開關電源、第二開關電壓、主工作電源和電源變壓器，主工作電源與第一開關電源、第二 開關電源、電源變壓器分別電連接，第一開關電源與所述主控元件電連接。
3. 根據權利要求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. 根據權利要求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、第二開關電 壓分別電連接。
5. 根據權利要求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. 根據權利要求1所述智能電表，其特征在于，主控元件還包括顯示驅動單元，顯示驅 動單元用于驅動所述液晶顯示器顯示表示電表工作狀態的用電數字信息、時鐘信息、電能 計量信息和通信連接信息。
7. 根據權利要求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. 根據權利要求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. 根據權利要求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. 根據權利要求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，所述模數轉換元件與測溫電路、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 優先權日:2014年7月25日
【發明者】吳明玉, 柏玉峰, 王治超 申請人:廣東中鈺科技有限公司
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
