CN101900759B - 电能表的数据记录及节电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电能表的数据记录及节电装置，包括红外采样回路、电源管理模块、计量模块ADE7755、MCU单片机、备用电池、485通信接口、红外通信接口等，而红外采样回路是由红外光敏管、电阻、电容、场效应管构成的，电源管理模块是由变压器、稳压管、二极管、电容、电阻、集成块构成的且具有三路电压输出，红外采样回路、电源管理模块分别与MCU单片机的输入端、计量模块ADE7755、485通信接口、备用电池相接，本发明的电能表的数据记录及节电装置结构简单，使用方便，适用于各种型号的电能表，广泛用于电力系统的防窃电领域。

Description

电能表的数据记录及节电装置
技术领域
本发明涉及一种数据记录及节电装置，特别是一种用于电能表的数据记录及节电装置，属计量仪器类。
背景技术
电力系统安全，稳定运行，电力市场交易的先决条件是可靠准确的电能计量。而现有技术中的电能计量方式最常用的有感应式，电子式，多功能全电子式等多种电能表，但这些电能表计量功能单一，精度欠佳，防窃电功能也不理想。为此，不断研制出精度佳的防窃电电能表。如中国专利号为Z200720115688.3(一种单相防窃电电能表)，申请号为200710071547.0(单相防窃电电能表及防窃电测量方法)等，这些电能表结构合理，性能可靠，对任何窃电反应灵敏，有窃电行为时能加速计度，对窃电现象进行惩罚。同时能对当电流不平衡等情况进行防窃电测量与计量，这些电能表的研制面市大大改进提高电力行业的工作效率，使一些不法分子无法达到窃电之目的。但其成本较高，能耗也高，操作也不便，且停电状态下不能通过掌机抄收数据。
发明内容
本发明的目的是提供一种功耗低，精度高，在停电状态下可通过掌机抄收记录数据的用于电能表的数据记录及节电装置。
本发明是这样实现的：它包括红外采样回路、电源管理模块、计量模块ADE7755、MCU单片机、备用电池、485通信接口、红外通信接口，其特征在于红外采样回路是由红外光敏二极管D1、电阻R1-R3、电容C1、场效应管Q构成的，其中红外光敏二极管D1一端的一路接所述MCU单片机的电源，另一路经电阻R1接场效应管Q的漏极并接所述MCU单片机的输入端，D1的另一端的一路经电阻R2接地，另一路经电容C1分别接Q的栅极及经电阻R3接地，Q的源极接地，所述的电源管理模块是由变压器T1、二极管D2-D4和D6-D8、稳压二极管D5、电容器C2-C12、二个集成块78L05和集成块HT7544、电阻R4-R6构成的，其中变压器T1的抽头2经二极管D2、一路经二个并联电容C2、C3接地，另一路与集成块78L05引脚1相接，其引脚2接地，引脚3一路经电容C4接地，另一路接所述计量模块ADE7755的电源，变压器T1的抽头1一路与零线N相接，另一路接地，变压器T1的抽头3一路接火线L，另一路接地，变压器T1的抽头4与二极管D4，电阻R4串接后经稳压二极管D5、电容C9、C10一路接地，另一路与集成块HT7544的引脚3相接，其引脚2接地，引脚1经电容C11、C12一路接地，另一路经二极管D6、D7接所述MCU单片机的电源后再经二极管D8一路与所述备用电池相接，另一路经电阻R5、R6接地，变压器T1的抽头5经二极管D3一路经电容C5、C6并接后接地，另一路与另一集成块78L05的引脚1相接，其引脚2接地，引脚3与电容C7、C8并接后一路接地，另一路与所述的485通信接口的输入端相接，变压器T1的抽头6接地。
所述的电源管理模块具有三路输出电压。
本发明的MCU单片机是采用MSP430FE425，是TI公司电表专用MCU芯片，具有以下一些特性：(1)工作电压：1.8-3.6V；(2)超低功耗活动模式：200uA(2.2V，1MHz)；(3)待机模式：1.1uA；(4)关闭模式(RAM保持)：0.1uA；(5)5种省电模式：从待机模式唤醒少于6微妙。具有丰富的外围模块，灵活的时钟源，它的这些特性特别适合电池供电，可大大延长电池寿命。
本发明与背景技术相比，充分利用单片机MSP430FE425的超低功耗特性，掉电状态下采用备用电池作为MCU工作的电源，可用掌上电脑通过红外抄收电表窃电事件记录，这样红外接收管要一直工作，而红外接收管的工作电流约为5-8MA，1.6AH电池(一节备用电池)200-250h就放完，远不能满足10年寿命，本发明采用红外光敏管待机解决该问题。
附图说明
图1为本发明的红外采样回路的电路图。
图2为本发明的电源管理模块的电路图。
图3为本发明的一实施例即用于电能表的结构框图
具体实施方式
如图3所示，由二个锰铜电阻构成的两路电流采样回路，一路的输入端经计量模块ADE7755接锰铜电阻的两端，锰铜电阻串接在交流零线N上，其输出端接MCU单片机中电流采样的输入端，另一路的输入端经分流电阻接锰铜电阻的两端，锰铜电阻串接在交流火线L上，其输出端接MCU单片机中电流采样的输入端。电压采样回路的电压检测端经分压电阻分别与交流电火线L和零线N相接，电压信号输出端接MCU单片机中的电压输入端。由红外光敏管等构成的红外采样回路的输出端一路接地，另一路与MCU单片机的输入端相接，其输入端接MCU单片机的电源，电源管理模块的输入端分别与交流电的火线L和零线N备用电池相接，电源管理模块的输出端分别接MCU单片机输入端及485通信接口的输出端，MCU单片机的输出端分别与光电指示装置，LCD显示器、红外通信接口、脉冲输出保护装置，实时时钟装置相接。将上述各部件一一连接好后，装入表壳(图中没有标出)内即可。
如图1所示，红外光敏二极管D1一端的一路接所述MCU单片机的电源，另一路经电阻R1接场效应管Q的漏极并接所述MCU单片机的输入端，D1的另一端的一路经电阻R2接地，另一路经电容C1分别接Q的栅极及经电阻R3接地，Q的源极接地。
如图2所示，变压器T1的抽头2经二极管D2、一路经二个并联电容C2、C3后接地，另一路与集成块78L05的引脚1相接，其引脚2接地，引脚3一路经电容C4接地，另一路接计量模块ADE7755的电源(VCC1)。变压器T1的抽头1一路经Z2与零线N相接，另一路接地。变压器T1的抽头3一路经Z1接火线L，另一路接地。变压器T1的抽头4与二极管D4，电阻R4串接后经稳压二极管D5、电容C9、C10一路接地，另一路与集成块HT7544的引脚3相接。引脚2接地，引脚1经电容C11、C12一路接地，另一路经二极管D6、D7接MCU单片机的电源(VCC)后再经二极管D8一路经连接器J1与备用电池BAT1相接，另一路经电阻R5后一路接MCU单片机输入端，另一路经R6接地。变压器T1的抽头5经二极管D3与电容C5、C6并接后一路接地，另一路与另一集成块78L05的引脚1相接，其引脚2接地，引脚3与电容C7、C8并接后一路接地，另一路与上述的485通信接口的输入端相接，变压器T1的抽头6接地。
如图1、图2、图3所示，在停电状态下，采用备用电池BAT1作为MCU单片机工作的电源，MCU单片机处于睡眠模式，在没有红外抄收时，这时，红外通信接口中的红外接收管处于睡眠状态(红外接收管不工作)，采用微功耗红外光敏管D1待机，当接收到红外讯号时，红外光敏管D1激活MCU单片机，此时MCU单片机处于工作状态，MCU单片机激活红外通讯接口中的红外接收管工作，红外接收管工作时可通过手掌机抄收MCU单片机中记录的数据，当通信结束后红外接收管又处于睡眠状态(停止工作)，从而达到节电目的，这样一节备用电池足可以工作10年寿命。
本发明由于采用上述结构，故其具有：能检测，计量火线和零线两路电流不平衡；零线失电情况下安时数；能存储电流不平衡时的事件记录，零线掉电时窃电的安时数，窃电时间，次数，累计窃电的安时数；同时在停电状态下可用手掌机抄收上述数据，处理完毕后还可清除累计安时数，而分次窃电安时数不清除能自动上移转存，异常指示等功能。

Claims (2)

1.一种电能表的数据记录及节电装置，包括红外采样回路、电源管理模块、计量模块ADE7755、MCU单片机、备用电池、485通信接口、红外通信接口，其特征在于所述的红外采样回路是由红外光敏二极管D1、电阻R1-R3、电容C1、场效应管Q构成的，其中红外光敏二极管D1一端的一路接所述MCU单片机的电源，另一路经电阻R1接场效应管Q的漏极并接所述MCU单片机的输入端，D1的另一端的一路经电阻R2接地，另一路经电容C1分别接Q的栅极及经电阻R3接地，Q的源极接地，所述的电源管理模块是由变压器T1、二极管D2-D4和D6-D8、稳压二极管D5、电容器C2-C12、二个集成块78L05和集成块HT7544、电阻R4-R6构成的，其中变压器T1的抽头2经过二极管D2、一路经二个并联电容C2、C3接地，另一路与集成块78L05引脚1相接，其引脚2接地，引脚3一路经电容C4接地，另一路接所述计量模块ADE7755的电源，变压器T1的抽头1一路与零线N相接，另一路接地，变压器T1的抽头3一路接火线L，另一路接地，变压器T1的抽头4与二极管D4，电阻R4串接后经稳压二极管D5、电容C9、C10一路接地，另一路与集成块HT7544的引脚3相接，引脚2接地，引脚1经电容C11、C12一路接地，另一路经二极管D6、D7接所述MCU单片机的电源后再经二极管D8一路与所述备用电池相接，另一路经电阻R5、R6接地，变压器T1的抽头5经二极管D3一路经电容C5、C6并接后接地，另一路与另一集成块78L05的引脚1相接，其引脚2接地，引脚3与电容C7、C8并接后一路接地，另一路与所述的485通信接口的输入端相接，变压器T1的抽头6接地。
2.根据权利要求1所述的电能表的数据记录及节电装置，其特征在于所述的电源管理模块具有三路输出电压。
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