CN108492542B - 一种改进的电能抄表装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改进的电能抄表装置，包括数据采集终端，与电能表相连，用于采集电能表数据；信号放大模块，用于将数据采集终端发出的信号进行放大后发送至天线模块；天线模块，用于将信号发出；无线信号接收模块，用于接收天线模块发出的无线信号；滤波模块，用于将接收到的无线信号进行滤波处理，并发送至信号处理模块；信号处理模块，用于对电能表数据进行处理。本发明能够改进现有技术的不足，对无线抄表系统中的噪声干扰进行了有效的抑制。
Description
技术领域
本发明涉及智能无线抄表技术领域，尤其是一种改进的电能抄表装置。
背景技术
电能表是确定单位和居民用电量大小的仪表设备，电能表读数的获取是供电方进行电费收取的重要步骤，因而，电能表读数的获取需要精确，同时由于电能表数量的众多，电能表读数的获取也需要高效。抄表系统是智能电网对电能表上的数据进行抄录，并将这些数据反馈给供电部门的系统。抄表系统能否及时准确抄录这些数据并反馈给供电部门对于整个电网的安全运行有着至关重要的影响。由于无线抄表系统工作环境的电磁干扰较大，所以导致信号信噪比较低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种改进的电能抄表装置，能够解决现有技术的不足，对无线抄表系统中的噪声干扰进行了有效的抑制。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
一种改进的电能抄表装置，包括，
数据采集终端，与电能表相连，用于采集电能表数据；
信号放大模块，用于将数据采集终端发出的信号进行放大后发送至天线模块；
天线模块，用于将信号发出；
无线信号接收模块，用于接收天线模块发出的无线信号；
滤波模块，用于将接收到的无线信号进行滤波处理，并发送至信号处理模块；
信号处理模块，用于对电能表数据进行处理。
作为优选，数据采集终端与信号放大模块之间、无线信号接收模块与滤波模块之间、滤波模块与信号处理模块之间采用RS485通讯模式进行通讯连接。
作为优选，所述天线模块与无线信号接收模块之间采用ZigBee通讯模式进行通讯连接。
作为优选，所述信号放大模块的输入端通过串联的第一电感、第一电阻和第二电感连接至天线模块，第一电感和第一电阻之间通过第二电阻连接至第一三极管的基极和集电极，第一三极管的发射极通过第三电阻连接至第二三极管的基极，第二三极管的集电极连接至高电平，第二三极管的发射极通过第四电阻连接至第一电阻和第二电感之间，第一电阻和第二电感之间通过第一电容接地，第二三极管的集电极与第一电阻和第二电感之间连接有稳压二极管，第一电阻和第二电感之间通过串联的第五电阻、第二电容、第六电阻和第七电阻接地，第五电阻和第二电容之间连接至第三三极管的集电极，第二电容和第六电阻之间连接至第三三极管的基极，第三三极管的发射极连接至第四三极管的集电极，第四三极管的基极连接至第六电阻和第七电阻之间，第四三极管的发射极通过第三电感接地，第三三极管的发射极连接通过第四电感接地，天线模块通过第三电容接地。
作为优选，所述滤波模块的输入端通过串联的第八电阻和第四电容连接至第一运放的正相输入端，第一运放的反相输入端通过第九电阻接地，第一运放的反相输入端通过第十电阻连接至第一运放的输出端，第一运放的输出端作为滤波模块的输出端，第八电阻和第四电容之间通过串联的第五电容和第六电容接地，第八电阻和第四电容之间连接至第五三极管的集电极，第五电容和第六电容之间连接至第五三极管的基极，第五三极管的发射极通过第十一电阻接地，第一运放的正相输入端通过第七电容和第八电容接地，第一运放的正相输入端连接至第六三极管的集电极，第七电容和第八电容之间连接至第六三极管的基极，第六三极管的发射极通过第十二电阻接地。
采用上述技术方案所带来的有益效果在于：本发明通过合理配置系统通讯方式，并利用信号放大模块和滤波模块进行联合降噪，有效提高了系统信号的信噪比。信号放大模块中设计了多级滤波结构，且利用第三三极管和第四三极管的通断实现不同滤波组合的效果。滤波模块在带通滤波器的基础上进行改进，利用第五三极管和第六三极管实现滤波器前端滤波参数的自适应调整。
附图说明
图1是本发明一个具体实施方式的原理图。
图2是本发明一个具体实施方式中信号放大模块的电路图。
图3是本发明一个具体实施方式中滤波模块的电路图。
具体实施方式
参照图1-3，本发明一个具体实施方式包括数据采集终端1，与电能表相连，用于采集电能表数据；
信号放大模块2，用于将数据采集终端1发出的信号进行放大后发送至天线模块3；
天线模块3，用于将信号发出；
无线信号接收模块4，用于接收天线模块3发出的无线信号；
滤波模块5，用于将接收到的无线信号进行滤波处理，并发送至信号处理模块6；
信号处理模块6，用于对电能表数据进行处理。
数据采集终端1与信号放大模块2之间、无线信号接收模块4与滤波模块5之间、滤波模块5与信号处理模块6之间采用RS485通讯模式进行通讯连接。
天线模块3与无线信号接收模块4之间采用ZigBee通讯模式进行通讯连接。
信号放大模块2的输入端通过串联的第一电感L1、第一电阻R1和第二电感L2连接至天线模块3，第一电感L1和第一电阻R1之间通过第二电阻R2连接至第一三极管Q1的基极和集电极，第一三极管Q1的发射极通过第三电阻R3连接至第二三极管Q2的基极，第二三极管Q2的集电极连接至高电平VCC，第二三极管Q2的发射极通过第四电阻R4连接至第一电阻R1和第二电感L2之间，第一电阻R1和第二电感L2之间通过第一电容C1接地，第二三极管Q2的集电极与第一电阻R1和第二电感L2之间连接有稳压二极管DZ，第一电阻R1和第二电感L2之间通过串联的第五电阻R5、第二电容C2、第六电阻R6和第七电阻R7接地，第五电阻R5和第二电容C2之间连接至第三三极管Q3的集电极，第二电容C2和第六电阻R6之间连接至第三三极管Q3的基极，第三三极管Q3的发射极连接至第四三极管Q4的集电极，第四三极管Q4的基极连接至第六电阻R6和第七电阻R7之间，第四三极管Q4的发射极通过第三电感L3接地，第三三极管Q3的发射极连接通过第四电感L4接地，天线模块3通过第三电容C3接地。
滤波模块5的输入端通过串联的第八电阻R8和第四电容C4连接至第一运放A1的正相输入端，第一运放A1的反相输入端通过第九电阻R9接地，第一运放A1的反相输入端通过第十电阻R10连接至第一运放A1的输出端，第一运放A1的输出端作为滤波模块5的输出端，第八电阻R8和第四电容C4之间通过串联的第五电容C5和第六电容C6接地，第八电阻R8和第四电容C4之间连接至第五三极管Q5的集电极，第五电容C5和第六电容C6之间连接至第五三极管Q5的基极，第五三极管Q5的发射极通过第十一电阻R11接地，第一运放A1的正相输入端通过第七电容C7和第八电容C8接地，第一运放A1的正相输入端连接至第六三极管Q6的集电极，第七电容C7和第八电容C8之间连接至第六三极管Q6的基极，第六三极管Q6的发射极通过第十二电阻R12接地。
另外，在滤波模块5和信号放大模块2之间还设置有反馈回路。第一运放A1的正相输入端通过第十三电阻R13连接至第二运放A2的正相输入端，第二运放A2的正相输入端通过第十四电阻R14接地，第一运放A1的输出端通过第十五电阻R15连接至第二运放A2的反相输入端，第二运放A2的反相输入端通过第十六电阻R16连接至第二运放A2的输出端，第二运放A2的输出端通过串联的第十七电阻R17和第九电容C9连接至第三运放A3的反相输入端，第三运放A3的正相输入端通过第十八电阻R18接地，第三运放A3的反相输入端通过并联的第十九电阻R19和第十电容C10连接至第三运放A3的输出端。 第三三极管Q3的集电极连接至第七三极管Q7的集电极，第七三极管Q7的基极连接至第三运放A3的输出端，第七三极管Q7的发射极通过串联的第五电感L5和第十一电容C11接地。此反馈回路可以根据滤波模块5的输入输出变化量，对信号放大模块2进行反馈调节，以实现降低噪声的目的。
数据采集终端1、信号处理模块6采用80c51系列单片机，天线模块3采用北京博控自动化技术有限公司提供的ZigBee射频天线，无线信号接收模块4采用北京博控自动化技术有限公司提供的ZigBee通讯模块。
其中，第一电阻R1为2.5kΩ、第二电阻R2为12 kΩ、第三电阻R3为4 kΩ、第四电阻R4为0.5 kΩ、第五电阻R5为8 kΩ、第六电阻R6为5 kΩ、第七电阻R7为3 kΩ、第八电阻R8为1 kΩ、第九电阻R9为2.5 kΩ、第十电阻R10为10 kΩ、第十一电阻R11为4 kΩ、第十二电阻R12为2 kΩ、第十三电阻R13为6.5 kΩ、第十四电阻R14为3 kΩ、第十五电阻R15为3 kΩ、第十六电阻R16为6 kΩ、第十七电阻R17为9 kΩ、第十八电阻R18为5 kΩ、第十九电阻R19为15 kΩ。第一电容C1为85μF、第二电容C2为150μF、第三电容C3为100μF、第四电容C4为25μF、第五电容C5为50μF、第六电容C6为100μF、第七电容C7为200μF、第八电容C8为150μF、第九电容C9为300μF、第十电容C10为50μF、第十一电容C11为10μF。第一电感L1为1.2mH、第二电感L2为1.5mH、第三电感L3为2.5mH、第三电感L3为0.5mH、第四电感L4为0.75mH、第五电感L5为0.2mH。高电平VCC为12V，稳压二极管DZ的稳压值为12V。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (4)
1.一种改进的电能抄表装置，其特征在于：包括，
数据采集终端（1），与电能表相连，用于采集电能表数据；
信号放大模块（2），用于将数据采集终端（1）发出的信号进行放大后发送至天线模块（3）；
信号放大模块（2）的输入端通过串联的第一电感（L1）、第一电阻（R1）和第二电感（L2）连接至天线模块（3），第一电感（L1）和第一电阻（R1）之间通过第二电阻（R2）连接至第一三极管（Q1）的基极和集电极，第一三极管（Q1）的发射极通过第三电阻（R3）连接至第二三极管（Q2）的基极，第二三极管（Q2）的集电极连接至高电平（VCC），第二三极管（Q2）的发射极通过第四电阻（R4）连接至第一电阻（R1）和第二电感（L2）之间，第一电阻（R1）和第二电感（L2）之间通过第一电容（C1）接地，第二三极管（Q2）的集电极与第一电阻（R1）和第二电感（L2）之间连接有稳压二极管（DZ），第一电阻（R1）和第二电感（L2）之间通过串联的第五电阻（R5）、第二电容（C2）、第六电阻（R6）和第七电阻（R7）接地，第五电阻（R5）和第二电容（C2）之间连接至第三三极管（Q3）的集电极，第二电容（C2）和第六电阻（R6）之间连接至第三三极管（Q3）的基极，第三三极管（Q3）的发射极连接至第四三极管（Q4）的集电极，第四三极管（Q4）的基极连接至第六电阻（R6）和第七电阻（R7）之间，第四三极管（Q4）的发射极通过第三电感（L3）接地，第三三极管（Q3）的发射极连接通过第四电感（L4）接地，天线模块（3）通过第三电容（C3）接地；
天线模块（3），用于将信号发出；
无线信号接收模块（4），用于接收天线模块（3）发出的无线信号；
滤波模块（5），用于将接收到的无线信号进行滤波处理，并发送至信号处理模块（6）；
信号处理模块（6），用于对电能表数据进行处理。
2.根据权利要求1所述的改进的电能抄表装置，其特征在于：所述数据采集终端（1）与信号放大模块（2）之间、无线信号接收模块（4）与滤波模块（5）之间、滤波模块（5）与信号处理模块（6）之间采用RS485通讯模式进行通讯连接。
3.根据权利要求1所述的改进的电能抄表装置，其特征在于：所述天线模块（3）与无线信号接收模块（4）之间采用ZigBee通讯模式进行通讯连接。
4.根据权利要求1所述的改进的电能抄表装置，其特征在于：所述滤波模块（5）的输入端通过串联的第八电阻（R8）和第四电容（C4）连接至第一运放（A1）的正相输入端，第一运放（A1）的反相输入端通过第九电阻（R9）接地，第一运放（A1）的反相输入端通过第十电阻（R10）连接至第一运放（A1）的输出端，第一运放（A1）的输出端作为滤波模块（5）的输出端，第八电阻（R8）和第四电容（C4）之间通过串联的第五电容（C5）和第六电容（C6）接地，第八电阻（R8）和第四电容（C4）之间连接至第五三极管（Q5）的集电极，第五电容（C5）和第六电容（C6）之间连接至第五三极管（Q5）的基极，第五三极管（Q5）的发射极通过第十一电阻（R11）接地，第一运放（A1）的正相输入端通过第七电容（C7）和第八电容（C8）接地，第一运放（A1）的正相输入端连接至第六三极管（Q6）的集电极，第七电容（C7）和第八电容（C8）之间连接至第六三极管（Q6）的基极，第六三极管（Q6）的发射极通过第十二电阻（R12）接地。
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