CN109444497A - 一种防窃电的单相电能表 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防窃电的单相电能表，包括单相电能计量芯片；主电源，用于为处理器供电；备用电源；处理器，用于在主电源电压下降到预设电压值时，控制备用电源为自身供电，并根据单相电能计量芯片采集的电流有效值来对电量进行计量；其中，单相电能计量芯片与处理器均独立封装。本发明中的单相电能计量芯片以及处理器为相互独立的两个部分，不存在集成关系，处理器能够在主电源电压下降到预设电压值时，控制备用电源为自身供电，并根据单相电能计量芯片采集的电流有效值来对电量进行计量，由于处理器并没有与单相电能计量芯片集成在一起，此种情况下，可以方便快捷地对处理器进行更换或者升级，节省了时间以及金钱成本。

Description

一种防窃电的单相电能表

技术领域

本发明涉及电能表领域，特别是涉及一种防窃电的单相电能表。

背景技术

单相电能表是用来计量单相电用电量的仪表，常见于家庭或小区等地方，有些用户擅自移除单相电能表上的零线或者火线后，电能表便因为没有了电源而不能正常进行计量工作，该用户也达到了窃电的目的，为了防止此种类型的窃电情况发生，现有技术中，采用将处理器以及单相电能计量芯片高度集成的单相计量SOC(System-on-a-Chip，集成电路芯片)芯片来实现单相电电能的计量，但是随着电能表功能的不断丰富，对单相电能表中处理器的要求也不断提升，升级或者更换高度集成的单相计量SOC芯片中的处理器非常困难，需要大量的时间成本以及金钱成本。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种单相电能表，方便了对处理器的升级或者更换，节省了时间以及金钱成本。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种防窃电的单相电能表，包括：

单相电能计量芯片；

主电源，用于为处理器供电；

备用电源；

处理器，用于在所述主电源电压下降到预设电压值时，控制所述备用电源为自身供电，并根据所述单相电能计量芯片采集的电流有效值来对电量进行计量；

其中，所述单相电能计量芯片与所述处理器均独立封装。

优选地，该单相电能表还包括：

第一计时装置，用于每隔预设时间唤醒处理器；

则所述处理器还用于在控制所述备用电源为自身供电后进入休眠状态，被所述第一计时装置唤醒时控制所述单相电能计量芯片采集电流有效值，并根据所述电流有效值以及所述预设时间计算所述预设时间内的电量。

优选地，该单相电能表还包括：

提示装置；

则所述处理器还用于通过所述提示装置对所述电流有效值进行提示。

优选地，所述通过所述提示装置对所述电流有效值进行提示具体为：

根据所述电流有效值产生预设频率的能量脉冲以驱动所述提示装置进行提示。

优选地，所述提示装置为发光二极管LED灯。

优选地，该单相电能表还包括：

第二计时装置，用于在达到唤醒时间间隔后唤醒所述处理器；

则所述处理器还用于根据所述预设频率的能量脉冲为所述第二计时装置设置所述唤醒时间间隔并睡眠，还用于在被所述第二计时装置唤醒后将所述能量脉冲在高电平与低电平之间转换一次。

优选地，所述第二计时装置为能量脉冲定时器。

优选地，所述处理器为单片机MCU。

优选地，所述第一计时装置为所述处理器内部的计时器。

优选地，所述根据所述单相电能计量芯片采集的电流有效值来对电量进行计量具体为：

仅在所述单相电能计量芯片采集的电流有效值大于预设计量值时对电量进行计量。

本发明提供了一种防窃电的单相电能表，包括单相电能计量芯片；主电源，用于为处理器供电；备用电源；处理器，用于在主电源电压下降到预设电压值时，控制备用电源为自身供电，并根据单相电能计量芯片采集的电流有效值来对电量进行计量；其中，单相电能计量芯片与处理器均独立封装。

可见，本发明中的单相电能计量芯片以及处理器为相互独立的两个部分，不存在集成关系，处理器能够在主电源电压下降到预设电压值时，控制备用电源为自身供电，并根据单相电能计量芯片采集的电流有效值来对电量进行计量，由于处理器并没有与单相电能计量芯片集成在一起，此种情况下，可以方便快捷地对处理器进行更换或者升级，节省了时间以及金钱成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种防窃电的单相电能表的结构示意图；

图2为本发明提供的另一种防窃电的单相电能表的结构示意图；

图3为本发明提供的一种能量脉冲时序图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种单相电能表，方便了对处理器的升级或者更换，节省了时间以及金钱成本。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，图1为本发明提供的一种防窃电的单相电能表的结构示意图，包括：

单相电能计量芯片1；

主电源2，用于为处理器4供电；

备用电源3；

处理器4，用于在主电源2电压下降到预设电压值时，控制备用电源3为自身供电，并根据单相电能计量芯片1采集的电流有效值来对电量进行计量；

其中，单相电能计量芯片1与处理器4均独立封装。

考虑到上述背景技术中的技术问题，本发明实施例中的单相电能计量芯片1以及处理器4均独立封装，相对于现有技术中的高度集成在一块电路板并封装起来的单相计量SOC芯片，本发明实施例中的起核心处理作用的处理器4单独封装，此种情况下，在需要对电能表进行功能扩展或者升级等处理的时候，难免要对处理器4进行升级或更换，此时可方便地将单独封装的处理器4进行更换或者升级即可，节省了时间成本以及金钱成本。

具体的，处理器4以及单相电能计量之间可以存在用于通信的通信接口，通信接口可以有多种类型，例如串口或者SPI(SerialPeripheralInterface，串行外设接口)口等，本发明实施例在此不做限定。

具体的，本发明实施例中的处理器4以及单相电能计量之间除了存在数据交互关系外，还可以存在电量供应的关系，处理器4可以用于将主电源2或者备用电源3的电量供给单相电能计量芯片1，以实现单相电能计量芯片1的正常工作。

其中，主电源2可以为从进入用户家里的的输电线路上取电的主电源2，单相电能表虽然从输电线路上获取电能，但其与用户用电的计量是两个相互独立的部分，单相电能表所用的电量不会计入用户的用电量中去。

其中，备用电源3可以为多种类型，例如利用电压传感器从为用户的输电回路中获取的电能，或者利用电池作为备用电源3等，本发明实施例在此不做限定。

具体的，预设电压值可以根据实际情况进行自主设定，本发明实施例在此不做限定。

其中，由于窃电用户可能切除了电能表上的火线或者零线其中的一个，因此单相电能计量芯片1可以采集火线以及零线上的电流有效值，选取其中电流有效值较大的一个进行用电量的计量，此种情况下计量的电量比较准确，当然，还可以有其他的计量方法，本发明实施例在此不做限定。

另外，单相电能计量芯片1可以为多种类型，本发明实施例在此不做限定。

本发明提供了一种防窃电的单相电能表，包括单相电能计量芯片；主电源，用于为处理器供电；备用电源；处理器，用于在主电源电压下降到预设电压值时，控制备用电源为自身供电，并根据单相电能计量芯片采集的电流有效值来对电量进行计量；其中，单相电能计量芯片与处理器均独立封装。

可见，本发明中的单相电能计量芯片以及处理器为相互独立的两个部分，不存在集成关系，处理器能够在主电源电压下降到预设电压值时，控制备用电源为自身供电，并根据单相电能计量芯片采集的电流有效值来对电量进行计量，由于处理器并没有与单相电能计量芯片集成在一起，此种情况下，可以方便快捷地对处理器进行更换或者升级，节省了时间以及金钱成本。

在上述实施例的基础上：

作为一种优选地实施例，该单相电能表还包括：

第一计时装置5，用于每隔预设时间唤醒处理器4；

则处理器4还用于在控制备用电源3为自身供电后进入休眠状态，被第一计时装置5唤醒时控制单相电能计量芯片1采集电流有效值，并根据电流有效值以及预设时间计算预设时间内的电量。

具体的，考虑到处理器4长时间工作的情况下对于电能的损耗较多，本发明实施例中，处理器4可以在控制备用电源3为自身供电后进入休眠状态，第一计时装置5可以每隔预设时间唤醒处理器4，当处理器4被第一计时装置5唤醒时，处理器4可以控制单相电能计量芯片1采集电流有效值，然后根据电流有效值以及预设时间计算预设时间内的电量，然后再次进入休眠状态，由于休眠状态下的处理器4的功耗较小，且处理器4也无需控制单相电能计量芯片1长时间处于工作模式下，仅需在处理器4被唤醒时控制单相电能计量芯片1采集一次电流有效值即可，大大缩短了工作时间，因此可以有效地节约电能。

其中，可以在当前时刻利用当前时刻采集的电流有效值计算下一个预设时间内的电量，也可以在当前时刻利用前一次采集到的电流有效值以及预设时间来计算过去一次的预设时间内的电量，本发明实施例在此不做限定。

其中，预设时间内的电量的计算公式可以为E＝Irms×Un×t，其中，E为预设时间t内的电量，Irms为预设时间t对应的电流有效值，Un为额定电压有效值，可以自主设定。

具体的，预设时间可以进行自主设定，例如可以设定为6秒等，本发明实施例在此不做限定。

具体的，当处理器4处于休眠状态时，处理器4可以关闭单相电能计量芯片1，在处理器4被唤醒时，可以为单相电能计量芯片1供电，并通过其采集电流有效值。其中，在处理器4为单相电能计量芯片1供电并设置相关参数后，单相电能计量芯片1不能瞬间采集到电流有效值，此时处理器4可以挂起(低功耗工作状态)，待单相电能计量芯片1采集到电流有效值后，再进行电量的计量，并关闭单相电能计量芯片1的电源。

作为一种优选地实施例，该单相电能表还包括：

提示装置6；

则处理器4还用于通过提示装置6对电流有效值进行提示。

具体的，处理器4可以通过提示装置6对电流有效值进行提示，工作人员通过提示可以判断电流有效值的测量是否准确，提供了一种校验的方式，用户通过提示也可以大致判断当前自己的用电状况，来调整自身的用电方案以达到节电的目的。

除了对电流有效值进行提示外，处理器4还可以通过提示装置6对其他的数值进行提示，例如用电量等，本发明实施例在此不做限定。

作为一种优选地实施例，通过提示装置6对电流有效值进行提示具体为：

根据电流有效值产生预设频率的能量脉冲以驱动提示装置6进行提示。

具体的，本发明实施例中，处理器4可以通过产生预设频率的能量脉冲，以驱动提示装置6以能量脉冲的方式进行提示，此种情况下，能量脉冲变化频率的快慢便可以体现为电流有效值的大小，方便了工作人员以及用户对电流有效值的判断，且能量脉冲的提示方式消耗的电量较小，进一步的节约了电能。

其中，能量脉冲的周期的计算公式可以为其中，C为电能表脉冲常数，T与电流有效值Irms成正比，因此工作人员以及用户可以通过提示装置6提示的能量脉冲的频率来判断电流有效值的大小，工作人员还可以利用其进一步地判断电能表的误差。

当然，除了能量脉冲的方式进行提示外，还可以采用其他的提示方式，例如数值提示，本发明实施例在此不做限定。

作为一种优选地实施例，提示装置6为LED(Light Emitting Diode，发光二极管)灯。

具体的，LED灯具有结构简单、价格低廉以及使用寿命长等优点，能量脉冲可以通过LED灯以灯光闪烁的形式表现出来，其中，可以将LED灯相邻的一次亮起和一次熄灭作为一个周期，也可以设置为其他形式，本发明实施例在此不做限定。

当然，除了LED灯外，提示装置6还可以为其他类型，例如液晶显示器等，本发明实施例在此不做限定。

另外，处理器4还可以外接各种类型的数据接口，例如485总线或者无线数据传输装置等，本发明实施例在此不做限定。

作为一种优选地实施例，该单相电能表还包括：

第二计时装置7，用于在达到唤醒时间间隔后唤醒处理器4；

则处理器4还用于根据预设频率的能量脉冲为第二计时装置7设置唤醒时间间隔并睡眠，还用于在被第二计时装置7唤醒后将能量脉冲在高电平与低电平之间转换一次。

为了更好地对本发明实施例进行说明，请参考图2，图2为本发明提供的另一种防窃电的单相电能表的结构示意图。

具体的，考虑到处理器4输出能量脉冲需要消耗大量的电能，本发明实施例中的处理器4可以根据预设频率的能量脉冲为第二计时装置7设置唤醒时间间隔并睡眠，处理器4每隔唤醒时间间隔便会被第二计时装置7唤醒，并将输出的能量脉冲在高电平与低电平之间转换一次，若在能量脉冲的一个周期内既有一段高电平也有一段低电平，那么一个周期内需要转换两次高低电平，此种情况下唤醒时间间隔有两个。

具体的，本发明实施例中，在处理器4输出高电平的能量脉冲时，可以驱动提示装置6(例如LED灯)工作，而当输出低电平的能量脉冲时，不可以驱动提示装置6工作，以此间隔驱动提示装置6的方式来对电流有效值进行提示，例如在提示装置6工作与不工作两种状态变换频率较快的情况下表示电流有效值较高，而变换频率较慢的情况下表示电流有效值较低等，比较直观。

当然，除了上述的能量脉冲的输出形式外，能量脉冲还可以有其他类型的输出形式，例如在相邻的两个周期内，一个输出高电平，一个输出低电平等，那么相应的唤醒时间间隔的数量也会不同，本发明实施例在此不做限定。

作为一种优选地实施例，第二计时装置7为能量脉冲定时器。

具体的，能量脉冲定时器具有结构简单、价格低廉以及适用性强等优点。

具体的，由于能量脉冲输出所需要的功耗比较大，用户可以根据需要开启或者关闭该提示功能，当需要开启该提示功能时，如果能量脉冲定处于关闭状态，则处理器4在电流有效值刷新时，会根据测到的电流有效值和脉冲常数来计算能量脉冲定时器的唤醒时间间隔T，并开启该定时器唤醒。

为了更好地对本发明实施例进行说明，请参考图3，图3为本发明提供的一种能量脉冲时序图。

其中，假如处理器4在被唤醒的当前时刻，上一周期Tl的能量脉冲没有完整结束，参考图3，tl以及Ts之间的虚线纵轴为当前时刻，处理器4被第一计时装置5唤醒，此时处理器4输出低电平的能量脉冲，则需要读取当前能量脉冲定时器中的数据，计算在原有的周期T中已经过了多少时间(此时图中显示已经过了tl时间)，再根据新的电流有效值计算剩余时间Ts，并清空能量脉冲定时器，设置唤醒时间为Ts。Ts时间之后，能量脉冲定时器唤醒处理器4，处理器4重新设置脉冲定时器唤醒时间为Tc，同时控制能量脉冲输出口输出高电平Tf时间，在输出高电平Tf时间之后，能量脉冲定时器会唤醒处理器，使能量脉冲输出口输出低电平(时长为Tc-Tf)，同时可以关闭能量脉冲定时器。随后处理器4可以再次进入休眠。

其中，图中的CF脉冲为能量脉冲，纵轴为能量脉冲的电压值，横轴为时间。

其中，Ts的计算公式可以为其中，TS为在电流有效值刷新时刻，需要重新设定的能量脉冲定时器唤醒时间，Irms1为电流有效值刷新前的上一次的电流有效值，Irms2为当前时刻刷新的电流有效值，Tl为电流有效值为Irms1时能量脉冲的周期，tl为当前时刻，能量脉冲定时器在T1内已经走过的时间。

其中，Tf可根据用户的功耗需求进行设定，本发明实施例在此不做限定。

当然，除了能量脉冲定时器外，第二计时装置7还可以为其他类型的计时装置，本发明实施例在此不做限定。

作为一种优选地实施例，处理器4为MCU(Micro ControlUnit，单片机)。

具体的，MCU具有体积小、集成度高、可靠性高、控制功能强以及功耗小等优点。

当然，除了MCU外，处理器4还可以为其他类型，本发明实施例在此不做限定。

作为一种优选地实施例，第一计时装置5为处理器4内部的计时器。

具体的，第一计时装置5可以为处理器4内部的计时器，此种方式可以无需再设置额外的计时装置，节省了成本。

当然，除了处理器4内部的计时器外，第一计时装置5还可以为外置的计时装置，本发明实施例在此不做限定。

作为一种优选地实施例，根据单相电能计量芯片1采集的电流有效值来对电量进行计量具体为：

仅在单相电能计量芯片1采集的电流有效值大于预设计量值时对电量进行计量。

具体的，本发明实施例中，处理器4还可以在通过单相电能计量芯片1获取电流有效值时对其进行判断，仅在电流有效值大于预设计量值时对电量进行计量，由于通过预设时间与电流有效值的方式进行电量计量本身就是一种较为粗略的电量计量方式，因此可以选择对数值较小的电流有效值进行忽略，此种情况下也能够减小处理器4的工作量，进一步地节约了电能。

其中，若电流有效值不大于预设计量值，还可以关闭提示装置6，例如关闭能量脉冲的输出等，降低了功耗，节约了能源。

其中，预设计量值可以进行自主设定，本发明实施例在此不做限定。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种防窃电的单相电能表，其特征在于，包括：

单相电能计量芯片；

主电源，用于为处理器供电；

备用电源；

处理器，用于在所述主电源电压下降到预设电压值时，控制所述备用电源为自身供电，并根据所述单相电能计量芯片采集的电流有效值来对电量进行计量；

其中，所述单相电能计量芯片与所述处理器均独立封装。

2.根据权利要求1所述的单相电能表，其特征在于，该单相电能表还包括：

第一计时装置，用于每隔预设时间唤醒处理器；

则所述处理器还用于在控制所述备用电源为自身供电后进入休眠状态，被所述第一计时装置唤醒时控制所述单相电能计量芯片采集电流有效值，并根据所述电流有效值以及所述预设时间计算所述预设时间内的电量。

3.根据权利要求2所述的单相电能表，其特征在于，该单相电能表还包括：

提示装置；

则所述处理器还用于通过所述提示装置对所述电流有效值进行提示。

4.根据权利要求3所述的单相电能表，其特征在于，所述通过所述提示装置对所述电流有效值进行提示具体为：

根据所述电流有效值产生预设频率的能量脉冲以驱动所述提示装置进行提示。

5.根据权利要求4所述的单相电能表，其特征在于，所述提示装置为发光二极管LED灯。

6.根据权利要求4所述的单相电能表，其特征在于，该单相电能表还包括：

第二计时装置，用于在达到唤醒时间间隔后唤醒所述处理器；

则所述处理器还用于根据所述预设频率的能量脉冲为所述第二计时装置设置所述唤醒时间间隔并睡眠，还用于在被所述第二计时装置唤醒后将所述能量脉冲在高电平与低电平之间转换一次。

7.根据权利要求6所述的单相电能表，其特征在于，所述第二计时装置为能量脉冲定时器。

8.根据权利要求1所述的单相电能表，其特征在于，所述处理器为单片机MCU。

9.根据权利要求2所述的单相电能表，其特征在于，所述第一计时装置为所述处理器内部的计时器。

10.根据权利要求1至9任一项所述的单相电能表，其特征在于，所述根据所述单相电能计量芯片采集的电流有效值来对电量进行计量具体为：

仅在所述单相电能计量芯片采集的电流有效值大于预设计量值时对电量进行计量。