CN200996972Y

CN200996972Y - 单相多费率有功电能表

Info

Publication number: CN200996972Y
Application number: CN 200620021475
Authority: CN
Inventors: 刘江; 李小明; 黄羽
Original assignee: HAERBIN ZHITONG TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: HAERBIN ZHITONG TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2006-08-17
Filing date: 2006-08-17
Publication date: 2007-12-26
Anticipated expiration: 2016-08-17

Abstract

单相多费率有功电能表。本实用新型提供一种高性能、高可靠的MCU控制单元，具有电能计量、分时计费等功能的单相多费率有功电能表。本产品的硬件组成包括：带有显示窗的电能表外壳及其计量和储存芯片，其特征是：单片机，装在所述的外壳中，与所述的单片机相连接的串行通信总线接口RS－485接口MAX1487型芯片与装有程序的FM2306型芯片连接、单片机信号与RS－485接口信号之间使用光电隔离，RS－485接口发出的时钟信号经光电隔离控制REDE。本产品用于电能计量、分时计费等功能。具有防窃电、分时计量、RS－485接口、红外抄表、管理、分析、控制、收费网络化和自动化远动等功能的一种计量仪表。

Description

单相多费率有功电能表

技术领域：

本实用新型涉及一种带有RS-485芯片及其接口的新型电能表。

背景技术：

在飞速发展的信息时代，传统的电能表功能单一，每一只电能表为一个系统。已不能适应电力工业发展的需要。近年来，各表厂相继开发出各种不同功能或组合功能的电能表，如预付费表、多费率表、载波表等，以满足不同场所、不同用户的需要。

发明内容：

本实用新型的目的是提供一种高性能、高可靠的MCU控制单元，具有电能计量、分时计费等功能的单相多费率有功电能表。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种单相多费率有功电能表，其硬件组成包括：带有显示窗的外壳，装在所述的外壳中的单片机，与所述的单片机相连接的串行通信总线接口RS-485接口MAX1487型芯片与装有程序的FM2306型芯片连接、单片机信号与RS-485接口信号之间使用光电隔离，RS-485发出的时钟信号经光电隔离控制REDE。

所述的单相多费率有功电能表，所述的RS-485接口是采用平衡差分的传输技术的一种串行通信总线接口，RS-485接口实际上为使用单一+5V电源的小功率收发器，RS-485接口内含一个发送驱动器D及一个接收器R。及一个接收器R。

所述的单相多费率有功电能表，所述的RS-485接口采用MAX1487型芯片，该芯片的RE为接收器的输出使能端，RE为低电平有效；RE与DE并接在一起，而两者的有效工作电平相反，使得RS-485接口工作于半双工方式，单片机采用FM2306型芯片，其引脚RA2接MAX1487的RE及DE；引脚RXDI/PDAT，即串行口输入端RXD接R；引脚TXDI/PCLK，即串行口输出端TXD接D。

所述的单相多费率有功电能表，所述的RS-485接口发出的时钟信号经光电隔离控制REDE，当REDE为高电平时，MAX1487作发送器，单片机输出信号TXD经光电隔离，产生信号D输入MAX1487的DI端，即A、B输出信号受TXDI/PCLK控制，单片机按照通信规约将信号发送到接收方；而REDE为低电平时，MAX1487作接收器，D的信号不影响传输线，外部信号通过MAX1487的R端，经光电隔离，进入单片机的RXDI/PDAT端，完成数据的接收。

本实用新型的效果：

一、随着电能表向多功能、网络化方向发展，RS-485接口将成为单相电子式多费率(分时)有功电能表必备的通信接口。其主要应用有3点：1、适应不断增强的功能要求，通过编程软件对电能表进行功能设置。2、与远方监控终端配合，实现远程抄表及负荷的在线监控。3、接口保护能力强。实际应用环境下还是存在高频瞬态干扰的可能。一般在切换大功率感性负载如电机、变压器、继电器等或闪电过程中都会产生幅度很高的瞬态干扰，如果不加以适当防护就会损坏RS-422或RS-485通信接口。对于这种瞬态干扰可以采用隔离或旁路的方法加以防护。

A.隔离保护方法。这种方案实际上将瞬态高压转移到隔离接口中的电隔离层上，由于隔离层的高绝缘电阻，不会产生损害性的浪涌电流，起到保护接口的作用。通常采用光耦元件实现接口的电气隔离，隔离电压可达5000V。

B.旁路保护方法。这种方案利用瞬态抑制元件(如TVS、MOV、气体放电管等)将危害性的瞬态能量旁路到大地，优点是成本较低，优点是保护能力强，吸收瞬态干扰能量大，持续时间不能很长，实际应用中是将上述两种方案结合起来灵活加以运用，在这种方法中，隔离接口对大幅度瞬态干扰进行隔离，旁路元件则保护隔离接口不被过高的瞬态电压击穿。如图中：虚线框中的瞬态电压抑制器TV1、TV2、TV3，防雷管G1、G2、G3，热敏保护电阻PTC1、PTC2组成的电路达到旁路保护方法。

二.RS-485接口标准定义了一个极为坚固和可靠的通信链路，具有高噪声抑制、宽共模范围、长传输距离、冲突保护等特性，但一个真正可靠的RS-485接口还有赖于合理的应用。合理的网络布局、信号通道的连续性、周全的保护措施等，在设计之初就应该有一个总体规划。电能表拥有了RS-485接口后，可以组网进行集中或远传对电表进行管理，达到用电管理的网络化智能化。增加用电管理部门的经济效益，并且能够取得更大的社会效益。目前汽车电子、电信设备、局域网、蜂窝基站、工业控制、仪器仪表等等都在试行应用该接口。这项标准得到广泛接受的另外一个原因是它的通用性。RS-485标准只对接口的电气特性做出规定，而不涉及接插件、电缆或协议，在此基础上用户可以建立自己的高层通信协议。

三.本实用新型的单相电子式多费率(分时)有功电能表是在性能成熟可靠的DDSS型电能表的基础上开发研制的，并采用了高性能、高可靠的MCU控制单元，具有电能计量、分时计费等功能的新型电能表，达到削峰填谷，平衡电网负荷、实现合理用电、科学用电的理想产品。由于采用计算机技术和通讯技术，单相电子式多费率电能表具通过软件的配合，具有防窃电、分时计量、远程电能计量、RS-485接口、红外抄表、管理、分析、控制、收费网络化和自动化远动等特性，备受电力部门的欢迎。

四.所述的串行通信总线接口RS-485接口，RS-485接口作为一种多点、差分数据传输的电气规范将成为标准通信接口之一。这种通信接口允许在简单的一对双绞线上进行多点、双向通信、它所具有的噪声抑制能力、数据传输速率、电缆长度及可靠性是其他标准无法比拟的。RS-485接口的主要特点如下：

(1)平衡伟输；(2)多点通信；(3)驱动器输出电压(带载)：≥|1.5V|；(4)接收器输入门限：±200mV；(5)-7V至+12V总线共模范围；(6)最大输入电流：1.0mA/-0.8mA(12Vin/-7Vin)；(7)最大总线负载：128个单位负载(UL)；(8)最大传输速率：10Mbps；(9)最大电缆长度：4000英尺。以上这些是我们要突出的重点。

五.RS-485接口，这种通信接口允许在简单的一对双绞线上进行多点、双向通信、它所具有的噪声抑制能力、数据传输速率、电缆长度及可靠性是其他标准无法比拟的。RS-485接口是一种串行通信总线接口，采用平衡差分的传输技术，即每路信号使用一对以地为参考的正负信号线，利用信号线之间的电平差值表示逻辑“1”或“0”，因此对共模信号有较强的抑制能力。相对于基于单端对地的非对称电路(一根信号线与一根地线)的RS-232接口，其传输速率及距离有了明显的提高。在实际应用中，只需要一对双绞线即可实现设备之间的通信。

六.本实用新型的单相电子式多费率(分时)有功电能表是在性能成熟可靠的DDSS型电能表的基础上开发研制的，并采用了高性能、高可靠的MCU控制单元，通过软件控制，使其成为具有电能计量、分时计费等功能的新型电能表，达到削峰填谷，平衡电网负荷、实现合理用电、科学用电的理想产品。由于采用计算机技术和通讯技术，单相电子式多费率电能表具有防窃电、分时计量、远程电能计量、RS-485接口、红外抄表、管理、分析、控制、收费网络化和自动化远动等特性，备受电力部门的欢迎。

附图说明：附图1是本产品的结构示意图。图中1为表壳，后面是MCU主控单元，2为LED显示，3为RS-485芯片，4为RS-485接口保护，5为通讯引出端子，6为电源模块，7为PCB电路板上的专用计量芯片。附图2为本产品的总的电路原理图。途中P3为编程开关引出点，P1、P2为秒脉冲引出点，ADJ为编程和时钟调校接口，建议每个信号与地形成双绞线，尤其是6、8脚。附图3为本产品的电能部分电路原理图。

本产品的具体实施方式：

实施例1：

单相多费率有功电能表，其硬件组成包括：带有显示窗的外壳，装在所述的外壳中的单片机，与所述的单片机相连接的串行通信总线接口RS-485接口、所述的RS-485接口MAX1487型芯片与装有程序的FM2306型芯片连接、单片机信号与RS-485接口信号之间使用光电隔离，RS-485发出的时钟信号经光电隔离控制REDE。

单相多费率有功电能表，本设计中采用了比较典型的美信公司的MAX1487系列芯片。RS-485接口已经成为DDSF型单相电子式多费率(分时)有功电能表必备的通信接口。所述的RS-485接口是采用平衡差分的传输技术的一种串行通信总线接口，RS-485接口实际上为使用单一+5V电源的小功率收发器，RS-485接口内含一个发送驱动器D及一个接收器R。

所述的RS-485接口采用MAX1487型芯片，该芯片的RE为接收器的输出使能端，RE为低电平有效；RE与DE并接在一起，而两者的有效工作电平相反，使得RS-485接口工作于半双工方式，单片机采用FM2306型芯片，其引脚RA2接MAX1487的RE及DE；引脚RXDI/PDAT，即串行口输入端RXD接R；引脚TXDI/PCLK，即串行口输出端TXD接D。

RS-485接口即每路信号使用一对以地为参考的正负信号线，利用信号线之间的电平差值表示逻辑“1”或“0”，因此对共模信号有较强的抑制能力。该芯片有8个引脚，其中引脚(6)为接收器的同相输入端与驱动器的同相输出端，引脚(7)的作用与引脚(6)的作用相反，这两个引脚引出与其它的接口通过传输线连接，所述的引脚6、7也称为A、B端，两者之间的并接电阻为阻抗匹配电阻，RO为接收器的输出端，当A比B大于200mv时，RO为高电平，A比B小于-200mv时，RO为低电平；RE为接收器的输出使能端，RE为低电平有效；DI为驱动器的输入端，DE为驱动器的输出使能端，DE为高电平有效。单片机信号与RS-485接口信号之间使用光电隔离，是为了避免接口传输线的故障影响电能计量的内部电路。RS-485发出的时钟信号经光电隔离控制REDE。当REDE为高电平时，MAX1487型芯片作发送器，单片机输出信号TXD经光电隔离，产生信号D输入MAX1487型芯片的DI端，即A、B输出信号受TXDI/PCLK控制，单片机按照通信规约将信号发送到接收方；而REDE为低电平时，MAX1487型芯片作接收器，D的信号不影响传输线，外部信号通过MAX1487型芯片的R端，经光电隔离，进入单片机的RXDI/PDAT端，完成数据的接收。

实施例2：

单相多费率有功电能表，实施例1中所述的FM2306型芯片，是本产品的控制单元，其引脚RA2接MAX1487型芯片的RE及DE；引脚RXDI/PDAT(串行口输入端RXD)接R；引脚TXDI/PCLK(串行口输出端TXD)接D。单片机信号与RS-485接口信号之间使用光电隔离，是为了避免接口传输线的故障影响电能计量的内部电路。所配合的软件部分包括具有信息帧结构、字节格式、控制码C、差错控制、数据传输功能的软件。

实施例3：

单相多费率有功电能表，实施例1中所述的RS-485型芯片接口发出的时钟信号经光电隔离控制REDE。当REDE为高电平时，MAX1487作发送器，单片机输出信号TXD经光电隔离，产生信号D输入MAX1487的DI端，即A、B输出信号受TXDI/PCLK控制，单片机按照通信规约将信号发送到接收方；而REDE为低电平时，MAX1487作接收器，D的信号不影响传输线，外部信号通过MAX1487的R端，经光电隔离，进入单片机的RXDI/PDAT端，完成数据的接收。

Claims

1.一种单相多费率有功电能表，其硬件组成包括：带有显示窗的电能表外壳及其计费和储存芯片，其特征是：单片机、RS-485接口装在所述的外壳中，与所述的单片机相连接的串行通信总线接口RS-485接口MAX1487型芯片与装有程序的FM2306型芯片连接、单片机信号与RS-485接口信号之间使用光电隔离，RS-485接口发出的时钟信号经光电隔离控制REDE。

2.根据权利要求1所述的单相多费率有功电能表，其特征是：所述的RS-485接口是采用平衡差分的传输技术的一种串行通信总线接口，RS-485接口实际上为使用单一+5V电源的小功率收发器，RS-485接口包括一个发送驱动器及一个接收器。