CN201681099U - 一种多功能电能表 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多功能电能表，包括外接模块、电压、电流变换模块、AD转换模块、采样模块以及控制模块与显示模块，其特征在于：所述控制模块内设有一RFID标签模块，该RFID标签模块经无线数传模块与读取中心连接，所述读取中心内设有与所述RFID标签模块读取配合的读写器；还包括一由电池及电源管理电路组成的电源模块，该电源模块输入与所述外接模块连接，输出端分别与所述控制模块及所述无线数传模块连接。本实用新型通过设置RFID标签模块与无线数传模块，实现利用射频信号与读取中心的双向无线通讯，便于实时查询与数据管理。

Description

一种多功能电能表

技术领域

本实用新型涉及一种测量用电量的电能表，具体涉及一种多功能电能表。

背景技术

积算电能的机械式指示电表(俗称电度表)，是常用的家用式测量用电量的电能表，因为一度电代表的能量为1千瓦小时，故又称千瓦时表。其测量原理：功率是单位时间内负载消耗或电源输出的能量。为测量电能，要对功率进行随时间的累积计算，因此在电能表中采用了积算机构来代替电表指针。当随时间累积计算功率时，可让电表内的铝盘旋转，制动永久磁铁的磁场对旋转的铝盘产生制动力矩，使铝盘的旋转速度与所测功率成正比，铝盘在一段时间内的累计转数，即反映这段时间内负载消耗的电能，机械式计数器通常被用来作为积算机构，它所记录的转数就是消耗电能的度量。随着工业的发展，要求生产一些具有特殊用途的电能表，如预收电费电能表、分时计费电能表等，它们的用途及测量线路各异，但电表的核心测量机构一般均相同。

通常，每家每户的电能表读数都需要抄表人员上门抄录，工作量大，因而本申请人曾申请中国实用新型专利带有GSM/CDMA无线数字通讯装置的分时费率电能表(CN 2516977Y)，它是在现有电能表的基础上增设有短信发送和接收装置，数传接收装置通过控制接口与表内连接，主控台用定时收发短信的方法交换数据及设置电表的功能，借用无线通讯，可远程抄录每个电表上的读数，同时还能检测每个表的工作状态，大大方便电力部门的日常维护抄表工作。但该结构存在的缺点是：整个系统终端较复杂，制造成本较高，对推广使用造成限制；另外，管理系统无法实时检测每个表的工作状态，这是由通讯方式所决定的，数据交换为定时被动读取，即而无法做到实时性，故而，以目前的电能表结构来说，还需要做进一步的改进，以满足用户的需要。

发明内容

本实用新型目的是提供一种多功能电能表，通过对结构的改进，简化了内部结构，降低生产成本，同时提高了实时检测、实时管理能力，提供在线统一管理功能。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种多功能电能表，包括外接模块、电压、电流变换模块、AD转换模块、采样模块以及控制模块与显示模块，所述电压、电流变换模块接收来自所述外接模块的信号并处理，处理后的信号经所述采样模块采样，并由所述AD转换模块转换后发送给所述控制模块，所述显示模块与所述控制模块的输出端连接，所述控制模块内设有一RFID标签模块，该RFID标签模块经无线数传模块与读取中心连接，所述读取中心内设有与所述RFID标签模块读取配合的读写器；还包括一由电池及电源管理电路组成的电源模块，该电源模块输入与所述外接模块连接，输出端分别与所述控制模块及所述无线数传模块连接。

上述技术方案中，所述控制模块可采用一DSP芯片作为主控芯片，通过SPI接口与RFID标签模块(RFID射频识别术是自动识别技术的一种，通过无线射频方式进行非接触双向数据通信对目标进行识别。)连接，该RFID标签模块可采用CC1100芯片，其通信端与所述无线数传模块连接，无线数传模块即为RFID射频信号的发送接收天线电路，所述读取中心为与无线数传模块配合的RFID阅读装置(可以是读写器或监测中心)，读取存储于RFID标签模块中的数据，包括自身编码等信息。由于设置了电源模块，因而存在“有源”和“无源”两种工作模式，接入电路时为“有源”状态，未接入为“无源”：

(1)在有源状态下，电压、电流采样模块将在控制模块的管理下进行采样，AD转换模块数据转换，DSP芯片计算，将接收到的电压、电流数据经计算转换为电能数据保存在内存中，并输出于显示模块或按读写中心的要求将数据按约定的格式上传，由读写中心统一处理(如抄取读数或其他监控操作)；

(2)在无源状态下，由内部微型锂电池供电，DSP芯片处于睡眠状态，而RFID标签模块工作在节电等待模式，当监测中心或读写器通过天线发送出一定频率的射频信号，其无线数传模块产生感应电流，从而DSP芯片被激活，可向读写器或监测中心发送出自身编码等已在内存中的信息。在此状态下，电表通常处于运输状态或是更换状态下，便于工作人员查询相应的用户及该表使用信息。当超出无线传送半径范围时，可采用接力传输的方式，以扩大使有范围。

由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有的优点是：

1、由于本实用新型采用RFID标签模块、无线数传模块与读取中心之间建立射频信号的双向通讯及数据交换，因而一方面可随时检测用户表的工作状态，实时性强，能实现远程抄表(即无须到现场抄表)，另一方面还可通过安装有RFID通讯模块的数据采集终端与管理总站建立连接并交换数据，其接口能力强、可扩展性好，且安装时也较为方便；

2、由于设置了电源模块，使得电能表具有“有源”和“无源”两种工作状态，“有源”状态为常归工作状态，包括记数、显示等，“无源”状态为表未接入电网状态，由RFID标签模块激活控制模块主芯片，电池供电，读取表内信息，便于操作人员换表时对应用户数据；

3、本实用新型电路结构简单，可集成在同一电路板上，降低成本。

附图说明

图1是本实用新型实施例一的电路结构框图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

实施例一：参见图1所示，一种多功能电能表，包括外接模块、电压、电流变换模块、AD转换模块、采样模块以及控制模块、电源模块及显示模块，所述电压、电流变换模块接收来自所述外接模块的信号并处理，处理后的信号经所述采样模块采样，并由所述AD转换模块转换后发送给所述控制模块，所述显示模块与所述控制模块的输出端连接。

如图1所示，所述控制模块由一DSP芯片(TMS320F240)经SPI接口与一RFID标签模块(CC1100芯片)连接构成，该RFID标签模块经无线数传模块(收发天线)与读取中心(读写器或监测中心)无线连接(射频信号)，所述读取中心内设有与所述RFID标签模块读取配合的读写器；所述电源模块由电池及电源管理电路组成，该电源模块输入与所述外接模块连接，输出端分别与所述控制模块及所述无线数传模块连接。

由电源管理电路控制，电能表可工作在“有源”和“无源”两种工作状态下，分别对应接入电网与未接入电网两种情况。有源工作状态时，电网电压外接模块被接入电表中，经电压、电流变换模块处理后，由采样模块采样，电压采集分辨率0.1V，精度±0.2V测量范围0到400V(RSM)，电流采集分辨率0.1A，精度±0.3A测量范围0到100A(RSM)，采集重复周期20ms。而后经AD转换模块变换，输入控制模块进行电压、电流数据的计算与转换，转换后的电能数据保存在内存中，并按要求由显示模块显示，同时经SPI接口将信息传入CC1100芯片中，以读取中心的要求将数据按约定的格式(IEEE 802.15.4标准通讯协议)上传，读取中心经无线数传模块(天线)接收数据，根据接收的内容读取中心也可发送指令，实现双向通讯；当电能表工作在无源状态时，由内部微型锂电池供电，CC1100工作在节电等待模式，当监测中心或读写器通过天线发送出一定频率的射频信号，其天线产生感应电流，从而DSP芯片被激活，此时可向读写器或监测中心发送出自身编码等已存入内存中的信息。在该模式下，通常可用于运输过程中的查询电能表原始出厂信息或是在用户换表时检测表内使用数据，方便管理。

Claims (1)

1.一种多功能电能表，包括外接模块、电压、电流变换模块、AD转换模块、采样模块以及控制模块与显示模块，所述电压、电流变换模块接收来自所述外接模块的信号并处理，处理后的信号经所述采样模块采样，并由所述AD转换模块转换后发送给所述控制模块，所述显示模块与所述控制模块的输出端连接，其特征在于：所述控制模块内设有一RFID标签模块，该RFID标签模块经无线数传模块与读取中心连接，所述读取中心内设有与所述RFID标签模块读取配合的读写器；还包括一由电池及电源管理电路组成的电源模块，该电源模块输入与所述外接模块连接，输出端分别与所述控制模块及所述无线数传模块连接。

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