CN202033418U

CN202033418U - 一种智能电表

Info

Publication number: CN202033418U
Application number: CN2011201373699U
Authority: CN
Inventors: 吕干云; 吴传满
Original assignee: Zhejiang Normal University CJNU
Current assignee: Zhejiang Normal University CJNU
Priority date: 2011-05-04
Filing date: 2011-05-04
Publication date: 2011-11-09
Anticipated expiration: 2021-05-04

Abstract

本实用新型提供一种智能电表，包括电源电路、与电源电路连接的电能信号脉冲采集电路、与电能信号脉冲采集电路连接的单片机系统，所述单片机系统上设有系统升级电路、双向通讯电路、LCD显示电路、键盘控制电路、继电器控制电路。实现了电路的简化，从而降低了成本；同时实现了家用电器智能化节电控制，提高了用电效率；实现了供电部门与用户的双向信息交互。

Description

一种智能电表

技术领域

本实用新型涉及电表领域，具体涉及符合智能电网要求的一种智能电表。

背景技术

智能电表是一种新型电能表，是智能用电的重要组成部分，是实现双向互动智能用电的“末端神经”。它由测量单元、数据处理单元等组成，具有电能量计量、信息存储及处理、实时监测、自动控制、信息交互等功能。相对以往的普通电能表，除具备基本的计量功能外，智能电能表是全电子式电能表，所有的电能表都带有硬件时钟和完备的通信接口，都支持双向计量、自动采集、阶梯电价、分时电价、冻结、控制、监测等功能，具有高可靠性、高安全等级以及大存储容量等特点，为实现分布式电源计量、双向互动服务、智能家居、智能小区等奠定基础。智能电表利用先进的技术提高电力系统的能源转换效率、电能利用率、供电质量和信息处理能力的性能。

智能电表包括电能信号脉冲采集电路和微控器电路。电能信号脉冲采样芯片普遍采用ADE7755、AD7755、ADE7759、ADE7753、ADE7763等电能计量芯片；微控器芯片普遍采用HD64F38124H、H8/38124、38024以及各种单片机等。下面对现有的各种不同功能智能电表进行分析描述。

一种红外遥控预付费电能表，红外智能卡电能表是和电视机遥控器同样的信号传输方式，其信号传输保密性、抗干扰性好，电能表箱不留任何端口，红外信号可以穿透表箱上的玻璃，远距离和电能表进行数据交换，可以有效防止人为破坏电能表数据传输系统的行为。由于采用红外线遥控，操作时不受安装高度的限制。其缺点是无法实现实时计费、双向通讯功能及智能用电优化控制。

一种多用户集中式电能表，多用户电能表一表循环显示每户用电量，在居民家中安装一台智能卡读写器，插卡显示每户的剩余电量，把IC卡中的数据传递给电能表，更具人性化管理，及时在用户家中提示购电。这种电能表具有单位户数体积小，造价低，每个表箱最多可安排24户用电，安装地点灵活方便，它集中计量，集中管理，抄表方便并避免了上下楼抄表的麻烦。其缺点是电能表无法实现外电路智能化控制，以及无法实现电力部门及用户的双向通讯，同时如果系统损坏将影响多个用户的正常用电。

一种GPS功能智能电能表，将现代通信技术和计算机技术以及电能量测量技术结合在一起，能够及时、准确、全面地反映电量的使用情况。GPS预付费电能表是用手机短信或无线网络就可以操作的产品，信号是通过卫星传输以一种短消息的方式将此信息送给总控中心，以实现远程自动无线抄表功能。成本较高。

一种复费率智能电能表，复费率电能表是在普通电子式电能表的基础上增加了微处理器，增加时钟芯片、数码管显示器或液晶显示器、通信接口电路等构成的。它根据设置的时段参数对电能进行分时计量，并将其显示出来，同时能通过数据通信接口传输数据。它为实现居民用户电量分时计费提供了手段。其缺点是只是把电能供应量进行简单的数字化，但是电能的实际供应曲线却是一个模拟量。实时发电量和居民用电消费量都直接影响着电能供应的峰谷，而且不同季节的电力供应情况也有所不同，不能满足智能电网实时电价的要求。

上述各种设备均从不同功能上对智能电表进行改进，存在着控制复杂、价格昂贵、体积大、实现功能简单等问题，无法实现实时电价、双向通讯及外电路智能化节电控制等功能。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种智能电表，能够实现电路的简化，从而降低成本；能够同时实现家用电器智能化节电控制，提高用电效率；能够实现供电部门与用户的双向信息交互。

为解决上述现有的技术问题，本实用新型采用如下方案：一种智能电表，包括电源电路、与电源电路连接的电能信号脉冲采集电路、与电能信号脉冲采集电路连接的单片机系统，所述单片机系统上设有系统升级电路、双向通讯电路、LCD显示电路、键盘控制电路、继电器控制电路。

作为优选，所述电能信号脉冲采集电路采用ADE7755电能计量芯片。保证了采集电能信号脉冲的精确性。

作为优选，所述系统升级电路采用USB接口控制芯片FT232BL、MAX232AEPE芯片。保证了系统升级电路的智能升级。

作为优选，所述双向通讯电路采用MAX485ESA芯片。保证了电力部门数据与用户数据的双向传输。

作为优选，所述电源电路采用L78L05芯片。保证了电压。

作为优选，所述LCD显示电路采用LCD12864模块。保证了各项所需数据的完全显示。

作为优选，所述键盘电路包括4个轻触键、分别与4个轻触键对应的4个电位器。保证了用户对智能电表相关参数的控制。

作为优选，所述继电器控制电路包括继电器、与继电器对应的功率放大器。保证了电表对外电路启停控制。

作为优选，所述单片机系统包括AT89C51RC2单片机控制芯片、与AT89C51RC2单片机控制芯片对应的8MHz晶体振荡器。保证了单片机对外部各个电路模块总体控制。

有益效果：

本实用新型采用上述技术方案提供一种智能电表，实现了电路的简化，从而降低了成本；同时实现了家用电器智能化节电控制，提高了用电效率；实现了供电部门与用户的双向信息交互。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种智能电表，包括电源电路4、与电源电路4连接的电能信号脉冲采集电路1、与电能信号脉冲采集电路1连接的单片机系统8，所述单片机系统8上设有系统升级电路2、双向通讯电路3、LCD显示电路5、键盘控制电路6、继电器控制电路7。

电能信号脉冲采集电路1采集和处理用户的电流电压信号，将信号传输到计量芯片进行功率计算及相关处理，并将处理的功率信号经过光耦传送到单片机系统8的IO口，单片机系统8以此作为外部中断脉冲信号，对内部实时数据进行处理，并利用LCD显示电路5实现当前电量处理及显示、当前功率处理及显示、用户余额的处理及显示、当前电价的接收及显示。同时，在当前电价发生变化时，电力部门将信号传输到双向通讯电路3，一旦双向通讯电路3中的接收器输出使能端和驱动器输出使能端检测到外部接收信号时，单片机系统8串行口接收外部数据存入单片机系统8并进行相关数据处理；如果用户需要与电力部门实现通讯，双向通讯电路3中的接收器输出使能端和驱动器输出使能端检测到发送信号时，单片机系统8向外界传输信号，实现双向通讯。用户电价实时变化的同时，单片机系统8实时检测当前电价与单片机系统8预设低电价，一旦当前电价低于预设电价，则单片机系统8将信号传输给继电器控制电路7，继电器控制电路7开启，一旦当前实时电价高于预设电价，继电器控制电路7开启关闭，实现家庭电器智能化节电控制。如果智能电表需要系统升级，用户通过系统升级电路2中的USB数据线连接单片机系统8与计算机，计算机可将升级数据传输到单片机系统8实现系统升级。

单片机系统8包括AT89C51RC2单片机控制芯片、与AT89C51RC2单片机控制芯片对应的8MHz晶体振荡器，实现各个控制信号的处理及控制，AT89C51RC2单片机控制芯片的IO口经光电耦合器与电能信号脉冲采集电路1中的ADE7755芯片CF连接，接收外部电能脉冲；AT89C51RC2单片机控制芯片直接与系统升级电路2相连，完成系统与计算机相连，实现系统升级；AT89C51RC2单片机控制芯片与双向通讯电路3直接相连，完成并控制电力部门与智能表计的双向通讯；AT89C51RC2单片机控制芯片通过LCD对比度调节控制器与LCD显示电路5相连，实现数据传递及显示；AT89C51RC2单片机控制芯片通过上拉电阻与键盘电路6相连；继电器控制电路7通过1个功率放大器与AT89C51RC2单片机控制芯片相连。

电路中信号脉冲采集电路1的信号输出端产生一个电量信号脉冲，经过光耦驱动电路输入AT89C51RC2单片机控制芯片IO口，AT89C51RC2单片机控制芯片控制各个执行指令。一方面，电力部门的实时电价与用户的电力信息通过双向通讯电路3输入AT89C51RC2单片机控制芯片，改变当时电价。另一方面键盘控制电路6控制信号输入AT89C51RC2单片机控制芯片，改变用户可控信号，控制继电器控制电路7通断参数，协调控制在低电价时启动高点价时断开，实现家用电器的智能化控制，提高了用电效率。

在智能电表中，键盘电路6包括4个轻触键、分别与4个轻触键对应的4个电位器，继电器控制电路7包括继电器、与继电器对应的功率放大器，实现了用户智能化控制外部电路，设计简单精巧，其工作原理是：AT89C51RC2单片机控制芯片一旦扫描到当前电价低于预设低电价，AT89C51RC2单片机控制芯片将信号传输给继电器，继电器开启；一旦当前实时电价高于键盘电路6设置电价，AT89C51RC2单片机控制芯片关闭继电器，实现智能化节电控制。

在智能电表中，双向通讯电路3包括MAX485ESA芯片、1个电位器构成。实现用户与电力部门双向实时通讯，设计简单精巧，其工作原理是：电力部门通过智能电网将信号传输到RS-485数据总线端，一旦MAX485ESA芯片接收器输出使能端和驱动器输出使能端检测到外部接收信号时，AT89C51RC2单片机控制芯片串行口接收外部数据存入AT89C51RC2单片机控制芯片；同时，如果用户需要与电力部门实现通讯，接收器输出使能端和驱动器输出使能端检测到发送信号时，AT89C51RC2单片机控制芯片向外界传输信号，实现双向通讯。

本实用新型采用电流分流器采样电路和电压衰减采样电路以及实时电价功能设计，从而减少了主电路和控制电路的元器件数目，实现了电路简化并降低成本，同时实现了继电器控制电路的智能化节电控制，电表智能化控制指定外电路(如洗碗机、洗衣机)在低电价时工作，高电价时停止工作，实现家用电器智能化节电功能，提高了用电效率；采用实时计费电价的方式设计，电力部门可以根据实时的供电需求计算实时电价，并将实时电价通过双向通讯电路实时传输给用户，智能电表也按照电力部门传递的实时电价进行实时计费，实现电表的实时电价功能，同时用户通过电能表的双向通讯电路将用电信息反馈给电力部门，实现供电部门与用户的双向信息交互功能。

Claims

1.一种智能电表，其特征在于：包括电源电路(4)、与电源电路(4)连接的电能信号脉冲采集电路(1)、与电能信号脉冲采集电路(1)连接的单片机系统(8)，所述单片机系统(8)上设有系统升级电路(2)、双向通讯电路(3)、LCD显示电路(5)、键盘控制电路(6)、继电器控制电路(7)。

2.根据权利要求1所述的一种智能电表，其特征在于：所述电能信号脉冲采集电路(1)采用ADE7755电能计量芯片。

3.根据权利要求1所述的一种智能电表，其特征在于：所述系统升级电路(2)采用USB接口控制芯片FT232BL、MAX232AEPE芯片。

4.根据权利要求1所述的一种智能电表，其特征在于：所述双向通讯电路(3)采用MAX485ESA芯片。

5.根据权利要求1所述的一种智能电表，其特征在于：所述电源电路(4)采用L78L05芯片。

6.根据权利要求1所述的一种智能电表，其特征在于：所述LCD显示电路(5)采用LCD12864模块。

7.根据权利要求1所述的一种智能电表，其特征在于：所述键盘电路(6)包括4个轻触键、分别与4个轻触键对应的4个电位器。

8.根据权利要求1所述的一种智能电表，其特征在于：所述继电器控制电路(7)包括继电器、与继电器对应的功率放大器。

9.根据权利要求1所述的一种智能电表，其特征在于：所述单片机系统(8)包括AT89C51RC2单片机控制芯片、与AT89C51RC2单片机控制芯片对应的8MHz晶体振荡器。