CN202110606U - 单相本地费控载波智能电能表 - Google Patents
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Abstract
单相本地费控载波智能电能表，包括电流采样电路和电压采样电路，电流信号和电压信号输入计量芯片，计量芯片内设有采样模块和硬件乘法器，以及脉冲输出模块；计量芯片获得的电压值、电流值和反向电量通过SPI接口输入能将计量芯片输出的脉冲转换为电量的微控制单元中，微控制单元的输入端分别与载波通信单元、显示模块、存储模块和控制模块连接；控制模块包括IC卡单元和跳闸断电单元，及嵌入式安全控制模块；IC卡单元的输出端与微控制单元的输入端连接，跳闸断电单元的输入端与微控制单元的输出端连接；电能表还包括主电源，副电源，以及时钟电路。本实用新型具有能够适应国家电网公司的智能电能表系列标准，安全性高，成本低廉的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种单相本地费控载波智能电能表。
技术背景
近几年来，国家电网公司积极推行“坚强智能电网”的建设，智能电表作为智能电网的核心设备，必将随着智能电网部署的增长，呈现迅速增长势头。
09年，国家电网公司在“计量、抄表和收费标准化建设研究”项目成果的基础上，按照统一坚强智能电网建设的总体要求，结合国内外计量、通信技术现状以及公司系统生产、经营、管理对电能表的基本要求，国家电网公司组织编制了智能电能表系列标准。
实用新型内容
为适应国家电网公司的智能电能表系列标准，本实用新型提供了一种安全性高，成本低廉的单相本地费控载波智能电能表。
单相本地费控载波智能电能表，包括采集电流信号的电流采样电路和采集电压信号的电压采样电路，所述的电流信号和电压信号输入计量芯片，所述的计量芯片内设有对电流信号和电压信号进行AD采样得到电流值和电压值的采样模块，和将电压值和电流值相乘得到功率值的硬件乘法器，以及将功率值以脉冲的形式输出的脉冲输出模块；
所述的计量芯片获得的电压值、电流值和反向电量通过SPI接口输入能将计量芯片输出的脉冲转换为电量的微控制单元(MCU，Micro Control Unit)中，所述的微控制单元的输入端分别与载波通信单元、显示模块、存储模块和控制模块连接；
所述的控制模块包括能够利用IC卡和IC卡通信电路对微控制单元内的数据进行设置和更改的IC卡单元，和当用户预存电费小于拉合闸阈值时跳闸、预存电费大于拉合闸阈值时合闸的跳闸断电单元，以及对信息安全加密的嵌入式安全控制模块(ESAM，EmbeddedSecure Access Module)；所述的IC卡单元的输出端与所述的微控制单元的输入端连接，所述的跳闸断电单元的输入端与所述的微控制单元的输出端连接；
所述的电能表还包括为计量芯片和微控制单元供电的主电源，为IC卡单元供电的副电源，以及为微控制单元提供时钟信号的时钟电路。
进一步，所述的微控制单元还与红外通信单元和485通信单元连接；所述的显示模块包括显示各种电量、电压、电流、时间、通讯地址和表号的LCD显示单元和显示有功脉冲，拉闸和报警信息的LED指示单元；
所述的存储模块包括EEPROM存储单元；所有单元的输入端分别与微控制单元的输出端连接；
所述的副电源与所述的485通信单元连接。
本实用新型的技术构思是：利用电流采样电路采集电流信号，利用电压采样电路采集电压信号，经过8209计量芯片的计算，计量芯片对信号进行AD采样，得到电压值和电流值，同时通过计量芯片内的硬件乘法器，将电压和电流相乘得到功率，并以脉冲的形式将功率输出，脉冲的快慢表示了功率的大小；计算芯片将相关的电压、电流、反向电量、功率、等信号通过SPI线传输到MCU上，进行处理；正向电量情况下，电压的波形与电流的波形应该是相同的，而反向电量情况下，电压与电流的波形相反了，正向电量和反向电量计量芯片能自行测到。MCU将需要显示的数据通过显示模块显示出来；同时通过载波电路对电能表进行通信；拉合闸模块则可以对用户的用电进行控制。IC卡模块则可以利用IC卡和IC卡通信电路对MCU里的数据进行设置和更改。
另外，本实用新型中还设置了红外通信单元和485通信单元，电能表可以通过红外通信单元和485通信单元进行通信。
该电路板采用了超大规模数字信号处理芯片、永久保存信息的存贮器、全隔离标准RS485通讯接口、红外通讯和载波通信、大画面宽温液晶显示和信息安全加密ESAM模块等先进技术。该电路板集众多功能于一体，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，可有效地杜绝欠费行为，从而顺应了电力部门有效及时地对用户进行现代化科学管理的要求。
本实用新型具有能够适应国家电网公司的智能电能表系列标准，安全性高，成本低廉的优点。
附图说明
图1为本实用新型的原理框图。
具体实施方式
参照附图，进一步说明本实用新型：
单相本地费控载波智能电能表，包括采集电流信号的电流采样电路1和采集电压信号的电压采样电路2，所述的电流信号和电压信号输入计量芯片3，所述的计量芯片3内设有对电流信号和电压信号进行AD采样得到电流值和电压值的采样模块，和将电压值和电流值相乘得到功率值的硬件乘法器，以及将功率值以脉冲的形式输出的脉冲输出模块；
所述的计量芯片3获得的电压值、电流值和反向电量通过SPI接口输入能将计量芯片输出的脉冲转换为电量的微控制单元(MCU，Micro Control Unit)4中，所述的微控制单元4的输入端分别与载波通信单元、显示模块、存储模块和控制模块连接；
所述的控制模块包括能够利用IC卡和IC卡通信电路对微控制单元内的数据进行设置和更改的IC卡单元16，和当用户预存电费小于拉合闸阈值时跳闸、预存电费大于拉合闸阈值时合闸的跳闸断电单元11，以及对信息安全加密的嵌入式安全控制模块(ESAM，Embedded Secure Access Module)；所述的IC卡单元16的输出端与所述的微控制单元4的输入端连接，所述的跳闸断电单元11的输入端与所述的微控制单元4的输出端连接；
所述的电能表还包括为计量芯片3和微控制单元4供电的主电源5，为IC卡单元16供电的副电源6，以及为微控制单元4提供时钟信号的时钟电路7。
所述的微控制单元4还与红外通信单元9和485通信单元8连接；所述的显示模块包括显示各种电量、电压、电流、时间、通讯地址和表号的LCD显示单元13和显示有功脉冲，拉闸和报警信息的LED指示单元12，所述的存储模块包括EEPROM存储单元14；所有单元的输入端分别与微控制单元4的输出端连接，所述的副电源6与所述的485通信单元8连接。
本实用新型的技术构思是：利用电流采样电路采集电流信号，利用电压采样电路采集电压信号，经过8209计量芯片的计算，计量芯片对信号进行AD采样，得到电压值和电流值，同时通过计量芯片内的硬件乘法器，将电压和电流相乘得到功率，并以脉冲的形式将功率输出，脉冲的快慢表示了功率的大小；计算芯片将相关的电压、电流、反向电量、功率、等信号通过SPI线传输到MCU上，进行处理；正向电量情况下，电压的波形与电流的波形应该是相同的，而反向电量情况下，电压与电流的波形相反了，正向电量和反向电量计量芯片能自行测到。MCU将需要显示的数据通过显示模块显示出来；同时通过载波电路对电能表进行通信；拉合闸模块则可以对用户的用电进行控制。IC卡模块则可以利用IC卡和IC卡通信电路对MCU里的数据进行设置和更改。
另外，本实用新型中还设置了红外通信单元和485通信单元，电能表可以通过红外通信单元和485通信单元进行通信。
该电路板采用了超大规模数字信号处理芯片、永久保存信息的存贮器、全隔离标准RS485通讯接口、红外通讯和载波通信、大画面宽温液晶显示和信息安全加密ESAM模块等先进技术。该电路板集众多功能于一体，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，可有效地杜绝欠费行为，从而顺应了电力部门有效及时地对用户进行现代化科学管理的要求。
本实用新型具有能够适应国家电网公司的智能电能表系列标准，安全性高，成本低廉的优点。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对实用新型构思的实现形式的列举，本实用新型的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本实用新型的保护范围也及于本领域技术人员根据本实用新型构思所能够想到的等同技术手段。
Claims (2)
1.单相本地费控载波智能电能表，其特征在于：包括采集电流信号的电流采样电路和采集电压信号的电压采样电路，所述的电流信号和电压信号输入计量芯片，所述的计量芯片内设有对电流信号和电压信号进行AD采样得到电流值和电压值的采样模块，和将电压值和电流值相乘得到功率值的硬件乘法器，以及将功率值以脉冲的形式输出的脉冲输出模块；
所述的计量芯片获得的电压值、电流值和反向电量通过SPI接口输入能将计量芯片输出的脉冲转换为电量的微控制单元中，所述的微控制单元的输入端分别与载波通信单元、显示模块、存储模块和控制模块连接；
所述的控制模块包括能够利用IC卡和IC卡通信电路对微控制单元内的数据进行设置和更改的IC卡单元，和当用户预存电费小于拉合闸阈值时跳闸、预存电费大于拉合闸阈值时合闸的跳闸断电单元，以及对信息安全加密的嵌入式安全控制模块；所述的IC卡单元的输出端与所述的微控制单元的输入端连接，所述的跳闸断电单元的输入端与所述的微控制单元的输出端连接；
所述的电能表还包括为计量芯片和微控制单元供电的主电源，为IC卡单元供电的副电源，以及为微控制单元提供时钟信号的时钟电路。
2.如权利要求1所述的单相本地费控载波智能电能表，其特征在于：所述的微控制单元还与红外通信单元和485通信单元连接；所述的显示模块包括显示各种电量、电压、电流、时间、通讯地址和表号的LCD显示单元和显示有功脉冲，拉闸和报警信息的LED指示单元；
所述的存储模块包括EEPROM存储单元；所有单元的输入端分别与微控制单元的输出端连接；
所述的副电源与所述的485通信单元连接。
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