CN202631627U - 一种抗强电磁场智能型电能表 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种抗强电磁场智能型电能表，包括电源电路、计量模块、MCU控制单元；所述电源电路、计量模块、MCU控制单元相互之间电气连接。利用本实用新型技术方案制作的一种抗强电磁场智能型电能表，具有抗外界强电磁场、计量精度高、性能稳定、使用方便等特点；可以达到1级以上计量精度，优于国家电网标准要求的2级计量精度，可广泛应用于电力行业的电能计量、集抄自动化以及配电自动化领域。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种智能型电能表，特别是涉及到一种抗强电磁场智能型电能表。
背景技术
随着用电设备的不断增加和多样化，各种电磁场对计费电能表的影响日趋明显。有些用户为降低生产成本，常以电磁方式进行窃电；为防止非法窃电，影响智能型电能表的计量精度，抗外界强电磁场影响智能电能表的研发就显得尤为重要。
发明内容
本实用新型的目的是为解决上述问题，设计了一种抗强电磁场智能型电能表，以解决原有老式智能电能表受外界电磁场影响电能计量精度偏移甚至停止工作的问题。
本实用新型提供的一种抗强电磁场智能型电能表，包括电源电路、计量模块、MCU控制单元；所述电源电路、计量模块、MCU控制单元相互之间电气连接；
较优地所述电源电路还包括开关电源或线性电源，和电源变压器；所述电源变压器电气连接在电源电路之前；
较优地所述计量模块还包括专用电能计量单元、电压采样单元、火线电流采样单元、零线电流采样单元；所述专用电能计量单元与所述电压采样单元、火线电流采样单元、零线电流采样单元电气连接；
更优地，所述专用电能计量单元，用于计量单相正反向有功电能，电压、电流、功率、功率因数示值等；
更优地，电压采样单元，用于把市电电压转换成专用电能计量芯片可以运算的电平；
更优地，火线电流采样单元，用于把用户火线实际使用负荷电流转换成专用电能计量芯片可以运算的电平；
更优地，零线电流采样单元用于把用户零线实际使用负荷电流转换成专用电能计量芯片可以运算的电平；
较优地所述MCU控制单元还包括ESAM认证单元；所述ESAM认证单元与所述MCU控制单元电气连接；并由所述MCU控制，实现外部命令的解密运算功能；
更优地，所述ESAM认证单元还包括ESAM电源控制电路，用以保证在强干扰造成ESAM工作异常时对其重新上电复位操作；
较优地，还包括载波通讯单元；所述载波通讯单元通过USART接口与所述MCU控制单元电气连接，实现PLC电力线载波通讯功能；
更优地，所述载波通讯单元还包括载波发送保护电路，用以保证在电压低的情况下锁闭发送输出，从而保证MCU主控回路正常运行；
较优地，还包括红外通讯单元；所述红外通讯单元通过模拟异步串口与所述MCU控制单元电气连接，实现调制型红外通讯功能；
更优地，所述红外通讯单元还包括38K调制功能，通过高频信号提高红外通讯的抗干扰能力；
较优地，还包括485通讯单元；所述485通讯单元与所述MCU控制单元电气连接，实现485通讯功能；
更优地，所述485通讯单元还包括光电隔离电路，用以实现485通讯回路与仪表内部回路的光电隔离；
较优地，还包括负荷控制单元；所述负荷控制单元通过驱动电路与所述MCU电气连接，用以实现用户负荷的接通和断开功能；
较优地，还包括按键控制单元；所述按键控制单元与所述MCU控制单元电气连接，用以把用户需求通过按键传输到仪表内部；
更优地，所述按键控制单元还包括停电支持电路，用以保证市电缺失情况下的按键系统的正常运行；
较优地，还包括LCD显示单元；通过显示驱动电路把所述MCU控制单元要显示的内容传输给所述LCD显示单元；
更优地，所述LCD显示单元还包括停电显示电路，用以实现市电缺失条件下的显示功能；
较优地，还包括实时时钟单元；所述实时时钟单元通过同步通讯方式（IIC）与所述MCU控制单元电气连接，实现实时时钟的传输；
更优地，所述实时时钟单元还包括停电供电控制电路，用以保证市电缺失条件下实时时钟单元的正常工作；
较优地，还包括电池供电单元；所述电池供电单元连接到所有需要在市电缺失条件下工作的单元，保证此条件下的正常工作；
更优地，所述电池供电单元还包括逆向充电保护电路，用以保证电池不会被反充电造成爆炸。
本实用新型公开的一种抗强电磁场智能型电能表，具有抗外界强电磁场、分时计量、阶梯电量、电力参数测量、电能脉冲输出、485及电力线载波通信、参数存储、停电显示等功能。具有计量精度高、性能稳定、使用方便等特点，可以达到1级以上计量精度，优于国家电网标准要求的2级计量精度，可广泛应用于电力行业的电能计量、集抄自动化以及配电自动化领域。
附图说明
图1为本实用新型实施例公开的一种抗强电磁场智能型电能表的结构示意图。
具体实施例
下面结合说明书附图对本实用新型的具体实施方式做详细描述。
本实用新型实施例提供一种抗强电磁场智能型电能表，如图1所示，本实用新型提供的一种抗强电磁场智能型电能表，包括电源电路、计量模块、MCU控制单元；所述电源电路、计量模块、MCU控制单元相互之间电气连接；所述电源电路给所有模块提供电源；所述计量模块负责电能量运算；所述MCU控制单元，可用MC9S08AC60型号，用以完成功能实现。
所述电源电路还包括开关电源或线性电源，和电源变压器；所述电源变压器电气连接在电源电路前面，负责把市电电压转换成低的可供内部模块使用的电压; 并采用有一定抗磁干扰能力的电源变压器，使电源变压器处于距离各个仪表表壳侧壁都超过30mm的位置，受磁场影响最小的侧面对应距离仪表表壳侧壁，保证受磁场影响最小的侧面面对磁场源。
所述计量模块还包括专用电能计量单元、电压采样单元、火线电流采样单元、零线电流采样单元；所述专用电能计量单元与所述电压采样单元、火线电流采样单元、零线电流采样单元电气连接；所述电压采样单元、火线电流采样单元、零线电流采样单元提供给所述专用电能计量单元可用以运算的电压和电流采样信号。
所述专用电能计量单元，用于计量单相正反向有功电能，电压、电流、功率、功率因数示值等；所述电压采样单元，用于把市电电压转换成专用电能计量芯片可以运算的电平；所述火线电流采样单元，用于把用户火线实际使用负荷电流转换成专用电能计量芯片可以运算的电平；所述零线电流采样单元用于把用户零线实际使用负荷电流转换成专用电能计量芯片可以运算的电平。
本实用新型实施例提供的一种抗强电磁场智能型电能表，发明人通过缩小采样回路所包裹的环路面积、改善线路板上器件布局及绘图设计等方式来增强计量模块的抗强磁场能力。
为缩小采样回路包裹面积，本实用新型电流采样为锰铜分流器垂直与仪表侧壁并相对远离侧壁的布局，从而保证来自于侧壁的强磁场几乎不会“穿过”采样所包裹的环路；并基于采样阻值与采样体长度成正比的原理，通过计算采用更合理的采样阻值，有效地减小采样体长度来进一步减小环路包裹面积。
本实用新型线路板器件布局及绘图设计方面，根据差分采样原理，线路板尽量保证差分采样线的长度一致、包裹环路面积最小、串接电阻采用1%精度和5ppm热稳定性。
经过上述改进，实验证明在输入点为零的情况下板上不会由于强电磁干扰而产生额外的足以影响到电能计量精度的差分感生电动势。
所述MCU控制单元还包括ESAM认证单元；所述ESAM认证单元，与所述MCU控制单元电气连接；并由所述MCU控制，实现外部命令的解密运算功能。
所述ESAM认证单元还包括ESAM电源控制电路，用以保证在强干扰造成ESAM工作异常时对其重新上电复位操作。
本实用新型一种抗强电磁场智能型电能表还包括载波通讯单元；所述载波通讯单元通过USART接口与所述MCU电气连接，实现PLC电力线载波通讯功能。
所述载波通讯单元还包括；载波发送保护电路，用以保证在电压低的情况下锁闭发送输出，从而保证MCU主控回路正常运行。
本实用新型还包括红外通讯单元；所述红外通讯单元通过模拟异步串口与所述MCU控制单元电气连接，实现调制型红外通讯功能。
所述红外通讯单元还包括38K调制功能，通过高频信号提高红外通讯的抗干扰能力。用38K作为高频调制信号遵循部颁通讯规约DL/T645-2007。
本实用新型还包括485通讯单元；所述485通讯单元与所述MCU控制单元电气连接，实现485通讯功能。
所述485通讯单元还包括光电隔离电路，用以实现485通讯回路与仪表内部回路的光电隔离。
本实用新型还包括负荷控制单元；所述负荷控制单元通过驱动电路与所述MCU电气连接，用以实现用户负荷的接通和断开功能。
本实用新型还包括按键控制单元；所述按键控制单元与所述MCU控制单元电气连接，用以把用户需求通过按键传输到仪表内部。
所述按键控制单元还包括停电支持电路，用以保证市电缺失情况下的按键系统的正常运行。
本实用新型还包括LCD显示单元；通过显示驱动电路把所述MCU控制单元要显示的内容传输给所述LCD显示单元。
所述LCD显示单元还包括停电显示电路，用以实现市电缺失条件下的显示功能。
本实用新型还包括实时时钟单元；所述实时时钟单元通过同步通讯方式（IIC）与所述MCU控制单元电气连接，实现实时时钟的传输。
所述实时时钟单元还包括停电供电控制电路，用以保证市电缺失条件下实时时钟单元的正常工作。
本实用新型还包括电池供电单元；所述电池供电单元连接到所有需要在市电缺失条件下工作的单元，保证此条件下的正常工作。
所述电池供电单元还包括逆向充电保护电路，用以保证电池不会被反充电造成爆炸。
上述技术方案不仅体现了本实用新型技术方案的优选技术方案，且本技术领域的技术人员如对其中某些部分可能做出的一些变动，均体现了本实用新型的基本原理，则都属于本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种抗强电磁场智能型电能表，其特征在于，包括电源电路、计量模块、MCU控制单元；所述电源电路、计量模块、MCU控制单元相互之间电气连接。
2.根据权利要求1所述的抗强电磁场智能型电能表，其特征在于，所述计量模块还包括专用电能计量单元、电压采样单元、火线电流采样单元、零线电流采样单元；所述专用电能计量单元与所述电压采样单元、火线电流采样单元、零线电流采样单元电气连接。
3.根据权利要求2所述的抗强电磁场智能型电能表，其特征在于，所述专用电能计量单元，用于计量单相正反向有功电能，电压、电流、功率、功率因数示值；所述电压采样单元，用于把市电电压转换成专用电能计量芯片可以运算的电平；所述火线电流采样单元，用于把用户火线实际使用负荷电流转换成专用电能计量芯片可以运算的电平；所述零线电流采样单元用于把用户零线实际使用负荷电流转换成专用电能计量芯片可以运算的电平。
4.根据权利要求1所述的抗强电磁场智能型电能表，其特征在于，所述MCU控制单元还包括ESAM认证单元；所述ESAM认证单元与所述MCU控制单元电气连接；并由所述MCU控制，实现外部命令的解密运算功能；所述ESAM认证单元还包括ESAM电源控制电路，用以保证在强干扰造成ESAM工作异常时对其重新上电复位操作。
5.根据权利要求1所述的抗强电磁场智能型电能表，其特征在于，还包括载波通讯单元；所述载波通讯单元通过USART接口与所述MCU控制单元电气连接，实现PLC电力线载波通讯功能；所述载波通讯单元还包括载波发送保护电路，用以保证在电压低的情况下锁闭发送输出，从而保证MCU主控回路正常运行。
6.根据权利要求1所述的抗强电磁场智能型电能表，其特征在于，还包括红外通讯单元；所述红外通讯单元通过模拟异步串口与所述MCU控制单元电气连接，实现调制型红外通讯功能；所述红外通讯单元还包括38K调制功能，通过高频信号提高红外通讯的抗干扰能力。
7.根据权利要求1所述的抗强电磁场智能型电能表，其特征在于，还包括485通讯单元；所述485通讯单元与所述MCU控制单元电气连接，实现485通讯功能；所述485通讯单元还包括光电隔离电路，用以实现485通讯回路与仪表内部回路的光电隔离。
8.根据权利要求1所述的抗强电磁场智能型电能表，其特征在于，还包括负荷控制单元；所述负荷控制单元通过驱动电路与所述MCU电气连接，用以实现用户负荷的接通和断开功能。
9.根据权利要求1所述的抗强电磁场智能型电能表，其特征在于，还包括按键控制单元；所述按键控制单元与所述MCU控制单元电气连接，用以把用户需求通过按键传输到仪表内部；所述按键控制单元还包括停电支持电路，用以保证市电缺失情况下的按键系统的正常运行。
10.根据权利要求1所述的抗强电磁场智能型电能表，其特征在于，还包括LCD显示单元；通过显示驱动电路把所述MCU控制单元要显示的内容传输给所述LCD显示单元；所述LCD显示单元还包括停电显示电路，用以实现市电缺失条件下的显示功能。
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN103267893A (zh) * | 2013-06-04 | 2013-08-28 | 长沙高升电子电器科技有限公司 | 均衡配电用智能电表 |
| CN103869188A (zh) * | 2014-03-11 | 2014-06-18 | 中国电子科技集团公司第三十八研究所 | 单相电参数快速采集模块 |
| CN106408909A (zh) * | 2016-06-23 | 2017-02-15 | 潍坊五洲浩特电气有限公司 | 一种使用2.4g无线通信代替红外通信的智能电能表 |
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2012
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