CN204116454U - 智能电表 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能电表，包括电能计量元件、RS485通信元件、红外通信元件、载波/微功率无线通信元件、存储器、显示屏、输入键盘、模数转换元件、中央处理器和与中央处理器电连接的电源装置，中央处理器包括时钟元件、电能计量串口、RS485通信串口、红外通信串口、载波/微功率无线通信串口、存储器串口、GPIO串口、模数转换元件和显示驱动元件，各元件与中央处理器上的对应的串口电连接，显示驱动元件与显示屏电连接，模数转换元件与中央处理器电连接。它是一种功能全面、扩展容易、处理能力高效且较低功耗的智能电表。

Description

智能电表

技术领域

本实用新型涉及电力设备技术领域，特别涉及一种智能电表。

背景技术

随着智能电网的大力推进，智能电表也得到了广泛应用。同时，随着用户和实际应用需求的增加，对电能表的处理能力、功耗要求、计量精度等方面提出了更高要求，要求电能表同时兼容多种通信处理技术，目前的智能电表，一部分需要扩展太多外设，如通信接口、显示驱动、GPIO接口(全称Genera1-Purpose Input/Output Ports，即通用输入或输出端口)、实时时钟等需求，从而就带来了功耗和成本的增加，且工作速度相对较慢；一部分功能过度集成，致使在扩展性、重复使用性方面又存在较大缺陷，往往由于功能的增加而不得不更换新的部件，另外电源设计方面也不易调试匹配，从而也带来了功耗和成本的增加。

发明内容

基于此，本实用新型在于克服现有技术的缺陷，提供一种功能全面、扩展容易、处理能力高效且较低功耗的智能电表。

其技术方案如下：

包括电能计量元件、RS485通信元件、红外通信元件、载波/微功率无线通信元件、存储器、显示屏、输入键盘、模数转换元件、中央处理器和与中央处理器电连接的电源装置，所述中央处理器包括时钟元件、电能计量串口、RS485通信串口、红外通信串口、载波/微功率无线通信串口、存储器串口、GPIO串口、模数转换元件和显示驱动元件，电能计量串口与电能计量元件电连接，RS485通信串口与RS485通信元件电连接，红外通信串口与红外通信元件电连接，载波/微功率无线通信串口与载波/微功率无线通信元件电连接，存储器串口与存储器电连接，GPIO串口与输入键盘电连接，显示驱动元件与显示屏电连接，模数转换元件与中央处理器电连接。

下面对进一步技术方案进行说明：

优选的，所述电源装置包括第一开关电源、第二开关电压、主工作电源和电源变压器，主工作电源与第一开关电源、第二开关电压、电源变压器分别电连接，第一开关电源与所述中央处理器电连接。

优选的，还包括计量电源，计量电源与所述电能计量元件、电源变压器分别电连接。

优选的，还包括所述载波/微功率无线通信元件与第二开关电压电连接。

优选的，还包括时钟电池，时钟电池与所述时钟元件电连接。

优选的，还包括测温电路和电压测量电路，测温电路、电压测量电路分别与模数转换元件电连接。

优选的，所述中央处理器还包括用户卡插槽串口。

优选的，所述显示屏为液晶显示屏。

优选的，所述存储器为可擦写式只读存储器。

本智能电表中，中央处理器内集成液晶显示驱动、高精度实时时钟，温度补偿、丰富的多功能串行接口等功能，具有丰富的外设功能，再配合计量元件、通信元件等元件，基本上不需要扩展其它外设即可完成目前智能电表在功能与性能上的所有要求。另外，在电源装置设计上，采用针对电能表专门设计的高效率开关电源进行供电，可以提高整机的工作效率，使其在运行时具有超低功耗与待机电流。

附图说明

图1是本实用新型实施例所述智能电表的原理图；

附图标记说明：

10、中央处理器，11、载波/微功率无线通信串口，111、载波/微功率无线通信元件，12、RS485通信串口，121、RS485通信元件，13、红外通信串口，131、红外通信元件，14、卡插槽串口，141、用户卡，15、时钟元件，151、时钟电池，16、模数转换元件，161、测温电路，162、电压测量电路，17、存储器串口，171，存储器，18、液晶驱动元件，181、液晶显示屏，19、GPIO串口，191、键盘，20、电能计量串口，21、电能计量元件，31、主工作电源，32、第一开关电源，33、第二开关电源，34、电源变压器，35、485电源，36、计量电源，37、交流电源。

具体实施方式

下面对本实用新型的实施例进行详细说明：

如图1所示，为一种智能电表原理图，包括中央处理器10和与中央处理器10电连接的电源装置，中央处理器10包括实时时钟元件15、电能计量串口20、RS485通信串口12、红外通信串口13、载波/微功率无线通信串口11、存储器串口17、GPIO串口19、用户卡插槽串口14、模数转换元件16和液晶显示驱动单元18。电源装置包括计量电源36、485电源35、第一开关电源32(这里采用高效DC-DC直流直流变换电源)、第二开关电源33(亦采用高效DC-DC直流直流变换电源)、主工作电源31和电源变压器34，电源变压器34外接交流供电电源37，主工作电源31与第一开关电源32、第二开关电源33、电源变压器34分别电连接，第一开关电源32与中央处理器10电连接。

智能电表还包括时钟电池151、液晶显示屏181、载波/微功率无线通信元件111、可擦写式只读存储器171、输入键盘191、测温电路161、电压测量电路162、计量元件21。时钟电池151与实时时钟元件15电连接，为其供电；液晶显示屏181与中央处理器10电连接，中央处理器10包括显示驱动单元18，显示驱动单元18用于驱动所述液晶显示屏181显示表示电表工作状态的用电数字信息、时钟信息、电能计量信息和通信连接信息；RS485通信元件121与485串口12、485电源35分别电连接，485电源35与电源变压器34电连接，从而提供RS485通信功能；载波/微功率无线通信元件111与载波/微功率无线通信串口11、第二开关电源33分别电连接，从而提供载波/微功率无线通信功能；可擦写式只读存储器171与存储器串口17电连接，从而提供存储信息功能；键盘191与GPIO串口19电连接，从而提供按键输入功能；测温电路161与模数转换元件16电连接，从而提供温度补偿功能；电压检测电路162与模数转换单元16电连接，从而提供电压测量与检测功能；计量元件21与电能计量串口20、计量电源36分别电连接，计量电源36与电源变压器34电连接，从而提供电能计量功能。

当电表未接入交流供电电源37时，此时电表仅运行在实时时钟模式下，工作电源由时钟电池151提供，而电表的计量与通信功能均处于关闭状态，为了降低功耗，整机的工作电流小于20uA。另外为了定时对实时时钟15进行温度补偿，对表盖开盖状态，键盘191输入状态、液晶显示屏181显示等进行检测与显示等，主控单元10会被适时唤醒来执行。当交流供电电源37正常接入后，通过变压器34降压，向三条相互独立的电路输出，即分别对计量元件21的电路、RS485通信元件121的电路、主工作电路(包括中央处理器10、液晶显示屏181、时钟电路、载波通信电路等部分)进行供电，此时电表的所有功能部件开始正常工作：中央处理器10首先完成对运行环境的初始化工作，并对通信模块初始化、计量模块初始化、显示单元初始化等，然后计量元件21便可以按设定的参数对输入的电压电流进行运算处理，得到相应的电压、电流、频率、功率等相应的计量数据，此时中央处理器10通过存储器串口17将数据存入存储器171中，进行统计、分析、显示及存储起来，完成基本的电能计量工作，同时中央处理器10也会定时对电表的其它功能，如时钟电池151电压、交流供电状态、用户卡插入状态、按键等进行检查与处理。

当抄表终端需要抄读本表的计量及统计数据时，可通过载波/微功率通信串口11或RS485通信串口12将相应的信息下发给电表，电表接到此命令后，按要求将采集终端需要的数据组成相应规格的信息再上传给采集终端，最终完成计量数据的计量、存储、上传的功能。

本智能电表中，中央处理器10具有高效、快速的处理性能，且内集成液晶显示驱动18、高精度实时时钟15、丰富的多功能串行接口等功能，同时具有丰富的外设功能，再配合计量元件21、通信元件等元件，基本上不需要扩展其它外设即可完成目前智能电表在功能与性能上的所有要求。另外，在电源装置设计上，采用针对电能表专门设计的高效率DC-DC开关电源进行供电，同时在电源中配套片式二极管采用超低压降的肖特基二极管，对比传统采用的整流二极管，在压降上可由原来的0.7V降到0.3V以下，整流桥也采用肖特基整流桥，可以让整机效率整个再次提高7％左右。所以，其在运行时，具有超低功耗与待机电流。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种智能电表，其特征在于，包括电能计量元件、RS485通信元件、红外通信元件、载波/微功率无线通信元件、存储器、显示屏、输入键盘、模数转换元件、中央处理器和与中央处理器电连接的电源装置，所述中央处理器包括时钟元件、电能计量串口、RS485通信串口、红外通信串口、载波/微功率无线通信串口、存储器串口、GPIO串口、模数转换元件和显示驱动元件，电能计量串口与电能计量元件电连接，RS485通信串口与RS485通信元件电连接，红外通信串口与红外通信元件电连接，载波/微功率无线通信串口与载波/微功率无线通信元件电连接，存储器串口与存储器电连接，GPIO串口与输入键盘电连接，显示驱动元件与显示屏电连接，模数转换元件与中央处理器电连接。

2.根据权利要求1所述智能电表，其特征在于，所述电源装置包括第一开关电源、第二开关电压、主工作电源和电源变压器，主工作电源与第一开关电源、第二开关电压、电源变压器分别电连接，第一开关电源与所述中央处理器电连接。

3.根据权利要求2所述智能电表，其特征在于，还包括计量电源，计量电源与所述电能计量元件、电源变压器分别电连接。

4.根据权利要求2所述智能电表，其特征在于，还包括所述载波/微功率无线通信元件与第二开关电压电连接。

5.根据权利要求1所述智能电表，其特征在于，还包括时钟电池，时钟电池与所述时钟元件电连接。

6.根据权利要求1所述智能电表，其特征在于，还包括测温电路和电压测量电路，测温电路、电压测量电路分别与模数转换元件电连接。

7.根据权利要求1所述智能电表，其特征在于，所述中央处理器还包括用户卡插槽串口。

8.根据权利要求1至7中任一所述智能电表，其特征在于，所述显示屏为液晶显示屏。

9.根据权利要求1至7中任一所述智能电表，其特征在于，所述存储器为可擦写式只读存储器。