CN205722190U - 一种无线通信预付费功能的智能电能表 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种电能表，特别涉及一种无线通信预付费功能的智能电能表。包括：电流采集电路、电压采集电路、与电流采集电路和电压采集电路连接的电能计量模块、电能计量模块连接有单片机模块和检测接口电路、与单片机模块和电能计量模块连接的电压转换模块；电流采集电路包括分流电路和电流滤波模块，电压采集电路包括电压衰减电路和电压滤波模块。本实用新型的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种采集精度高、稳定性强的无线通信预付费功能的智能电能表。
Description
技术领域
本发明涉及一种电能表，特别涉及一种无线通信预付费功能的智能电能表。
背景技术
一直以来，感应式机械电能表具有较大的市场，但机械电表有着较大的缺点，机械电能表因采用机械转动方式工作，摩擦力不稳定，因此稳定性较差，经运输后准确度就可能超差，在安装之前必须重新调校，安装运行后随着使用时间的增加，稳定性又会逐渐变差。机械电能表由于采用磁路结构非线性失真大，一致性差，因此要采用各种补偿机构，采用补偿机构又降低了稳定性，也不利于生产使用中的调校。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种采集精度高、稳定性强的无线通信预付费功能的智能电能表。为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
一种无线通信预付费功能的智能电能表，包括：电流采集电路、电压采集电路、与电流采集电路和电压采集电路连接的电能计量模块、电能计量模块连接有单片机模块和检测接口电路、与单片机模块和电能计量模块连接的电压转换模块；电流采集电路包括分流电路和电流滤波模块，电压采集电路包括电压衰减电路和电压滤波模块；单片机模块还连接有RS485接口电路、载波通信电路、ESAM安全模块、IC接口电路、继电器驱动电路、显示模块、EEPROM存储模块、开盖检测电路、WIFI通信电路。用户使用IC卡和账户ID储存自己的购电 信息，通过IC接口电路将加密的购电信息进行读入电表中的单片机模块，单片机模块将数据传入ESAM安全模块进行数据解密后再存入EEPROM存储模块，电能计量模块计算用户用电量，实时扣除用户的剩余电量，当用户用电量不足时，单片机通过继电器驱动电路驱动继电器控制继电器关断电表，停止用户供电。用户也能通过账户ID在供电中心购买电量后，由供电中心通过网络信号直接间用户的用电信息传输到电能表，实现电量购买。电能表通过载波通信电路和RS485接口电路通过电力载波和RS485双绞线实现与供电控制中心的信息互交，也可通过网络实现电能表与供电控制中心主机的无线通信。显示模块用于显示电能表工作状态和用户购电状态等信息，开盖检测电路在电能表被强行打开时发出报警信息给供电控制中心，防止偷电和电表数据改写等行为。
进一步的，电压转换模块结构为：变压器T1的正输出端通过正向连接二极管D1到芯片IC1的输入端，芯片IC1的输出端作为模块电压输出端，芯片IC1的输入端分别通过正向极性电容E1和电容C2接地，芯片IC1的输出端分别通过正向极性电容E2和E3接地，芯片IC1使用芯片78L05；模块将外部电压转换为电能计量模块和单片机模块所需的工作电压，芯片输入输出端均通过电容接地，保证电压转换的稳定性，使用芯片78L05，提供稳定的5V电压，并具有良好的内部电流限制和热关断特性。
进一步的，检测接口电路结构为：电路输入端通过电阻R3连接并联的发光二极管D4和发光二极管D3的正极，发光二极管D4和发光二极管D3的负极连接光电耦合器U1的输入端，光电耦合器U1的输出端作为检测接口电路的输出端；并联的发光二极管组用于初步显示电能计量模块的工作状态，光电耦合器进行信号隔离，保证了电能表的工作稳定性，防止外接校验设备对电能表工作进行干扰。
进一步的，继电器驱动电路结构为：第一输入端通过电阻R41连接到三极管Q1的基极，三极管Q1的基极通过电阻R40接地，三极管Q1的发射极连接三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极通过电阻R42连接到三极管Q5的基极；三极管Q3的发射极接地，三极管Q3的集电极连接到三极管Q6的集电极；三极管Q5的发射极连接VCC，三极管Q5的集电极连接三极管Q4的集电极；三极管Q4的发射极接地，三极管Q4的基极连接三极管Q2的发射极，第二输入端通过电阻R44连接到三极管Q2的基极，三极管Q2的基极通过电阻R45接地，三极管Q2的集电极连接三极管Q6的基极，三极管Q6的发射极连接到VCC，三极管Q5的集电极作为第一输出端，三极管Q6的集电极作为第二输出端，第一输出端与第二输出端之间还连接有瞬态抑制二极管DB1。
进一步的，WIFI通信电路包括WIFI通信模块和天线模块。
进一步的，WIFI通信模块使用CC1110芯片；其具有优良的无线接收灵敏度和强大的抗干扰性，具有电池监测和温度感测功能，外部需要电路较少，能用较低的成本实现效果良好的无线通信。
进一步的，天线模块结构为：第一输入端依次连接电感L35和电容C33接地，第二输入端连接电容C38接地，第一输入端还依次连接电容C34和电感L38到第二输入端，电容C34和电感L38间的节点依次通过电感L36、电感L37、电容C37和电阻R35连接到板载天线，电感L37两端还分别通过电容C35和电容C36接地。天线匹配电路电容C37和电阻R33间的节点还通过电阻R36连接到SMA接头。电路对板载天线匹配，保证无线信号的最大功率发送，同时如路由器距离较远，可以使用SMA接口外接螺旋天线。
进一步的，RS485接口电路结构为：电路第一输入端通过电阻R51连接到光 电耦合器U51的负输入端，电路第二输入端通过电阻R52连接到光电耦合器U52的负输入端；光电耦合器U51和光电耦合器U52的正输入端均连接到VCC；光电耦合器U51的正输出端通过电阻R54连接到VCC，其负输出端接地，其正输出端还连接到芯片U6的DI端，芯片U6采用MAX3085；光电耦合器U52的负输出端通过电阻R55接地，其负输出端连接芯片U6的RE端和DE端；光电耦合器U53的正输入端连接VCC，负输入端通过电阻R56连接到芯片U6的RO端，正输出端通过电阻R53连接到VCC，其负输出端接地；芯片U6的A端作为IC接口电路的第一输出端，第一输出端通过电阻R58接VCC，芯片U6的B端连接熔断器F1后作为IC接口电路的第二输出端，芯片U6的B端通过电阻R57接地；芯片A端和B端间连接有瞬态抑制二极管DB2。
进一步的，所述IC接口电路包括热敏电阻模块；热敏电阻模块用于防止电表内部电流异样，导致IC卡插入IC接口后出现电流过大。
综上所述，本发明结构简单，总体稳定性好，工作中的调校周期长，测量精度高，适用范围广，功耗低。
电能表不仅能通过载波通信和RS485有线方式进行通信，还能通过网络进行无线通信，方便进行用电管理，同时保证了用户数据和电表数据的安全性。
附图说明：
图1为本发明的原理结构图；
图2为本发明的电源转换模块电路图；
图3为本发明的检测接口电路图；
图4为本发明的继电器驱动电路图；
图5为本发明的485通信电路图；
图6为本发明的WIFI通信模块电路图；
图7为本发明的天线模块电路图。
具体实施方式
下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
实施例
一种无线通信预付费功能的智能电能表，包括：电流采集电路、电压采集电路、与电流采集电路和电压采集电路连接的电能计量模块、电能计量模块连接有单片机模块和检测接口电路、与单片机模块和电能计量模块连接的电压转换模块；电流采集电路包括分流电路和电流滤波模块，电压采集电路包括电压衰减电路和电压滤波模块；单片机模块还连接有RS485接口电路、载波通信电路、ESAM安全模块、IC接口电路、继电器驱动电路、显示模块、EEPROM存储模块、开盖检测电路、WIFI通信电路。
如图2所示，电压转换模块结构为：变压器T1的正输出端通过正向连接二极管D1到芯片IC1的输入端，芯片IC1的输出端作为模块电压输出端，芯片IC1的输入端分别通过正向极性电容E1和电容C2接地，芯片IC1的输出端分别通过正向极性电容E2和E3接地，芯片IC1使用芯片78L05。
如图3所示，检测接口电路结构为：电路输入端通过电阻R3连接并联的发光二极管D4和发光二极管D3的正极，发光二极管D4和发光二极管D3的负极 连接光电耦合器U1的输入端，光电耦合器U1的输出端作为检测接口电路的输出端。
如图4所示，继电器驱动电路结构为：第一输入端通过电阻R41连接到三极管Q1的基极，三极管Q1的基极通过电阻R40接地，三极管Q1的发射极连接三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极通过电阻R42连接到三极管Q5的基极；三极管Q3的发射极接地，三极管Q3的集电极连接到三极管Q6的集电极；三极管Q5的发射极连接VCC，三极管Q5的集电极连接三极管Q4的集电极；三极管Q4的发射极接地，三极管Q4的基极连接三极管Q2的发射极，第二输入端通过电阻R44连接到三极管Q2的基极，三极管Q2的基极通过电阻R45接地，三极管Q2的集电极连接三极管Q6的基极，三极管Q6的发射极连接到VCC，三极管Q5的集电极作为第一输出端，三极管Q6的集电极作为第二输出端，第一输出端与第二输出端之间还连接有瞬态抑制二极管DB1。
如图5所示，RS485接口电路结构为：电路第一输入端通过电阻R51连接到光电耦合器U51的负输入端，电路第二输入端通过电阻R52连接到光电耦合器U52的负输入端；光电耦合器U51和光电耦合器U52的正输入端均连接到VCC；光电耦合器U51的正输出端通过电阻R54连接到VCC，其负输出端接地，其正输出端还连接到芯片U6的DI端，芯片U6采用MAX3085；光电耦合器U52的负输出端通过电阻R55接地，其负输出端连接芯片U6的RE端和DE端；光电耦合器U53的正输入端连接VCC，负输入端通过电阻R56连接到芯片U6的RO端，正输出端通过电阻R53连接到VCC，其负输出端接地；芯片U6的A端作为IC接口电路的第一输出端，第一输出端通过电阻R58接VCC，芯片U6的B端连接熔断器F1后作为IC接口电路的第二输出端，芯片U6的B端通过电阻R57接地；芯片A端和B端间连接有瞬态抑制二极管DB2。
WIFI通信电路包括WIFI通信模块和天线模块。如图6所示，WIFI通信模块使用CC1110芯片；使用最小系统化设计外围电路。
如图7所示，天线模块结构为：第一输入端依次连接电感L35和电容C33接地，第二输入端连接电容C38接地，第一输入端还依次连接电容C34和电感L38到第二输入端，电容C34和电感L38间的节点依次通过电感L36、电感L37、电容C37和电阻R35连接到板载天线，电感L37两端还分别通过电容C35和电容C36接地。天线匹配电路电容C37和电阻R33间的节点还通过电阻R36连接到SMA接头。
Claims (9)
1.一种无线通信预付费功能的智能电能表，其特征在于，包括：电流采集电路、电压采集电路、与电流采集电路和电压采集电路连接的电能计量模块、电能计量模块连接有单片机模块和检测接口电路、与单片机模块和电能计量模块连接的电压转换模块；电流采集电路包括分流电路和电流滤波模块，电压采集电路包括电压衰减电路和电压滤波模块；单片机模块还连接有RS485接口电路、载波通信电路、ESAM安全模块、IC接口电路、继电器驱动电路、显示模块、EEPROM存储模块、开盖检测电路、WIFI通信电路。
2.根据权利要求1所述的一种无线通信预付费功能的智能电能表，其特征在于，所述电压转换模块结构为：变压器T1的正输出端通过正向连接二极管D1到芯片IC1的输入端，芯片IC1的输出端作为模块电压输出端，芯片IC1的输入端分别通过正向极性电容E1和电容C2接地，芯片IC1的输出端分别通过正向极性电容E2和E3接地，芯片IC1使用芯片78L05。
3.根据权利要求1所述的一种无线通信预付费功能的智能电能表，其特征在于，所述检测接口电路结构为：电路输入端通过电阻R3连接并联的发光二极管D4和发光二极管D3的正极，发光二极管D4和发光二极管D3的负极连接光电耦合器U1的输入端，光电耦合器U1的输出端作为检测接口电路的输出端。
4.根据权利要求1所述的一种无线通信预付费功能的智能电能表，其特征在于，所述继电器驱动电路结构为：第一输入端通过电阻R41连接到三极管Q1的基极，三极管Q1的基极通过电阻R40接地，三极管Q1的发射极连接三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极通过电阻R42连接到三极管Q5的基极；三极管Q3的发射极接地，三极管Q3的集电极连接到三极管Q6的集电极；三极管Q5的发射极连接VCC，三极管Q5的集电极连接三极管Q4的集电极；三极管Q4 的发射极接地，三极管Q4的基极连接三极管Q2的发射极，第二输入端通过电阻R44连接到三极管Q2的基极，三极管Q2的基极通过电阻R45接地，三极管Q2的集电极连接三极管Q6的基极，三极管Q6的发射极连接到VCC，三极管Q5的集电极作为第一输出端，三极管Q6的集电极作为第二输出端，第一输出端与第二输出端之间还连接有瞬态抑制二极管DB1。
5.根据权利要求1所述的一种无线通信预付费功能的智能电能表，其特征在于，所述WIFI通信电路包括WIFI通信模块和天线模块。
6.根据权利要求5所述的一种无线通信预付费功能的智能电能表，其特征在于，所述WIFI通信模块使用CC1110芯片。
7.根据权利要求5所述的一种无线通信预付费功能的智能电能表，其特征在于，所述天线模块结构为：第一输入端依次连接电感L35和电容C33接地，第二输入端连接电容C38接地，第一输入端还依次连接电容C34和电感L38到第二输入端，电容C34和电感L38间的节点依次通过电感L36、电感L37、电容C37和电阻R35连接到板载天线，电感L37两端还分别通过电容C35和电容C36接地，天线匹配电路电容C37和电阻R33间的节点还通过电阻R36连接到SMA接头。
8.根据权利要求1所述的一种无线通信预付费功能的智能电能表，其特征在于，所述RS485接口电路结构为：电路第一输入端通过电阻R51连接到光电耦合器U51的负输入端，电路第二输入端通过电阻R52连接到光电耦合器U52的负输入端；光电耦合器U51和光电耦合器U52的正输入端均连接到VCC；光电耦合器U51的正输出端通过电阻R54连接到VCC，其负输出端接地，其正输出端还连接到芯片U6的DI端，芯片U6采用MAX3085；光电耦合器U52的 负输出端通过电阻R55接地，其负输出端连接芯片U6的RE端和DE端；光电耦合器U53的正输入端连接VCC，负输入端通过电阻R56连接到芯片U6的RO端，正输出端通过电阻R53连接到VCC，其负输出端接地；芯片U6的A端作为IC接口电路的第一输出端，第一输出端通过电阻R58接VCC，芯片U6的B端连接熔断器F1后作为IC接口电路的第二输出端，芯片U6的B端通过电阻R57接地；芯片A端和B端间连接有瞬态抑制二极管DB2。
9.根据权利要求1所述的一种无线通信预付费功能的智能电能表，其特征在于所述IC接口电路包括热敏电阻模块。
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| CN201620678790.3U CN205722190U (zh) | 2016-06-30 | 2016-06-30 | 一种无线通信预付费功能的智能电能表 |
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|---|---|---|---|---|
| CN108344894A (zh) * | 2018-03-15 | 2018-07-31 | 常州得实新技术开发有限公司 | 一种多功能智能电表 |
| CN117628682A (zh) * | 2024-01-09 | 2024-03-01 | 安徽中防科技有限公司 | 远程实时人防通风控制系统 |
| CN117628682B (zh) * | 2024-01-09 | 2024-07-16 | 安徽中防科技有限公司 | 远程实时人防通风控制系统 |
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