CN208399570U - 一种智能电表 - Google Patents

Abstract

本实用新型一种智能电表包括：用电检测控制模块，包括集成有控制，电能计量，LCD驱动，日历时钟功能的用电检测控制芯片，检测负载电流电压信息，根据负载电流电压信息得到用电信息，并控制各个模块工作；储存模块，储存用电信息；显示模块，在用电检测控制模块的控制下显示储存模块储存的用电信息；数据传输模块，在用电检测控制模块的控制下与用电检测控制模块连接，上传储存模块储存的用电信息至目标终端；用电控制模块，根据用电检测控制芯片的输出电平控制控制电能表闸门的开关状态；供电模块，向用电检测控制模块，储存模块，显示模块，数据传输模块和用电控制模块供电。实现准确、高效的检测用电信息，降低手动抄表的人力物力的目的。

Description

一种智能电表

技术领域

本实用新型涉及用电检测领域，尤指智能电表。

背景技术

随着电力市场的深入改造，供电企业的经营活动已进入到—个新的阶段，自动化进行检测，计费是电表智能化的趋势。

现有人工抄表的方式或者IC卡计费方式已远不能适应市场的需要，人工抄表需要抄表员定期前往用电场地逐个进行抄表，统计并结算费用，费时费力，人工抄表的方式耗时长，统计计算工作量极大，而且对于用户的用电情况不能准确记录，不方便管理部门对用户的用电情况的掌握和管理。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种智能电表，本实用新型的目的是准确、高效的检测用电信息，降低手动抄表的人力物力。

本实用新型提供的技术方案如下：

一种智能电表，包括：

用电检测控制模块，包括集成有控制，电能计量，LCD驱动，日历时钟功能的用电检测控制芯片，检测负载电流电压信息，根据负载电流电压信息得到用电信息，并控制各个模块工作；

储存模块，在所述用电检测控制模块的控制下，储存所述用电信息；

显示模块，在所述用电检测控制模块的控制下显示所述储存模块储存的所述用电信息；

数据传输模块，在所述用电检测控制模块的控制下上传所述储存模块储存的所述用电信息至目标终端；

用电控制模块，根据所述用电检测控制芯片的输出电平控制控制电能表闸门的开关状态；

供电模块，向所述用电检测控制模块，所述储存模块，所述数据传输模块和所述用电控制模块供电。

进一步的，所述用电检测控制芯片的零线正向电能计量输入端与零线反向电能计量输入端短接后接地；所述用电检测控制芯片的型号为SH79F169B芯片；

所述用电检测控制芯片的火线正向电能计量输入端与第一分流器连接，所述用电检测控制芯片的火线反向电能计量输入端与第二分流器连接；

所述用电检测控制芯片的电压信号输入正端输入所述电能表的火线接口，所述用电检测控制芯片的电压信号输入负端与接地。

进一步的，所述用电检测控制芯片的有功电能脉冲输出端与二极管连接后，输入第一光电耦合器的发光二极管的阳极，所述第一光电耦合器的集电极和发射极分别与电能表的第一RS485接口和第二RS485接口连接。

进一步的，所述储存模块包括：储存芯片；所述储存芯片的型号为BL24C256芯片；

所述用电检测控制芯片的串行时钟端与所述储存芯片的串行时钟端连接，所述用电检测控制芯片的串行数据收发端与所述储存芯片的串行时钟端连接，所述用电检测控制芯片的电源端的写保护控制端与所述储存芯片的写保护端连接；

所述储存芯片的地址输入端接地，所述储存芯片的电源输入端分别与所述用电检测控制芯片的电源端和所述供电模块的第三供电电压连接，所述储存芯片的接地端接地。

进一步的，所述用电控制模块包括：继电器和功率驱动芯片；所述功率驱动芯片的型号为CN8023；

所述用电检测控制芯片的第一I/O端与输入所述功率驱动芯片的A路信号输入端，所述用电检测控制芯片的第二I/O端输入所述功率驱动芯片的B路信号输入端；

所述功率驱动芯片的A路信号输出端与所述继电器的一端连接，所述继电器的另一端与所述功率驱动芯片的B路信号输出端连接，所述供电模块的第一供电电压输入所述功率驱动芯片的电源输入端，所述功率驱动芯片的接地端接地。

进一步的，所述显示模块包括LCD屏幕；

所述用电检测控制芯片的第一COM信号端至第四COM信号端依次分别与所述LCD屏幕相应COM标号的COM端连接，所述用电检测控制芯片的第一SEG信号端至第十二SEG信号端依次分别与所述LCD屏幕相应SEG标号的SEG端连接；

所述用电检测控制芯片的第五SEG信号端至第八SEG信号端，以及所述LCD屏幕的第五SEG端至第八SEG端为功能复用引脚，所述功能复用引脚的编程调试功能的优先级大于SEG功能。

进一步的，所述智能电表还包括：调试接口模块；所述调试接口模块包括JTAG接口；

所述用电检测控制芯片的测试数据输出端与所述JTAG接口的TDO端连接，所述用电检测控制芯片的测试模式选择端与所述JTAG接口的TMS端连接，所述用电检测控制芯片的测试数据输入端与所述JTAG接口的TDI端(连接，所述用电检测控制芯片的测试时钟输入端与所述JTAG接口的TMS端连接，所述用电检测控制芯片的电源端与所述JTAG接口的电源输入端连接，所述JTAG接口的接地端接地，所述供电模块的第一供电电压输入所述JTAG接口的电源输入端。

进一步的，所述供电模块包括：整流全桥，第一变压器，线性稳压器，DC-DC转换器，第二变压器和AC-DC转换器；

电网的火线和零线分别与所述整流全桥的第一交流电压输入端和第二交流电压输入端连接，所述整流全桥的正极与所述第一变压器连接，所述第一变压器与所述线性稳压器连接并经过滤波后输出第二供电电压；所述整流全桥的负极与所述DC-DC转换器连接，所述DC-DC转换器与所述第二变压器连接并经过滤波后输出第一供电电压，所述第一供电电压接入所述AC-DC转换器并经过滤波后输出第三供电电压。

进一步的，所述数据传输模块还包括：RS485通信模块和/或NB-IoT通信模块；

所述RS485通信模块，包括RS485通信芯片；所述RS485通信芯片的型号为SP485EEN芯片或PL3085A-IR芯片；所述RS485通信模块分别与电能表的RS485接口和所述用电检测控制模块连接，在所述用电检测控制模块的控制下，将所述用电信息上传至与所述电能表的RS485接口和所述RS485通信模块连接的目标终端；

所述NB-IoT通信模块，上传所述用电信息至远程目标终端。

进一步的，所述用电检测控制芯片的EUART1数据输出端与第二光电耦合器的阴极连接，所述供电模块的第三供电电压输入所述第二光电耦合器的阳极；所述RS485通信芯片的发射器输入端分别与所述第二光电耦合器的光敏三极管的集电极、三极管的基级连接，所述RS485通信芯片的接收器使能端与所述三极管的集电极连接，所述第二光电耦合器的光敏三极管的发射极信号接地；所述RS485通信芯片的发射器使能端与所述RS485通信芯片的接收器使能端短接，所述三极管的集电极信号接地；所述供电模块的第二供电电压分别输入所述RS485通信芯片的发射器输入端和所述三极管的发射极；

所述用电检测控制芯片的EUART1数据输入端与第三光电耦合器的光敏三极管的集电极连接，所述第三光电耦合器的光敏三极管的发射极接地，所述供电模块的第三供电电压输入所述第三光电耦合器的发光二极管的阳极，所述第三光电耦合器的发光二极管的阴极与所述RS485通信芯片的接收器输出端连接；

所述第三光电耦合器的发光二极管的第一接收器输入端与所述电能表的第一RS485接口连接，所述RS485通信芯片的第二接收器输入端与所述电能表的第二RS485接口连接；所述供电模块的第二供电电压输入所述RS485通信芯片的电源输入端，所述RS485通信芯片的接地端信号接地。

与现有技术相比，本实用新型提供一种智能电表，至少带来以下一种技术效果：

1、本实用新型通过集成有控制，电能计量，LCD驱动，日历时钟功能的用电检测控制芯片进行用电信息的检测，有效解决了人工抄表带来的费时又费力的问题，并且其投资成本低、性价比高、实时性好、安全可靠、使用和维护方便。

2、本实用新型本发明采用JTAG接口可以使终端对智能电表进行调试和编程以及烧写程序，检测智能电表的性能状态，以便排查智能电表的故障，保证智能电表的质量，提升智能电表的使用安全性和可靠性。

3、本实用新型用户用电时，利用电检测控制芯片实时测量负载的有功功率并转换为与功率对应的脉冲信号，精确计算出用电信息，并实时将用电信息显示出来，定时，正确的采集用电信息，将采集的用电信息定时上传至供电公司平台，使得供电公司全面掌握各个用户的用电情况。

4、本实用新型由于用电检测控制芯片集成有控制，电能计量，LCD驱动，日历时钟等功能，不需要额外增设其他电路，控制电路结构简单，实现了对多个元器件的控制，有效降低了系统的设计成本。

5、本实用新型由于通过软件代码设置芯片的引脚功能，使得芯片引脚复用实现不同的功能，导致在PCB板上的接线减少，从而缩小智能电表的尺寸。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种智能电表特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1是本实用新型一种智能电表的结构图；

图2是本实用新型一种智能电表的用电检测控制芯片的示意图；

图3是本实用新型一种智能电表的用电检测控制芯片与储存芯片，LCD屏幕，JTAG接口的连接结构示意图；

图4是本实用新型一种智能电表的用电检测控制芯片连接示意图；

图5是本实用新型一种智能电表的用电检测控制芯片连接示意图；

图6是本实用新型一种智能电表的供电模块的示意图；

图7是本实用新型一种智能电表的RS485通信模块的示意图；

图8是本实用新型一种智能电表的结构示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本实用新型的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本实用新型相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

本实用新型一种智能电表的第一实施例，如图1所示，包括：

用电检测控制模块110，包括集成有控制，电能计量，LCD驱动，日历时钟功能的用电检测控制芯片，检测负载电流电压信息，根据负载电流电压信息得到用电信息，并控制各个模块工作；

显示模块130，在所述用电检测控制模块110的控制下显示用电信息；

数据传输模块140，在所述用电检测控制模块110的控制下上传所述储存模块120储存的所述用电信息至目标终端；

储存模块120，在所述用电检测控制模块110的控制下，储存所述用电信息；

用电控制模块150，根据所述用电检测控制芯片的输出电平控制控制电能表闸门的开关状态；

供电模块160，向所述用电检测控制模块110，所述储存模块120，所述数据传输模块140和所述用电控制模块150供电。

具体的，在本实施例中，通过集成有用电检测功能和控制功能于一体的用电检测模块将采集到的负载电流电压信息进行统计计算得到功率、能量等多项用电信息，同时用电检测模块是显示模块130，数据传输模块140，储存模块120，用电控制模块150的控制中心，实现数据处理，显示，磁继电器的控制等功能。本发明从而实现将电网中不可直接测量的电压电流转换成可用于测量处理的电压电流，对用户使用的电量信息进行检测并及时储存，将储存的电量信息通过数据传输模块140上传通知供电公司，便于供电公司及时，清楚掌握用户的用电信息。由于，用电检测控制芯片集成有控制，电能计量，LCD驱动，日历时钟等功能，因此不需要像现有技术那样通过8051控制电路与电能计量电路，用电显示电路，LCD驱动电路，日历时钟电路等等电路连接，因此，本实施例相对于现有技术能够充分利用集成有控制，电能计量，LCD驱动，日历时钟功能的用电检测控制芯片的内部资源，减少额外增设电路的硬件成本，简化电路，使得电能表的PCB板集线简洁，满足解放抄表人员的抄表工作量，实现智能抄表，减少雇佣抄表人员的大量人工费，并且由智能电表自行进行检测抄表，不需要抄表人员挨家挨户进行抄表，提升用电信息的检测效率，提升用户和供电公司的使用体验。

如图8所示，本实用新型由用电检测控制模块110、储存模块120、显示模块130、数据传输模块140、用电控制模块150、供电模块160、调试接口模块、电能表的表壳等构成，其中用电检测控制模块110、储存模块120、显示模块130、数据传输模块140、用电控制模块150、供电模块160、调试接口模块集成在一块PCB板上，整个PCB板安装在电能表的表壳里，用自攻螺丝固定。

用户用电时，利用用电检测控制芯片(U1)实时测量负载的有功功率并转换为与功率对应的脉冲信号，用电检测控制芯片(U1)处理脉冲信号，精确计算出负载功率、用电时间等相关的用电信息，并实时在LCD屏幕(P1)上将用电信息显示出来，并且停电，断电时用的信息数据不丢失。定时，正确的采集用电信息，将采集的用电信息定时通过NB-IoT通信芯片(P3)上传至供电公司平台，便于供电公司及时，清楚掌握用户的用电信息。本控制电路结构简单，实现了对多个元器件的控制，有效降低了系统的设计成本。

本实用新型一种智能电表的第二实施例，本实施例是上述第一实施例的优化实施例，如图1，2，4，5，8所示，包括：

用电检测控制芯片(U1)的零线正向电能计量输入端(第四引脚I1P)与零线反向电能计量输入端(第三引脚T1N)短接；零线反向电能计量输入端(第三引脚T1N)与一电阻(R17)连接后接地；

用电检测控制芯片(U1)的火线正向电能计量输入端(第一引脚I2P)与一电阻(R19)的一连接，电阻(R19)的一端还与一电容(C19)连接，电阻(R19)的另一端与第一分流器(J2)连接；

用电检测控制芯片(U1)的火线反向电能计量输入端(第二引脚I2N)与一电阻(R18)的一端连接，电阻(R18)的一端还与一电容(C18)连接，电阻(R18)的另一端与第二分流器(J1)连接，电容(C19)与电容(R18)串联；

用电检测控制芯片(U1)的基准电压传输端(第四十六引脚VREF)分别与两个电容(C22和C23)连接后接地，用电检测控制芯片(U1)的电压信号输入正端(第四十七引脚VP)与串联的电阻(R26，R30，R31和R34)连接后输入电能表的火线接口，用电检测控制芯片(U1)的电压信号输入正端(第四十七引脚VP)还分别与一电阻(R33)和一电容(C26)连接后接地；用电检测控制芯片(U1)的电压信号输入负端(第四十八引脚VN)与分别与一电容(C25)和一电阻(R29)连接后接地。

具体的，在本实施例中，分流器包括但是不限于锰铜分流器，电流互感器，磁保持继电器等等。所述用电检测控制芯片(U1)的型号为SH79F169B芯片。由于SH79F169B芯片具有独立的电能寄存器，因此可以由电能寄存器读取不同的电量信息，此外，SH79F169B芯片的电流和电压采样回路采用了独立的ADC转换电路。

用电检测控制芯片(U1)的零线正向电能计量输入端(第四引脚I1P)、零线反向电能计量输入端(第三引脚T1N)、火线正向电能计量输入端(第一引脚I2P)、火线反向电能计量输入端(第二引脚I2N)、第一分流器(J2)、第二分流器(J1)和上述电容，电阻组成的电流采样回路中的分流器可选用锰铜分流器或者电流互感器，磁保持继电器进行火线电流，零线电流采样。

用电检测控制芯片(U1)的电压信号输入正端(第四十七引脚VP)、电压信号输入负端(第四十八引脚VN)、电阻(R26，R30，R31和R34)，电阻(R33)和电容(C26)，电容(C25)和电阻(R29)组成的电压采样回路可以通过电阻分压网络或者电压互感器进行火线电压采样。

本实用新型通过用电检测控制芯片(U1)与各个元器件连接组成的火线零线电流采样回路采样负载电流，电压采样回路进行采样负载电压，由于火线零线电流采样回路，电压采样回路接入独立的ADC转换电路，这种异步采样，异步读数转换的方式能够更精准的检测得到负载电压和负载电流。

优选的，用电检测控制芯片(U1)的模拟接地端(第五引脚AGND)与数字接地端(第六引脚DGND)短接，用电检测控制芯片(U1)的计量模拟电源(第七引脚AVCC)端与一电容(C15)连接后接地，用电检测控制芯片(U1)的电池输入端(第八引脚VBAT)与用电检测控制芯片(U1)的电源端(第九引脚VDD)短接。用电检测控制芯片(U1)的电源端(第九引脚VDD)与一电容(C17)连接后接地。

用电检测控制芯片(U1)的电源输出端(第十引脚VOUT)与两个并联的电容(C20和C21)连接后接地，用电检测控制芯片(U1)的数字电路供电电压端(第十一引脚C)与一电容(C16)连接后接地以稳定用电检测控制芯片(U1)的工作电压，用电检测控制芯片(U1)的片内反相放大器输入端(第十三引脚XTAL1)与晶振(Y1)的一端连接，用电检测控制芯片(U1)的片内反相放大器输出端(第十二引脚XTAL2)与晶振(Y1)的另一端连接，晶振(Y1)分别与两个电容(C12和C13)连接。用电检测控制芯片(U1)的片内反相放大器输出端(第十二引脚XTAL2)，片内反相放大器输入端(第十三引脚XTAL1)，晶振(Y1)，两个电容(C12和C13)组成时钟电路。用电检测控制芯片(U1)的复位端(第十四引脚RSTN)与一电容(C15)连接后接地。

本实用新型通过用电检测控制芯片(U1)的片内反相放大器输出端(第十二引脚XTAL2)，片内反相放大器输入端(第十三引脚XTAL1)、晶振(Y1)、电容(C12)和电容(C13)组成一时钟电路，为用电检测控制芯片(U1)提供内部时钟，使用晶振配合产生时钟信号，用电检测控制芯片(U1)的内部振荡器能与晶振(Y1)、电容(C12、C13)构成一个性能非常好的时钟信号源，避免像现有技术中形成外部时钟电路需要较多的元器件，简化时钟电路复杂度，控制着用电检测控制芯片(U1)的工作节奏，保证用电检测控制芯片(U1)的正常工作。

本实用新型一种智能电表的第三实施例，本实施例是上述第一或第二实施例的优化实施例，如图1，2，4，5，8所示，包括：

用电检测控制芯片(U1)的电源输入端(第十七引脚VIN)分别与电阻(R37)和电阻(R11)连接，用电检测控制芯片(U1)的有功电能脉冲输出端(第十八引脚PF)与一电阻(R28)的一端连接，电阻(R28)的另一端与第一光电耦合器(U7)的发光二极管的阳极(1)连接，第一光电耦合器(U7)的发光二极管的阴极(2)接地，第一光电耦合器(U7)的光敏三极管的发射级(3)与电能表的第一RS485接口(RS485A)连接，第一光电耦合器(U7)的光敏三极管的集电级(4)与电能表的第二RS485接口(RS485B)连接；

具体的，用电检测控制芯片(U1)的有功电能脉冲输出端(第十八引脚PF)与脉冲输出限流电阻即电阻(R28)连接后通过第一光电耦合器进行光耦隔离，A/D转换器将第一分流器(J2)，第二分流器(J1)采样得到的负载电流，以及经电阻(R26，R30，R31，R34，电阻阻值均为300千欧)采样得到的负载电压转换为数字信号乘法器进行功率运算的数字信号后，通过数字/频率转换器，数字信号的运算结果变换为电能计量标准脉冲后由用电检测控制芯片(U1)的有功电能脉冲输出端(第十八引脚PF)输出。

本实用新型采样的负载电压，负载电流经过用电检测控制芯片(U1)的内部电路的运算和计量后，根据用电检测控制芯片(U1)的有功电能脉冲输出端(第十八引脚PF)来进行有功电能脉冲的输出，有功电能脉冲通过串联电阻(R28)、发光二极管(D5)的指示，以及第一光电耦合器(U7)的隔离，输出到电能表的两个485端子上，从而使得电能表起着校验与指示的作用。

本实用新型一种智能电表的第四实施例，本实施例是上述第一至第三任一项实施例的优化实施例，如图1，2，3，4，5，8所示，包括：

用电检测控制芯片(U1)的串行时钟端(第十五引脚SCL)与储存芯片(U5)的串行时钟端(SCL)连接，还与一电阻R36连接，用电检测控制芯片(U1)的串行数据收发端(第十六引脚SDA)与储存芯片(U5)的串行时钟端(SCL)连接，还与一电阻R35连接。用电检测控制芯片(U1)的电源端(第九引脚VDD)分别与电阻(R35)和电阻(R26)连接用电检测控制芯片(U1)的电源端(第九引脚VDD)还与一电容C27的一端连接；用电检测控制芯片(U1)的写保护控制端(第二十引脚P3.2)与储存芯片(U5)的写保护端(WP)连接；储存芯片(U5)的地址输入端(A0，A1和A2)接地，储存芯片(U5)的电源输入端(VCC)输入供电电压(VDD)，储存芯片(U5)的接地端(GND)与电容(C27)的另一端连接后接地。

具体的，所述储存芯片(U5)的型号为BL24C256芯片；储存芯片(U5)的地址输入端(A0、A1)用来进行地址的选择区分，当挂载有多个储存芯片(U5)时，需要对这两个地址输入端进行相应的设置。由于储存芯片(U5)的写保护端(WP)是用来进行写保护的，并且低电平时选通，即当接低电平时可以进行读写操作，当接高电平时可以进行读数据操作，禁止写操作。通过用电检测控制芯片(U1)的写保护控制端(第二十引脚P3.2)进行控制写保护开关，即如果用电检测控制芯片(U1)的写保护控制端(第二十引脚P3.2)设定为输入低电平时，用电检测控制芯片(U1)的写保护控制端(第二十引脚P3.2)会向储存芯片(U5)的写保护端(WP)进行读写操作，如果用电检测控制芯片(U1)的写保护控制端(第二十引脚P3.2)设定为输入高电平时，用电检测控制芯片(U1)的写保护控制端(第二十引脚P3.2)会向储存芯片(U5)的写保护端(WP)进行只读不写操作。

本实用新型通过储存芯片(U5)的接口调用储存的用电信息，提供用电信息，用电信息包括但是不限于负载电流，负载电压，实时功率，功率因素，用电量，剩余电量、剩余金额、用电时间中的任意一种或者多种在储存空间中的储存地址。若断电，掉地等原因仍让能够通过电池供电继续工作，由于储存芯片(U5)是非易失性储存介质，即使断电，掉地且无电池供电仍然会让用电信息保存不丢失。

优选的，由于储存芯片(U5)的EEPROM不能频繁进行读写操作，因此当用电量对应的脉冲数达到预设数量时相应增加这些预设数量脉冲对应的用电量数值至储存芯片(U5)。

本实用新型一种智能电表的第五实施例，本实施例是上述第一至第四任一实施例的优化实施例，如图1，2，3，4，5，8所示，包括：

用电检测控制芯片(U1)的第一I/O端(第四十三引脚P5.6)与一电阻(R27)连接后输入功率驱动芯片(U6)的A路信号输入端，用电检测控制芯片(U1)的第二I/O端(第四十四引脚P5.7)与一电阻(R32)连接后输入功率驱动芯片(U6)的B路信号输入端，功率驱动芯片(U6)的A路信号输出端(OUTA)与继电器(JDQ1)的一端连接，继电器(JDQ1)的另一端与功率驱动芯片的B路信号输出端(OUTB)连接，第一供电电压(VCC)输入功率驱动芯片(U6)的电源输入端(VDD)，功率驱动芯片(U6)的电源输出端接地。

具体的，功率驱动芯片(U6)的芯片型号为CN8023。当用户的电量用完时，或者短路时，断开电能表闸门，从而使得电网上的负载与电网断开连接，通过功率驱动芯片(U6)，继电器(JDQ1)实现跳闸保护功能，当用电检测控制芯片(U1)的第一I/O端(第四十三引脚P5.6)和用电检测控制芯片(U1)的第二I/O端(第四十四引脚P5.7)向功率驱动芯片(U6)的A路信号输入端，B路信号输入端输入符合功能表的电平时，就能使得功率驱动芯片(U6)执行相应的操作，达到控制电网与负载断开连接或者重新连接的目的。本实用新型通过用电检测控制芯片(U1)、功率驱动芯片(U6)和继电器(JDQ1)形成掉电保护电路，起到电网安全使用的功能，保护用户的财产生命安全，此外，电量用完后断开电能表闸门，智能电表能够自动跳闸断电，大大降低了供电公司电费回收风险。

本实用新型一种智能电表的第六实施例，本实施例是上述第一至第五任一实施例的优化实施例，如图1，2，3，4，5，8所示，包括：

用电检测控制芯片(U1)的COM信号端按照预设的COM标号顺序，根据顺序依次与LCD屏幕(P1)对应于COM标号的COM端连接，即用电检测控制芯片(U1)的第一COM信号端(第二十五引脚COM1)与LCD屏幕(P1)的第一COM端(COM1)连接，用电检测控制芯片(U1)的第二COM信号端(第二十六引脚COM2)与LCD屏幕(P1)的第二COM端(COM2)连接，用电检测控制芯片(U1)的第三COM信号端(第二十七引脚COM3)与LCD屏幕(P1)的第三COM端(COM3)连接，用电检测控制芯片(U1)的第四COM信号端(第二十八引脚COM1)与LCD屏幕(P1)的第四COM端(COM4)连接；

用电检测控制芯片(U1)的SEG信号端按照预设的SEG标号顺序，根据顺序依次与LCD屏幕(P1)对应于SEG标号的SEG端连接，即用电检测控制芯片(U1)的第一SEG信号端(第二十九引脚SEG1)与LCD屏幕(P1)的第一SEG端(SEG1)连接，用电检测控制芯片(U1)的第二SEG信号端(第三十引脚SEG2)与LCD屏幕(P1)的第二SEG端(SEG2)连接，用电检测控制芯片(U1)的第三SEG信号端(第三十一引脚SEG3)与LCD屏幕(P1)的第三SEG端(SEG3)连接，用电检测控制芯片(U1)的第四SEG信号端(第三十二引脚SEG4)与LCD屏幕(P1)的第四SEG端(SEG4)连接。

用电检测控制芯片(U1)的第五SEG信号端(第三十七引脚SEG9)与LCD屏幕(P1)的第九SEG端(SEG9)连接，用电检测控制芯片(U1)的第六SEG信号端(第三十八引脚SEG10)与LCD屏幕(P1)的第十SEG端(SEG10)连接，用电检测控制芯片(U1)的第七SEG信号端(第三十九引脚SEG11)与LCD屏幕(P1)的第十一SEG端(SEG11)连接，用电检测控制芯片(U1)的第八SEG信号端(第四十引脚SEG12)与LCD屏幕(P1)的第十二SEG端(SEG12)连接。

用电检测控制芯片(U1)的第五SEG信号端(第三十三引脚TDO)与LCD屏幕(P1)的第五SEG端(TDO或者SEG5)连接，用电检测控制芯片(U1)的第六SEG信号端(第三十四引脚TMS)与LCD屏幕(P1)的第六SEG端(TMS或者SEG6)连接，用电检测控制芯片(U1)的第七SEG信号端(第三十五引脚TDI)与LCD屏幕(P1)的第七SEG端(TDI或者SEG7)连接，用电检测控制芯片(U1)的第八SEG信号端(第三十六引脚TCK)与LCD屏幕(P1)的第八SEG端(TCK或者SEG8)连接。

具体的，LCD屏幕(P1)主要用于显示各种电能数据，方便用户查询用电信息。LCD屏幕(P1)的芯片型号为EPC-287C-LV。由于用电检测控制芯片(U1)的第五SEG信号端(第三十三引脚TDO)至第八SEG信号端(第三十六引脚TCK)，以及LCD屏幕(U5)的第五SEG端(TDO或者SEG5)至第八SEG端(TCK或者SEG8)为功能复用引脚，并且功能复用引脚的编程调试功能的优先级大于SEG功能，因此当用电检测控制芯片(U1)的引脚资源不够时，可以由功能复用引脚根据软件配置进行程序下载测试电能表的性能，从而更高效率的利用电检测控制芯片(U1)的引脚资源，根据实际需要，在不同的情况下，使用同一组引脚，实现不同的功能，由于引脚复用导致在PCB板上的接线减少，从而缩小电能表的尺寸，使得电能表更加美观。

本实用新型一种智能电表的第七实施例，本实施例是上述第一至第六任一实施例的优化实施例，如图1，2，3，4，5，8所示，包括：

用电检测控制芯片(U1)的测试数据输出端(第三十三引脚TDO)与JTAG接口(P2)的TDO端(第二端口)连接，用电检测控制芯片(U1)的测试模式选择端(第三十四引脚TMS)与JTAG接口(P2)的TMS端(第三端口)连接，用电检测控制芯片(U1)的测试数据输入端(第三十五引脚TDI)与JTAG接口(P2)的TDI端(第四端口)连接，用电检测控制芯片(U1)的测试时钟输入端(第三十六引脚TCK)与JTAG接口(P2)的TMS端(第五端口)连接，用电检测控制芯片(U1)的电源端(第九引脚VDD)与JTAG接口(P2)的电源输入端(第六端口)连接，JTAG接口(P2)的电源输出端(第一端口)接地，第一供电电压输入JTAG接口(P2)的电源输入端(第六端口)。

具体的，JTAG接口(P2)是智能电表的调试接口和程序下载接口，测试人员根据需要通过JTAG接口(P2)测试智能电表，例如通过测试终端向待测的智能电表发送数据请求，如果待测的智能电表回复数据，在测试终端上会显示待测的智能电表的当前电量数据，则证明待测的智能电表实际运行正常，可排除待测的智能电表的故障，可在待测的智能电表安装处查询是否线缆老化松动等原因。总之，可以根据需要通过JTAG接口(P2)向待测的智能电表发送调试指令，从而进行智能电表的故障排查检测。

本实用新型一种智能电表的第八实施例，本实施例是上述第一至第七任一实施例的优化实施例，如图1，2，3，4，5，6，8所示，包括：

所述供电模块160包括：整流全桥(BR1)，第一变压器(T1B)，线性稳压器(IC1)，DC-DC转换器(IC2)，第二变压器(T1C)和AC-DC转换器(IC3)；电网的火线(6)和零线(7)分别与所述整流全桥(BR1)的第一交流电压输入端(3)和第二交流电压输入端(2)连接，所述整流全桥(BR1)的正极(1)与所述第一变压器(T1B)连接，所述第一变压器(T1B)与所述线性稳压器(IC1)连接并经过滤波后输出第二供电电压(VCC1)；所述整流全桥(BR1)的负极(4)与所述DC-DC转换器(IC2)连接，所述DC-DC转换器(IC2)与所述第二变压器(T1C)连接并经过滤波后输出第一供电电压(VCC)，所述第一供电电压(VCC)接入所述AC-DC转换器(IC3)并经过滤波后输出第三供电电压(VDD)。

具体的，供电模块160的功能是为各个模块提供稳定的电压以保证各个模块的芯片能够正常工作，由于各个模块的芯片，元器件的工作电源不同，例如JTAG接口(P2)的工作电压为3.3V，功率驱动芯片(U6)CN8023的工作电压为9V，RS485通信芯片(U3)的工作电压为5V，因此需要三种不同大小的供电电压。经过整流全桥(BR1)将市电220V交流电转换为12V的直流电，然后将滤波后的直流电通过第一变压器(T1B)，线性稳压器(IC1)的电压转换得到9V的直流电即为本提案中的第二供电电压(VCC1)，经过整流全桥(BR1)将市电220V交流电转换为12V的直流电经过DC-DC转换器(IC2)进行转换，将一个固定的直流电变换为可变的直流电，有效抑制电网侧谐波电流噪声，同时具有加速平稳调压、快速响应的性能，进而起到节约电能的效果，将经过DC-DC转换器(IC2)转换后的直流电经过滤波后经过第二变压器(T1C)的电压转换得到5V的直流电即为本提案中的第一供电电压(VCC)，将5V的直流电通过AC-DC转换器(IC3)(IC3)的电压变换得到3.3V的直流电即本提案中第三供电电压(VDD)。此外，经过AC-DC转换器(IC3)(IC3)还能进行安全隔离(强电弱电隔离\IGBT隔离驱动\浪涌隔离保护\雷电隔离保护)和噪声隔离(模拟电路与数字电路隔离、强弱信号隔离)。本实用新型各个模块的芯片，元器件采用不同的供电电压进行供电。

优选的，供电模块160具备掉电自动切换到备用电池模块的功能，可以实现不间断供电，防止数据丢失。

本实用新型一种智能电表的第九实施例，本实施例是上述第一至八任一项实施例的优化实施例，如图1，2，3，4，5，6，7，8所示，包括：

所述数据传输模块140还包括：RS485通信模块和/或NB-IoT通信模块；

所述RS485通信模块，分别与电能表的RS485接口和所述用电检测控制模块110连接，在所述用电检测控制模块110的控制下，将所述用电信息上传至与所述电能表的RS485接口和所述RS485通信模块连接的目标终端；

所述NB-IoT通信模块，上传所述用电信息至远程目标终端。

本实施例中，NB-IoT通信芯片(P3)包括但是不限于SX1278芯片，MT2625芯片。用电检测控制芯片(U1)的EUART0数据输入端(第二十三引脚RXD0)与NB-IoT通信芯片(P3)的数据输出端连接，用电检测控制芯片(U1)的EUART0数据输出端(第二十四引脚TXD0)与NB-IoT通信芯片(P3)的数据输入端连接，第三供电电压(VDD)输入NB-IoT通信芯片(P3)电源输入端。通过NB-IoT通信芯片(P3)周期性远程上传用电信息至目的终端，从而便于供电公司远程获取用户的用电信息。

本实用新型一种智能电表的第十实施例，本实施例是上述第九实施例的优化实施例，如图1，2，3，5，6，7，8所示，包括：

用电检测控制芯片(U1)的EUART1数据输出端(第二十二引脚TXD1)与一电阻(R24)的一端连接，电阻(R24)的另一端与第二光电耦合器(U2)的阴极(2)连接，第三供电电压(VDD)输入第二光电耦合器(U2)的阳极(1)。用电检测控制芯片(U1)的EUART1数据输入端(第二十一引脚RXD1)与第三光电耦合器(U4)的光敏三极管的集电极(4)连接，第三光电耦合器(U4)的光敏三极管的发射极(3)接地，第三供电电压(VDD)与一电阻(R25)的一端连接，电阻(R25)的另一端与一电容(C24连接)连接后接地，电阻(R25)和电容(24)分别还与第三光电耦合器(U4)的光敏三极管的集电极(4)连接。

RS485通信芯片(U3)的接收器输出端(RO)与一电阻(R23)连接后与第三光电耦合器(U4)的发光二极管的阴极(2)连接，第二供电电压(VCC1)输入第三光电耦合器(U4)的发光二极管的阳极(1)。RS485通信芯片(U3)的发射器输入端(DI)与第二光电耦合器(U2)的光敏三极管的集电极(4)连接，第二光电耦合器(U2)的光敏三极管的发射级(3)信号接地。RS485通信芯片(U3)的发射器输入端(DI)与两个并联的电阻(R20和R21)连接，第二供电电压(VCC1)输入三极管(PNP-SOT23)的发射级(2)，三极管(PNP-SOT23)的基级(1)与RS485通信芯片(U3)的发射器输入端(DI)连接，三极管(PNP-SOT23)的集电极(3)分别与RS485通信芯片(U3)的发射器使能端(DE)和接收器使能端(RE)连接，三极管(PNP-SOT23)的集电极(3)还与一电阻(R22)连接后信号接地。

RS485通信芯片(U3)的第一接收器输入端(A)与二极管的阳极(1)连接后输入电能表的第一RS485接口(RS485A)，RS485通信芯片(U3)的第二接收器输入端(B)与二极管的阴极(2)连接后输入电能表的第二RS485接口(RS485B)。第二供电电压(VCC1)输入RS485通信芯片(U3)的电源输入端(VCC)，RS485通信芯片(U3)的接地端(GND)信号接地。

本实用新型中，RS485通信芯片(U3)的型号为SP485EEN芯片，或者PL3085A-IR芯片。通过RS485通信芯片(U3)内部的一个接收器和一个发送器，接收器通过第一接收器输入端(A)和第二接收器输入端(B)两端接收由RS485总线传输的电平信号，发送器通过RS485通信芯片(U3)的发射器输入端(DI)接收到用电检测控制芯片(U1)传送的书籍后由第一接收器输入端(A)和第二接收器输入端(B)发送到RS485总线上，由于RS485通信芯片(U3)是半双工工作模式，因此只能在同一时刻进行数据发送操作或者数据接收操作。本实施例中的电能表增加了RS485接口(即RS485通信模块)，适用于底层采用RS485组网方式的集抄、集控用电管理系统，改变传统的抄表或付费以及对电表的控制模式，通过RS485组网，方便、准确地抄收电表电量、预付费和控制电表的通断，集成有RS485通信模块的电能表性能优良、可靠性高、免调校、过载能力高，由于RS485通信模块以差分平衡方式传输信号，采用这种差分共模干扰抑制方式提高RS485通信模块的传输距离和抗干扰能力。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种智能电表，其特征在于，包括：

用电检测控制模块，包括集成有控制，电能计量，LCD驱动，日历时钟功能的用电检测控制芯片，检测负载电流电压信息，根据负载电流电压信息得到用电信息，并控制各个模块工作；

储存模块，在所述用电检测控制模块的控制下，储存所述用电信息；

显示模块，在所述用电检测控制模块的控制下显示所述储存模块储存的所述用电信息；

数据传输模块，在所述用电检测控制模块的控制下上传所述储存模块储存的所述用电信息至目标终端；

用电控制模块，根据所述用电检测控制芯片的输出电平控制控制电能表闸门的开关状态；

供电模块，向所述用电检测控制模块，所述储存模块，所述数据传输模块和所述用电控制模块供电。

2.根据权利要求1所述的智能电表，其特征在于：

所述用电检测控制芯片的零线正向电能计量输入端与零线反向电能计量输入端短接后接地；所述用电检测控制芯片的型号为SH79F169B芯片；

所述用电检测控制芯片的火线正向电能计量输入端与第一分流器连接，所述用电检测控制芯片的火线反向电能计量输入端与第二分流器连接；

所述用电检测控制芯片的电压信号输入正端输入所述电能表的火线接口，所述用电检测控制芯片的电压信号输入负端与接地。

3.根据权利要求1所述的智能电表，其特征在于：

所述用电检测控制芯片的有功电能脉冲输出端与二极管连接后，输入第一光电耦合器的发光二极管的阳极，所述第一光电耦合器的集电极和发射极分别与电能表的第一RS485接口和第二RS485接口连接。

4.根据权利要求1所述的智能电表，其特征在于：

所述储存模块包括：储存芯片；所述储存芯片的型号为BL24C256芯片；

所述用电检测控制芯片的串行时钟端与所述储存芯片的串行时钟端连接，所述用电检测控制芯片的串行数据收发端与所述储存芯片的串行时钟端连接，所述用电检测控制芯片的电源端的写保护控制端与所述储存芯片的写保护端连接；

所述储存芯片的地址输入端接地，所述储存芯片的电源输入端分别与所述用电检测控制芯片的电源端和所述供电模块的第三供电电压连接，所述储存芯片的接地端接地。

5.根据权利要求1项所述的智能电表，其特征在于：

所述用电控制模块包括：继电器和功率驱动芯片；所述功率驱动芯片的型号为CN8023；

所述用电检测控制芯片的第一I/O端与输入所述功率驱动芯片的A路信号输入端，所述用电检测控制芯片的第二I/O端输入所述功率驱动芯片的B路信号输入端；

所述功率驱动芯片的A路信号输出端与所述继电器的一端连接，所述继电器的另一端与所述功率驱动芯片的B路信号输出端连接，所述供电模块的第一供电电压输入所述功率驱动芯片的电源输入端，所述功率驱动芯片的接地端接地。

6.根据权利要求1所述的智能电表，其特征在于：

所述显示模块包括LCD屏幕；

所述用电检测控制芯片的第一COM信号端至第四COM信号端依次分别与所述LCD屏幕相应COM标号的COM端连接，所述用电检测控制芯片的第一SEG信号端至第十二SEG信号端依次分别与所述LCD屏幕相应SEG标号的SEG端连接；

所述用电检测控制芯片的第五SEG信号端至第八SEG信号端，以及所述LCD屏幕的第五SEG端至第八SEG端为功能复用引脚，所述功能复用引脚的编程调试功能的优先级大于SEG功能。

7.根据权利要求1所述的智能电表，其特征在于：

所述智能电表还包括：调试接口模块；所述调试接口模块包括JTAG接口；

所述用电检测控制芯片的测试数据输出端与所述JTAG接口的TDO端连接，所述用电检测控制芯片的测试模式选择端与所述JTAG接口的TMS端连接，所述用电检测控制芯片的测试数据输入端与所述JTAG接口的TDI端连接，所述用电检测控制芯片的测试时钟输入端与所述JTAG接口的TMS端连接，所述用电检测控制芯片的电源端与所述JTAG接口的电源输入端连接，所述JTAG接口的接地端接地，所述供电模块的第一供电电压输入所述JTAG接口的电源输入端。

8.根据权利要求1所述的智能电表，其特征在于：

所述供电模块包括：整流全桥，第一变压器，线性稳压器，DC-DC转换器，第二变压器和AC-DC转换器；

电网的火线和零线分别与所述整流全桥的第一交流电压输入端和第二交流电压输入端连接，所述整流全桥的正极与所述第一变压器连接，所述第一变压器与所述线性稳压器连接并经过滤波后输出第二供电电压；所述整流全桥的负极与所述DC-DC转换器连接，所述DC-DC转换器与所述第二变压器连接并经过滤波后输出第一供电电压，所述第一供电电压接入所述AC-DC转换器并经过滤波后输出第三供电电压。

9.根据权利要求1-8任一项所述的智能电表，其特征在于：

所述数据传输模块还包括：RS485通信模块和/或NB-IoT通信模块；

所述RS485通信模块，包括RS485通信芯片；所述RS485通信芯片的型号为SP485EEN芯片或PL3085A-IR芯片；所述RS485通信模块分别与电能表的RS485接口和所述用电检测控制模块连接，在所述用电检测控制模块的控制下，将所述用电信息上传至与所述电能表的RS485接口和所述RS485通信模块连接的目标终端；

所述NB-IoT通信模块，上传所述用电信息至远程目标终端。

10.根据权利要求9所述的智能电表，其特征在于：

所述用电检测控制芯片的EUART1数据输出端与第二光电耦合器的阴极连接，所述供电模块的第三供电电压输入所述第二光电耦合器的阳极；所述RS485通信芯片的发射器输入端分别与所述第二光电耦合器的光敏三极管的集电极、三极管的基级连接，所述RS485通信芯片的接收器使能端与所述三极管的集电极连接，所述第二光电耦合器的光敏三极管的发射极信号接地；所述RS485通信芯片的发射器使能端与所述RS485通信芯片的接收器使能端短接，所述三极管的集电极信号接地；所述供电模块的第二供电电压分别输入所述RS485通信芯片的发射器输入端和所述三极管的发射极；

所述用电检测控制芯片的EUART1数据输入端与第三光电耦合器的光敏三极管的集电极连接，所述第三光电耦合器的光敏三极管的发射极接地，所述供电模块的第三供电电压输入所述第三光电耦合器的发光二极管的阳极，所述第三光电耦合器的发光二极管的阴极与所述RS485通信芯片的接收器输出端连接；

所述第三光电耦合器的发光二极管的第一接收器输入端与所述电能表的第一RS485接口连接，所述RS485通信芯片的第二接收器输入端与所述电能表的第二RS485接口连接；所述供电模块的第二供电电压输入所述RS485通信芯片的电源输入端，所述RS485通信芯片的接地端信号接地。