CN209043956U - 一种能够在户内实时指示当前费率电价的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种户内实时指示当前费率电价的装置，其特点是：包括单片机电路、红黄绿指示灯电路、掉电检测电路、电源电路、红外通信电路、时钟电路、存储器电路和按键电路，所述的单片机电路分别与红黄绿指示灯电路、掉电检测电路、电源电路、红外通信电路、时钟电路、存储器电路、按键电路相连接。具有结构简单，使用方便，离线工作，显示直观，能够在户内实时指示当前费率电价，即利于用户节省电费支出，又能够满足供电管理部门削峰填谷的需求侧管理要求。

Description

一种能够在户内实时指示当前费率电价的装置

技术领域

本实用新型属于智能电网领域，是一种能够在户内实时指示当前费率电价的装置。

背景技术

随着智能电能表普及到千家万户，费率电价又称峰谷电价或分时电价开始大规模执行，通过价格信号引导消费者采取合理的用电结构和方式，这种积极的需求侧管理方法，能使智能电网达到削峰填谷的目的，能极大提高电网的安全性以及负荷率水平。但是在实际应用中有如下问题，首先智能电能表都是户外安装，安装在电线杆上、大楼外墙、楼道、地下室、配电房等位置，导致居民用户不方便实时查看智能电能表当前费率电价；其次许多地区费率电价的费率时段参数设置复杂，费率电价一两个小时就切换一次，一天能切换5-12次，用户很难记住。导致费率电价在实际应用中，大多数居民用户还是按照固有的用电习惯，没有合理规划用电。使得供电管理部门没有达到削峰填谷的目的，更加严重的是：用户用电都在尖峰的高价格区间，用电量没变，但因为价格贵了，导致电费激增，引起用户对智能电能表计量的准确性产生质疑和纠纷。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种结构简单，使用方便，离线工作，显示直观，能够在户内实时指示当前费率电价的装置。用户在户内直接根据本装置透明上盖的发光颜色，就能知道当前的费率电价性质：发红色光表示当前是尖峰费率电价，价格贵；发黄色光表示当前是平费率电价，价格正常；发绿色光表示是谷费率电价，价格优惠。本装置内置存储器，其内存储着用户智能电能表一样的费率时段参数数据；本装置内置带自动温度补偿的高精度时钟，同智能电能表内置的时钟芯片精度一致。这样本装置能同步实现费率电价的离线解析，给用户实时指示的费率电价信息同智能电能表完全一致。用户能直观的根据装置透明上盖的红、黄、绿三种发光颜色改变情况，灵活合理的规划用电，这样不但使用户电费大大降低，供电管理部门也轻易达到了削峰填谷的需求侧管理目的。

解决其技术问题采用的技术方案是，一种户内实时指示当前费率电价的装置，其特征是：它包括单片机电路、红黄绿指示灯电路、掉电检测电路、电源电路、红外通信电路、时钟电路、存储器电路和按键电路，所述的单片机电路分别与红黄绿指示灯电路、掉电检测电路、电源电路、红外通信电路、时钟电路、存储器电路、按键电路相连接。

所述的单片机电路包括芯片U1与晶振X1相连接。

所述的按键电路包括电阻R4、R5，电容C5，按键KEY相连接。

所述的红黄绿指示灯电路包括电阻R6、R7、R8，发光二极管LED1、LED2、LED3相连接。

所述的掉电检测电路包括电阻R11、R12、R13相连接。

所述的时钟电路包括时钟芯片U3，电容C4，所述的时钟芯片U3与电容C4相连接，时钟芯片U3端口SCL、SDA与单片机电路的芯片U1相连接。

所述的电源电路包括压敏电阻RR1，复合型PTC热敏电阻PT1+FPTC，变压器T1，整流桥Z1，稳压器U2，电容C1、C2、C3，二极管D1、D2，电阻R1，锂电池BT1，短接测试点J1相连接。

所述的红外通信电路包括红外接收器U4，电容C6、C7，电阻R9、R10，三极管Q1，红外发射管LED4相连接。

所述的存储器包括存储器芯片U5，电阻R2、R3，电容C8，所述的存储器芯片U5，电阻R2、R3，电容C8相连接，存储器芯片U5的端口SCL、SDA与单片机电路的芯片U1相连接。

所述的单片机电路的芯片U1型号为FM3318。

本实用新型的一种户内实时指示当前费率电价的装置，是一种安装在用户室内，即插即用，不需要连接智能电能表，离线工作，不需要设置，就能通过透明上盖的发光颜色改变来提示当前费率电价信息：发红色光表示当前是尖峰费率电价，电价昂贵；发黄色光表示当前是平费率电价，正常电价；发绿色光表示当前是谷费率电价，电价有折扣优惠。通过不同的发光颜色直观的指示费率电价信息，指导用户用电。本装置内置锂电池，当供电管理部门修改费率电价政策时，用户只需手持本装置，到智能电能表的正前方，正对智能电能表，按一下壳底的按键，会通过透明上盖里面的红外通信电路，发送抄读智能电能表费率时段及时间的命令，将智能电能表内置的最新费率时段数据及时间同步存储到本装置的存储器及时钟芯片中，完成数据和时间的同步，操作成功发绿色光提示成功。这样用户足不出户就能直观的知道当前的费率电价信息，可以轻松的规划用电：红色灯光时电价高昂，则尽量减少用电；黄色灯光时电价正常，可以适当用电；绿色灯光时是鼓励用电时段，电价便宜，可以安排洗衣服、电动自行车充电等耗电较多的活动。使用本装置，用户能节省大量的电费开支，而供电部门则轻松实现了智能电网的削峰填谷目的，能极大提高电网的安全性以及负荷率水平，是一种即利于用户，又利于供电管理部门实现科学管理的实用装置。

附图说明

图1为一种能够在户内实时指示当前费率电价的装置的外观示意图；

图2为一种能够在户内实时指示当前费率电价的装置的电路原理框图；

图3为图2中单片机电路、按键电路、红黄绿指示灯电路、掉电检测电路原理图；

图4为图2中时钟电路原理图；

图5为图2中电源电路原理图；

图6为图2中红外通信电路原理图；

图7为图2中存储器电路原理图；

图8为图2中单片机程序流程图；

图1中：1壳底，2插头，3按键，4壳体，5 透明上盖。

具体实施方式

下面利用附图和实施例对本实用新型的一种能够在户内实时指示当前费率电价的装置作出详细说明。

参照图1，本实用新型的一种能够在户内实时指示当前费率电价的装置具有壳体4、壳底1，在壳底1上置有插头2、按键3，在壳体4上置有透明上盖5。

参照图1-图8，本实用新型的一种能够在户内实时指示当前费率电价的装置，在壳体4内置有控制电路，控制电路包括单片机电路分别与红黄绿指示灯电路、掉电检测电路、电源电路、红外通信电路、时钟电路、存储器电路、按键电路相连接。所述的单片机电路包括芯片U1，晶振X1相连接, 晶振X1接于芯片U1的60脚与61脚之间。所述的按键电路包括电阻R4、R5，电容C5，按键KEY相连接，电阻R4接于芯片U1的41脚。所述的红黄绿指示灯电路包括电阻R6、R7、R8，发光二极管LED1、LED2、LED3相连接，电阻R6接于芯片U1的73脚，电阻R7接于芯片U1的1脚，电阻R8接于芯片U1的44脚。所述的掉电检测电路包括电阻R11、R12、R13相连接，电阻R12接于芯片U1的34脚。所述的时钟电路包括时钟芯片U3与电容C4相连接， SCL端口接到单片机电路的芯片U1的2脚，SDA端口接到单片机电路的芯片U1的13脚。所述的电源电路包括压敏电阻RR1，复合型PTC热敏电阻PT1+FPTC，变压器T1，整流桥Z1，稳压器U2，电容C1、C2、C3，二极管D1、D2，电阻R1，锂电池BT1，短接测试点J1相连接。所述的红外通信电路包括红外接收器U4，电容C6、C7，电阻R9、R10，三极管Q1，红外发射管LED4相连接。所述的存储器包括存储器芯片U5，电阻R2、R3，电容C8相连接，SCL端口接到单片机电路的芯片U1的6脚，SDA端口接到单片机电路的芯片U1的5脚。所述单片机电路的芯片U1型号为FM3318。

参照图3，单片机电路的芯片U1采用上海复旦微电子的FM3318，当把本装置插入插座供电后开始工作，先从存储器中加载智能电能表的费率时段数据，后读取时钟电路的时间，后根据时间解析费率时段数据，得到当前时间的费率电价信息，然后根据费率电价信息控制红色、黄色、绿色三个发光二极管点亮或熄灭，透过装置的透明上盖形成不同颜色的发光效果，通过发光颜色的改变来提示用户：发红色光表示当前是尖峰费率电价、发黄色光表示当前是平费率电价、发绿色光表示当前是谷费率电价。在使用中，一旦供电部门费率电价政策有变化，则携带本装置，将本装置透明上盖正对智能电能表，然后按动壳底的按键，本装置检测到按键动作，则使用广播地址，按照智能电能表通讯协议《DL/T 645-2007多功能电能表通信协议》要求，组织抄读费率时段及实时时间报文，后将报文通过红外通信电路发送给面对的智能电能表，后接收红外通信电路返回的智能电能表应答报文，解析报文得到最新的费率时段数据及智能电能表的实时时间，后将费率时段数据保存到存储器中完成费率时段数据同步，将实时时间设置到时钟电路完成时间同步。然后返回房间，把本装置插入插座供电后，立即开始使用最新的费率时段数据开始工作。单片机电路芯片U1内部程序控制整个装置的运行，其运行流程参见图8。

参照图4，时钟电路采用爱普生的RX8025T，RX8025T具备自动温度补偿功能，广泛的应用在智能电能表上，在工作温度 -45℃～85℃范围内，日计时误差小于0.3s。且该芯片低功耗工作电流仅仅0.8uA，可长期使用电池供电。时钟芯片U3的端口SCL、SDA接单片机电路U1的对应端口。

参照图5，电源电路在接入220V电源后，经过压敏电阻和复合型PTC热敏电阻组成的保护电路，后经由变压器T1变压，经由整流桥Z1滤波，经过稳压器U2稳压，经过二极管D2隔离后输出到VDD端口。电路中锂电池BT1经过电阻R1，测试点J1，二极管D1隔离输出到VDD端口。220V交流供电和锂电池供电使用二极管D1、D2做隔离，采用220V交流及3.6V锂电池双供电设计、无缝切换设计，确保时钟电路的工作不受220V交流供电影响。这样当采用220V交流供电时，二极管D1截止，保护锂电池不被充电，VDD供电完全有220V交流电提供。当停电时，二极管D2截止，VDD供电由锂电池提供。其中电池采用惠州亿纬锂能的3.6V ER14250锂电池，同智能电能表用锂电池完全一样，能可靠保证断电的情况下维持时钟电路工作大于5年。短接测试点J1用于生产期间测试锂电池工作电流使用，测试后直接用焊接的方式短路。

参照图6，当单片机电路的芯片U1发送抄读智能电能表费率时段数据及实时时间命令时，芯片U1将发送报文的调制信号送到端口TXHW上，后经由三极管Q1，电阻R9、R10，红外发射管LED4完成红外命令的发送工作。当智能电能表响应请求红外命令时，将应答数据通过红外信号发送到芯片U4，U4将解调后的数据报文发送到端口RXHW传递给单片机电路的U1，完成智能电能表应红外答数据的接收工作。

参照图7，存储器采用AT24C04，通过端口SCL、SDA同单片机电路的U1连接。本装置在出厂时通过红外通信电路，提前将费率时段数据设置到存储器内，只要供电部门不修改费率电价政策，就不再需要设置。如果费率电价政策有变，用户只需手持本装置，到智能电能表的正前方，正对智能电能表，按一下壳底的按键，本装置会通过透明上盖里面的红外通信电路，发送抄读智能电能表费率时段及时间的命令，将智能电能表内置的最新费率时段数据及时间同步存储到本装置的存储器及时钟芯片中，完成数据和时间的同步，操作成功发绿色光提示成功。

本实用新型的一种能够在户内实时指示当前费率电价的装置由图5的电源电路供电，图3的单片机电路芯片U1，根据掉电检测电路检测结果，判断供电状态是正常供电还是电池供电，根据供电状态的不同，完成不同的功能。

本实用新型的一种能够在户内实时指示当前费率电价的装置的工作流程如图8所示，其工作流程包括如下步骤：

T1. 关中断，300ms消抖延时等待供电稳定。使用延时方式消除供电电源切换导致的抖动，如图8中的框101所示；

T2. 单片机初始化。初始化配置各个内部功能寄存器、I/O口等。如图8中的框102所示；

T3. 是否正常供电，判断供电状态是正常供电还是锂电池供电。正常供电则执行下一步，不正常则跳转到T13.如图8中的框103所示；

T4. 从存储器读取费率时段数据，加载到RAM。如图8中的框104所示；

T5. 读取时钟的时间到RAM。如图8中的框105所示；

T6. 根据时间解析费率时段数据得到当前的费率电价。如图8中的框106所示；

T7. 根据当前费率电价，控制对应的LED点亮。尖峰费率电价时点亮红色发光二极管，发出红光；平费率电价时点亮黄色发光二极管，发出黄光；谷费率电价时点亮绿色发光二极管，发出绿光。如图8中的框107所示；

T8. 是否正常供电，判断供电状态是正常供电还是锂电池供电。正常供电则执行下一步，不正常则跳转到T13。如图8中的框108所示；

T9. 是否整秒，判断是否整秒时刻。不是整秒跳转到T7，是整秒执行下一步。如图8中的框109所示；

T10.RAM时间秒计时+1。如图8中的框110所示；

T11. 是否整分，判断是否整分时刻。不是整分时刻，则跳转到T7，是整分时刻则执行下一步。如图8中的框111所示；

T12.读取时钟电路的时间同步RAM时间。后跳转到T6开始循环。如图8中的框112所示；

T13.关闭三个LED灯。关闭红黄绿三个发光二极管，降低功耗。如图8中的框113所示。；

T14.设置整秒唤醒，后配置单片机进入低功耗模式。如图8中的框114所示；

T15. 是否整秒唤醒，判断是否是整秒唤醒。不是跳转到T3，是整秒唤醒执行下一步。如图8中的框115所示；

T16. 是否按键操作，扫描按键判断有无按键按下发生。没有按键动作跳转到T3，有按键动作执行下一步。如图8中的框116所示；

T17.退出低功耗模式，配置进入正常工作模式。如图8中的框117所示；

T18. 按照智能电能表协议，组织抄读费率时段及实时时间的报文。使用广播地址，按照智能电能表通讯协议《DL/T 645-2007多功能电能表通信协议》要求，组织抄读费率时段及实时时间报文。如图8中的框118所示；

T19.通过红外通信，发送报文。如图8中的框119所示；

T20.抄读是否成功，按照智能电能表通讯协议《DL/T 645-2007多功能电能表通信协议》要求判断是否抄读成功。如未收到，或者接收到的报文有错，则执行下一步，如果接收报文正确，则执行T23。如图8中的框120所示；

T21.重试是否>3次，判断抄读重试次数是否超过3次。如重试超过3次则执行下一步，否则跳转到T17。如图8中的框121所示；

T22.控制红色LED灯点亮2秒，提示操作失败。后跳转到T3。如图8中的框122所示；

T23.将费率时段数据装入RAM后写入存储器保存。费率时段数据装入RAM后写入存储器保存完成费率时段数据的同步。如图8中的框123所示；

T24.将抄读到的电表时间设置到时钟，同步时间。将抄读到的电表时间设置到时钟，使用智能电能表的时间作为基准，完成时间的同步。如图8中的框124所示；

T25. 控制绿色LED灯点亮2秒，提示操作成功。后跳转到T3。如图8中的框125所示。

本实用新型的一种能够在户内实时指示当前费率电价的装置所有电子元器件均为市售产品。

本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种户内实时指示当前费率电价的装置，其特征是：它包括单片机电路、红黄绿指示灯电路、掉电检测电路、电源电路、红外通信电路、时钟电路、存储器电路和按键电路，所述的单片机电路分别与红黄绿指示灯电路、掉电检测电路、电源电路、红外通信电路、时钟电路、存储器电路、按键电路相连接。

2.根据权利要求1所述的一种户内实时指示当前费率电价的装置，其特征是：所述单片机电路包括芯片U1与晶振X1相连接。

3.根据权利要求1所述的一种户内实时指示当前费率电价的装置，其特征是：所述按键电路包括电阻R4、R5，电容C5，按键KEY相连接。

4.根据权利要求1所述的一种户内实时指示当前费率电价的装置，其特征是：所述红黄绿指示灯电路包括电阻R6、R7、R8，发光二极管LED1、LED2、LED3相连接。

5.根据权利要求1所述的一种户内实时指示当前费率电价的装置，其特征是：所述的掉电检测电路包括电阻R11、R12、R13相连接。

6.根据权利要求1所述的一种户内实时指示当前费率电价的装置，其特征是：所述时钟电路包括时钟芯片U3，电容C4，所述的时钟芯片U3与电容C4相连接，时钟芯片U3端口SCL、SDA与单片机电路的芯片U1相连接。

7.根据权利要求1所述的一种户内实时指示当前费率电价的装置，其特征是：所述电源电路包括压敏电阻RR1，复合型PTC热敏电阻PT1+FPTC，变压器T1，整流桥Z1，稳压器U2，电容C1、C2、C3，二极管D1、D2，电阻R1，锂电池BT1，短接测试点J1相连接。

8.根据权利要求1所述的一种户内实时指示当前费率电价的装置，其特征是：所述红外通信电路包括红外接收器U4，电容C6、C7，电阻R9、R10，三极管Q1，红外发射管LED4相连接。

9.根据权利要求1所述的一种户内实时指示当前费率电价的装置，其特征是：所述存储器包括存储器芯片U5，电阻R2、R3，电容C8，所述的存储器芯片U5，电阻R2、R3，电容C8相连接，存储器芯片U5的端口SCL、SDA与单片机电路的芯片U1相连接。

10.根据权利要求2所述的一种户内实时指示当前费率电价的装置，其特征是：所述单片机电路的芯片U1型号为FM3318。