CN209417111U - 一种新型电能表 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种新型电能表，包括电能表本体(1)，所述电能表本体(1)内设置电力发射端(12)，表体上设有容置腔(9)；载波模块(2)，所述载波模块(2)装配在所述容置腔(9)内；所述电力发射端(12)与载波模块(2)间设有耦合线圈(3)，所述载波模块(3)通过耦合线圈(3)电磁感应获得能量；所述电能表本体(1)中还设置有第一红外发射模块(13)、第二红外接收模块(14)，所述载波模块(2)中对应设有与第一红外发射模块(13)、第二红外接收模块(14)分别对应进行红外通信的第一红外接收模块(23)、第二红外发射模块(24)。本实用新型提升了表计系统的密封性能，具有良好的防水防潮性能。

Description

一种新型电能表

技术领域

本实用新型涉及电能表领域，尤其涉及一种新型电能表。

背景技术

电能表因体积小巧、精度高、可靠性好、安装方便等优点，在生产生活中使用越来越普遍。

目前电能表使用的载波模块需要采用表用插针插座连接表计来供电及通讯，也即该种情况下载波模块采用IO口与表计相连，该IO口具有多个，其中一部分用于为载波模块供电，另一部分用于实现表计与载波模块间的信息传输。

这种方式存在较多的缺陷。一方面，这种方式需要占用较多的IO口资源，一般为TXD、RXD、STA、SET、RST、EVENTOUT 6个；另一方面，采用这种插针与插座插接的方式，冷热插拔过程中容易损坏IO口；除此，这种插针插座连接方式需在表计上设计开口，而这使得表计与载波模块间的密封性变差，导致防水防潮效果不佳，在交变湿热、高温高湿试验后或者恶劣环境下，表计的绝缘性能降低，存在较大安全隐患，且造成表计抗静电能力较弱。

因此，为解决上述问题，确有必要提供一种具有改良结构的电能表，以克服现有技术中的所述缺陷。

实用新型内容

鉴于上述问题，本实用新型的目的在于提供一种无需设计IO口即可进行供电和信息交互且抗干扰能力强的新型电能表。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种新型电能表，包括，

电能表本体，所述电能表本体内设置电力发射端，表体上设有容置腔；

载波模块，所述载波模块装配在所述容置腔内；

所述电力发射端与载波模块间设有耦合线圈，所述载波模块通过耦合线圈电磁感应获取能量；

所述电能表本体中还设置有第一红外发射模块、第二红外接收模块，所述载波模块中对应设有与第一红外发射模块、第二红外接收模块分别对应进行红外通信的第一红外接收模块、第二红外发射模块。

进一步的，所述电力发射端包括电源转化模块、与电源转化模块输出端分别连接的第一控制芯片和驱动模块，所述第一控制芯片的输出端连接驱动模块的控制端，所述驱动模块的输出端连接第一线圈并输出PWM电力信号至第一线圈；

所述载波模块包括第一接收芯片，所述第一接收芯片输入端连接第二线圈；

所述第一线圈与所述第二线圈形成所述耦合线圈，所述第二线圈耦合感应第一线圈的交流磁通量形成能量以使第一接收芯片工作。

进一步的，所述电能表本体还包括与第一控制芯片连接的表计MCU芯片，所述第一红外发射模块和第二红外接收模块分别与所述表计MCU芯片相连；

所述载波模块还包括与第一接收芯片连接的模块MCU芯片，所述第一红外接收模块、第二红外发射模块分别与所述模块MCU芯片相连。

进一步的，所述驱动模块输出端与第一线圈间还设置有第一滤波电路。

进一步的，所述第一接收芯片与第二线圈间设置有第二滤波电路。

进一步的，所述第一滤波电路由多个并联的电容形成。

进一步的，所述第二红外发射模块包括发光二极管以及控制发光二极管通断的第一三极管；

所述第二红外接收模块包括光敏二极管以及受控于光敏二极管的第二三极管V1。

进一步的，所述第一三极管为PNP型，所述第二三极管为NPN型。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：载波模块通过耦合线圈作为电力无线传输通道接收来自电能表本体的电力，对接收的信息进行解析转换后进行载波模块的供电，该种电磁感应供电方式，无需设置IO口，提高了电能表本体和载波模块间的密封性；而表计本体与载波模块间采用红外通信，又进一步优化了表计系统，同样无需IO口设计，进一步增强了表计系统的密封防水防潮效果，且红外通信具有较强的抗干扰性能，提高了信息传输质量。

附图说明

图1为本实用新型新型电能表的结构示意图。

图2为本实用新型新型电能表的原理框图。

图3为本实用新型新型电能表的电力发射端的电路原理图。

图4为本实用新型新型电能表的载波模块中电力接收端的电路原理图。

图5为本实用新型新型电能表的第一红外发射端与第一红外接收模块电路原理图。

图6为本实用新型新型电能表的第二红外发射模块与第二红外接收模块电路原理图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

如图1所示为本实用新型电能表无线供电及通信示意框图，该电能表包括电能表本体1和与电能表本体1无线通信的载波模块2，该电能表本体1上设有容置腔9，所述载波模块2安装在所述容置腔9内。

参见图2，所述电能表本体1内设置电力发射端12，载波模块2与所述电力发射端12间设有耦合线圈3，载波模块2通过耦合线圈3的电磁感应作用获取获能量，从而使得载波模块2能在工作电压下工作，也即本申请将以往通过IO口进行供电的模块设计替换成采用电磁感应方式进行无线充电。

具体到本实施例，一并参见图3及图4，所述电力发射端12包括电源转化模块1210、与电源转化模块121输出端分别连接的第一控制芯片122和驱动模块123，所述第一控制芯片122的输出端连接驱动模块123的控制端，驱动模块123的输出端连接第一线圈31。此处电源转化模块121为AC/DC模块。

对应的，所述载波模块2包括第一接收芯片222，所述第一接收芯片222的输入端连接第二线圈32，该第一线圈31和第二线圈32即耦合形成所述耦合线圈3。驱动模块123将电力信息以PWM形式传输至第一线圈31，第二线圈32感应第一线圈31的交变磁通量变化并产生能量。

具体而言，市电经过AC/DC转换后为第一控制芯片122和驱动模块123提供电源，此时电流也会通过PWM形式传输至第一线圈31，由于第一线圈31上的电流信息为交变电流，该交变电流依据电磁感应原理会形成交流磁通量，第二线圈32便会通过耦合第一线圈31产生的交流磁通量获得能量，并通过第一接收芯片222内部的全桥整流模块(图中未示出)将能量积累到第一接收芯片222的RECT端口的电容模块224上，当RECT端口上的电压高于第一接收芯片222启动电压时，第一接收芯片222开始工作，随后利用COMM1/2管脚的开关进行通信，当COMM1/2管脚进行开关动作时，第一控制芯片122将检测到这一变化，并将通信内容解码出来，当第一接收芯片222后端负载发生改变时，比如负载由不通讯状态切换到通讯状态时，会导致第二线圈32上的感抗发生变化，进而根据线圈耦合原理，第一线圈31的感抗也会发生改变，第一线圈31上的电压/电流幅度就会相应发生改变，这样周期性变化的电压/电流被第一控制芯片122解调出来，被还原成通信数据，用于电能表本体1发射端的控制和调整。

由于既有电能表本体1经过载波模块2向主站(图中未示出)发送信息，又存在主站通过载波模块2向电能表本体1发送命令，也即电能表本体1与载波模块2之间存在双向信息交互。为了实现该目的，所述电能表本体1中还设置有第一红外发射模块13、第二红外接收模块14，所述载波模块2中对应设有与第一红外发射模块13、第二红外接收模块14分别对应进行红外通信的第一红外接收模块23、第二红外发射模块24。

不论是信息经由电能表本体1传递至载波模块2还是信息由载波模块2传输至电能表本体1，均需要对信息进行解析以采取相应操作，因此对应的，所述电能表本体1还包括与第一控制芯片122连接的表计MCU芯片15，所述第一红外发射模块13和第二红外接收模块14分别与所述表计MCU芯片15相连；

所述载波模块2还包括与第一接收芯片222连接的模块MCU芯片25，所述第一红外接收模块23、第二红外发射模块24分别与所述模块MCU芯片25相连。

同时，需要提及的是，在本实施例中，由于表计MCU模块15、模块MCU芯片25并非本申请的保护重点，而其具体为何种芯片，可由本领域技术人员根据实际需要选择，如可以是FPGA，也可以是单片机，而表计MCU模块15与第一控制芯片122、模块MCU芯片25与第一接收芯片222间各是通过哪个对应端口连接，同样属于本领域技术人员已经习知的技术内容，故此处不再罗列细述。

继续参见图2-4，本实施例中，电力发射端12还包括第一滤波电路125，驱动模块123的电流信息经第一滤波电路125滤波后流入第一线圈31。同样，载波模块2还包括第二滤波电路225，第二线圈32流出的电流经第二滤波电路225滤波后输送给第一接收芯片222。该第一滤波电路125由多个并联的电容形成。

参见图5和图6，所述第二红外发射模块24包括发光二极管HL1以及控制发光二极管HL1通断的第一三极管V2；所述第二红外接收模块14包括光敏二极管BL1以及受控于光敏二极管BL1的第二三极管V1，该第一三极管V2为PNP型，第二三极管V1为NPN型。

具体的，发光二极管HL1的负极接地，正极通过并联的电阻R6与R7与第一三极管V2的集电极连接，第一三极管V2的发射极接高电平V-IR、基极接通信信号输入端IR-TXD1，可以知晓的是，此处输入端IR-TXD1的信号即来自模块MCU芯片25。

第二红外接收模块14包括光敏二极管BL1以及由光敏二极管BL1控制并用于输出电平信号的第二三极管V1，这里第二三极管V1采用NPN型，光敏二极管BL1的通断由发光二极管HL1控制；具体的，光敏二极管BL1的负极接高电平V-IR，正极通过电阻R1与第二三极管V1的基极连接，第二三极管V1的基极还通过电阻R4接地，第二三极管V1的集电极通过电阻R2与高电平V-IR连接，发射极接地；通信信号输出IR-RXD1与第二三极管V1的集电极连接，同理，该输出端IR-RXD1将信号输出给表计MCU芯片15。

当红外发射端23的通信信号输入端IR-TXD1输出低电平时，第一三极管V2导通，发光二极管HL1导通发光，红外接收端的光敏二极管BL1受到HL1光照导通，致使第二三极管V1导通，这样通信信息便能通过输出端IR-RXD1传输至表计MCU芯片15，从而完成信息交互操作。

除了上述改进外，其他相类似的改进也包含在本实用新型的改进范围内，此处就不在赘述。尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变形，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种新型电能表，包括，

电能表本体(1)，所述电能表本体(1)内设置电力发射端(12)，表体上设有容置腔(9)；

载波模块(2)，所述载波模块(2)装配在所述容置腔(9)内；

其特征在于：

所述电力发射端(12)与载波模块(2)间设有耦合线圈(3)，所述载波模块(2)通过耦合线圈(3)电磁感应获得能量；

所述电能表本体(1)中还设置有第一红外发射模块(13)、第二红外接收模块(14)，所述载波模块(2)中对应设有与第一红外发射模块(13)、第二红外接收模块(14)分别对应进行红外通信的第一红外接收模块(23)、第二红外发射模块(24)。

2.根据权利要求1所述电能表，其特征在于：

所述电力发射端(12)包括电源转化模块(121)、与电源转化模块(121)输出端分别连接的第一控制芯片(122)和驱动模块(123)，所述第一控制芯片(122)的输出端连接驱动模块(123)的控制端，所述驱动模块(123)的输出端连接第一线圈(31)并输出PWM电力信号至第一线圈(31)；

所述载波模块(2)包括第一接收芯片(222)，所述第一接收芯片(222)输入端连接第二线圈(32)；

所述第一线圈(31)与所述第二线圈(32)形成所述耦合线圈(3)，所述第二线圈(32)耦合感应第一线圈(31)的交流磁通量并形成能量以使第一接收芯片(222)工作。

3.根据权利要求2所述电能表，其特征在于：

所述电能表本体(1)还包括与第一控制芯片(122)连接的表计MCU芯片(15)，所述第一红外发射模块(13)和第二红外接收模块(14)分别与所述表计MCU芯片(15)相连；

所述载波模块(2)还包括与第一接收芯片(222)连接的模块MCU芯片(25)，所述第一红外接收模块(23)、第二红外发射模块(24)分别与所述模块MCU芯片(25)相连。

4.根据权利要求2所述电能表，其特征在于：

所述驱动模块(123)输出端与第一线圈(31)间还设置有第一滤波电路(125)。

5.根据权利要求2所述电能表，其特征在于：

所述第一接收芯片(222)与第二线圈(32)间设置有第二滤波电路(225)。

6.根据权利要求4所述电能表，其特征在于：

所述第一滤波电路(125)由多个并联的电容形成。

7.根据权利要求1所述电能表，其特征在于：

所述第二红外发射模块(24)包括发光二极管(HL1)以及控制发光二极管(HL1)通断的第一三极管(V2)；

所述第二红外接收模块(14)包括光敏二极管(BL1)以及受控于光敏二极管(BL1)的第二三极管(V1)。

8.根据权利要求7所述电能表，其特征在于：

所述第一三极管(V2)为PNP型，所述第二三极管(V1)为NPN型。