CN210894497U - 一种电表系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电表系统，包括：N个RF低功耗电能表以及与N个RF低功耗电能表均通信连接的移动终端；任意一个RF低功耗电能表包括：用于进行电流检测的电流检测模块；用于进行电压检测的电压检测模块；分别与电流检测模块，电压检测模块，以及数据管理模块连接的主控制器，用于根据获取的电流检测数据以及电压检测数据确定出电量数据并存储在数据管理模块中；数据管理模块；用于为主控制器以及数据管理模块供电的主电源电路；用于向RF模块供电的RF模块电源电路；与主控制器连接，用于在处于工作状态时，通过RF的方式发送电量数据至移动终端的RF模块。应用本申请的方案，可以方便用户有效的进行电能表的抄读。

Description

一种电表系统

技术领域

本实用新型涉及供电技术领域，特别是涉及一种电表系统。

背景技术

电能表具有广阔的应用范围，在传统方案中，在进行电表的抄读时，通常需要人工读取电能表的示数进行抄读，使得电能表的抄读效率较低，特别是在需要频繁抄读或者电能表的数量较多的场合中，体现地就更为明显。

综上所述，如何方便有效地进行电能表的抄读，是目前本领域技术人员急需解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种电表系统，以方便有效地进行电能表的抄读。

为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：

一种电表系统，包括：N个RF低功耗电能表以及与N个RF低功耗电能表均通信连接的移动终端，N为不小于1的正整数；针对任意一个RF低功耗电能表，该RF低功耗电能表包括：

用于进行电流检测的电流检测模块；

用于进行电压检测的电压检测模块；

分别与所述电流检测模块，所述电压检测模块，以及数据管理模块连接的主控制器，用于根据获取的电流检测数据以及电压检测数据确定出电量数据并存储在所述数据管理模块中；

所述数据管理模块；

用于为所述主控制器以及所述数据管理模块供电的主电源电路；

用于向RF模块供电的RF模块电源电路；

与所述主控制器连接，用于在处于工作状态时，通过RF的方式发送所述电量数据至所述移动终端的所述RF模块。

优选的，所述主电源电路包括第一转换电路和第二转换电路，所述第一转换电路用于将市电降压为第一电压等级，所述第二转换电路用于将所述第一电压等级降压为第二电压等级。

优选的，所述RF模块电源电路包括第三转换电路以及与所述第三转换电路连接的功率调整电路，所述第三转换电路用于将所述第一电压等级降压为第三电压等级，所述功率调整电路用于提高输出至所述RF模块的功率。

优选的，所述功率调整电路包括：

第一端与第一三极管的发射极连接并作为所述功率调整电路的输入端，第二端分别与所述第一三极管的基极以及第二电阻的第一端连接的第一电阻；

第二端与所述主控制器连接的所述第二电阻，以使所述主控制器通过控制所述第一三极管的通断状态控制所述RF模块的工作状态；

集电极与第一电感的第一端连接的所述第一三极管；

第二端分别与第一电容的第一端以及第二电容的第一端连接，并作为所述功率调整电路的输出端的所述第一电感；

第二端接地的所述第一电容；

第二端接地的所述第二电容。

优选的，所述主控制器的校表接口的保护电阻所采用的上拉电平由所述功率调整电路的输出端提供。

优选的，所述主控制器用于检测是否有RF模块接入的引脚的保护电阻所采用的上拉电平由所述功率调整电路的输出端提供。

优选的，还包括：

输入端与市电连接，用于在所述主电源电路掉电时，代替所述主电源电路为所述主控制器以及所述数据管理模块供电的取电CT电路。

优选的，还包括：

分别与所述主电源电路以及所述主控制器连接，用于在所述主电源电路掉电时，向所述主控制器输出对应的电信号的掉电检测电路。

优选的，还包括：

用于在所述主电源电路掉电，且所述取电CT电路掉电时，利用电池为所述主控制器以及所述数据管理模块供电的电池电路。

优选的，还包括：

分别与所述电池电路以及所述主控制器连接，用于在所述电池电路进行供电时，向所述主控制器输出对应的电信号的电池切换提示电路。

应用本实用新型实施例所提供的技术方案，N个RF低功耗电能表均可以与移动终端通信连接，每个RF低功耗电能表中均有设置有RF模块，使得用户可以通过移动终端方便地进行N个RF低功耗电能表的电量信息的获取。具体的，电流检测模块检测的电流检测数据以及电压检测模块检测的电压检测数据可以发送至主控制器，主控制器便可以确定出电量数据并存储在数据管理模块，当用户需要进行电能表的抄读时，主控制器便可以控制RF模块处于工作状态时，RF模块通过RF的方式发送电量数据至移动终端。因此，本申请的方案可以方便用户有效的进行电能表的抄读。

附图说明

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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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。

图1为本实用新型中一种电表系统的结构示意图；

图2a为本实用新型一种具体实施方式中的电流采样电路的电路结构示意图；

图2b为本实用新型另一种具体实施方式中的电流采样电路的电路结构示意图；

图3为本实用新型一种具体实施方式中的电压检测模块的电路结构示意图；

图4为本实用新型一种具体实施方式中的主控制器的主芯片的芯片接口示意图；

图5为本实用新型一种具体实施方式中的主电源电路的电路结构示意图；

图6为本实用新型一种具体实施方式中的RF模块电源电路的电路结构示意图；

图7为本实用新型一种具体实施方式中的RF模块的接口电路示意图；

图8为本实用新型一种具体实施方式中的取电CT电路的电路结构示意图；

图9为本实用新型一种具体实施方式中的掉电检测电路的电路结构示意图；

图10为本实用新型一种具体实施方式中的电池电路及电池切换提示电路的电路结构示意图。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种电表系统，可以方便用户有效的进行电能表的抄读。

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参考图1，图1为本实用新型中一种电表系统的结构示意图，该电表系统包括N个RF(Radio Frequency，射频)低功耗电能表100以及与N个RF低功耗电能表100均通信连接的移动终端200，N为不小于1的正整数。图1的实施方式中，仅示出了3个RF低功耗电能表100，在实际应用中，移动终端200可以与更多数量的RF低功耗电能表100通信连接。本申请描述的移动终端200通常可以设置为便于携带的手持式设备，例如可以直接利用用户的手机来作为本申请的移动终端200，在手机上安装相应应用即可，从而降低方案的实施成本，当然，也可以专门设计一个设备作为本申请的移动终端200，能够实现相应功能即可，并不影响本实用新型的实施。

针对任意一个RF低功耗电能表100，该RF低功耗电能表100可以包括：

用于进行电流检测的电流检测模块10。

电流检测模块10中可以包括一个或者多个电流采样电路。例如在一种具体的实际场景中，通过一路电流采样电路采集零线的电流信号，通过另一路电流采样电路采集火线的电流信号。

各路电流采样电路的具体电路构成也可以根据实际需要进行设定和选取，能够完成所需的电流检测功能即可，例如图2a中示出的锰铜电流采样电路，火线电流可以通过锰铜、负载电阻以及RC低通滤波电路输出到主控制器30。又如图2b中采用电流互感器式的电流采样电路，实现零线上的电流采样。

用于进行电压检测的电压检测模块20。

电压检测模块20的具体电路构成也可以根据实际需要进行设定和调整，例如图3示出了常见的电压检测模块20所采用的具体电路结构。

分别与电流检测模块10，电压检测模块20，以及数据管理模块40连接的主控制器30，用于根据获取的电流检测数据以及电压检测数据确定出电量数据并存储在数据管理模块40中。

数据管理模块40。

电流检测模块10向主控制器30输出电流检测数据，电压检测模块20向主控制器30输出电压检测数据，主控制器30便可以根据获取的电流检测数据以及电压检测数据确定出电量数据，进而存储在数据管理模块40中。此外，除了电量数据之外，数据管理模块40中通常还可以存储有校表数据等信息。

主控制器30所采用的芯片型号也可以根据实际需要进行设定和调整。在一种具体场合中，考虑到MSP430系列单片机是一个16位的单片机，采用了精简指令集的结构，具有丰富的寻址方式、简洁的27条内核指令以及大量的模拟指令，大量的寄存器以及片内数据存储器都可参加多种运算。此外，还有高效的查表处理指令，具有较高的处理速度，在8MHz晶体驱动下指令周期为125ns，保证了可编制出高效率的源程序。因此，可以采用MSP430系列单片机作为本申请的主控制器30。例如图4中示出了一种具体实施方式中的主控制器30的主芯片的芯片接口示意图。当然，在其他具体场合中，可以根据需要采用其他型号的芯片来实现本申请的主控制器30。

用于为主控制器30以及数据管理模块40供电的主电源电路50。

主电源电路50可以将市电转换为可以供主控制器30以及数据管理模块40供电的电压等级，即进行降压。并且通常而言，可以进行多级降压，以满足RF低功耗电能表100中的不同的部件对电压等级的不同需求。

例如图5为一种常用的主电源电路50的电路结构示意图，该种实施方式中，主电源电路50包括第一转换电路和第二转换电路，第一转换电路用于将市电降压为第一电压等级，第二转换电路用于将第一电压等级降压为第二电压等级。具体的，第一转换电路可以将220V的市电到转换为18V，即图5中的+DC_IN，之后第二转换电路再将18V的+DC_IN转换为3.3V的VCC，3.3V也是大部分芯片所需要的供电电压等级。当然，在其他场合中，根据主控制器30以及数据管理模块40的部件的不同，主电源电路50可以有其他的具体电路构成，例如可以包括更多数量的转换电路，从而实现更多级的降压，各级降压的具体数值也可以根据实际情况进行适应性地调整。

用于向RF模块70供电的RF模块电源电路60；

与主控制器30连接，用于在处于工作状态时，通过RF的方式发送电量数据至移动终端200的RF模块70。

可以理解的是，RF模块70的工作状态可以由主控制器30进行控制，并且用户通常不会实时需要获取电量数据，例如只需要每天，或者每星期、每个月地进行抄表，因此RF模块70可以默认为关闭状态，即默认处于非工作状态，从而有利于节约能耗。

当用户需要抄表时，可以通过移动终端200与主控制器30通信连接，例如通过移动终端200发送电量数据的获取指令，进而主控制器30可以控制RF模块70开启，使得处于工作状态的RF模块70通过RF的方式发送电量数据至移动终端200。当然，当实际需要时，也可以将RF模块70始终设置为工作状态，并不影响本实用新型的实施。

主控制器30控制RF模块70是否处于工作状态的方式也可以有多种，例如通过RF模块70上的使能端进行控制。又如，可以通过对RF模块电源电路60的控制实现对RF模块70的工作状态的控制，即控制RF模块电源电路60输出电压时，RF模块70可以得电进而进入工作状态，相应的，控制RF模块电源电路60不输出电压时，RF模块70无法得到供电，进而处于非工作状态，图6中的RF模块电源电路60便支持这样的控制方式，具体的，通过控制第一三极管Q1的基极电压，便可以控制RF模块电源电路60是否能够输出电压V_RF。

RF模块电源电路60需要能够为RF模块70供电，在本实用新型的一种具体实施方式中，可参阅图6，RF模块电源电路60可以包括第三转换电路以及与第三转换电路连接的功率调整电路，第三转换电路用于将第一电压等级降压为第三电压等级，功率调整电路用于提高输出至RF模块70的功率。

该种实施方式中，考虑到RF模块电源电路60可以选择将市电进行逐级降压，进而向RF模块70输出合适的电压等级，但是，考虑到主电源电路50通常进行了多级降压，因此，该种实施方式中，RF模块电源电路60便可以直接利用主电源电路50中的第一转换电路输出的电压作为RF模块电源电路60的输入端，通过第三转换电路将第一电压等级降压为符合RF模块70的供电要求的第三电压等级。即图6中，通过第三转换电路可以将18V的+DC_IN转换为5V的V_ZIBEE。

并且，该种实施方式中，RF模块电源电路60中还设置了功率调整电路，是考虑到通常的RF模块70的功率要求较高，而通常的降压电路输出的功率可能无法满足RF模块70对功率的要求，因此在第三转换电路的输出端设置了功率调整电路，用于提高输出至RF模块70的功率。

功率调整电路的具体电路构成也可以根据需要进行设定和调整，例如图6的实施方式中，功率调整电路可以包括：

第一端与第一三极管Q1的发射极连接并作为功率调整电路的输入端，第二端分别与第一三极管Q1的基极以及第二电阻R2的第一端连接的第一电阻R1；

第二端与主控制器30连接的第二电阻R2，以使主控制器30通过控制第一三极管Q1的通断状态控制RF模块70的工作状态；

集电极与第一电感L1的第一端连接的第一三极管Q1；

第二端分别与第一电容C1的第一端以及第二电容C2的第一端连接，并作为功率调整电路的输出端的第一电感L1；

第二端接地的第一电容C1；

第二端接地的第二电容C2。

该种实施方式中通过三极管放大电路来实现本申请所需要的功率调整的功能，电路构成较为简单，成本较低，方便本申请的实施。图6的实施方式中，V_RF即为功率调整电路的输出端，也即RF模块电源电路60的输出端，V_RF和V_ZIBEE通常均为5V。

并且，该种实施方式中，第二电阻R2的第一端与第一三极管Q1的基极连接，第二电阻R2的第二端与主控制器30连接，第一三极管Q1便可以起到RF模块70的工作状态的开关的作用。也就是说，主控制器30可以通过对第一三极管Q1的基极的电压控制，实现对RF模块70的供电的控制，也即实现了对RF模块70的工作状态的控制。

功率调整电路中的两个电阻，两个电容，第一三极管Q1以及第一电感L1的型号，均可以根据实际需要进行设定和调整。当然，本申请的其他附图中的各个元器件的型号也可以根据需要进行设定和调整。

RF模块70所采用的芯片也可以根据需要进行设定和选取，例如图7为一种具体场合中的RF模块70的接口电路示意图。图7中，OPT_RX接主控制器30的TX管脚，也即图4中的第60号管脚；OPT_TX接主控制器30的RX管脚，也即图4中的第59号管脚。NRST是RF模块70的硬件复位脚；CKECK_RF脚是主控制器30用于检测外部是否有RF模块70接入的管脚。SWIM是软件复位管脚，复位RF模块70，具体的，当主控制器30与RF模块70之间的通讯存在异常时，可以通过该引脚输出一个复位信号，使RF模块70复位。

应用本实用新型实施例所提供的技术方案，N个RF低功耗电能表100均可以与移动终端200通信连接，每个RF低功耗电能表100中均有设置有RF模块70，使得用户可以通过移动终端200方便地进行N个RF低功耗电能表100的电量信息的获取。具体的，电流检测模块10检测的电流检测数据以及电压检测模块20检测的电压检测数据可以发送至主控制器30，主控制器30便可以确定出电量数据并存储在数据管理模块40，当用户需要进行电能表的抄读时，主控制器30便可以控制RF模块70处于工作状态时，RF模块70通过RF的方式发送电量数据至移动终端200。因此，本申请的方案可以方便用户有效的进行电能表的抄读。

在本实用新型的一种具体实施方式中，主控制器30的校表接口的保护电阻所采用的上拉电平由功率调整电路的输出端提供。

在传统方案中，主控制器30的校表接口的保护电阻所采用的上拉电平通常由主电源电路50提供，例如由图5中的VCC提供。可以理解的是，电表持续运行，在市电正常的情况下，主控制器30以及数据管理模块40均需要处于持续工作状态，也即在正常情况下，主电源电路50会持续输出电压。在实际应用中便发现，由于该保护电阻所采用的上拉电平由主电源电路50提供，便会有持续的漏电流存在，也就会增加电能表的功耗。

该种实施方式中，考虑到RF模块70只需要在用户需要抄表时处于工作状态时，由RF模块电源电路60进行供电，也就是说，在大部分时间里，RF模块电源电路60都不需要为RF模块70输出电压，因此将该保护电阻的上拉电平调整到由功率调整电路的输出端提供，有利于降低漏电流的情况，也就有利于进一步地降低本申请的RF低功耗电能表100的功耗。

在本实用新型的一种具体实施方式中，主控制器30用于检测是否有RF模块70接入的引脚的保护电阻所采用的上拉电平由功率调整电路的输出端提供。

主控制器30用于检测是否有RF模块70接入的引脚也即图6和图7的CHECK RF引脚，传统方案中，该引脚的保护电阻所采用的上拉电平由主电源电路50提供，会产生漏电流，因此该种实施方式中可以调整为由功率调整电路的输出端提供，有利于降低漏电流的情况，也就有利于进一步地降低本申请的RF低功耗电能表100的功耗。

在本实用新型的一种具体实施方式中，还可以包括：

输入端与市电连接，用于在主电源电路50掉电时，代替主电源电路50为主控制器30以及数据管理模块40供电的取电CT电路。

取电CT电路通常可以用于防止用户的偷电情况。具体的，部分窃电用户可能会将主电源电路50上的相关电路切断，使得主控制器30失电，无法进行电量的计量。因此该种实施方式中，设置了取电CT电路，例如图8为一种具体场合中的取电CT电路的电路结构示意图。在主电源电路50没有输出电压的时候，即主电源电路50没有输出DC_IN时，图8中的取电CT电路可以将市电电流转换为18V的DC_IN电压信号，进而提供给整体的RF低功耗电能表100。

在本实用新型的一种具体实施方式中，还可以包括：

分别与主电源电路50以及主控制器30连接，用于在主电源电路50掉电时，向主控制器30输出对应的电信号的掉电检测电路。

图9中示出了一种具体实施方式中的掉电检测电路的结构示意图，当与主控制器30连接的引脚在1.2V以下时，可以说明主电源电路50掉电。

在本实用新型的一种具体实施方式中，可参阅图10，还可以包括：

用于在主电源电路50掉电，且取电CT电路掉电时，利用电池为主控制器30以及数据管理模块40供电的电池电路。

通过电池电路可以实现备用供电。主电源电路50掉电，且取电CT电路掉电通常是发生了市电断电的情况，该种实施方式中可以利用电池电路为主控制器30以及数据管理模块40供电，可以避免相关数据的丢失。电池电路通常可以由电池以及与电池连接的开关电路构成，例如图10中的电池B1以及开关K2。

进一步的，图10中还包括：分别与电池电路以及主控制器30连接，用于在电池电路进行供电时，向主控制器30输出对应的电信号的电池切换提示电路。

通常，主控制器30可以有两种模式，一种是主电源电路50能够正常供电时的正常模式，一种是主电源电路50无法供电，需要由内置的电池进行供电的低功耗模式，可以理解的是，由于采用电池供电，电量有限，因此处于低功耗模式下的主控制器30有利于节约电能。因此，该种实施方式中，便可以通过电池切换提示电路告知主控制现在是由电池电路取代主电源电路50进行供电，主控制器30便可以据此进行模式切换。具体的，图10的实施方式中，Bat'IO管脚接主控制器30，当Bat'IO管脚检测到低电平时，表示电池B1没有供电，当Bat'IO管脚检测到高电平时，表示电池B1已经供电。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的技术方案及其核心思想。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，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电表系统，其特征在于，包括：N个RF低功耗电能表以及与N个RF低功耗电能表均通信连接的移动终端，N为不小于1的正整数；针对任意一个RF低功耗电能表，该RF低功耗电能表包括：

用于进行电流检测的电流检测模块；

用于进行电压检测的电压检测模块；

分别与所述电流检测模块，所述电压检测模块，以及数据管理模块连接的主控制器，用于根据获取的电流检测数据以及电压检测数据确定出电量数据并存储在所述数据管理模块中；

所述数据管理模块；

用于为所述主控制器以及所述数据管理模块供电的主电源电路；

用于向RF模块供电的RF模块电源电路；

与所述主控制器连接，用于在处于工作状态时，通过RF的方式发送所述电量数据至所述移动终端的所述RF模块。

2.根据权利要求1所述的电表系统，其特征在于，所述主电源电路包括第一转换电路和第二转换电路，所述第一转换电路用于将市电降压为第一电压等级，所述第二转换电路用于将所述第一电压等级降压为第二电压等级。

3.根据权利要求2所述的电表系统，其特征在于，所述RF模块电源电路包括第三转换电路以及与所述第三转换电路连接的功率调整电路，所述第三转换电路用于将所述第一电压等级降压为第三电压等级，所述功率调整电路用于提高输出至所述RF模块的功率。

4.根据权利要求3所述的电表系统，其特征在于，所述功率调整电路包括：

第一端与第一三极管的发射极连接并作为所述功率调整电路的输入端，第二端分别与所述第一三极管的基极以及第二电阻的第一端连接的第一电阻；

第二端与所述主控制器连接的所述第二电阻，以使所述主控制器通过控制所述第一三极管的通断状态控制所述RF模块的工作状态；

集电极与第一电感的第一端连接的所述第一三极管；

第二端分别与第一电容的第一端以及第二电容的第一端连接，并作为所述功率调整电路的输出端的所述第一电感；

第二端接地的所述第一电容；

第二端接地的所述第二电容。

5.根据权利要求4所述的电表系统，其特征在于，所述主控制器的校表接口的保护电阻所采用的上拉电平由所述功率调整电路的输出端提供。

6.根据权利要求4所述的电表系统，其特征在于，所述主控制器用于检测是否有RF模块接入的引脚的保护电阻所采用的上拉电平由所述功率调整电路的输出端提供。

7.根据权利要求1所述的电表系统，其特征在于，还包括：

输入端与市电连接，用于在所述主电源电路掉电时，代替所述主电源电路为所述主控制器以及所述数据管理模块供电的取电CT电路。

8.根据权利要求1所述的电表系统，其特征在于，还包括：

分别与所述主电源电路以及所述主控制器连接，用于在所述主电源电路掉电时，向所述主控制器输出对应的电信号的掉电检测电路。

9.根据权利要求7所述的电表系统，其特征在于，还包括：

用于在所述主电源电路掉电，且所述取电CT电路掉电时，利用电池为所述主控制器以及所述数据管理模块供电的电池电路。

10.根据权利要求9所述的电表系统，其特征在于，还包括：

分别与所述电池电路以及所述主控制器连接，用于在所述电池电路进行供电时，向所述主控制器输出对应的电信号的电池切换提示电路。

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