CN218782338U - 一种多接口多费率单相智能电表 - Google Patents

一种多接口多费率单相智能电表 Download PDF

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Abstract

本实用新型具体为一种多接口多费率单相智能电表，包括MCU、电源、电量计量电路、电量计量光电隔离电路、计量脉冲隔离电路、读卡电路、跳闸继电器驱动电路、无线通信电路、RS485电路、RS485光电隔离电路，所述电量计量电路通过电量计量隔离电路连接MCU，所述RS485电路通过RS485隔离电路与MCU连接，所述读卡电路、跳闸继电器驱动电路、无线通信电路分别与MCU连接，所述电源为智能电表供电。连接了多接口的智能电表更能满足蓝牙、wifi、CAT‑1、485、刷卡等不同应用场合的需求，更能适应当下飞速发展的物联网技术，多费率的设计也能满足新的国家用电计费标准，提高了利用率，很大程度上代替了普通的单一功能的电表，满足市场对多接口多费率电表的需求。

Description

一种多接口多费率单相智能电表
技术领域
本实用新型涉及智能电表技术领域，具体为一种多接口多费率单相智能电表。
背景技术
当前，智能电表逐渐替代老式的机械式电表，市面流行的智能电表大多功能单一，接口不丰富，费率功能单一，难以适应当前飞速发展的物联网技术，更难适应未来的智慧用电、智慧城市等先进的联网方式。随着人们对物质生活要求的提高，对用电量的需求越来越大，逐步增大电网的供电压力，新的用电收费规则也在逐步出台，单一费率收费的方式也将终结。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种多接口多费率单相智能电表，解决现有智能电表接口单一、功能单一、难以适应多种用电收费规则的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种多接口多费率单相智能电表包括MCU、电源、电量计量电路、电量计量光电隔离电路、计量脉冲隔离电路、读卡电路、跳闸继电器驱动电路、无线通信电路、RS485电路、RS485光电隔离电路，所述电量计量电路通过电量计量隔离电路连接MCU，所述RS485电路通过RS485隔离电路与MCU连接，所述刷卡读卡电路、跳闸继电器驱动电路、无线通信电路分别与MCU连接，所述电源为智能电表供电。
优选的，所述电量计量电路包括主控芯片、市电交流电压采样电路、电流采样电路、交流电流分流器、工作时钟，所述主控芯片的引脚2、3连接市电交流电压采样电路，所述主控芯片的引脚5、6连接电流采样电路，所述电流采样电路连接交流电流分流器，所述主控芯片的引脚13、14连接工作时钟，所述主控芯片的引脚11、12连接电量计量光电隔离电路，所述主控芯片的引脚10连接计量脉冲隔离电路，所述主控芯片采用HT7017芯片。
优选的，所述读卡电路包括依次连接的推挽放大电路、LC振荡电路、检波限幅整形电路。
优选的，所述RS485电路包括主控芯片，所述主控芯片的引脚1、2、3、4连接RS485光电隔离电路，所述主控芯片的引脚6、7作为输出端子，所述RS485光电隔离电路包括两个光电耦合器。
优选的，蓝牙透传电路、CAT1接口电路、WIFI接口电路当中的至少一种。
优选的，还包括液晶显示屏，所述液晶显示屏与MCU连接。
优选的，还包括警示电路，所述警示电路与MCU连接。
优选的，还包括外扩存储电路，所述外扩存储电路与MCU连接。
优选的，还包括电池供电电路，所述电池供电电路与MCU连接。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
连接了多接口的智能电表更能满足蓝牙、wifi、CAT-1、485、刷卡等不同应用场合的需求，更能适应当下飞速发展的物联网技术，多费率的设计也能满足新的国家用电计费标准，提高了利用率，很大程度上代替了普通的单一功能的电表，满足市场对多接口多费率电表的需求，具有可观的经济效益。
附图说明
图1为本实用新型主电源的电路图；
图2为本实用新型开关电源的电路图；
图3为本实用新型MCU的电路图；
图4为本实用新型电量计量电路的电路图；
图5为本实用新型读卡电路的电路图；
图6为本实用新型RS485电路的电路图；
图7为本实用新型蓝牙透传电路的电路图；
图8为本实用新型CAT1接口电路的电路图；
图9为本实用新型液晶显示屏的电路图；
图10为本实用新型警示电路的电路图；
图11为本实用新型外扩存储电路的电路图；
图12为本实用新型电池供电电路的电路图；
图13为本实用新型跳闸继电器驱动电路的电路图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。
请参阅图1，本实施例的多接口多费率单相智能电表包括MCU、电源、开关电源、电量计量电路、电量计量光电隔离电路、计量脉冲隔离电路、读卡电路、跳闸继电器驱动电路、无线通信电路、RS485电路、RS485光电隔离电路，所述电量计量电路通过电量计量隔离电路连接MCU，所述RS485电路通过RS485隔离电路与MCU连接，所述读卡电路、跳闸继电器驱动电路、无线通信电路分别与MCU连接，所述电源为整个多接口多费率单相智能电表的用电元件供电。
本实施例设计有两种电源供电方式，一种采用主电源供电，所述主电源的电路图如图1所示，市电火线L和零线N经工频变压器TV1隔离降压输出两组交流电源和一组自耦降压交流电源，一组交流电源经整流桥BD1、电解电容C3、独石电容C4、稳压器U2、电解电容C6、独石电容C5整流、滤波、稳压后输出一组稳定的工作电源VCC；另一组经二极管D1、电解电容C37、独石电容C38、稳压器U3、电解电容C39、独石电容C40整流、滤波、稳压后输出一组稳定的工作电源485VCC；自耦降压交流电源经二极管D2、电解电容C8、独石电容C7、稳压器U4、电解电容C10、独石电容C9整流、滤波、稳压后输出另一组稳定的工作电源AVCC。
另一种采用开关电源供电，本实施例的开关电源如图2所示，本实施例的电表的线路板留有焊接接口，利用专用的开关电源模块实现整个电表的供电，所述开关电源为宽电压输入，输入电压范围：AC75-265V，市电火线L和零线N输入开关电源的L1、N1端，开关电源的V1、GND1、V2、GND2、V3、GND3端口输出三组相互隔离的直流稳压电源。
参照图3，作为本实施例的一个优选实施方式，所述MCU采用复旦微公司的FM33LC0X6N系列低功耗MCU，基于ARM Cortex-M0内核，集成大容量嵌入式闪存，具备丰富的模拟和数字外设，并具有优异的低功耗特性，电路中CON7为TTL串口接口，可用来外接TTL功能模块或设备(wifi接口、红外接口)，晶振X2、电容C17、电容C18为主工作时钟CLK晶振电路，接口CON2、电阻R34、电阻R35组成SWD下载仿真接口，电容C23、C26、C27、C28为MCU电源去耦抗干扰电容，按键S1、电阻R25、电容C21、按键S2、电阻R26、电容C22组成两组按键信号，可用来做电表开盖状态检测和用户查询信息操作按键。
参照图4，作为本实施例的一个优选实施方式，所述电量计量电路包括主控芯片、市电交流电压采样电路、电流采样电路、交流电流分流器、工作时钟，所述主控芯片采用钜泉光电的HT7017(图中U6)作为计量核心元件，HT7017芯片是带UART通讯接口的高精度单相多功能计量芯片，芯片支持宽电压，工作电压范围是3.0-5.5V。所述主控芯片的引脚2、3连接市电交流电压采样电路，所述市电交流电压采样电路由图中的电阻R49、R31、R27、R39、R38、R17、R48、R22、R11与电容C12、C20组成，采用差分输入方式，具有取样精度高、信号稳定的优点，VP端为交流电压取样输入端。所述主控芯片的引脚5、6连接电流采样电路，所述电流采样电路由电阻R13、R16与电容C13、C14组成，P3、P4端外接交流电流分流器，所述主控芯片的引脚13、14连接由晶振X4与电容C49、C50组成的工作时钟，所述主控芯片的引脚11、12连接电量计量光电隔离电路，所述电量计量光电隔离电路由隔离光耦U9、U10与电阻R62、R63、R47、R64组成，提高了MCU的抗干扰，也对主控芯片直接对AC220V的市电采样进行隔离，提高了安全性，所述主控芯片的引脚10连接计量脉冲隔离电路，所述计量脉冲隔离电路光电耦合器U12、U13与电阻R12、R14、R15、电容C16组成，CON1为输出脉冲的接口，输出接口用来对电表进行校准，发光二极管LED2为电量脉冲指示灯。
参照图5，作为本实施例的一个优选实施方式，所述读卡电路包括依次连接的推挽放大电路、LC振荡电路、检波限幅整形电路。具体的，图中card端输入具有特定周期的低频脉冲串，经电阻R56、三极管Q1、电阻R54、电阻R57推挽放大后经接口CON4的2端输入到外接低频卡感应线圈L，当射频卡靠近感应线圈L(刷卡)，感应线圈L和电容C35组成LC振荡电路，产生一定的振荡信号经二极管D4、电阻R40、R41、R68、R67、R43与C45、C34、C44组成的检波限幅整形电路后，经cadINT端、VC+端、VC-端输入到MCU进行处理读取射频卡(用户卡、管理卡、充值卡、设置卡等)的信息。
参照图6，作为本实施例的一个优选实施方式，所述RS485电路包括主控芯片(图中U8)，所述主控芯片的引脚1、2、3、4连接RS485光电隔离电路，所述RS485光电隔离电路由光电耦合器U16、U14，电阻R7、R8、R9、R10组成，把外接485通讯接口与MCU隔离开来，提高了MCU抗干扰性，使得输出信号与内部电路进行隔离，提高了输出信号的安全性。所述主控芯片的引脚6、7作为输出端子连接CON3，电阻R1、R2为输出通讯端的上下拉电阻，保证485通讯信号的稳定性。
参照图7、8，作为本实施例的一个优选实施方式，本实施例的无线通信电路包括蓝牙透传电路和CAT1接口电路，图7中集成电路U18、电容C42、C51为降压稳压电路，为蓝牙透传电路提供特定电压的工作电源，U17为蓝牙透传模块，U17与电阻R21、R30、R50、R52、R32组成完整的蓝牙透传电路，电容C25、C24为抗干扰电容，所述蓝牙透传电路通过RX-BLE、TX-BLE与MCU进行串行通讯，BLECON1、BLECON2为MCU控制蓝牙电路工作方式的控制端。
图8中，所述CAT1接口电路为预留7针外接接口，用到该功能时插接(或焊接)上外置CAT-1功能模块，否则空着，接口1脚为DC12V电源正端，2脚DC12V的电源负端，3脚为与MCU连接的RX通讯口，4脚为与MCU连接的TX通讯口，5、7脚为MCU对CAT-1的控制脚，6脚连接指示灯LED3，为CAT-1连接无线网络的信号指示灯，当该指示灯亮时已表示连接无线网络，指示灯灭时无连接无线网络。
参照图9，作为本实施例的一个优选实施方式，所述电表还包括液晶显示屏，所述液晶显示屏与MCU连接。所述液晶显示屏为定制低功耗、宽电压专用显示屏，通过COM1、COM2、COM3、COM4、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10、S11、S12、S13、S14、S15、S16等20个管脚与MCU相连，显示实时用电信息(电压、电流、电量)和电表实时工作状态等。所述液晶显示屏另设背光管脚A、K，用来方便用户在黑暗的环境中查看电表的工作状态、实时用电信息。
参照图10，作为本实施例的一个优选实施方式，还包括警示电路，电阻R3和指示灯LED1组成警示电路，当电表计量情况出现故障(拉闸等)时用于提示用户之用。
参照图11，作为本实施例的一个优选实施方式，还包括外扩存储电路，集成电路U5为AT24CXX系列E2PROM存储芯片，可根据数据量的大小选择对应容量的规格，集成电路U5、电阻R4、R5与电容C2组成完整的外扩存储电路，SCL端和SDA端通过I2C总线的方式与MCU进行通讯。
参照图12，作为本实施例的一个优选实施方式，还包括电池供电电路，该电路为备用供电电路，当市电AC220V停电时，通过电池供电使MCU及存储部分能正常工作，保证实时时钟电路和储存的用电信息不会丢失，BT1为高密度、低自放电3.6V锂电池，电路通过二极管D5、D6和主供电电源进行无缝、无间隙供电切换，电阻R18、R6与电容C1组成电池电压的采样电路，通过BATLV端与MCU相连，检测电池的电量信息。
参照图13，作为本实施例的一个优选实施方式，集成电路U7为磁保持继电器的驱动芯片，与电阻R46、R51、电容C29组成完整的继电器驱动电路，MCU通过REL-ON与REL-OFF端控制继电器的断开、闭合，实现拉闸动作，CON5为外接继电器接口。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种多接口多费率单相智能电表，其特征在于：包括MCU、电源、电量计量电路、电量计量光电隔离电路、计量脉冲隔离电路、读卡电路、跳闸继电器驱动电路、无线通信电路、RS485电路、RS485光电隔离电路，所述电量计量电路通过电量计量隔离电路连接MCU，所述RS485电路通过RS485隔离电路与MCU连接，所述读卡电路、跳闸继电器驱动电路、无线通信电路分别与MCU连接，所述电源为智能电表供电。
2.根据权利要求1所述的多接口多费率单相智能电表，其特征在于：所述电量计量电路包括主控芯片、市电交流电压采样电路、电流采样电路、交流电流分流器、工作时钟，所述主控芯片的引脚2、3连接市电交流电压采样电路，所述主控芯片的引脚5、6连接电流采样电路，所述电流采样电路连接交流电流分流器，所述主控芯片的引脚13、14连接工作时钟，所述主控芯片的引脚11、12连接电量计量光电隔离电路，所述主控芯片的引脚10连接计量脉冲隔离电路，所述主控芯片采用HT7017芯片。
3.根据权利要求1所述的多接口多费率单相智能电表，其特征在于：所述读卡电路包括依次连接的推挽放大电路、LC振荡电路、检波限幅整形电路。
4.根据权利要求1所述的多接口多费率单相智能电表，其特征在于：所述RS485电路包括主控芯片，所述主控芯片的引脚1、2、3、4连接RS485光电隔离电路，所述主控芯片的引脚6、7作为输出端子，所述RS485光电隔离电路包括两个光电耦合器。
5.根据权利要求1所述的多接口多费率单相智能电表，其特征在于：所述无线通信电路为蓝牙透传电路、CAT1接口电路、WIFI接口电路当中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的多接口多费率单相智能电表，其特征在于：还包括液晶显示屏，所述液晶显示屏与MCU连接。
7.根据权利要求1所述的多接口多费率单相智能电表，其特征在于：还包括警示电路，所述警示电路与MCU连接。
8.根据权利要求1所述的多接口多费率单相智能电表，其特征在于：还包括外扩存储电路，所述外扩存储电路与MCU连接。
9.根据权利要求1所述的多接口多费率单相智能电表，其特征在于：还包括电池供电电路，所述电池供电电路与MCU连接。
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