智能电表的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种智能电表，包括：模数转换元件、时钟元件、电能计量元件、RS485通信元件、红外通信元件和载波/微功率无线通信元件和主控元件等，主控元件，用于累加、分析、统计及存储电能计量元件所统计的信息，另外也用于控制模数转换元件、时钟元件、电能计量元件、RS485通信元件、红外通信元件、载波/微功率无线通信元件、液晶显示器相互之间信息的转换或交换；存储器，用于存储主控元件所统计的用电量信息、转换或交换信息。它是一种功能全面、扩展容易、处理能力高效且较低功耗的智能电表。
【专利说明】智能电表
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力设备【技术领域】，特别涉及一种智能电表。
【背景技术】
[0002] 随着智能电网的大力推进，智能电表也得到了广泛应用。同时，随着用户和实际 应用需求的增加，对电能表的处理能力、功耗要求、计量精度等方面提出了更高要求，要求 电能表同时兼容多种通信处理技术，目前的智能电表，一部分需要扩展太多外设，如通信接 口、显示驱动、GPI0接口（全称General-Purpose Input/Output Ports,即通用输入或输出 端口）、实时时钟等需求，从而就带来了功耗和成本的增加，且工作速度相对较慢；一部分 功能过度集成，致使在扩展性、重复使用性方面又存在较大缺陷，往往由于功能的增加而不 得不更换新的部件，另外电源设计方面也不易调试匹配，从而也带来了功耗和成本的增加。
【发明内容】
[0003] 基于此，本发明在于克服现有技术的缺陷，提供一种功能全面、扩展容易、处理能 力高效且较低功耗的智能电表。
[0004] 其技术方案如下：
[0005] 一种智能电表，包括：
[0006] 模数转换元件，用于将电表中的用电模拟信息转换成用电数字信息；
[0007] 时钟元件，用于提供准确的高精度的时间信息，并输出时钟脉冲信号；
[0008] 电能计量元件，用于将各时钟脉冲信号对应时间段内的用电负荷信息转换成对应 的电压有效值数字信号、电流有效值数字信号、瞬时功率数字信号、电能脉冲输出数字信 号；
[0009] RS485通信元件、红外通信元件和载波/微功率无线通信元件，用于接收抄表终端 发出的命令信息，根据命令信息将相对应的用电量信息、时钟信息传出给抄表终端；
[0010] 液晶显示屏，用于显示表示电表工作状态的用电数字信息、时钟信息、电能计量信 息和通信连接信息；
[0011] 主控元件，用于将电能计量元件对应时钟脉冲信号时间内所转换的电压有效值数 字信号、电流有效值数字信号、瞬时功率数字信号、电能脉冲输出数字信号进行相应的累 力口、分析、统计及存储，另外也用于控制模数转换元件、时钟元件、电能计量元件、RS485通 信元件、红外通信元件、载波/微功率无线通信元件、液晶显示器相互之间信息的转换或交 换；
[0012] 存储器，用于存储主控元件所统计的用电量信息、转换或交换信息。优选的，还包 括计量电源，所述主控元件包括电能计量串口，所述计量元件与电能计量串口、计量电源分 别电连接，计量电源与电源变压器电连接。
[0013] 优选的，还包括电源装置，所述电源装置包括第一开关电源、第二开关电压、主工 作电源和电源变压器，主工作电源与第一开关电源、第二开关电源、电源变压器分别电连 接，第一开关电源与所述主控元件电连接。
[0014] 优选的，还包括计量电源，所述主控元件包括电能计量串口，所述计量元件与电能 计量串口、计量电源分别电连接，计量电源与电源变压器电连接。
[0015] 优选的，所述主控元件还包括载波/微功率无线通信元件串口，所述载波/微功率 无线通信元件与载波/微功率无线通信串口、第二开关电压分别电连接。
[0016] 优选的，还包括时钟电池，时钟电池与所述时钟元件电连接。
[0017] 优选的，主控元件还包括显示驱动单元，显示驱动单元用于驱动所述液晶显示器 显示表示电表工作状态的用电数字信息、时钟信息、电能计量信息和通信连接信息。
[0018] 优选的，所述主控元件还包括存储器串口，所述存储器与存储器串口电连接。
[0019] 优选的，还包括输入键盘，所述主控元件还包括GPI0串口，输入键盘与GPI0串口 电连接。
[0020] 优选的，所述主控元件还包括用户卡插槽串口。
[0021] 优选的，还包括测温电路和电压测量电路，所述模数转换元件与测温电路、电压测 量电路、所述主控元件分别电连接。
[0022] 本智能电表中，主控元件具有高效、快速的处理性能，且内集成显示驱动、高精度 实时时钟、丰富的多功能串行接口等功能，同时具有丰富的外设功能，再配合计量元件、通 信元件等元件，基本上不需要扩展其它外设即可完成目前智能电表在功能与性能上的所有 要求。另外，在电源装置设计上，采用针对电能表专门设计的高效率开关电源进行供电，可 以提商整机的工作效率，使其在运行时具有超低功耗与待机电流。
【专利附图】
【附图说明】
[0023] 图1是本发明实施例所述智能电表的原理图；
[0024] 附图标记说明：
[0025] 10、主控元件，11、载波/微功率无线通信串口，111、载波/微功率无线通信元件， 12、RS485通信串口，121、RS485通信元件，13、红外通信串口，131、红外通信元件，14、卡插 槽串口，141、用户卡，15、实时时钟元件，151、时钟电池，16、模数转换元件，161、测温电路， 162、电压测量电路，17、存储器串口，171，存储器，18、液晶驱动单元，181、液晶显示屏，19、 GPI0串口，191、键盘，20、电能计量串口，21、电能计量元件，31、主工作电源，32、第一开关电 源，33、第二开关电源，34、电源变压器，35、485电源，36、计量电源，37、交流供电电源。
【具体实施方式】
[0026] 下面对本发明的实施例进行详细说明：
[0027] 如图1所示，为一种智能电表原理图,包括主控元件10和与主控元件10电连接的 电源装置，主控元件10包括实时时钟元件15、电能计量串口 20、RS485通信串口 12、红外通 信串口 13、载波/微功率无线通信串口 11、存储器串口 17、GPI0串口 19、用户卡插槽串口 14、模数转换元件16和液晶显示驱动单元18。电源装置包括计量电源36、485电源35、第 一开关电源32 (这里采用高效DC-DC直流直流变换电源）、第二开关电源33 (亦采用高效 DC-DC直流直流变换电源）、主工作电源31和电源变压器34,电源变压器34外接交流供电 电源37,主工作电源31与第一开关电源32、第二开关电源33、电源变压器34分别电连接， 第一开关电源32与主控元件10电连接。
[0028] 智能电表还包括时钟电池151、液晶显示屏181、载波/微功率无线通信元件111、 可擦写式只读存储器171、输入键盘191、测温电路161、电压测量电路162、计量元件21。时 钟电池151与实时时钟元件15电连接，为其供电；液晶显示屏181与主控元件10电连接， 主控元件10包括显示驱动单元18,显示驱动单元18用于驱动所述液晶显示屏181显示表 示电表工作状态的用电数字信息、时钟信息、电能计量信息和通信连接信息；RS485通信元 件121与485串口 12、485电源35分别电连接，485电源35与电源变压器34电连接，从而 提供RS485通信功能；载波/微功率无线通信元件111与载波/微功率无线通信串口 11、 第二开关电源33分别电连接，从而提供载波/微功率无线通信功能；可擦写式只读存储器 171与存储器串口 17电连接，从而提供存储信息功能；键盘191与GPI0串口 19电连接，从 而提供按键输入功能；测温电路161与模数转换元件16电连接，从而提供温度补偿功能； 电压检测电路162与模数转换单元16电连接，从而提供电压测量与检测功能；计量元件21 与电能计量串口 20、计量电源36分别电连接，计量电源36与电源变压器34电连接，从而提 供电能计量功能。
[0029] 当电表未接入交流供电电源37时，此时电表仅运行在实时时钟模式下，工作电源 由时钟电池151提供，而电表的计量与通信功能均处于关闭状态，为了降低功耗，整机的工 作电流小于20uA。另外为了定时对实时时钟15进行温度补偿，对表盖开盖状态，键盘191 输入状态、液晶显示屏181显示等进行检测与显示等，主控单元10会被适时唤醒来执行。当 交流供电电源37正常接入后，通过变压器34降压，向三条相互独立的电路输出，即分别对 计量元件21的电路、RS485通信元件121的电路、主工作电路（包括主控元件10、液晶显示 屏181、时钟电路、载波通信电路等部分）进行供电，此时电表的所有功能部件开始正常工 作：主控元件10首先完成对运行环境的初始化工作，并对通信�？槌跏蓟�、计量�？槌跏� 化、显示单元初始化等，然后计量元件21便可以按设定的参数对输入的电压电流进行运算 处理，得到相应的电压、电流、频率、功率等相应的计量数据，此时主控元件10通过存储器 串口 17将数据存入存储器171中，进行统计、分析、显示及存储起来，完成基本的电能计量 工作，同时主控元件10也会定时对电表的其它功能，如时钟电池151电压、交流供电状态、 用户卡插入状态、按键等进行检查与处理。
[0030] 当抄表终端需要抄读本表的计量及统计数据时，可通过载波/微功率通信串口 11 或RS485通信串口 12将相应的信息下发给电表，电表接到此命令后，按要求将采集终端需 要的数据组成相应规格的信息再上传给采集终端，最终完成计量数据的计量、存储、上传的 功能。
[0031] 本智能电表中，主控元件10具有高效、快速的处理性能，且内集成液晶显示驱动 18、高精度实时时钟15、丰富的多功能串行接口等功能，同时具有丰富的外设功能，再配合 计量元件21、通信元件等元件，基本上不需要扩展其它外设即可完成目前智能电表在功能 与性能上的所有要求。另外，在电源装置设计上，采用针对电能表专门设计的高效率DC-DC 开关电源进行供电，同时在电源中配套片式二极管采用超低压降的肖特基二极管，对比传 统采用的整流二极管，在压降上可由原来的〇. 7V降到0. 3V以下，整流桥也采用肖特基整流 桥，可以让整机效率整个再次提商7%左右。所以，其在运行时，具有超低功耗与待机电流。
[0032] 以上所述实施例仅表达了本发明的【具体实施方式】，其描述较为具体和详细，但并 不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员 来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保 护范围。
【权利要求】
1. 一种智能电表，其特征在于，包括： 模数转换元件，用于将电表中的用电模拟信息转换成用电数字信息； 时钟元件，用于提供准确的高精度的时间信息，并输出时钟脉冲信号； 电能计量元件，用于将各时钟脉冲信号对应时间段内的用电负荷信息转换成对应的电 压有效值数字信号、电流有效值数字信号、瞬时功率数字信号、电能脉冲输出数字信号； RS485通信元件、红外通信元件和载波/微功率无线通信元件，用于接收抄表终端发出 的命令信息，根据命令信息将相对应的用电量信息、时钟信息传出给抄表终端； 液晶显示屏，用于显示表示电表工作状态的用电数字信息、时钟信息、电能计量信息和 通信连接信息； 主控元件，用于将电能计量元件对应时钟脉冲信号时间内所转换的电压有效值数字信 号、电流有效值数字信号、瞬时功率数字信号、电能脉冲输出数字信号进行相应的累加、分 析、统计及存储，另外也用于控制模数转换元件、时钟元件、电能计量元件、RS485通信元件、 红外通信元件、载波/微功率无线通信元件、液晶显示器相互之间信息的转换或交换； 存储器，用于存储主控元件所统计的用电量信息、转换或交换信息。
2. 根据权利要求1所述智能电表，其特征在于，还包括电源装置，所述电源装置包括第 一开关电源、第二开关电压、主工作电源和电源变压器，主工作电源与第一开关电源、第二 开关电源、电源变压器分别电连接，第一开关电源与所述主控元件电连接。
3. 根据权利要求2所述智能电表，其特征在于，还包括计量电源，所述主控元件包括电 能计量串口，所述计量元件与电能计量串口、计量电源分别电连接，计量电源与电源变压器 电连接。
4. 根据权利要求2所述智能电表，其特征在于，所述主控元件还包括载波/微功率无线 通信元件串口，所述载波/微功率无线通信元件与载波/微功率无线通信串口、第二开关电 压分别电连接。
5. 根据权利要求1所述智能电表，其特征在于，还包括时钟电池，时钟电池与所述时钟 元件电连接。
6. 根据权利要求1所述智能电表，其特征在于，主控元件还包括显示驱动单元，显示驱 动单元用于驱动所述液晶显示器显示表示电表工作状态的用电数字信息、时钟信息、电能 计量信息和通信连接信息。
7. 根据权利要求1至6中任一所述智能电表，其特征在于，所述主控元件还包括存储器 串口，所述存储器与存储器串口电连接。
8. 根据权利要求1至6中任一所述智能电表，其特征在于，还包括输入键盘，所述主控 元件还包括GPIO串口，输入键盘与GPIO串口电连接。
9. 根据权利要求1至6中任一所述智能电表，其特征在于，所述主控元件还包括用户卡 插槽串口。
10. 根据权利要求1至6中任一所述智能电表，其特征在于，还包括测温电路和电压测 量电路，所述模数转换元件与测温电路、电压测量电路、所述主控元件分别电连接。
【文档编号】G01R22/10GK104101779SQ201410360178
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年7月25日 优先权日:2014年7月25日
【发明者】吴明玉, 柏玉峰, 王治超 申请人:广东中钰科技有限公司
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