专利名称：一种嵌入式智能电能表的制作方法
技术领域：
本发明涉及电力能源量计量仪器，尤其涉及一种通过多种方式与外界进行信息交换并能嵌入供电电路之中的的嵌入式智能电能表。
背景技术：
电能表是供电领域对电力能源量计量的重要仪器。电能表有机械式电能表和电子电能表，机械式电能表功能单一，体积庞大且制作成本高，电能表的内部结构决定了接线口必须设置在电能表的下端，对安装位置和方式有严格要求，局限性强，而且一般的安装位置比较隐蔽且容易接触，不能有效防止窃电现象的发生；现有的电子电能表具有电流电压采样�？楹偷绮问醒氪砟？椋芄蛔既芳屏康缌�。如实用新型专利00220641.2公开了一种�？榛缱拥缒鼙恚屏康缏纺？榛沟猛馕У缏吩骷跎伲⒉捎镁挡牧习猓饩隽说绱偶嫒�、防水、防霉变、防氧化等问题。发明专利00128114.3公开了一种全电子智能式电子表，内部电路包括电能计量和电能优化控制两个�？椋缒芗屏磕？槎韵呗返缪购偷缌鹘屑觳夂驮怂悖峁淙氲轿⒋砥鹘写恚坏缒苡呕刂颇？橥üㄑ缎藕攀迪侄愿饔玫缟璞傅挠呕刂�。该装置在作为电能计量表的同时，通过设置线路允许负荷、允许用电量、各用电设备的优先等级、以及各用电设备的运行时间等信息，实现对某一用户单元下各用电设备的优化控制。但是，现有电子电能表仍然存在较多不足，如功能单一或功能较少，体积和质量仍然较大，火线和零线的接入方式沿袭传统，需要单独留出电能表的安装位置，不能无缝嵌入供电电路而使供电体系简洁化，也不能与供电控制系统或者查表用户进行多方位的有效通信等，这些缺点不利于电网智能化的发展。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种嵌入式智能电能表，该装置质量轻、体积�。酉叻绞接氲缌ο咝薪较蚱叫校芄晃薹烨度牍┑绲缏凡⒛芤远嘀址绞接胪饨缤ㄐ沤涣鞲髦止┑缧畔�。为了解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案:—种嵌入式智能电能表,包括表壳、设置在表壳内的电流电压米样�？楹偷绮问醒氪砟？椋涮卣髟谟�:火线和零线的进线口和出线口分别设在表壳相对的两侧，表壳内还设有�？啬？楹�/或阻波/耦合载波通信模块，和/或漏电及负荷控制�？椋�/或公共无线短信�？�。表壳内设有平行的两个导电横梁,该导电横梁由所述电流电压米样模块和电参数中央处理�？榫哂械牧礁龊崃河胨鲆？啬？�、阻波/耦合载波通信�？�、漏电及负荷控制�？椤⒐参尴叨绦拍？楦髯跃哂械牧礁龊崃捍桑嫉绾崃毫蕉朔直鹩虢呖诤统鱿呖谙嗔�。所述�？啬？橛氲绮问醒氪砟？橥ü饨涌诮型ㄐ挪⒕？匦藕庞胪饨缤ㄐ牛鲎璨�/耦合载波通信�？橛氲绮问醒氪砟？橥ü饨涌诮型ㄐ挪⒕缦哂胪饨缤ㄐ牛雎┑缂案汉煽刂颇？橛氲绮问醒氪砟？橥ü饨涌诮型ㄐ挪⑼ü痰缙骺刂乒┑绲缏返亩峡氡蘸希龉参尴叨绦拍？橛氲绮问醒氪砟？橥ü饨涌诮型ㄐ挪⑼ü尴叨绦庞胪饨缤ㄐ�。电流电压米样�？楹偷绮问醒氪砟？橛善渌龊崃汉�71M6251电表芯片共同组成。还可以设置显示�？椋允灸？榻邮艿绮问醒氪砟？榈氖莶⑾允尽１痉⒚鞯挠诺阍谟冢嫉绾崃壕哂薪锨炕登慷龋蕉擞牍┑缦呗废嗔樱佣梢越缒鼙砬度氲焦┑缦呗分校挥玫ザ雷急负涂倏占湟园沧暗缒鼙恚蚪嗷斯┑缣逑担？啬？�、阻波/耦合载波通信�？椤⒙┑缂案汉煽刂颇？楹凸参尴叨绦拍？榈饶？榈目裳≡裥陨柚茫冉档土说缒鼙淼闹谱鞒杀荆旨跣×说缒鼙淼奶寤椭柿浚Ｖち饲度氲陌踩喂绦裕北Ｖち耸荽涞闹悄苄院捅憬菪裕饩隽饲度牍┑缦呗犯泶吹睦�。
图1为本发明外形及接线示意图；图2为现有电能表外形及接线示意图；图3为本发明防窃电使用示意图；图4本发明各�？榻峁故疽馔迹煌�5为本发明电流电压采样�？�、电参数中央处理�？榈缏钒逋迹煌�6为阻波/耦合载波通信�？榈缏肥疽馔迹煌�7为漏电及负荷控制模块原理框图；图8为本发明电参数中央处理模块电路示意图；图9为父表和子表连接示意图；图10为公共无线短信�？槭疽馔迹煌�11为超声波�？啬？樵砜蛲迹煌�12为无线收发模块原理框图。
具体实施例方式下面结合附图，通过实施例对本发明做具体说明:图1为本发明外形及接线示意图，火线和零线从本智能电能表外壳的一侧进线口接入(L-1N，N-1N)，从相对的另一侧出线口接出(L-OUT，L-0UT)。图5为本发明电流电压采样�？�、电参数中央处理�？榈缏钒逋迹诘缒鼙淼耐饪悄冢缏钒骞潭ㄔ谄叫械牧礁龊崃篒和横梁2之上，横梁I和横梁2除了起到对电路板的机械支撑作用之外，还具有导电性能。横梁1(即图8中的Rl)和横梁2(即图8中的R6)作为采样电阻，与电路板上采用的71M6251电表芯片一起组成了电流电压采样�？楹偷绮问醒氪砟？�。�？啬？�、阻波/耦合载波通信�？�、漏电及负荷控制�？�、公共无线短信�？�(可根据需要选择其中几个或全部�？榘沧霸诘缒鼙砟�)各自也都具有相互平行的两个横梁，并与前述横梁I和横梁2通过螺栓进行串联，保证可靠的导电性能和机械性能，这就组成了整个电能表的导电横梁。导电横梁的两端分别与进线口出线口相连，一端分别接入火线和零线，另一端分别接出火线和零线，这样即将电能表嵌入供电路之中(图3)。因为所处位置高，难以接触又比较暴露，可以有效防止窃电事件的发生。电参数中央处理�？樯系姆⒐舛蹹4和红外线接收器D5(图8)为电参数中央处理模块与遥控�？椤⒆璨�/耦合载波通信模块、漏电及负荷控制�？�、公共无线短信�？榻型ㄐ诺墓饨涌�。发光二极管D4发出的光能为其他各�？榈暮焱饨邮掌魉邮眨越荽渌髂？椋渌髂？榈姆⒐舛芊⒊龅墓饽芪焱饨邮掌鱀5所接收，以便输入各�？榈氖莞绮问醒氪砟？�。整个电能表由外壳进行良好的绝缘封装。图3展示了本嵌入式智能电能表在实际使用中的情况，即可以无缝嵌入(指嵌入后不会对电力输送造成任何实质影响)电路，虽然本电能表可以设置显示�？橐韵允镜缌康仁荩谇度氲缏分蟠酉允灸？楣劭吹缌康鹊绮问涞媚岩允凳？啬？�、阻波/耦合载波通信�？椤⒙┑缂案汉煽刂颇？�、公共无线短信�？榱己媒饩隽说绮问寥『偷缒鼙砜刂频奈侍狻１镜缒鼙硗庑斡虢酉吣Ｊ接胂钟械缒鼙淼耐庑魏徒酉吣Ｊ�(图2)形成鲜明区别，克服了现有电能表需选择合适安装位置的局限以及现有电能表防窃电功能的不足。图4为本发明各�？榻峁故疽馔迹缌鞯缪共裳？榻杉牡缌�、电压数据传给电参数中央处理单元�？椋醒氪淼ピ谐朔ㄔ怂悖龅缌炕郑玫礁髦值绮问荩绲缌浚泄Γ薰Φ龋⒔缌鞔涓允镜ピ邢允荆蛘哂胍？啬？�、阻波/耦合载波通信�？�、漏电及负荷控制�？椋�、公共无线短信�？榻型ㄐ牛菡庑┠？榈囊蠼蟹⑺褪莼蛘呓惺荽�。以上对本智能电能表的整体结构以及各组成部分的布局做出了说明，下面给出各模块实现各自功能的电路示意图，以便让本领域技术人员进行更直接简便的实施。需要指出的是，单独的各�？榈墓δ芫阎南钟屑际酰痉⒚鞯奶氐阍谟诶酶飨钟屑际醯哪？樽楹现谱鞒删哂行碌墓δ艿闹悄艿缒鼙�。图8为本发明电参数中央处理单元电路示意图，交流输入通过Rl (即图5中横梁I)、电流采样电阻R6 (即图5中横梁2)连接到用户负荷，电压采样经过R4、R5、R12的分压得到。由输入端直接引入的交流电源经过C3、R7、DU D2的降压、整流和C4的滤波为电参数中央处理�？樘峁┑缭�。电流、电压米样直接输入到芯片71M6251的输入端。由于该芯片的模拟输入电压范围为-250mv +250mv (峰峰)，因此改变电流采样电阻R6的阻值可直接改变其量程，电表的精度由R6、及R5、R4、R12的精度及芯片的计算误差决定。该芯片具有液晶LCD驱动，可以直接将电参数经该芯片自带的显示�？槭涑觥８眯酒咕哂泄饨涌诘缏罚捶⒐舛蹹4和红外线接收器D5，能够与其他各�？榻型ㄐ拧Ｐ酒诓考捎�8K的程序存贮器和2K的XRAM，为了存贮用户配置或运行数据等其它非挥发性数据此电表还增加了串行EEPROM芯片。71M6251为TERIDIAN Semiconductor Corp.的电能表专用芯片广品。图6为阻波/耦合载波通信�？榈缏肥疽馔迹媚？橹校傻绮问醒氪砟？槔吹氖荩绲缏罚β实龋饨涌诘缏酚胪�6中光整形/检测、光收发、光接续单元进行通信，然后由MCU(微处理单元)控制经电力线载波芯片与Tl耦合发送或者接收数据。图9为父表和子表连接示意图，在供电领域，如果一块电能表下方又接出若干电能表，则形成父表和子表的关系，按照图9所示电路，子表可以经父表与控制中心进行通信，本发明如果做父表使用，应该具有两个阻波/耦合载波通信�？�。图中主�？榧次缌鞯缪共裳？楹偷绮问醒氪砟？椋夭？榧次璨�/耦合载波通信�？椋怦詈现傅氖峭ü饨涌诮惺萃ㄐ�。图10为公共无线短信�？槭疽馔迹媚？槭褂昧宋髅抛庸镜�(Cinterion公司)MC37i无线�？榕浜蟂M卡座及光耦合电路组成，由于MC37i的猝发电流最大可达到4安培，因此该短信�？槭褂昧诵式细叩闹绷�-直流变换电路LM2567，且其输入电压尽可能达到了最大，以减少电源的消耗。本�？榭捎蒑C37i的休眠而进入休眠状态，MC37i可以由RTSO硬件唤醒，也可以由TXDO接收到的数据(电参数中央处理�？榉⑺偷氖�)唤醒。通过GPRS短信功能，本智能电能表可以主动或被动的向控制者发送71M6521内部计算引擎(computation engine)的用户用电数据(如电流、电压、相位、电量)，并完成控制功能，因此与预付费表不同，该表还可以以预付费户的形式在控制中心远距离监视、控制预付费户的电能使用，有利于安全用电。图10为漏电及负荷控制�？樵砜蛲迹┑缂嗖庀呷嗖獾铰┑缁蛘哂玫绯汉芍螅杀灸？榈腗CU发出指令，控制动作继电器切断电源，并通过光接口与电参数中央处理模块通信，报告漏电情况实现漏电断电等功能。图11和图12为�？啬？榈牧街衷砜蛲迹罢咄üㄊ迪忠？兀笳咄ü尴呤迪忠？兀芄皇迪指髦值绮问南略兀梢允∪ト斯こ淼缺镜毓ぷ�。另外，也可以省去�？啬？槎ü饨缡褂煤焱庀咭？仄鳎苯佑氲绮问醒氪砟？榈墓饨涌诮型ㄐ牛瓿墒莸南略氐裙δ�。
权利要求
1.一种嵌入式智能电能表，包括表壳、设置在表壳内的电流电压米样�？楹偷绮问醒氪砟？椋涮卣髟谟�:火线和零线的进线口和出线口分别设在表壳相对的两侧，表壳内还设有�？啬？楹�/或阻波/耦合载波通信�？椋�/或漏电及负荷控制�？椋�/或公共无线短信�？椤�
2.如权利要求1所述的嵌入式智能电能表，其特征在于:表壳内设有平行的两个导电横梁，该导电横梁由所述电流电压采样�？楹偷绮问醒氪砟？榫哂械牧礁龊崃河胨鲆？啬？椤⒆璨�/耦合载波通信�？�、漏电及负荷控制模块、公共无线短信模块各自具有的两个横梁串联而成，导电横梁两端分别与进线口和出线口相连。
3.如权利要求2所述的嵌入式智能电能表，其特征在于:所述�？啬？橛氲绮问醒氪砟？橥ü饨涌诮型ㄐ挪⒕？匦藕庞胪饨缤ㄐ牛鲎璨�/耦合载波通信�？橛氲绮问醒氪砟？橥ü饨涌诮型ㄐ挪⒕缦哂胪饨缤ㄐ牛雎┑缂案汉煽刂颇？橛氲绮问醒氪砟？橥ü饨涌诮型ㄐ挪⑼ü痰缙骺刂乒┑绲缏返亩峡氡蘸希龉参尴叨绦拍？橛氲绮问醒氪砟？橥ü饨涌诮型ㄐ挪⑼ü尴叨绦庞胪饨缤ㄐ拧�
4.如权利要求2或者3所述的嵌入式智能电能表，其特征在于:电流电压采样�？楹偷绮问醒氪砟？橛善渌龊崃汉�71M6251电表芯片共同组成。
5.如权利要求4所述的嵌入式智能电能表，其特征在于:还设置有显示�？椋允灸？榻邮艿绮问醒氪砟？榈氖莶⑾允�。
全文摘要
本发明公开了一种嵌入式智能电能表，包括表壳、设置在表壳内的电流电压采样�？楹偷绮问醒氪砟？椋鹣吆土阆叩慕呖诤统鱿呖诜直鹕柙诒砜窍喽缘牧讲啵砜悄诨股栌幸？啬？楹�/或阻波/耦合载波通信�？椋�/或漏电及负荷控制�？椋�/或公共无线短信�？�。该装置质量轻、体积�。酉叻绞接氲缌ο咝薪较蚱叫校芄晃薹烨度牍┑绲缏凡⒛芤远嘀址绞接胪饨缤ㄐ沤涣鞲髦止┑缧畔�。
文档编号G01R22/00GK103176039SQ20111045405
公开日2013年6月26日 申请日期2011年12月20日 优先权日2011年12月20日
发明者杨东明 申请人:杨东明
专业数控铣床产品供应商
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