專利名稱：預付費階梯電價電能表的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電力測量裝置，具體地說，涉及一種預付費電能表。
背景技術：
現有的預付費電表包括接觸卡式和非接觸式兩種。其中，接觸卡式電表由磁卡、電卡和CPU卡等各種方式，其主要特點是通過各種卡與插卡機結合，相互傳遞信息來完成信息交換。接觸卡式電表大多用在民用的單相電路系統、便于進行插卡操作的場合。然而，對于使用量大的三相電源，電表裝于密封的計量柜、配電柜中，計量柜、配電柜也可能安裝于高壓電線源近處或電線桿高處，接觸卡式電表在操作、安全和電費管理上都存在困難，且計量不準確。非接觸式電表大多采用紅外信號等手段傳遞電表信息，可以實現遠程抄收，但是其抗干擾能力差，傳輸可靠性受到較大的限制，且由于受到干擾，計量不準確。
實用新型內容本實用新型的目的在于針對現有預付費電能表存在抗干擾性差、計量不準確等上述不足，提供一種抗干擾性強、計量準確的預付費階梯電價電能表。本實用新型的技術方案為一種預付費階梯電價電能表，所述的電能表電路包括電源電路、計量電路、通訊電路以及MCU電路，所述的電源電路包括MCU電源電路、計量電源電路、以及RS485通訊電源電路三個獨立的電路；所述的計量電路包括一個與MCU相連通的計量芯片電路，以及分別于計量芯片電路相連接的被測電壓拾取電路和被測電路拾取電路；所述的通訊電路包括與MCU雙向聯通的通訊信道切換電路以及分別與通訊信道切換電路雙向連接的RS485通訊通道和紅外通訊通道；所述的MCU電路包括分別與MCU相連接的電池欠壓檢測電路、系統掉電檢測電路和I2C總線電路，以及與MCU雙向連接的ICP電路。優選的是，所述的I2C總線電路包括I2C總線、溫度傳感器、實時時鐘、存儲器、IXD 驅動顯示裝置，溫度傳感器、實時時鐘、存儲器、IXD驅動顯示裝置分別通過I2C總線與MCU 雙向連接，IXD驅動顯示裝置包括IXD驅動器和與IXD驅動器連接的IXD顯示器。優選的是，所述的電源電路中，計量電源電路和RS485通訊電源電路均為由降壓、 整流、穩壓和濾波四部分構成的穩壓電路；MCU電源電路包括一個穩壓電路、快速上電電路、以及實時時鐘供電電路。優選的是，所述的計量芯片電路包括計量芯片，以及分別與計量芯片相連接的電壓通道電路、電流通道電路、濾波器電路和接口電路，電壓通道電路為一個通過電阻分壓的分壓電路，電流通道電路為一個PGA可編程的差動運算放大電路，接口電路通過光耦器件與MCU相連接。優選的是，所述的電流通道電路還設置有抗混濾波器電路，該抗混濾波器電路由兩個一階低通濾波器組成。優選的是，所述的紅外通訊通道包括發射電路和接收電路，接收電路為紅外接收集成電路。[0010] 優選的是，所述的RS485通訊通道通過光耦器件分別與MCU電路和RS485總線電路相連接。 優選的是，所述的MCU電路還包括一個與MCU連接的指示燈電路，該指示燈電路包括峰指示電路、谷指示電路和通訊指示電路。優選的是，所述的MCU選用89LPC931或922兩種單片機。本實用新型的有益效果為本實用新型結構合理、抗干擾性能強，使用安全可靠， 計量準確，設置有MCU電源電路、計量電源電路、以及RS485通訊電源電路三個獨立的電路， 使計量電路，RS485通訊和MCU的電源相互隔離，達到互不影響的目的，提高了電表的抗干擾性、可靠性。本實用新型通過電阻分壓，可在一定范圍內調整信號電壓的大小，確保電壓通道中信號電壓在其工作的范圍內，校驗電能輸出脈沖的頻率，調整電表的精度，通過抗混濾波器濾除電流通道的高頻分量，并補償電流信號本身不平衡造成的誤差，提高了電表計量的準確性；并兩個通訊信道實現遠程網絡抄表。
附圖1為本實用新型具體實施例的結構框圖。附圖2為本實用新型MCU電源電路中穩壓電路的電路原理圖。附圖3為本實用新型MCU電源電路中快速上電電路的電路原理圖。附圖4為本實用新型MCU電源電路中實時時鐘供電電路的電路原理圖。附圖5為本實用新型電壓通道電路的電路原理圖。附圖6為本實用新型電流通道電路的電路原理圖。
具體實施方式
本實用新型的具體實施方式
如圖1至6所示一種預付費階梯電價電能表，所述的電能表電路包括電源電路、計量電路、通訊電路以及MCU電路。電源電路包括MCU電源電路、計量電源電路、以及RS485通訊電源電路三個獨立的電路；計量電源電路和RS485通訊電源電路均為由降壓、整流、穩壓和濾波四部分構成的穩壓電路；MCU電源電路包括一個穩壓電路、快速上電電路、以及實時時鐘供電電路。計量電路包括一個與MCU相連通的計量芯片電路，以及分別于計量芯片電路相連接的被測電壓拾取電路和被測電路拾取電路；計量芯片電路包括計量芯片，以及分別與計量芯片相連接的電壓通道電路、電流通道電路、濾波器電路和接口電路，電壓通道電路為一個通過電阻分壓的分壓電路，電流通道電路為一個 PGA可編程的差動運算放大電路，接口電路通過光耦器件與MCU相連接。通訊電路包括與 MCU雙向聯通的通訊信道切換電路以及分別與通訊信道切換電路雙向連接的RS485通訊通道和紅外通訊通道；電流通道電路還設置有抗混濾波器電路，該抗混濾波器電路由兩個一階低通濾波器組成；紅外通訊通道包括發射電路和接收電路，接收電路為紅外接收集成電路；RS485通訊通道通過光耦器件分別與MCU電路和RS485總線電路相連接。MCU電路包括分別與MCU相連接的電池欠壓檢測電路、系統掉電檢測電路和I2C總線電路，以及與MCU雙向連接的ICP電路。I2C總線電路包括I2C總線、溫度傳感器、實時時鐘、存儲器、IXD驅動顯示裝置，溫度傳感器、實時時鐘、存儲器、IXD驅動顯示裝置分別通過I2C總線與MCU雙向連接，IXD驅動顯示裝置包括IXD驅動器和與IXD驅動器連接的IXD顯示器。MCU電路還包括一個與MCU連接的指示燈電路，該指示燈電路包括峰指示電路、谷指示電路和通訊指示電路。MCU選用89LPC931或922兩種單片機。MCU電源電路中，穩壓電路的工作原理為通過電網輸入220V的交流電源，通過變壓器TRl降壓，在5、6端產生12V的交流電源，通過ABl全波整流集成塊及由Cl、TR2、C2、 El構成的差分濾波網絡濾波，產生一個帶有一定脈動分量的直流電。再通過并聯穩壓集成電路LM317，同時調整Rl、R2的比值，得到所需電壓值。快速上電電路的工作原理為利用MAX809電源監控芯片，當上電電源達到電壓門檻時，Tl三極管導通，開通電源通道，達到 MCU快速上電的目的。實時時鐘供電電路的工作原理為當電網正常供電時，V3.9的電壓為3. 9V，大于電池電壓，由于VD1器件的作用，VDD選擇V3. 9電源供電；當電網停電時，由于 VDl器件的作用，VDD選擇電池電源供電，同時電池通過R7限流對時鐘芯片供電；電路中有電池電壓檢測網絡，檢測網絡有R5、R6和ClO組成的，由于R5、R6遠遠大于R7，所以可以忽略R7的影響，檢測網絡的電流幾乎等于零，也不消耗電池的能量。計量電路中，電壓通道電路實際上是一個分壓電路，通過電阻分壓，確保ADE7755 電壓通道中信號電壓在其工作的范圍內。由于預付費階梯電價電能表工作的實際環境和元件參數的誤差，在電壓衰減網絡中，設計一個電阻調整網絡，可在一定范圍內調整信號電壓的大小，校驗ADE7755電能輸出脈沖的頻率，調整預付費階梯電價電能表的精度，因此電壓衰減網絡又稱校驗網絡。電流通道電路是一個PGA可編程的差動運算放大電路，外圍電路主要是抗混濾波器，是由R27、C19和M8、C21組成的兩個一階低通濾波器組成，濾除電流通道的高頻分量。C20是通過幾1跳線來選擇是否作用于系統，它是補償電流信號本身不平衡造成ADE7755計量電能出現比較大的誤差，人為造成不平衡，使得系統達到平衡的目的。 DVDD和AVDD通過C22、R23、R29組成的濾波電路連接在一起，同時AGND和DGND通過電感連接在一起，濾除干擾。選擇內部基準電源，在基準電源輸出端加上一個濾波電容C24，加強內部基準不受外界干擾。ADE7755芯片的接口電路主要是CF腳的輸出脈沖和REVP腳的電能方向指示，并通過光藕器件和MCU電路進行隔離輸出。
權利要求1.一種預付費階梯電價電能表，其特征在于所述的電能表電路包括電源電路、計量電路、通訊電路以及MCU電路，所述的電源電路包括M⑶電源電路、計量電源電路、以及 RS485通訊電源電路三個獨立的電路；所述的計量電路包括一個與MCU相連通的計量芯片電路，以及分別于計量芯片電路相連接的被測電壓拾取電路和被測電路拾取電路；所述的通訊電路包括與MCU雙向聯通的通訊信道切換電路以及分別與通訊信道切換電路雙向連接的RS485通訊通道和紅外通訊通道；所述的MCU電路包括分別與MCU相連接的電池欠壓檢測電路、系統掉電檢測電路和I2C總線電路，以及與MCU雙向連接的ICP電路。
2.如權利要求1所述的預付費階梯電價電能表，其特征在于所述的I2C總線電路包括I2C總線、溫度傳感器、實時時鐘、存儲器、IXD驅動顯示裝置，溫度傳感器、實時時鐘、存儲器、IXD驅動顯示裝置分別通過I2C總線與MCU雙向連接，IXD驅動顯示裝置包括IXD驅動器和與IXD驅動器連接的IXD顯示器。
3.如權利要求2所述的預付費階梯電價電能表，其特征在于所述的電源電路中，計量電源電路和RS485通訊電源電路均為由降壓、整流、穩壓和濾波四部分構成的穩壓電路； MCU電源電路包括一個穩壓電路、快速上電電路、以及實時時鐘供電電路。
4.如權利要求1所述的預付費階梯電價電能表，其特征在于所述的計量芯片電路包括計量芯片，以及分別與計量芯片相連接的電壓通道電路、電流通道電路、濾波器電路和接口電路，電壓通道電路為一個通過電阻分壓的分壓電路，電流通道電路為一個PGA可編程的差動運算放大電路，接口電路通過光耦器件與MCU相連接。
5.如權利要求4所述的預付費階梯電價電能表，其特征在于所述的電流通道電路還設置有抗混濾波器電路，該抗混濾波器電路由兩個一階低通濾波器組成。
6.如權利要求1所述的預付費階梯電價電能表，其特征在于所述的紅外通訊通道包括發射電路和接收電路，接收電路為紅外接收集成電路。
7.如權利要求1所述的預付費階梯電價電能表，其特征在于所述的RS485通訊通道通過光耦器件分別與MCU和RS485總線電路相連接。
8.如權利要求1所述的預付費階梯電價電能表，其特征在于所述的MCU電路還包括一個與MCU連接的指示燈電路，該指示燈電路包括峰指示電路、谷指示電路和通訊指示電路。
9.如權利要求1至8任意一項所述的預付費階梯電價電能表，其特征在于所述的MCU 選用89LPC931或922兩種單片機。
專利摘要本實用新型涉及一種階梯式計費的電表裝置，所述的電能表電路包括電源電路、計量電路、通訊電路以及MCU電路，電源電路包括MCU電源電路、計量電源電路、以及RS485通訊電源電路三個獨立的電路；計量電路包括一個與MCU相連通的計量芯片電路，以及分別于計量芯片電路相連接的被測電壓拾取電路和被測電路拾取電路；通訊電路包括與MCU雙向聯通的通訊信道切換電路以及分別與通訊信道切換電路雙向連接的RS485通訊通道和紅外通訊通道；MCU電路包括分別與MCU相連接的電池欠壓檢測電路、系統掉電檢測電路和I2C總線電路，以及與MCU雙向連接的ICP電路。本實用新型結構合理、抗干擾性能強，使用安全可靠，計量準確。
文檔編號G01R22/06GK202196118SQ20112007451
公開日2012年4月18日 申請日期2011年3月21日 優先權日2011年3月21日
發明者劉方升 申請人:北京華煜宏博科技有限公司