智能電能表的制作方法

本發明屬于電子電表技術領域，具體涉及一種具有智能電能表。

背景技術：

電能表，用來測量電能的儀表，日常家庭及商業用途的企業單位等都需要用電量，而電力局大多需要通過人工挨家挨戶抄表來實現，比較費時也費力，而且人工抄表存在精確度不可靠，容易造成了統計費用上的誤差，隨著時間的推移，會帶來很大的誤差，給用戶造成了一定的損失。傳統的電能表是由單片機、計量芯片和液晶驅動組合而成，電路結構比較復雜，通信方式比較單一，容易受電磁干擾，整個電表的系統穩定性不夠，因此給pcb板的制作存在難度，因使用的多個硬件，也造成了材料資源的較大浪費。

技術實現要素：

本發明的目的是為了解決目前電能表功能的問題，提供一種具有智能的電能表，提高電能的利用效率及電力局的抄表效率。

為了達到上述發明目的，本發明采用以下技術方案：

一種智能電能表，包括mcu數據處理器、紅外通信電路、信號傳輸電路、電力線載波通信接口電路、液晶顯示及背光電路，所述紅外通信電路、信號傳輸電路、電力線載波通信接口電路、液晶顯示及背光電路分別與mcu數據處理器連接；所述紅外通信電路包括紅外發送電路及紅外接收電路和紅外接收電路，紅外接收電路、紅外接收電路分別與mcu數據處理器連接，所述紅外接收電路包括紅外信號接收管ir1，紅外信號接收管ir1第1腳接電容c42一端，紅外信號接收管ir1第3腳與電阻r75一端、電容c41一端分別連接，電阻r75另一端接工作電壓vdd,電容c42另一端、電容c41另一端、紅外信號接收管ir1第2腳都接地；紅外發送電路包括紅外信號發射管ir2，工作電壓vdd與pnp三極管q2的發射極連接，pnp三極管q2的集電極與電阻r79、r78分別連接，電阻r79、r78之間的節點與紅外信號發射管ir2正極連接，紅外信號發射管ir2負極接地，pnp三極管q2基極、電阻r80依次連接。

本電能表包括紅外線通訊及電力線載波通訊兩種通訊方式。電容c41、c42作用為隔離退偶或隔直流通交流干擾信號到數字地，起到濾波作用。紅外信號發射管ir2起到發射信號作用。電阻r79、r78并聯起到分流作用，電路中電流較大，單個電阻功率有限，分流具有保護電阻不易損壞。電阻r80為基電極限流電阻。整個紅外通信電路信號穩定，傳輸流暢，抗干擾性強。

進一步，所述信號傳輸電路包括計量芯片電能脈沖信號傳輸電路、多功能口的測試脈沖傳輸電路、rs485信號傳輸電路，所述計量芯片電能脈沖信號傳輸電路、多功能口的測試脈沖傳輸電路、rs485信號傳輸電路分別與mcu數據處理器連接。

更進一步，所述計量芯片電能脈沖信號傳輸電路包括光耦opt3、光耦opt7，電阻r38與光耦opt7內的發光二極管正極連接，光耦opt7內的發光二極管負極接地，光耦opt7內的光敏三極管集電極接工作電壓vdd,光耦opt7內的光敏三極管發射極接電阻r47一端,電阻r47另一端接地，；電阻r76與光耦opt3內的發光二極管負極連接，光耦opt3內的發光二極管正極接工作電壓vdd，光耦opt3內的光敏三極管的集電極、發射極接至電能表校表輸出端子。工作電壓vdd，

更進一步，所述多功能口的測試脈沖傳輸電路包括光耦opt4，電阻r43與光耦opt4內發光二極管負極連接，光耦opt4內發光二極管正極接工作電壓vdd,光耦opt4內光敏三極管的集電極、發射極連接電能表秒脈沖或時段投切脈沖輸出端子。

更進一步，rs485信號傳輸電路包括光耦opt5、光耦opt6，數據接收串口mrx與電阻r28、電容c53、光耦opt5內光敏三極管的集電極分別連接，電阻r28接電源電壓dvdd，光耦opt5內光敏三極管的發射極、電容c53接數字地，光耦opt5內發光二極管正極接工作電壓vdd，光耦opt5內發光二極管負極、電阻r36、mcu芯片第14腳mictx依次連接；數據發送串口mtx與光耦opt6內發光二極管負極連接，電源電壓dvdd接電阻r37后與光耦opt6內發光二極管正極連接，光耦opt5內光敏三極管的集電極與電阻r46一端、電容c28一端、mcu芯片第13腳micrx分別連接，電阻r46另一端接工作電壓vdd,光耦opt5內光敏三極管的發射極、電容c28另一端接模擬地。

進一步，所述mcu數據處理器采用fm331x型號的芯片。

進一步，所述液晶顯示及背光電路包括液晶顯示器lcd1和晶體管bg1，所述液晶顯示器lcd1、晶體管bg1都與mcu數據處理器連接。

更進一步，所述液晶顯示器lcd1采用sdh-m11218s03-hp4型號，所述晶體管bg1采用wr81063031wh0111mdk-6431w1a0背光型號。

進一步，單相電220vac經變壓器降壓后輸出為大小不同的電源電壓dvdd和前端電壓vdcc，前端電壓vdcc經電源dc/dc轉換電路轉換后得到工作電壓vdd。

進一步，所述電力線載波通信接口電路包括j1接口和j2接口，所述j1接口為單排針接口，所述j2接口為雙排針接口，所述j2接口的2腳接電阻r31一端，j2接口的4腳接電阻r30一端，j2接口的8腳接電阻r49一端、電阻r34一端，j2接口的5腳接電阻r29一端，j2接口的3腳接電阻r50一端、電阻r48一端，電阻r50一端、電阻r48一端另一端接工作電壓vdd，j2接口的12腳接電容c19一端、電容c20一端，電容c19另一端、電容c20另一端接地。

本發明與現有技術相比，有益效果是：本電能表具有紅外線通訊、電力線載波通訊兩種通信模式，元件結構簡單，電能表穩定性高，抗干擾能力強。

附圖說明

圖1是mcu數據處理器電路圖；

圖2是紅外通信電路圖；

圖3是信號傳輸電路圖；

圖4是電力線載波通信接口電路圖；

圖5是液晶顯示及背光電路圖。

具體實施方式

下面通過具體實施例對本發明的技術方案作進一步描述說明。

如圖1-2所示，具有多途徑通信的電能表，包括mcu數據處理器、紅外通信電路、信號傳輸電路、電力線載波通信接口電路、液晶顯示及背光電路，所述紅外通信電路、信號傳輸電路、電力線載波通信接口電路、液晶顯示及背光電路分別與mcu數據處理器連接；所述紅外通信電路包括紅外發送電路及紅外接收電路和紅外接收電路，紅外接收電路、紅外接收電路分別與mcu數據處理器連接，所述紅外接收電路包括紅外信號接收管ir1，紅外信號接收管ir1第1腳接mcu芯片的第17腳、電容c42，紅外信號接收管ir1第3腳與電阻r75、電容c41分別連接，電阻r75接工作電壓vdd,電容c42、電容c41、紅外信號接收管ir1第2腳都接地；紅外發送電路包括紅外信號發射管ir2，工作電壓vdd與pnp三極管q2的發射極連接，pnp三極管q2的集電極與電阻r79、r78分別連接，電阻r79、r78之間的節點與紅外信號發射管ir2正極連接，紅外信號發射管ir2負極接地，pnp三極管q2基極、電阻r80、mcu芯片的第18腳依次連接。mcu數據處理器采用fm331x型號的芯片。

紅外信號接收管ir1采用hm638r-l-ww0038hl-26-30hs138m-w型號，電阻r75采用51r5％0603，電容c4110uf10％080516vx5r,電容c42采用1000pf10％0603。紅外信號發射管ir2采用vat205hs205l5ir5-45型號，電阻r80采用2k5％0603，pnp三極管q2采用2sa812sot-23型號。

如圖3所示，信號傳輸電路包括計量芯片電能脈沖信號傳輸電路、多功能口的測試脈沖傳輸電路、rs485信號傳輸電路，所述計量芯片電能脈沖信號傳輸電路、多功能口的測試脈沖傳輸電路、rs485信號傳輸電路分別與mcu數據處理器連接。

計量芯片電能脈沖信號傳輸電路包括光耦opt3、光耦opt7，電阻r38與光耦opt7內的發光二極管正極連接，光耦opt7內的發光二極管負極接地，光耦opt7內的光敏三極管集電極接工作電壓vdd,光耦opt7內的光敏三極管發射極接電阻r47一端,電阻r47另一端接地，光耦opt7內的光敏三極管發射極與mcu芯片第27腳連接；mcu芯片第28腳與電阻r76、光耦opt3內的發光二極管負極依次連接，光耦opt3內的發光二極管正極接工作電壓，光耦opt3內的光敏三極管的集電極、發射極接至電能表校表輸出端子。

計量芯片電能脈沖ap通過光耦opt7傳輸到mcu芯片的第27腳cfin，通過mcu分頻處理后由mcu芯片的68腳cpll輸出，再傳輸至光耦opt3的前端，一路至電能脈沖指示燈led3，一路至光耦后輸出至接插口或電能表校表輸出端子。

多功能口的測試脈沖傳輸電路包括光耦opt4，電阻r43與光耦opt4內發光二極管負極連接，光耦opt4內發光二極管正極接工作電壓vdd,光耦opt4內光敏三極管的集電極、發射極連接電能表秒脈沖或時段投切脈沖輸出端子。多功能口的測試脈沖(時鐘秒脈沖/時段投切脈沖)由mcu的79腳tm輸出。

rs485信號傳輸電路包括光耦opt5、光耦opt6，數據接收串口mrx與電阻r28、電容c53、光耦opt5內光敏三極管的集電極分別連接，電阻r28接電源電壓dvdd，光耦opt5內光敏三極管的發射極、電容c53接地，光耦opt5內發光二極管正極接工作電壓vdd，光耦opt5內發光二極管負極、電阻r36、mcu芯片第14腳mictx依次連接；數據發送串口mtx與光耦opt6內發光二極管負極連接，電源電壓dvdd接電阻r37后與光耦opt6內發光二極管正極連接，光耦opt5內光敏三極管的集電極與電阻r46一端、電容c28一端、mcu芯片第13腳micrx分別連接，電阻r46另一端接工作電壓vdd,光耦opt5內光敏三極管的發射極、電容c28另一端接地。單相電經穩壓芯片ic2穩壓后轉換為電源電壓dvdd，穩壓芯片ic2選用78l05sot-89長電的型號。單相電經經整流橋堆整流，然后經運放芯片ic4轉換為工作電壓vdd。整流橋堆bd1選用mb10smbs型號，ic4采用lv2842xlvddcrsot6芯片。

數據接收串口mrx、數據發送串口mtx與mcu芯片的數據串口第14、13腳mtx、mrx經過光耦opt5、光耦opt6連接，光耦起到強電和弱電隔離的作用。

光耦opt3、光耦opt7、光耦opt5、光耦opt6、光耦opt4采用816d型號，電阻r76、電阻r43、電阻r28、電阻r46、電阻r38、電阻r47采用2k5％0603,r36、r37采用1k5％0603，電容c35、電容c28選用20pf5％0603。

如圖5所示，液晶顯示及背光電路包括液晶顯示器lcd1和晶體管bg1，所述液晶顯示器lcd1、晶體管bg1都與mcu數據處理器連接。所述液晶顯示器lcd1采用sdh-m11218s03-hp4型號，所述晶體管bg1采用wr81063031wh0111mdk-6431w1a0背光型號。單相電220vac經變壓器降壓后為電源電壓dvdd，電源電壓dvdd經電源dc/dc轉換電路轉換后得到工作電壓vdd。變壓器采用hy-b35-1301型號。

如圖4所示，載波通信接口電路包括以雙排針載波接口j2為中心的接口電路，雙排針載波接口j2的第2腳、電阻r31連接后接mcu芯片第38腳；雙排針載波接口j2的第3腳與電阻r48、電阻r50分別連接，電阻r48接工作電壓vdd；雙排針載波接口j2的第4腳與電阻r30連接，雙排針載波接口j2的第8腳與電阻r29連接，雙排針載波接口j2的第5腳與電阻r34、電阻r49分別連接，電阻r34接工作電壓vdd；雙排針載波接口j2的第12腳與并聯的電容c19、電容c21連接后接地。其中，電阻r50接mcu芯片第35腳，電阻r30接mcu芯片第36腳，電阻r29接mcu芯片第40腳，電阻r49接接mcu芯片第39腳。

電阻r29、電阻r30、電阻r31、電阻r49、電阻r50選用100r5％0805，電阻r48、電阻r34選用5.1k5％0805，電容c19、電容c21選用10uf10％080516vx5r。

j2是載波模塊的插座接口，對應腳接mcu芯片對應的標記的腳。j1接口直接接市電的火線和零線。即低壓電力線載波信號通道。

以上為本發明的優選實施方式，并不限定本發明的保護范圍，對于本領域技術人員根據本發明的設計思路做出的變形及改進，都應當視為本發明的保護范圍之內。