一種反遙控竊電的智能電表的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種智能電表，具體涉及一種反遙控竊電的智能電表。
【背景技術】
[0002] 電能是人們日常生活中不可缺少的一種清潔能源。為了合理規劃用電量和收取電 費，電力公司在用戶端通過安裝電表以計量電能。在經濟利益的驅使下，大量不法分子通過 各種手段竊取電能，性質極其惡劣。竊電者在竊電時胡亂接線很有可能使線路燒毀，造成大 面積停電、火災以及其他民事糾紛、甚至刑事案件。另外，竊電現象還破壞了原本正常穩定 的電力市場環境，給國家和社會帶來了經濟損失。隨著科技的發展，竊電的手段也日趨變得 多樣化和高科技化，遙控竊電就是高科技竊電的一種典型形式。整套遙控器竊電裝置分為 接收部分和發射部分兩部分。其工作原理是:將遙控信號接收部分放于電表箱內，當竊電不 法分子發射遙控信號時，位于電表內的遙控信號接收部分接收到信號，然后控制電路中的 繼電器工作，使電表電流回路短接達到竊電的目的。遙控竊電多見于工廠、網吧、歌廳等大 負荷用電單位。
【發明內容】
[0003] 本實用新型提供一種反遙控竊電的智能電表，在現有具有遠程抄表功能的基礎 上，實現了反遙控竊電的功能。當竊電現象發生時，不但可以跳閘以保護電能，還能利用遠 程通信模塊、載波模塊向電力公司發出報警。
[0004] 本實用新型所采用的技術方案是:一種反遙控竊電的智能電表，包括MCU處理器模 塊、電源電路。所述MCU處理器模塊分別連接時鐘電路、通信模塊、GPS模塊。所述MCU處理器 模塊分別連接繼電器電路、紅外光檢測電路、電表電流檢測模塊、電流電壓采集電路。載波 電路通過A/D轉換器連接MCU處理器模塊。
[0005] 所述電源電路包括串聯于變壓器回路中的熱敏電阻R1、并聯于變壓器回路中的壓 敏電阻R2、降壓變壓器T1，降壓變壓器T1的二次側連接整流橋D5,降壓變壓器T1用于將220V 交流電壓降壓后輸送至整流橋D5,整流橋D5輸出端并聯有：多組濾波電容C1~C6;以及多 個穩壓二極管D4、D6、D7、D9。
[0006] 所述整流橋D5輸出端并聯有：單向導通二極管D1、D2、D3、D8，單向導通二極管D1、 D2、D3、D8分別連接有直流電源VI、直流電源V2、直流電源V3、直流電源V4。
[0007] 所述載波電路包括發射部分、接收部分、調制部分；
[0008] 所述發射部分包括變壓器T12，變壓器T12連接電感L12、回路電容C22，電感L12、回 路電容C22用于調整發射電流和波形；
[0009] 所述調制部分包括調制解調器PL2102B，調制解調器PL2102B連接Μ⑶處理器模塊； [0010]所述接收部分包括二極管D12、二極管D32,二極管D12、二極管D32正反并聯，用于 箝位;二極管D12、二極管D32兩端并聯有電容C62、電感L22,電容C62、電感L22構成諧振電 路。
[0011] 所述電流電壓采集電路包括電壓采集部分、電流采集部分；
[0012] 所述電流采集部分包括錳銅分流器R53,錳銅分流器R53用于將電力線上的大電流 信號轉化為MCU處理器模塊識別的差分電流信號，錳銅分流器R53的兩端分別連接濾波電感 L13-端、濾波電感L23-端，濾波電感L13另一端、濾波電感L23另一端分別連接正反并聯的 穩壓二極管D13、穩壓二極管D23,電流采集部分采集的電流信號通過限流電阻、濾波電容 后，輸入ESP430芯片；
[0013]電壓采集部分采集的電壓信號經過限壓、限流、濾波后輸入ESP430芯片。
[0014] 所述繼電器電路為正負電源供電的0CL放大器。
[0015]所述電表電流檢測模塊包括霍爾元件、信號調理電路、A/D轉換器。
[0016] 所述MCU處理器模塊為MSP430FE427單片機。
[0017]所述通信模塊包括RS-485接口、儲存電路。
[0018] 相比現有的智能電表或者防竊電裝置，本實用新型一種反遙控竊電的智能電表， 具有如下有益效果：
[0019] 1:本實用新型在現有智能電表遠程抄表技術的基礎上添加了跳閘功能，使遙控竊 電現象發生時能夠自動切除用戶端供電，并通過載波模塊和通信模塊兩個模塊向電力公司 報警，確保該現象能被電力公司察覺。
[0020] 2:本實用新型實現了由電力公司唯一控制電能表的開機和對用戶供電的功能。一 旦遙控竊電現象發生導致跳閘后，電能表只有在電力公司的允許下，才能重新投入工作計 量電能，最大程度地保證了該現象被電力公司工作人員查獲。
【附圖說明】
[0021 ]圖1為本實用新型智能電表模塊連接示意圖；
[0022] 圖2為本實用新型智能電表的電表電流檢測模塊連接示意圖；
[0023] 圖3為本實用新型智能電表的通信模塊連接示意圖。
[0024] 圖4為本實用新型智能電表的電源電路圖。
[0025] 圖5為本實用新型智能電表的載波電路圖。
[0026] 圖6為本實用新型智能電表的電流電壓采集電路圖；
[0027] 圖7為本實用新型智能電表的繼電器電路圖。
[0028]圖8為本實用新型智能電表的信號調理電路圖。
[0029] 圖9為本實用新型智能電表的紅外線接收電路。
【具體實施方式】
[0030] 如圖1~圖3所示，一種反遙控竊電的智能電表，包括Μ⑶處理器模塊、電源電路。所 述MCU處理器模塊分別連接時鐘電路、通信模塊、GPS模塊。所述MCU處理器模塊分別連接繼 電器電路、紅外光檢測電路、電表電流檢測模塊、電流電壓采集電路。載波電路連接MCU處理 器模塊。
[0031] 智能電表需要不間斷供電，為防止不法分子在電路做手腳使電能產生沖擊導致電 表不能正常工作的情況出現，需要對供電電路進行保護。另一方面，調制解調器和單片機等 硬件單元的正常工作也依賴于正常穩定的工作電壓。因此，保證電源的穩定性和可靠性是 設計電源電路的基礎。所以電源電路的設計著重在變壓器的一次側對電路進行了過電壓和 雷擊保護。
[0032] 如圖4所示，R1為熱敏電阻，串聯于變壓器回路中。當變壓器回路出現過電壓的時 候，經過回路的電流會顯著上升。電阻的溫度也會隨之上升，則熱敏電阻R1的阻值上升反過 來將一次側的電壓限定在合適的范圍內。壓敏電阻R2并聯于回路中。平時，正常供電電壓下 壓敏電阻R2處在不導通狀態。當出現雷擊時，壓敏電阻R2兩端電壓急劇升高，根據壓敏電阻 的特性其阻值反而會急劇減小。從而使壓敏電阻R2導通，有效保護了電路。變壓器T1為降壓 變壓器，將220V的交流電壓降壓后輸送至D5整流橋。電容(：1、02,03、04,05、06分別為三組依 次容量減少的濾波電容，其目的是有助于形成更好的直流包絡線。D4，D6，D7，D9為穩壓二極 管，提供不同的工作電壓電壓給載波電路、主電路和繼電器電路使用。〇1，02,03,08分別為 單向導通的二極管，平時二極管保持截止狀態，各電路的供電由整流電路提供。掉電時二極 管導通，直流電源投入工作，￥1，￥2，￥3，￥4可使電表在掉電狀態依然保持工作。
[0033]圖4中各元件參數為：
[0034] Cl=0.1yF，C2 = 0.1yF，C3 = 0.05yF，C4 = 0.05yF，C5 = 0.22yF，C6 = 0.22yF。
[0035] 如圖5所示，載波電路大致可分為發射部分、接收部分和調制部分。接收部分中的 D12和D32為兩個正反并聯的穩壓二極管用于箝位，以防止大電流;C62、C72和L22構成諧振 電路，其具體參數并未給出。因為諧振頻率視不同的要求可以改變，屆時可自行調整。諧振 電路以對電力公司所發出的開機信號進行選擇，從而提高接收信號的質量。開機信號經諧 振電路接收后輸入半雙工調制解調器轉化為數字信號，最后輸入單片機讓其判斷。發射部 分中的發射回路電容C22、電感L12用于調整發射電流和波形，減小C22和增大L12將減小發 射電流和改善波形;反之，將增大發射電流和波形失真情況。發生竊電時的報警信號由單片 機發出經調制解調器調制為模擬信號，4個三極管將經調制后的模擬信號逐級放大，最后通 過耦合電容C12耦合進入電力線。另外4個二極管起到保護電路的作用。調制部分中的調制 解調器的型號為PL2102B，PL2102是專為電力線通信網絡設計的半雙工異步調制解調器，僅 由單一的+5V電源供電，是特別針對中國電力網惡劣的環境所研制開發的低壓電力線載波 通信芯片。由于采用了直接序列擴頻、數字信號處理、直接數字頻率合成等新技術，并采用 大規模數字/模擬混合〇. 35μπι CMOS工藝制作，所以在抗干擾及抗衰落性能以及國內外同類 產品性價比等方面有著出眾的表現。
[0036]圖5中各元件參數為：
[0037] R12 = 3.3kQ ,R52 = 4.7kQ ,R62 = 4.7kQ
[0038] C12 = 0.22yF,C22 = 0.22yF
[0039] C32 = 0.01yF,C42 = 0.01yF,C52 = 0.01yF
[0040] L12 = 18yF,VCC2 = 5V,VEE2 = 12V〇
[0041] 如圖6所示，電流電壓采集電路大致分為兩個部分：電壓采集部分和電流采集部 分。電流采集部分中的R53是一個錳銅分流器，將電力線上的大電流信號轉化為單片機易識 別的差分電流信號，再經兩個濾波電感L13、L23進行濾波處理。D13、D23為兩個正反并聯的 穩壓二極管形成門限電路鎖定電壓范圍以防止高壓燒毀單片機。采集的信號經過限流電阻 再經濾波電容輸入ESP430電能計量芯片。電壓采集部分同樣將采集到的電壓信號經限壓、 限流、濾波最后輸入ESP430電能計量芯片。電壓電流采集電路和ESP430電能計量芯片實現 了本實用新型中智能電表的基表功能，也就是電能計量功能。
[0042] 圖6中各元件參數為：
[0043] R13 = 2〇Q ,R23 = lkQ ,R33 = lkQ ,R53 = 300uQ ,R63 = 330kQ ,R73 = 330kQ ,
[0044] R83 = 330kQ ,R93 = llkQ ,R103 = llkQ ,R113 = llkQ ,
[0045] C13 = 33nF,C23 = 33nF,
[0046] C33 = 33nF，C43 = 33nF。
[0047] 如圖7所示為繼電器電路圖。A、B是單片機的兩個I/O分別輸出開機和跳閘信號。整 個電路是正負電源雙供電的O