一種分體式預付費電能表的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電能表領域，尤其是一種分體式預付費電能表。
【背景技術】
[0002]隨著電力公司對分體式預付費電能表需求的不斷增長，采用MBUS通信接口作為戶外表和戶內單元之間接口的分體表有很多優勢，戶內表上不需要另外接電源，當用戶欠費拉閘后用戶家內沒有電源后還能在戶內單元上對戶外電能表充值，MBUS電路通信距離遠抗干擾強的諸多優點。
[0003]目前MBUS有采用電容充放電設計來進行電流信號傳輸，其原理是對電容充放電產生一個門檻值并與原信號比較來實現信號傳輸，該方案信號傳輸存在一定延時，另外干擾信號，原始電流采樣信號過小都會使門檻值變化導致信號失真。因此在信號傳輸延時，信號檢測靈敏度，抗干擾方面存在一定的不足。
【發明內容】
[0004]本實用新型的目的是針對上述問題，提出一種分體式預付費電能表。
[0005]本實用新型的技術方案是:
[0006]一種分體式預付費電能表，它包括數據采集單元、數據處理單元、中央處理器、電源單元、通信裝置、戶內顯示單元和負載控制器，所述的數據采集單元用于從負載處采集電壓信號和電流信號，數據采集單元的信號輸出端與中央處理器的對應數據信號輸入端相連，中央處理器與數據處理單元雙相連接，數據處理單元用于對采集的電壓信號和電流信號進行處理，生成電壓質量信息和電能計量信息，中央處理單元的控制信號端與負載控制器雙相連接，該負載控制器是用于控制用電負載的開關，中央處理單元的通信信號端通過通信裝置與戶內顯示單元雙相連接，所述的戶內顯示單元為提供給用戶操作電能表的接
□ O
[0007]本實用新型的數據采集單元包括:計量模塊的采集單元，所述的計量模塊的采集單元包括電壓、電流采樣電路。
[0008]本實用新型的通信裝置包括485/光口通信模塊和MBUS通信模塊，中央處理器的各通信信號端分別與485/光口通信模塊和MBUS通信模塊連接，所述的485/光口通信模塊用于外設抄讀數據，MBUS通信電路用于與戶內顯示單元連接，接收戶內顯示單元的參數設置或數據查詢。
[0009]本實用新型的MBUS通信模塊包括MBUS通信電路和與之連接的MBUS保護電路。
[0010]本實用新型的MBUS通信電路包括MBUS接收電路和MBUS發送電路；
[0011]電阻R77的一端作為MBUS接收電路的信號輸入與中央處理器的MBUS通信信號輸出端相連，電阻R77的另一端與三極管Q9的基極連接，三極管Q9的集電極接地，發射極接光耦U5輸入端的陰極K，所述的光耦U5輸入端的陽極A接電阻R80的一端，電阻R80的另一端接Vcc，所述的光耦U5輸出端的發射極接地，集電極接穩壓管VDllOM的陰極和電阻R88的一端，瓷片電容C94并接在電阻R88的另一端和穩壓管VDllOM的陽極之間，穩壓管VDllOM的陽極接地，瓷片電容C94的兩端作為MBUS接收電路的輸出接MBUS保護電路，電阻R88和瓷片電容C94的連接點接三端穩壓電源芯片UlO的輸出端，三端穩壓電源芯片UlO的參考地端接穩壓管VDllOM的陰極，三端穩壓電源芯片UlO的輸入端接電解電容C74的正極，電解電容C74的負極接地，瓷片電容C202和串聯的電阻R72、R89均并接在電解電容C74的兩端，串聯的電阻R72、R89的連接點接電源芯片DC/DC的比較器反相輸入端CII，電源芯片DC/DC的開關管集電極端SC接穩壓管D6M的陽極，穩壓管D6M的陰極接電解電容C74的正極，穩壓管D6M的陽極依次串接電阻R200、電感L2和電阻R68后接電源芯片DC/DC的驅動管集電極端DC，電源芯片DC/DC的電源端VCC接電源POWER，電感L2和電阻R68的連接點接電阻R66的一端，電阻R66的另一端接電源POWER，電感L2、電阻R68和R66的連接點接電源芯片DC/DC的電流檢測端IPK，電源芯片DC/DC的充放電端TCAP接電容C91后接地，并聯的電容C201、C200和電解電容C69的兩端分別接電源POWER和地，穩壓管VD112M的陰極接電源POWER，陽極接穩壓管VDlllM的陰極，穩壓管VDlllM的陽極接地；
[0012]電阻R79的一端接Vcc，另一端與光耦U4輸出端的集電極相連，其連接點作為MBUS發送電路的信號輸出與中央處理器的MBUS通信信號輸入端相連，所述的光耦U4輸出端的發射極接地，所述的光耦U4輸入端陽極接電阻R81，所述的光耦U4輸入端陰極接運放U13B的輸出，所述的電阻R81接電解電容ClOO的正極，所述的電解電容ClOO的負極接電阻R84，電阻R84另一端接電阻R60和運放U13A的正極，電阻R60的另一端接電解電容C93的正極和電阻R85的一端，電阻R85的另一端接電阻R82和R86的一端，電阻R86的另一端和點解電容C93負極均接地，所述的運放U13A負極接電阻R83和電阻R59的一端，電阻R83的另一端接電解電容ClOl的陰極，電阻R59的另一端接運放U13A的輸出和R78的一端，電阻R78的另一端接運放U13B的陰極，運放U13B的陽極接電阻R82、R87和電容C190的一端，電阻R87和電容C190的另一端接地，電阻R87、電容C190和地的連接點接電容C92的一端，電容C92的另一端接運放U13A的正極，電容C92和運放U13A正極的連接點接電阻R82和電阻R85的連接點，電容C92、運放U13A正極、電阻R82、R85和電解電容ClOO正極的連接點以及電解電容ClOl的正極作為MBUS發送電路的輸入接MBUS保護電路。
[0013]本實用新型的MBUS保護電路包括雙向穩壓管TVS1、瓷片電容C95、熱敏電阻RTlR和功率采樣電阻R90，所述的功率采樣電阻R90的一端作為MBUS保護電路的輸入與MBUS通信電路相連，功率采樣電阻R90的另一端接雙向穩壓管TVSl的一端，雙向穩壓管TVSl的另一端接端子座J2，所述的雙向穩壓管和瓷片電容C95并聯，所述的瓷片電容C95和熱敏電阻RTlR的一端連接，熱敏電阻RTlR另一端和端子座J2連接，端子座J2用于與戶內顯示單元相連。
[0014]本實用新型的有益效果:
[0015]本實用新型的MBUS電流信號經過采樣電阻后轉為電壓信號，通過隔直、信號濾波、調理，去除10KHZ以上干擾頻率，同時合適的虛地點能避免信號失真及提高信號檢測靈敏度，后級經高速運放放大、門限判斷實現信號傳輸，且傳輸延時小于2us，門限值16~25V可調，也進一步提升抗干擾能力。
[0016]本實用新型的MBUS端口采用熱敏、TVS、功率采樣電阻分時復合保護設計，有220V電壓對MBUS接口攻擊時，內部器件自保護殘壓落在熱敏、TVS、功率采樣電阻上，穩壓管首先動作，熱敏還沒有動作前，在電阻上會有50V左右的電壓壓降，因此這里電阻要采用功率大的插件電阻。在熱敏、TVS復合保護動作之前由功率電阻承載殘壓時間小于2s，之后TVS、熱敏分別動作達到保護目的。
[0017]本實用新型給用戶購電和查詢操作帶來極大方便，并且計量單元可以進行封閉管理，避免偷電現象的發生。開發電流采樣信號隔直虛地差分放大設計的MBUS電路，在信號傳輸延時，信號檢測靈敏度，抗干擾能力方面都有很大優勢，采用分時復合保護設計的MBUS接口，可以通過220V交流電壓攻擊測試，可靠性高。
【附圖說明】
[0018]圖1是本實用新型的原理框圖。
[0019]圖2是本實用新型的MBUS通信電路的電路圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的說明。
[0021]如圖1、2所示，一種分體式預付費電能表，它包括數據采集單元、數據處理單元(型號可為ADE7753)、中央處理器(型號可為MB9AF005)、電源單元、通信裝置、戶內顯示單元和負載控制器(型號可為HFE12)，所述的數據采集單元用于從負載處采集電壓信號和電流信號，數據采集單元的信號輸出端與中央處理器的對應數據信號輸入端相連，中央處理器與數據處理單元雙相連接，數據處理單元用于對采集的電壓信號和電流信號進行處理，生成電壓質量信息和電能計量信息，中央處理單元的控制信號端與負載控制器雙相連接，該負載控制器是用于控制用電負載的開關，中央處理單元的通信信號端通過通信裝置與戶內顯示單元雙相連接，所述的戶內顯示單元為提供給用戶操作電能表的接口。
[0022]本實用新型的數據采集單元包括:計量模塊的采集單元，所述的計量模塊的采集單元包括電壓、電流采樣電路。
[0023]本實用新型的通信裝置包括485/光口通信模塊(型號可為MAX1487)和MBUS通信模塊，中央處理器的各通信信號端分別與485/光口通信模塊和MBUS通信模塊連接，所述的485/光口通信模塊用于外設抄讀數據，MBUS通信電路用于與戶內顯示單元連接，接收戶內顯示單元的參數設置或數據查詢。
[0024]本實用新型的MBUS通信模塊包括MBUS通信電路和與之連接的MBUS保護電路。
[0025]本實用新型的MBUS通信電路包括MBUS接收電路和MBUS發送電路；
[0026]電阻R77的一端作為MBUS接收電路的信號輸入與中央處理器的MBUS通信信號輸出端相連，電阻R77的另一端與三極管Q9的基極連接，三極管Q9的集電極接地，發射極接光耦U5輸入端的陰極K，所述的光耦U5輸入端的陽極A接電阻R80的一端，電阻R80的另一端接Vcc，所述的光耦U5輸出端的發射極接地，集電極接穩壓管VDllOM的陰極和電阻R88的一端，瓷片電容C94并接在電阻R88的另一端和穩壓管VDllOM的陽極之間，穩壓管VDllOM的陽極接地，瓷片電容C94的兩端作為MBUS接收電路的輸出接MBUS保護電路，電阻R88和瓷片電容C94的連接點接三端穩壓電源芯片UlO的輸出端，三端穩壓電源芯片UlO的參考地端接穩壓管VDllOM的陰極，三端穩壓電源芯片UlO的輸入端接電解電容C74的正極，電解電容C74的負極接地，瓷片電容C202和串聯的電阻R72、R89均并接在電解電容C74的兩端，串聯的電阻R72、R89的連接點接電源芯片DC/DC的比較器反相輸入端CII，電源芯片DC/DC的開關管集電極端SC接穩壓管D6M的陽極，