專利名稱：具有采集功能的電子式電能表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是涉及一種將電能表與數(shù)據(jù)采集器的功能合為一體的具有采集功能的電子式電能表。
背景技術(shù)：
隨著人民的生活水平的改善，對生活質(zhì)量的要求也在不斷的提高。那種早期的平房建筑群正在被一幢幢高樓大廈所代替。表計數(shù)據(jù)挨家挨戶的靠人工抄收已經(jīng)變得越來越困難。因此，需要一種數(shù)據(jù)采集器將機電一體或全電子的三表，比如電能表、水表、煤氣表、熱量表等表計設備，通過計量把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成脈沖信號輸出。數(shù)據(jù)采集器按每種表計的常數(shù)采集各個表計設備的脈沖信號，然后通過內(nèi)部計算，得到相應的表計數(shù)據(jù)，存儲在數(shù)據(jù)采集器中。最后由數(shù)據(jù)集中器，通過某種通訊手段(如RS485等)，將每戶數(shù)據(jù)采集器中的數(shù)據(jù)，抄收到上位機(如PC主站)。然而，現(xiàn)有的傳統(tǒng)表箱沒有安裝數(shù)據(jù)采集器的空間。所以需要用該套系統(tǒng)，必須更換現(xiàn)有的傳統(tǒng)表箱，成本較高，而且增加了安裝的難度。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于，提供一種能有效克服上述缺陷，可以大大節(jié)省從傳統(tǒng)無集抄狀態(tài)到集抄系統(tǒng)的改造成本，有效利用能源，提高各部門的工作效率。本實用新型的技術(shù)方案為，一種具有采集功能的電子式電能表，主要是由電能表表體組成，其特征在于該表體內(nèi)設有一數(shù)據(jù)采集器和單片機表體外設有數(shù)據(jù)顯示器，表體下端則設有多表信號接入端口和通信部分。由于采用上述方案，不難得出本實用新型具有如下有益效果，本實用新型結(jié)構(gòu)合理，構(gòu)思巧妙，可以大大節(jié)省從傳統(tǒng)無集抄狀態(tài)到集抄系統(tǒng)的改造成本，有效利用能源，提高各部門的工作效率，是一項利國利民的壯舉，具有推廣價值。
以下結(jié)合附圖
和實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述。
圖為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
圖中，電能表表體1內(nèi)設有數(shù)據(jù)采集器2和單片機，表體外設有數(shù)據(jù)顯示器3，表體下端則設有多表信號接入端口4和通信部分5。
水表、煤氣表、熱量表等表計設備，通過計量把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成脈沖信號輸出。具有采集功能的電子式電能表按每種表計的常數(shù)采集各個表計設備的脈沖信號，然后通過內(nèi)部計算，得到相應的表計數(shù)據(jù)，存儲在電能表中。最后由數(shù)據(jù)集中器，通過某種通信手段(如RS485等)，將每戶數(shù)據(jù)采集器中的數(shù)據(jù)，抄收到上位機(如PC主站)。以此實現(xiàn)將電能表與數(shù)據(jù)采集器集成于一體的具有采集功能的電子式電能表中。
該實用新型可以廣泛的運用于民用單相電能表，民用單相多費率電能表，民用三相電能表，民用三相多費率電能表，以及各種工業(yè)用的高端電能表，實用性非常廣泛。
在此，我們以最簡單的民用單相電能表，作為實例來說明。
該電能表主要由四部分組成電源、計量、數(shù)字、RS485通信部分。
電源部分給其他三部分提供電源。工頻220V交流經(jīng)變壓器降壓得到三組低壓交流，其中一組為非隔離輸出，由變壓器初級抽頭形成，該組輸出經(jīng)二極管整流，電容穩(wěn)壓再經(jīng)78L05穩(wěn)壓管降壓得到5V直流，供給計量部分工作。另外兩組為隔離輸出，由變壓器兩組次級形成，同樣經(jīng)過整流、穩(wěn)壓、降壓的過程得到兩組5V直流，一組供給數(shù)字部分工作，另一組供給RS485通信部分工作。
計量部分采用ADI公司的ADE7751電能計量芯片，該芯片具有3路16位的A/D轉(zhuǎn)換通道，一路為電壓通道，另外兩路為2個電流通道，可分別采取零、相線上的電流信號，實現(xiàn)防竊電功能。當電能表正常工作時，零、相線上的電流分別經(jīng)互感器和對應的采樣電阻，產(chǎn)生兩路毫伏級的電壓信號，作為電流回路的采樣信號輸入到芯片的2個電流通道，ADE7751比較兩路信號取其中較大者作為計量用，達到防部分接地竊電模式；同時，相電電壓經(jīng)電阻分壓電路，產(chǎn)生數(shù)百毫伏的電壓信號，作為相電壓回路的采樣信號輸入至芯片的電壓通道，電壓和電流信號經(jīng)運算放大器和A/D轉(zhuǎn)換變成數(shù)字信號，二者由乘法器相乘得到瞬時功率，經(jīng)低通濾波，再由數(shù)字頻率轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換變成脈沖信號輸出。
由ADE7751產(chǎn)生的脈沖信號經(jīng)過光隔隔離輸入到數(shù)字部分。數(shù)字部分又可分為單片機MCU、數(shù)據(jù)儲存單元EEPROM、數(shù)據(jù)指示、實時時鐘、通信模塊和鋰電池等幾部分。其中單片機最為主要，它通過控制其余幾部分實現(xiàn)計算、采集、指示、通信等功能。單片機采用了MICROCHIP的PIC16LC926。該芯片具有液晶驅(qū)動和低功耗等特點。它主要完成功能如下1.電量計算。ADE7751發(fā)出的電量脈沖經(jīng)過光隔輸入到芯片的中斷口，每一個脈沖產(chǎn)生一個中斷，進入中斷服務程序，再根據(jù)電表常數(shù)(每個脈沖多少度電或每度電多少個脈沖)計算得到電量。
2.多表脈沖采集及計算。水表、煤氣表、熱量表等表的輸出脈沖同樣輸入到芯片的中斷口，與電量計算相似，根據(jù)各表的常數(shù)得到相應的數(shù)據(jù)。與電量脈沖中斷口不同的是，這些中斷口還具有中斷喚醒功能。停電時，變壓器停止供電，由鋰電池支持MCU進入休眠狀態(tài)，當水表等有脈沖產(chǎn)生時，中斷口的信號變換會喚醒MCU，使其進入中斷程序完成計量。
3.數(shù)據(jù)指示。MCU驅(qū)動LCD液晶顯示，循環(huán)顯示當前時間、日期和各種表的數(shù)據(jù)。作為電表，它還具有電量脈沖燈指示。
4.數(shù)據(jù)儲存。采用MICROCHIP的EEPROM 24LC64。該芯片采用了12C接口與MCU通信。具有64Kbits的儲存空間，儲存了各表7天的實時數(shù)據(jù)(每個表7*24＝168個數(shù)據(jù)記錄)。由于其非易失特性，下電時，存儲的數(shù)據(jù)不會丟失。
5.實時時鐘。采用EPSON的RX8025，該芯片同樣采用了12C接口與MCU通信。為芯片提供時鐘信息，實現(xiàn)了定時存儲數(shù)據(jù)功能。掉電時由備用鋰電池提供時鐘所需電源。
6.通信。由MCU完成遠紅外和RS485兩種通信方式。遠紅外通信便于工作人員現(xiàn)場通過手持設備(PDA)讀取電表信息。RS485通信支持上一級數(shù)據(jù)集中器對其數(shù)據(jù)抄收。
7.鋰電池在停電時為MCU及實時時鐘提供電源。實現(xiàn)停電時采集其余多表脈沖的功能。由于芯片的低功耗特性，鋰電流消耗只有幾十微安，壽命可以達到十幾年。
RS485通信部分采用TI的SN65HVD3082E芯片，具有256個節(jié)點。根據(jù)RS485的電氣特性，運用獨立的一組電源供電，并用光隔將其與MCU部分隔離。該部分主要實現(xiàn)了與上一級數(shù)據(jù)集中器的相連，組成集抄網(wǎng)絡。
權(quán)利要求1.一種具有采集功能的電子式電能表，主要是由電能表表體組成，其特征在于該表體內(nèi)設有一數(shù)據(jù)采集器和單片機表體外設有數(shù)據(jù)顯示器，表體下端則設有多表信號接入端口和通信部分。
專利摘要本實用新型公開了一種具有采集功能的電子式電能表，主要是由電能表表體組成，其特點在于該表體內(nèi)設有一數(shù)據(jù)采集器和單片機表體外設有數(shù)據(jù)顯示器，表體下端則設有多表信號接入端口和通信部分。本實用新型結(jié)構(gòu)合理，構(gòu)思巧妙，可以大大節(jié)省從傳統(tǒng)無集抄狀態(tài)到集抄系統(tǒng)的改造成本，有效利用能源，提高各部門的工作效率。是一項利國利民的壯舉，具有推廣價值。
文檔編號G01R22/06GK2840061SQ20052004621
公開日2006年11月22日 申請日期2005年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月2日
發(fā)明者周峰, 彭建民, 徐峰, 俞毅誠 申請人:上海協(xié)霖電子有限公司