专利名称：预付费阶梯电价电能表的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电力测量装置，具体地说，涉及一种预付费电能表。
背景技术：
现有的预付费电表包括接触卡式和非接触式两种。其中，接触卡式电表由磁卡、电卡和CPU卡等各种方式，其主要特点是通过各种卡与插卡机结合，相互传递信息来完成信息交换。接触卡式电表大多用在民用的单相电路系统、便于进行插卡操作的场合。然而，对于使用量大的三相电源，电表装于密封的计量柜、配电柜中，计量柜、配电柜也可能安装于高压电线源近处或电线杆高处，接触卡式电表在操作、安全和电费管理上都存在困难，且计量不准确。非接触式电表大多采用红外信号等手段传递电表信息，可以实现远程抄收，但是其抗干扰能力差，传输可靠性受到较大的限制，且由于受到干扰，计量不准确。

实用新型内容本实用新型的目的在于针对现有预付费电能表存在抗干扰性差、计量不准确等上述不足，提供一种抗干扰性强、计量准确的预付费阶梯电价电能表。本实用新型的技术方案为一种预付费阶梯电价电能表，所述的电能表电路包括电源电路、计量电路、通讯电路以及MCU电路，所述的电源电路包括MCU电源电路、计量电源电路、以及RS485通讯电源电路三个独立的电路；所述的计量电路包括一个与MCU相连通的计量芯片电路，以及分别于计量芯片电路相连接的被测电压拾取电路和被测电路拾取电路；所述的通讯电路包括与MCU双向联通的通讯信道切换电路以及分别与通讯信道切换电路双向连接的RS485通讯通道和红外通讯通道；所述的MCU电路包括分别与MCU相连接的电池欠压检测电路、系统掉电检测电路和I2C总线电路，以及与MCU双向连接的ICP电路。优选的是，所述的I2C总线电路包括I2C总线、温度传感器、实时时钟、存储器、IXD 驱动显示装置，温度传感器、实时时钟、存储器、IXD驱动显示装置分别通过I2C总线与MCU 双向连接，IXD驱动显示装置包括IXD驱动器和与IXD驱动器连接的IXD显示器。优选的是，所述的电源电路中，计量电源电路和RS485通讯电源电路均为由降压、 整流、稳压和滤波四部分构成的稳压电路；MCU电源电路包括一个稳压电路、快速上电电路、以及实时时钟供电电路。优选的是，所述的计量芯片电路包括计量芯片，以及分别与计量芯片相连接的电压通道电路、电流通道电路、滤波器电路和接口电路，电压通道电路为一个通过电阻分压的分压电路，电流通道电路为一个PGA可编程的差动运算放大电路，接口电路通过光耦器件与MCU相连接。优选的是，所述的电流通道电路还设置有抗混滤波器电路，该抗混滤波器电路由两个一阶低通滤波器组成。优选的是，所述的红外通讯通道包括发射电路和接收电路，接收电路为红外接收集成电路。[0010] 优选的是，所述的RS485通讯通道通过光耦器件分别与MCU电路和RS485总线电路相连接。 优选的是，所述的MCU电路还包括一个与MCU连接的指示灯电路，该指示灯电路包括峰指示电路、谷指示电路和通讯指示电路。优选的是，所述的MCU选用89LPC931或922两种单片机。本实用新型的有益效果为本实用新型结构合理、抗干扰性能强，使用安全可靠， 计量准确，设置有MCU电源电路、计量电源电路、以及RS485通讯电源电路三个独立的电路， 使计量电路，RS485通讯和MCU的电源相互隔离，达到互不影响的目的，提高了电表的抗干扰性、可靠性。本实用新型通过电阻分压，可在一定范围内调整信号电压的大小，确保电压通道中信号电压在其工作的范围内，校验电能输出脉冲的频率，调整电表的精度，通过抗混滤波器滤除电流通道的高频分量，并补偿电流信号本身不平衡造成的误差，提高了电表计量的准确性；并两个通讯信道实现远程网络抄表。

附图1为本实用新型具体实施例的结构框图。附图2为本实用新型MCU电源电路中稳压电路的电路原理图。附图3为本实用新型MCU电源电路中快速上电电路的电路原理图。附图4为本实用新型MCU电源电路中实时时钟供电电路的电路原理图。附图5为本实用新型电压通道电路的电路原理图。附图6为本实用新型电流通道电路的电路原理图。
具体实施方式
本实用新型的具体实施方式
如图1至6所示一种预付费阶梯电价电能表，所述的电能表电路包括电源电路、计量电路、通讯电路以及MCU电路。电源电路包括MCU电源电路、计量电源电路、以及RS485通讯电源电路三个独立的电路；计量电源电路和RS485通讯电源电路均为由降压、整流、稳压和滤波四部分构成的稳压电路；MCU电源电路包括一个稳压电路、快速上电电路、以及实时时钟供电电路。计量电路包括一个与MCU相连通的计量芯片电路，以及分别于计量芯片电路相连接的被测电压拾取电路和被测电路拾取电路；计量芯片电路包括计量芯片，以及分别与计量芯片相连接的电压通道电路、电流通道电路、滤波器电路和接口电路，电压通道电路为一个通过电阻分压的分压电路，电流通道电路为一个 PGA可编程的差动运算放大电路，接口电路通过光耦器件与MCU相连接。通讯电路包括与 MCU双向联通的通讯信道切换电路以及分别与通讯信道切换电路双向连接的RS485通讯通道和红外通讯通道；电流通道电路还设置有抗混滤波器电路，该抗混滤波器电路由两个一阶低通滤波器组成；红外通讯通道包括发射电路和接收电路，接收电路为红外接收集成电路；RS485通讯通道通过光耦器件分别与MCU电路和RS485总线电路相连接。MCU电路包括分别与MCU相连接的电池欠压检测电路、系统掉电检测电路和I2C总线电路，以及与MCU双向连接的ICP电路。I2C总线电路包括I2C总线、温度传感器、实时时钟、存储器、IXD驱动显示装置，温度传感器、实时时钟、存储器、IXD驱动显示装置分别通过I2C总线与MCU双向连接，IXD驱动显示装置包括IXD驱动器和与IXD驱动器连接的IXD显示器。MCU电路还包括一个与MCU连接的指示灯电路，该指示灯电路包括峰指示电路、谷指示电路和通讯指示电路。MCU选用89LPC931或922两种单片机。MCU电源电路中，稳压电路的工作原理为通过电网输入220V的交流电源，通过变压器TRl降压，在5、6端产生12V的交流电源，通过ABl全波整流集成块及由Cl、TR2、C2、 El构成的差分滤波网络滤波，产生一个带有一定脉动分量的直流电。再通过并联稳压集成电路LM317，同时调整Rl、R2的比值，得到所需电压值。快速上电电路的工作原理为利用MAX809电源监控芯片，当上电电源达到电压门槛时，Tl三极管导通，开通电源通道，达到 MCU快速上电的目的。实时时钟供电电路的工作原理为当电网正常供电时，V3.9的电压为3. 9V，大于电池电压，由于VD1器件的作用，VDD选择V3. 9电源供电；当电网停电时，由于 VDl器件的作用，VDD选择电池电源供电，同时电池通过R7限流对时钟芯片供电；电路中有电池电压检测网络，检测网络有R5、R6和ClO组成的，由于R5、R6远远大于R7，所以可以忽略R7的影响，检测网络的电流几乎等于零，也不消耗电池的能量。计量电路中，电压通道电路实际上是一个分压电路，通过电阻分压，确保ADE7755 电压通道中信号电压在其工作的范围内。由于预付费阶梯电价电能表工作的实际环境和元件参数的误差，在电压衰减网络中，设计一个电阻调整网络，可在一定范围内调整信号电压的大小，校验ADE7755电能输出脉冲的频率，调整预付费阶梯电价电能表的精度，因此电压衰减网络又称校验网络。电流通道电路是一个PGA可编程的差动运算放大电路，外围电路主要是抗混滤波器，是由R27、C19和M8、C21组成的两个一阶低通滤波器组成，滤除电流通道的高频分量。C20是通过几1跳线来选择是否作用于系统，它是补偿电流信号本身不平衡造成ADE7755计量电能出现比较大的误差，人为造成不平衡，使得系统达到平衡的目的。 DVDD和AVDD通过C22、R23、R29组成的滤波电路连接在一起，同时AGND和DGND通过电感连接在一起，滤除干扰。选择内部基准电源，在基准电源输出端加上一个滤波电容C24，加强内部基准不受外界干扰。ADE7755芯片的接口电路主要是CF脚的输出脉冲和REVP脚的电能方向指示，并通过光藕器件和MCU电路进行隔离输出。
权利要求1.一种预付费阶梯电价电能表，其特征在于所述的电能表电路包括电源电路、计量电路、通讯电路以及MCU电路，所述的电源电路包括M⑶电源电路、计量电源电路、以及 RS485通讯电源电路三个独立的电路；所述的计量电路包括一个与MCU相连通的计量芯片电路，以及分别于计量芯片电路相连接的被测电压拾取电路和被测电路拾取电路；所述的通讯电路包括与MCU双向联通的通讯信道切换电路以及分别与通讯信道切换电路双向连接的RS485通讯通道和红外通讯通道；所述的MCU电路包括分别与MCU相连接的电池欠压检测电路、系统掉电检测电路和I2C总线电路，以及与MCU双向连接的ICP电路。
2.如权利要求1所述的预付费阶梯电价电能表，其特征在于所述的I2C总线电路包括I2C总线、温度传感器、实时时钟、存储器、IXD驱动显示装置，温度传感器、实时时钟、存储器、IXD驱动显示装置分别通过I2C总线与MCU双向连接，IXD驱动显示装置包括IXD驱动器和与IXD驱动器连接的IXD显示器。
3.如权利要求2所述的预付费阶梯电价电能表，其特征在于所述的电源电路中，计量电源电路和RS485通讯电源电路均为由降压、整流、稳压和滤波四部分构成的稳压电路； MCU电源电路包括一个稳压电路、快速上电电路、以及实时时钟供电电路。
4.如权利要求1所述的预付费阶梯电价电能表，其特征在于所述的计量芯片电路包括计量芯片，以及分别与计量芯片相连接的电压通道电路、电流通道电路、滤波器电路和接口电路，电压通道电路为一个通过电阻分压的分压电路，电流通道电路为一个PGA可编程的差动运算放大电路，接口电路通过光耦器件与MCU相连接。
5.如权利要求4所述的预付费阶梯电价电能表，其特征在于所述的电流通道电路还设置有抗混滤波器电路，该抗混滤波器电路由两个一阶低通滤波器组成。
6.如权利要求1所述的预付费阶梯电价电能表，其特征在于所述的红外通讯通道包括发射电路和接收电路，接收电路为红外接收集成电路。
7.如权利要求1所述的预付费阶梯电价电能表，其特征在于所述的RS485通讯通道通过光耦器件分别与MCU和RS485总线电路相连接。
8.如权利要求1所述的预付费阶梯电价电能表，其特征在于所述的MCU电路还包括一个与MCU连接的指示灯电路，该指示灯电路包括峰指示电路、谷指示电路和通讯指示电路。
9.如权利要求1至8任意一项所述的预付费阶梯电价电能表，其特征在于所述的MCU 选用89LPC931或922两种单片机。
专利摘要本实用新型涉及一种阶梯式计费的电表装置，所述的电能表电路包括电源电路、计量电路、通讯电路以及MCU电路，电源电路包括MCU电源电路、计量电源电路、以及RS485通讯电源电路三个独立的电路；计量电路包括一个与MCU相连通的计量芯片电路，以及分别于计量芯片电路相连接的被测电压拾取电路和被测电路拾取电路；通讯电路包括与MCU双向联通的通讯信道切换电路以及分别与通讯信道切换电路双向连接的RS485通讯通道和红外通讯通道；MCU电路包括分别与MCU相连接的电池欠压检测电路、系统掉电检测电路和I2C总线电路，以及与MCU双向连接的ICP电路。本实用新型结构合理、抗干扰性能强，使用安全可靠，计量准确。
文档编号G01R22/06GK202196118SQ20112007451
公开日2012年4月18日 申请日期2011年3月21日 优先权日2011年3月21日
发明者刘方升 申请人:北京华煜宏博科技有限公司