CN201336059Y - 一种多功能预付费电能表 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种电力系统用预付费电能表，包括单片机电路及与单片机电路连接的存储器、电能脉冲采集电路、拉合闸控制电路、数据传送电路、CPU卡接口电路、显示电路等。其中所述的数据传送电路包括RS485电路、红外电路、电力载波电路和无线电路中的至少两种，所述CPU卡接口电路采用插接式IC卡接口电路或射频卡式接口电路。本实用新型性能稳定、功能多样，其采用多种上行通讯方式与控制主站进行数据交换，有效避免了采用单一信道时一旦出现通讯故障而影响后台采集数据不完整的情况，有利于提高电力用户电能信息采集系统的工作效率，具有很强实用价值和良好的市场前景，其还具有专门的ESAM嵌入式安全模块和断电检测模块，使用安全可靠。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种预付费电能表。
背景技术
供电部门通过电表计量各用户用电量，传统的人工催缴电费方式，增加了电力部门管理成本，现在可以利用远程抄表技术和预付费电表来解决这个问题。现有的预付费电能表也有多种形式，例如专利号为CN99116904.2中提到利用寻呼控制的预付费电表，专利号为200520090889.3中提到的代码式预付费电表。但现有预付费电表在计量和通讯方面往往功能单一，已不能完全满足用户的实际使用要求。
实用新型内容
针对现有技术的缺点，本实用新型的目的是提供一种多功能预付费电能表，该电表具备多个不同类型的通信接口和上层设备进行通信，用以克服采用单一信道时可能出现的通信不良的状况；具有分时计量功能，克服以往电表计量功能单一的缺点，适应当前电能紧张分时计价的情况；具有专门的加密模块，使用安全可靠。
为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：
提供一种多功能预付费电能表，该电表包括：主控电路，由单片机及存储单片机参数数据的存储器组成；电能脉冲采集电路，其输入端采样电力线路的信号，输出端输出电能计量数据至单片机；拉合闸控制电路，其输入端接收单片机的断电控制信号，输出端控制电表内部的继电器进而控制用电线路连通或断开；显示电路，由单片机直接驱动，用于显示电表各项参数数据；电源电路，用于提供电源给单片机及电表内各功能电路；其特点是增加了多个与单片机连接用于与上行数据采集设备通讯的数据传送电路和用于给电表进行现场电量充值的CPU卡接口电路。所述数据传送电路包括RS485电路、红外电路、电力载波电路和无线电路；所述CPU卡接口电路可以采用插接式IC卡接口电路或射频卡式接口电路。
所述的预付费电能表还包括与单片机连接的用于对CPU卡中的数据进行加密和解密的ESAM嵌入式安全模块。
所述的预付费电能表还包括与单片机连接的用于检测电表内部继电器输出端电压的断电检测电路。
所述的预付费电能表还包括与单片机连接的指示灯电路，包括电源指示灯、通信状态指示灯、脉冲指示灯和拉合闸指示灯。
本实用新型所述预付费电能表性能稳定、功能多样，其采用多种通讯信道与电力部门控制中心进行数据交换，接收控制中心指令或向上传输电力数据，使数据能够稳定、可靠传输，有效避免了采用单一信道时一旦出现通信故障而影响整个电力系统运行的情况；其还具有专门的ESAM嵌入式安全模块和断电检测模块，使用安全可靠。
附图说明
图1为本实用新型功能组成示意框图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
如图1所示，本实用新型包括单片机及与单片机连接的存储器、电能脉冲采集电路、拉合闸控制电路、数据传送电路、CPU卡接口电路、显示电路、电源电路等。
单片机及存储器组成主控电路，用于协调控制其它各功能电路模块工作。
所述数据传送电路集成了红外、RS485、电力线载波和无线这四种通道，可以采用任意一种数据传输通道实现数据交换。RS485通信电路采用专用RS485芯片如SN65LBC184，通过单片机的串行数据发送口RXD、TXD连接RS485芯片，和外部进行数据交换；载波通信电路采用专用载波芯片如PL3201，通过单片机的这两个RXD、TXD管脚来连接载波芯片，和外部进行数据交换；无线通信电路则采用了517MHz或433MHz频率的无线通信模块(也可采用2.4G频率的Zigbee通信模块)，通过单片机RXD、TXD管脚来控制和外部进行数据交换；红外通信电路采用了红外接收管和红外发射管，其利用单片机的串行数据发送口TXD、RXD控制驱动红外接收管和红外发射管的数据收发。
本实用新型可以是三相或单相表，当为单相表时，其电能脉冲采集电路可采用专用的单相计量芯片如ADE7755；当为三相时，可采用专用的三相计量芯片如ADE7752、ADE7758或SA9105F计量芯片，通过对电力线路的电压信号和电流信号分别进行采样，然后通过芯片内部的乘法器计算出电能用量，经A/D转换成脉冲信号，输出到单片机。
所述的拉合闸控制电路，实现方法可将电能表内置单相或三相磁保持继电器，单片机通过控制该继电器的闭合或断开来控制用户线路相线的通电或断电。单片机利用两个IO口控制如BL8023双向继电器驱动IC或如ULN2003A继电器驱动IC来触发继电器动作。
如图，本实用新型还包括与单片机连接的用于对CPU卡中的数据进行加密和解密的ESAM嵌入式安全模块、断电检测电路、电能脉冲测试电路。
所述ESAM(Embedded Secure Access Module)模块可以包括微处理器及与微处理器连接的ROM存储器、EEPROM存储器、DES/3DES加速器、ACE高级加密协处理器等。
ESAM嵌入式安全模块可采用现有成型模块，其支持多级分散的密钥管理系统，支持标准DES和三重DES算法并可以根据密钥长度自动选择算法，支持包括明文、加密及MAC三种方式的文件和密钥操作通讯线路保护。
断电检测电路通过检测电表内部磁保持继电器输出端电压的的大小，进而判断拉合闸控制电路的工作情况，确保可靠拉闸。电能脉冲测试电路产生一预设的标准频率信号给单片机，用于校验电能计量的误差。
本实用新型还包括与单片机连接的指示灯电路，包括电源指示灯、通信状态指示灯、脉冲指示灯和拉合闸指示灯，使管理部门和用户能够对电表的工作情况直观的了解。
如图本实用新型还包括与单片机连接的红外通讯电路，方便与电表进行现场数据传递；提供给单片机工作频率及时间参数的时钟电路，其可采实时时钟芯片，且内部集成了32.768kHz的石英晶体振荡器，简化了外围电路，并可以根据需要进行自由设置以得到较高的频率；同时集成有时钟和日历计数器；可选择24或12小时显示模式；时钟可通过软件方式进行间隔30秒的调整；并提供0.1Hz或1024Hz的定时脉冲输出，以便于在电能表的外部对时钟精度进行定期检查。
本实用新型直接从电力线路取电，通过一路电源电路转换后给单片机及各功能电路供电，另设置一路后备电池，以确保当电网停电时，提供给单片机时间参数的时钟电路还能正常运行。
Claims (7)
1、一种多功能预付费电能表，包括：
主控电路，其包括单片机及存储单片机参数数据的存储器；
电能脉冲采集电路，其输入端采样电力线路的信号，输出端输出电能计量数据至单片机；
拉合闸控制电路，其输入端接收单片机的断电控制信号，输出端控制电表内部的继电器进而控制用电线路连通或断开；
显示电路，由单片机直接驱动，用于显示电表各项参数数据；
电源电路，用于提供电源给单片机及电表内各功能电路；
其特征在于：还包括与单片机连接用于与上行数据采集设备通讯的数据传送电路和用于给电表进行电量充值的CPU卡接口电路；所述数据传送电路包括RS485电路、红外电路、电力载波电路和无线电路中的至少两种，所述CPU卡接口电路采用插接式IC卡接口电路或射频卡式接口电路。
2、根据权利要求1所述的多功能预付费电能表，其特征在于：所述的RS485信道可采用集成芯片SN65LBC184，该芯片控制端与单片机的串行数据发送口RXD、TXD连接。
3、根据权利要求1所述的多功能预付费电能表，其特征在于：所述载波信道可采用PL3201载波芯片，该芯片控制端与单片机的串行数据发送口RXD、TXD连接。
4、根据权利要求1所述的多功能预付费电能表，其特征在于：所述无线电路可采用517MHz或433MHz频率的无线通信模块；或者，采用2.4G频率的Zigbee通信模块。
5、根据权利要求1～4中任一项所述的多功能预付费电能表，其特征在于：该预付费电能表还包括与单片机连接的用于对CPU卡中的数据进行加密和解密的ESAM嵌入式安全模块。
6、根据权利要求1～4中任一项所述的多功能预付费电能表，其特征在于：该预付费电能表还包括与单片机连接的用于检测电表内部继电器输出端电压的断电检测电路。
7、根据权利要求1～4中任一项所述的多功能预付费电能表，其特征在于：该预付费电能表还包括与单片机连接的指示灯电路，包括电源指示灯、通信状态指示灯、脉冲指示灯、报警指示灯和拉合闸指示灯。
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