单相智能电能表

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单相智能电能表 \n技术领域\n[0001] 本实用新型涉及一种单相智能电能表。 \n背景技术\n[0002] 目前，现有单相智能电能表中包括管理MCU、专用计量芯片、专用时钟芯片、专用液晶驱动芯片、电源模块、电压采样模块、电流采样模块、按键输入模块、通信模块、液晶显示屏、ESAM模块和存储模块，由管理MCU对各个功能器件予以管理控制，但这种技术方案器件多，成本高，同时也影响系统可靠性。 \n实用新型内容\n[0003] 本实用新型的目的是提供一种性价比高的单相智能电能表。 \n[0004] 本实用新型提供的这种单相智能电能表，包括电源模块、电压采样模块、电流锰铜采样模块、电流CT采样模块、按键输入模块、载波通信模块、RS485通信模块、红外通信模块、信号报警灯、液晶显示屏、ESAM模块、内卡存储模块和SOC芯片，用于电能表的管理及其计量、RTC时钟校验和LCD液晶驱动；电源模块给SOC芯片供电，SOC芯片的AD采样端口与电压采样模块连接，该芯片的AD采样端口与电流锰铜采样模块连接，该芯片的AD采样端口与电流CT采样模块连接，该芯片的IO端口与按键输入模块连接，该芯片通过串口与载波通信模块连接，该芯片通过串口与RS485通信模块连接，该芯片通过串口与红外通信模块连接，该芯片的IO端口与信号报警灯连接，该芯片的COM端口和SEG端口与液晶显示屏连接，该芯片的IO端口与ESAM模块连接，该芯片通过I2C总线与内卡存储模块连接。 [0005] 所述SOC芯片采用TI公司型号为MSP430F6736的处理器芯片。所述按键输入模块包含三路按键电路，分别是用于开盖检测的常闭按键电路、用于编程输入的编程按键电路、用于显示翻页的循显按键电路。所述信号报警灯包含三种报警指示灯，分别是用于故障报警的报警指示灯、用于跳闸指示的跳闸指示灯和用于输出功率信号指示的脉冲输出指示灯。 \n[0006] 本实用新型利用单颗高集成度的SOC芯片代替常规电能表设计方案中的管理MCU、专用计量芯片、专用时钟芯片、专用液晶驱动芯片，这种设计方案打破了传统的电能表的设计方案，进一步提高了电能表的安全性能，降低电能表的硬件成本以及生产、物料管理成本，从而大幅提高了电能表整表的性价比。 \n附图说明\n[0007] 图1是本实用新型的原理框图。 \n具体实施方式\n[0008] 如图1所示，本实用新型包括电源模块、电压采样模块、电流锰铜采样模块、电流CT采样模块、按键输入模块、载波通信模块、RS485通信模块、红外通信模块、信号报警灯、液晶显示屏、ESAM模块、内卡存储模块和SOC芯片，用于电能表的管理及其计量、RTC时钟校验和LCD液晶驱动；电源模块给SOC芯片供电，SOC芯片的AD采样端口与电压采样模块连接，该芯片的AD采样端口与电流锰铜采样模块连接，该芯片的AD采样端口与电流CT采样模块连接，该芯片的IO端口与按键输入模块连接，该芯片通过串口与载波通信模块连接，该芯片通过串口与RS485通信模块连接，该芯片通过串口与红外通信模块连接，该芯片的IO端口与信号报警灯连接，该芯片的COM端口和SEG端口与液晶显示屏连接，该芯片的IO端口与ESAM模块连接，该芯片通过I2C总线与内卡存储模块连接。 \n[0009] 下面按照不同的功能模块对本实用新型作进一步说明。 \n[0010] 1.电压、电流模拟前端输入及其高精度AD采样模块 \n[0011] 电压采样是测量分压电阻上的电压，间接地推算出输入电压值。电流锰铜采样是对输入电流的采样，由于直接对电流测量不是很方便，所以电路采用间接的方法，对输入电流流过的锰铜上的电压进行采样，最后间接地算得输入电流值。电流CT采样是对输出电流的采样，同样是通过采集电阻上的电压，实现对电流的间接测量。电流CT采样与电流锰铜采样配合使用，能够很好地检测电网中的电流，特别是可以防止用户非法窃电。本实用新型采用的SOC芯片集成了高精度24位Σ-△ADC，可通过Σ-△ADC采样得到精度和分辨率都很高的数字信号，为后续的计量算法提供了可靠的采样数据。\n[0012] 2.液晶显示模块 \n[0013] 由于本实用新型的SOC芯片自带LCD驱动，所以设计使用时只需要按照实际情况合理分配COM端口和SEG端口即可。\n[0014] 具体工作时，本实用新型选择的是8COM、17SEG的液晶屏，所以只需将分配好管脚与液晶显示屏的管脚一一对应的连接即可。 \n[0015] 3.通信模块 \n[0016] 本实用新型的通信模块包括红外通信模块、RS485通信模块、载波通信模块。SOC芯片均分别通过串口与这三类通讯模块连接并进行数据通信的。 \n[0017] 红外通信模块包括红外发送电路和红外接收电路。红外接收电路主要由红外接收管组成，能够将调制过的38kHz的红外信号解析成调制之前的信号。 \n[0018] RS485通信模块是电能表与上位机通信的一个重要模块，RS485通信模块传输的是差分信号，因此具有信号不易衰减、传输距离远的特点。RS485通信模块包括RS485通信接收单元和RS485通信发射单元。 \n[0019] 本实用新型采用的是现有的载波通信模块，SOC芯片通过串口与载波通信模块连接。 \n[0020] 4.数据存储及其加密 \n[0021] 本实用新型的内卡模块用于数据存储，ESAM模块用于数据加密管理。本实用新型的内卡模块实际上是一块型号为24LC256的EEPROM存储芯片。SOC芯片通过I2C总线与内卡模块进行数据交互。\n[0022] 5.人机交互模块 \n[0023] 人机交互模块包括按键输入模块和报警指示灯。\n[0024] 本实用新型的按键输入模块包含三路按键电路，分别是常闭按键电路、编程按键电路、循显按键电路。常闭按键电路用于开盖检测，编程按键电路用于编程输入，循显按键电路用于显示翻页功能。 \n[0025] 本实用新型包含三种报警指示灯，分别是报警指示灯、跳闸指示灯和脉冲输出指示灯。报警指示灯用于故障报警，跳闸指示灯用于跳闸指示，脉冲输出指示灯用于输出功率信号指示。 \n[0026] 6.SOC芯片内部其它模块 \n[0027] SOC芯片内部还包括RTC时钟模块、内部定时器模块、内部温度传感器模块、内部电压传感器模块等。RTC模块能够通过设置实现万年历功能，除此之外，RTC模块可以和内部温度传感器、电压传感器配合实用，通过软时钟算法，实现对秒脉冲的误差补偿功能。