[實用新型]一種帶ZigBee通信模塊的單相智能電能表

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220685202.0
• 申請日: 2012-12-13
• 公開（公告）號: CN202975153U
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周慧欣;孫娟
• 申請（專利權(quán)）人: 青島乾程電子科技有限公司
• 主分類號: G01R22/10
• 分類號: G01R22/10;G08C17/02
• 代理公司: 青島高曉專利事務(wù)所 37104
• 代理人: 張世功

技術(shù)領(lǐng)域:

本實用新型屬于電能計量技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種帶ZigBee通信模塊的單相智能電能表，用于對電能量進行采集測量和顯示。?

背景技術(shù)：

目前，普遍單相智能電能表的通信方式主要是使用RS485線或低壓電力線載波與終端或采集器通信，485總線是一種用于設(shè)備聯(lián)網(wǎng)的、經(jīng)濟型的、傳統(tǒng)的工業(yè)總線方式，其通訊質(zhì)量需要根據(jù)施工經(jīng)驗進行調(diào)試和測試才可以得到保證，485總線雖然簡單，但也必須嚴格按照安裝施工規(guī)范進行布線，利用已有的電力線路進行載波數(shù)據(jù)通信，實現(xiàn)與供電系統(tǒng)連接的各類用電設(shè)備和各類數(shù)據(jù)采集設(shè)備的互聯(lián)互通，已在抄表和遠程控制中實際應(yīng)用。但是低壓電力線載波通訊有很多缺點：一是電力載波抄表的成功率低；二是通訊速度慢，波特率只有幾百bps；三是需要根據(jù)現(xiàn)場安裝路由裝備；而且使用GPRS或CDMA模塊等無線通信模塊則需要交納網(wǎng)絡(luò)運營費用，產(chǎn)生的運營費用往往難以讓用電用戶接受。?

發(fā)明內(nèi)容：

本實用新型的發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點，尋求設(shè)計提供一種適用于智能電網(wǎng)使用需求的帶ZigBee通信模塊的單相智能電能表。?

為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的主體結(jié)構(gòu)包括單相交流電源、電流采樣模塊、AC-DC變壓器、負載、后備電池、電壓采樣模塊、計量單元、電源模塊、LCD顯示模塊、LCD控制驅(qū)動、微控制器、光電隔離、實時時鐘芯片RTC、數(shù)據(jù)EEPROM、校表EEPROM、紅外接口、RS485接口和ZigBee通信模塊；電流采樣模塊和電壓采樣模塊電連通后構(gòu)成電能信號采集單元,電壓采樣模塊通過分壓電阻與單相交流電源電連通，電流采樣模塊通過電流互感器與單相交流電源電連通；計量單元與電能信號采集單元電連接，分別取得電流和電壓的?采集信號，并對單相電壓、電流、功率和電能進行計量；計量單元通過SPI總線與微控制器電信息連通，微控制器從計量單元讀取計量數(shù)據(jù)并根據(jù)計量數(shù)據(jù)分別計算有功功率、電壓有效值和電流有效值；LCD顯示模塊采用I2C總線并通過LCD控制驅(qū)動與微控制器電信息連通，顯示微控制器處理的數(shù)據(jù)；單相交流電源通過AC-DC變壓器變?yōu)橹绷麟姾笈c電源模塊連通，電源模塊與后備電池聯(lián)合構(gòu)成電源單元，電源模塊分別與計量單元和微控制器電連接，提供電能表工作電源；實時時鐘芯片RTC與微控制器電連接，后備電池經(jīng)過電源模塊與微控制器電連通，用于滿足ANSI標(biāo)準(zhǔn)的多費率分時計量及發(fā)生停電時實時時鐘芯片RTC自動切換到后備電池；校表EEPROM與微控制器電信息連通用于存放校表數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)EEPROM與微控制器電信息連通用于存儲微控制器處理的數(shù)據(jù)，包括當(dāng)前正反向有功電能、凍結(jié)數(shù)據(jù)、編程、校時、掉電、電表清零和開表蓋的記錄；ZigBee通信模塊與微控制器通過光電隔離的UART口相互電信息連接，采用支持IEEE802.15.4協(xié)議的ZigBee無線通信模塊，該ZigBee無線通信模塊經(jīng)無線通信信道與遠程抄表裝置鏈接；負載串接電流采樣模塊后與單相交流電源電連接實現(xiàn)電源對負載的供電并完成電能量的計量。?

本實用新型的單相交流電源經(jīng)電流采集模塊通過電流互感器對電流進行采樣，經(jīng)電壓采樣模塊通過分壓電阻對電壓進行采樣，然后將電壓電流信號傳給計量單元進行計算，微控制器從計量單元中讀取計量數(shù)據(jù)并根據(jù)計量數(shù)據(jù)分別計算有功功率、電壓有效值和電流有效值，電源模塊為電能表工作提供電源，微控制器通過LCD控制驅(qū)動控制LCD顯示模塊對微控制器處理的數(shù)據(jù)進行顯示，紅外接口、RS485接口和ZigBee通信模塊通過光電隔離與計量單元連接實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收發(fā)送處理，實時時鐘芯片RTC為電能表提供實時時鐘數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)EEPROM存儲微控制器處理的各種電能和事件記錄數(shù)據(jù)，校表EEPROM存儲校表數(shù)據(jù)；單相交流電源經(jīng)AC-DC變壓器后變?yōu)橄到y(tǒng)的工作的直流電源；紅外接口、RS485接口、ZigBee通信模塊與電能表內(nèi)部通過?光電隔離進行隔離，對電能表進行防護，防止因靜電等外界因素損壞電能表內(nèi)部器件。?

本實用新型涉及的電流采樣模塊采用電流互感器隔離結(jié)構(gòu)，對火線電流進行電流取樣；電壓采樣模塊采用分壓電阻對連接電壓進行電壓取樣；ZigBee通信模塊采用深圳市昊輝微電子有限公司生產(chǎn)的國網(wǎng)采集器模塊的HD250系列模塊，自帶HHNet自組網(wǎng)協(xié)議，接口協(xié)議與定義域國網(wǎng)單相表完全兼容，能兼容DL/T645-1997及2007通訊協(xié)議，模塊工作在2.4GHZ?ISM16個頻段；電能表中設(shè)置有紅外接口，分別與RS485接口和ZigBee通信模塊電信息連通后與微控制器電信息連接，支持紅外光口通訊，支持RS-485通訊。?