[發明專利]單相多用戶多功能智能化電能表

在審

• 申請號: 201610536167.9
• 申請日: 2016-07-10
• 公開（公告）號: CN107589288A
• 公開（公告）日: 2018-01-16
• 發明（設計）人: 郭洪
• 申請（專利權）人: 郭洪
• 主分類號: G01R11/57
• 分類號: G01R11/57
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域

本發明涉及單相多用戶多功能智能化電能表。

背景技術

目前一般的家用全電子式的電能表，大多采用專用計量芯片設計電量計量采集電路，采用機電式計度器作為顯示裝置，只具有電能計量功能，結構簡單，價格便宜，適合一戶一表使用，近幾年得到推廣應用。這類電表，內部不含微處理器，難于實現分時計量、遠程抄表、預付費、定時供電控制等功能。在一些用電集中的場所，如大學生宿舍，分戶計量時每層需安裝多塊電表，給施工、抄表、控制等帶來困難。一單相多用戶智能化電能表，采用一塊微處理器，不僅能實現對多個用戶的電能計量，而且具有分時計量、遠程抄表、預付費、定時供電控制等多種功能。

發明內容

為解決上述問題，本發明設計了單相多用戶多功能智能化電能表。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

單相多用戶多功能智能化電能表由顯示電路，計量電路接口電路和供電控制電路，非易失存儲器電路組成。

所述顯示電路，對多用戶多功能的電能表來講，其基本要求是正常計量情況下，需要同時清楚顯示出用戶編號和其用電量，以便查看、抄表等。顯示電路由10位LED數碼管和3只發光二極管構成。

所述計量電路，AD 7755是一款功率/電能專用IC，基本工作原理是，被測電流經芯片內可編程增益放大器(PGA)放大后接電流通道的ADC，并由此ADC轉換為對應的數字信號。再經相位校正和高通濾波，進入乘法器。乘法器的另一路輸入是由電壓通道ADC轉換而來的、與被測電壓對應的數字信號。相乘后產生瞬時功率信號。此信號經低通濾波器濾除其中的交流分量，提取出負載消耗的瞬時有功功率，以較短時間對瞬時有功功率進行累計，求得與瞬時有功功率成正比的高頻頻率并經CF輸出，送MCU微控制器累加計數，實現對電能的計量。

所述供電控制電路，供電控制電路實現電表對用戶供電的控制。當電表工作在預付費方式時，處理器會不停比較用戶用電量和預購電量，當用戶預購電量使用完畢，實現自動斷電，當用戶再次預購電量后系統將自動送電。

所述非易失存儲器電路，采用鐵電非易失存儲器，是美國Ramtran公司剛剛推出的一種新型非易失性存儲器件，簡稱FRAM。與普通EEPROM相比，除具有非易失特性、功耗低、價格相對較低的特點外，最大的優點在于，擦寫次數多(5V供電的FRAM擦寫次數達到100億次)、速度快(串口總線的FRAM的CLK的頻率高達20MHz，無10ms的寫等待周期)，MCU每檢測一個脈沖就可以寫到FRAM保存起來，以1600個脈沖為1度計算，FRAM能存160萬度電，對單相表和單相復費率電表已足夠使用。

本發明的有益效果是，單相多用戶多功能智能化電能表采用AD 7755電能計量專用芯片和單片機設計的多用戶多功能電能表，具有結構簡單、成本低廉、功能強、安裝使用和管理比較方便等優點，在城鎮居民住宅、學生公寓、商鋪等得到廣泛應用，是很有市場前景的一種智能化電表。

附圖說明

下面結合附圖對本發明進一步說明。

圖1是電能表硬件結構框圖。

圖2是多通道電量采集電路圖。

圖3是供電控制電路圖。

具體實施方式

在圖1中，系統主要由電量計量采集電路、微處理器、實時日歷時鐘電路、非易失存儲器電路、顯示電路、遠程通信電路、供電控制電路等部分組成。用戶電能計量采用專用集成電路設計，每一戶的計量脈沖信號，經I/O接口電路連接到系統總線，在微處理器的控制下，輪流采集并計數其脈沖信號，達到0.1kWh時，將電量存儲到非易失存儲器中，以防電量丟失。整個電表采用分時方式，輪流顯示用戶使用的電量數據。遠程通信電路可實現電表聯網和遠程抄表；實時日歷時鐘實現電表的復費率和定時供電；系統運行監視電路實時監控電表運行情況，增加電表的可靠性。

在圖2中，自AD 7755采樣的電能脈沖經光電隔離后，送到了I/O接口芯片74HC 373，MCU自74HC 373讀入8個通道的電能脈沖信號，采用軟件方法，識別出每個通道電能脈沖是否出現脈沖下降沿，若出現下降沿，便進行脈沖計數和電量累計達到電能計量目的。I/O接口可達到1～ 5個，使整個系統的用戶通道數達到1～ 40個，在一個MCU控制下實現對多個用戶的電能計量。

在圖3中，供電控制電路實現電表對用戶供電的控制。當電表工作在預付費方式時，處理器會不停比較用戶用電量和預購電量，當用戶預購電量使用完畢，實現自動斷電，當用戶再次預購電量后系統將自動送電。當某用戶出現拖交電費等不良情況時，管理者可對該用戶實現強制停電。在大學生宿舍等需要定時供電的場所，在實時日歷時鐘的配合下，實現整表用戶的送電、停電控制。單片機P1口4位口線P1.0～P1.3輸出控制信號，經74LS145BCD-十進制譯碼器，輸出兩個電平始終相反的信號A、B控制三極管的導通或截至，控制磁保繼電器觸點的閉合或斷開，達到供電控制目的。其他用戶的磁保繼電器的控制信號A、B皆為低，保持供電狀態不變。