專利名稱：一種抗強電磁場智能型電能表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及ー種智能型電能表，特別是涉及到一種抗強電磁場智能型電能表。
背景技術(shù)：
隨著用電設(shè)備的不斷増加和多祥化，各種電磁場對計費電 能表的影響日趨明顯。有些用戶為降低生產(chǎn)成本，常以電磁方式進行竊電；為防止非法竊電，影響智能型電能表的計量精度，抗外界強電磁場影響智能電能表的研發(fā)就顯得尤為重要。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是為解決上述問題，設(shè)計了一種抗強電磁場智能型電能表，以解決原有老式智能電能表受外界電磁場影響電能計量精度偏移甚至停止工作的問題。本實用新型提供的一種抗強電磁場智能型電能表，包括電源電路、計量模塊、MCU控制單元；所述電源電路、計量模塊、MCU控制單元相互之間電氣連接；較優(yōu)地所述電源電路還包括開關(guān)電源或線性電源，和電源變壓器；所述電源變壓器電氣連接在電源電路之前；較優(yōu)地所述計量模塊還包括專用電能計量單元、電壓采樣單元、火線電流采樣單元、零線電流采樣單元；所述專用電能計量単元與所述電壓采樣單元、火線電流采樣單元、零線電流采樣單元電氣連接；更優(yōu)地，所述專用電能計量単元，用于計量単相正反向有功電能，電壓、電流、功率、功率因數(shù)值等；更優(yōu)地，電壓采樣單元，用于把市電電壓轉(zhuǎn)換成專用電能計量芯片可以運算的電平;更優(yōu)地，火線電流采樣單元，用于把用戶火線實際使用負荷電流轉(zhuǎn)換成專用電能計量芯片可以運算的電平；更優(yōu)地，零線電流采樣單元用于把用戶零線實際使用負荷電流轉(zhuǎn)換成專用電能計量芯片可以運算的電平；較優(yōu)地所述MCU控制單元還包括ESAM認證單元；所述ESAM認證單元與所述MCU控制單元電氣連接；并由所述MCU控制，實現(xiàn)外部命令的解密運算功能；更優(yōu)地，所述ESAM認證單元還包括ESAM電源控制電路，用以保證在強干擾造成ESAM工作異常時對其重新上電復(fù)位操作；較優(yōu)地,還包括載波通訊單元；所述載波通訊單元通過USART接ロ與所述MCU控制單元電氣連接，實現(xiàn)PLC電カ線載波通訊功能；更優(yōu)地，所述載波通訊單元還包括載波發(fā)送保護電路，用以保證在電壓低的情況下鎖閉發(fā)送輸出，從而保證MCU主控回路正常運行；較優(yōu)地,還包括紅外通訊單元；所述紅外通訊單元通過模擬異步串ロ與所述MCU控制單元電氣連接，實現(xiàn)調(diào)制型紅外通訊功能；更優(yōu)地，所述紅外通訊單元還包括38K調(diào)制功能，通過高頻信號提高紅外通訊的抗干擾能力；較優(yōu)地,還包括485通訊單元；所述485通訊單元與所述MCU控制單元電氣連接，實現(xiàn)485通訊功能；更優(yōu)地，所述485通訊單元還包括光電隔離電路，用以實現(xiàn)485通訊回路與儀表內(nèi)部回路的光電隔離；較優(yōu)地,還包括負荷控制單元；所述負荷控制單元通過驅(qū)動電路與所述MCU電氣連接，用以實現(xiàn)用戶負荷的接通和斷開功能；較優(yōu)地,還包括按鍵控制單元；所述按鍵控制單元與所述MCU控制單元電氣連接，用以把用戶需求通過按鍵傳輸?shù)絻x表內(nèi)部；·更優(yōu)地，所述按鍵控制單元還包括停電支持電路，用以保證市電缺失情況下的按鍵系統(tǒng)的正常運行；較優(yōu)地,還包括!XD顯示單元；通過顯示驅(qū)動電路把所述MCU控制單元要顯示的內(nèi)容傳輸給所述IXD顯示單元；更優(yōu)地，所述IXD顯示單元還包括停電顯示電路，用以實現(xiàn)市電缺失條件下的顯示功能；較優(yōu)地,還包括實時時鐘單元；所述實時時鐘單元通過同步通訊方式(IIC)與所述MCU控制單元電氣連接，實現(xiàn)實時時鐘的傳輸；更優(yōu)地，所述實時時鐘單元還包括停電供電控制電路，用以保證市電缺失條件下實時時鐘單元的正常工作；較優(yōu)地,還包括電池供電單元；所述電池供電單元連接到所有需要在市電缺失條件下工作的単元，保證此條件下的正常工作；更優(yōu)地，所述電池供電單元還包括逆向充電保護電路，用以保證電池不會被反充電造成爆炸。本實用新型公開的ー種抗強電磁場智能型電能表，具有抗外界強電磁場、分時計量、階梯電量、電カ參數(shù)測量、電能脈沖輸出、485及電カ線載波通信、參數(shù)存儲、停電顯示等功能。具有計量精度高、性能穩(wěn)定、使用方便等特點，可以達到I級以上計量精度，優(yōu)于國家電網(wǎng)標準要求的2級計量精度，可廣泛應(yīng)用于電カ行業(yè)的電能計量、集抄自動化以及配電自動化領(lǐng)域。

圖I為本實用新型實施例公開的ー種抗強電磁場智能型電能表的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實施例下面結(jié)合說明書附圖對本實用新型的具體實施方式
做詳細描述。本實用新型實施例提供一種抗強電磁場智能型電能表，如圖I所示，本實用新型提供的一種抗強電磁場智能型電能表，包括電源電路、計量模塊、MCU控制單元；所述電源電路、計量模塊、MCU控制單元相互之間電氣連接；所述電源電路給所有模塊提供電源；所述計量模塊負責電能量運算；所述MCU控制單元，可用MC9S08AC60型號，用以完成功能實現(xiàn)。所述電源電路還包括開關(guān)電源或線性電源，和電源變壓器；所述電源變壓器電氣連接在電源電路前面，負責把市電電壓轉(zhuǎn)換成低的可供內(nèi)部模塊使用的電壓；并采用有一定抗磁干擾能力的電源變壓器，使電源變壓器處于距離各個儀表表殼側(cè)壁都超過30mm的位置，受磁場影響最小的側(cè)面對應(yīng)距離儀表表殼側(cè)壁，保證受磁場影響最小的側(cè)面面對磁場源。所述計量模塊還包括專用電能計量単元、電壓采樣單元、火線電流采樣單元、零線電流采樣單元；所述專用電能計量単元與所述電壓采樣單元、火線電流采樣單元、零線電流采樣單元電氣連接；所述電壓采樣單元、火線電流采樣單元、零線電流采樣單元提供給所述專用電能計量単元可用以運算的電壓和電流采樣信號。所述專用電能計量單元,用于計量單相正反向有功電能，電壓、電流、功率、功率因數(shù)示值等；所述電壓采樣單元，用于把市電電壓轉(zhuǎn)換成專用電能計量芯片可以運算的電平；所述火線電流采樣單元，用于把用戶火線實際使用負荷電流轉(zhuǎn)換成專用電能計量芯片可以運算的電平；所述零線電流采樣單元用于把用戶零線實際使用負荷電流轉(zhuǎn)換成專用電能計量芯片可以運算的電平。本實用新型實施例提供的一種抗強電磁場智能型電能表，發(fā)明人通過縮小采樣回路所包裹的環(huán)路面積、改善線路板上器件布局及繪圖設(shè)計等方式來增強計量模塊的抗強磁場能力。為縮小采樣回路包裹面積，本實用新型電流采樣為錳銅分流器垂直與儀表側(cè)壁并相對遠離側(cè)壁的布局，從而保證來自于側(cè)壁的強磁場幾乎不會“穿過”采樣所包裹的環(huán)路；并基于采樣阻值與采樣體長度成正比的原理，通過計算采用更合理的采樣阻值，有效地減小采樣體長度來進ー步減小環(huán)路包裹面積。本實用新型線路板器件布局及繪圖設(shè)計方面，根據(jù)差分采樣原理，線路板盡量保證差分采樣線的長度一致、包裹環(huán)路面積最小、串接電阻采用1%精度和5ppm熱穩(wěn)定性。經(jīng)過上述改進，實驗證明在輸入點為零的情況下板上不會由于強電磁干擾而產(chǎn)生額外的足以影響到電能計量精度的差分感生電動勢。所述MCU控制單元還包括ESAM認證單元；所述ESAM認證單元,與所述MCU控制單元電氣連接；并由所述MCU控制，實現(xiàn)外部命令的解密運算功能。所述ESAM認證單元還包括ESAM電源控制電路，用以保證在強干擾造成ESAM工作異常時對其重新上電復(fù)位操作。本實用新型一種抗強電磁場智能型電能表還包括載波通訊單元；所述載波通訊單元通過USART接ロ與所述MCU電氣連接，實現(xiàn)PLC電カ線載波通訊功能。所述載波通訊單元還包括；載波發(fā)送保護電路，用以保證在電壓低的情況下鎖閉發(fā)送輸出，從而保證MCU主控回路正常運行。本實用新型還包括紅外通訊單元；所述紅外通訊單元通過模擬異步串ロ與所述MCU控制單元電氣連接，實現(xiàn)調(diào)制型紅外通訊功能。所述紅外通訊單元還包括38K調(diào)制功能，通過高頻信號提高紅外通訊的抗干擾能力。用38K作為高頻調(diào)制信號遵循部頒通訊規(guī)約DL/T645-2007。[0045]本實用新型還包括485通訊單元；所述485通訊單元與所述MCU控制單元電氣連接，實現(xiàn)485通訊功能。所述485通訊單元還包括光電隔離電路，用以實現(xiàn)485通訊回路與儀表內(nèi)部回路的光電隔離。本實用新型還包括負荷控制単元；所述負荷控制單元通過驅(qū)動電路與所述MCU電氣連接，用以實現(xiàn)用戶負荷的接通和斷開功能。本實用新型還包括按鍵控制単元；所述按鍵控制單元與所述MCU控制單元電氣連接，用以把用戶需求通過按鍵傳輸?shù)絻x表內(nèi)部。所述按鍵控制單元還包括停電支持電路，用以保證市電缺失情況下的按鍵系統(tǒng)的正常運行。 本實用新型還包括IXD顯示單元；通過顯示驅(qū)動電路把所述MCU控制單元要顯示的內(nèi)容傳輸給所述し⑶顯示單元。所述IXD顯示單元還包括停電顯示電路，用以實現(xiàn)市電缺失條件下的顯示功能。本實用新型還包括實時時鐘單元；所述實時時鐘單元通過同步通訊方式(IIC)與所述MCU控制單元電氣連接，實現(xiàn)實時時鐘的傳輸。所述實時時鐘單元還包括停電供電控制電路，用以保證市電缺失條件下實時時鐘單元的正常工作。本實用新型還包括電池供電單元；所述電池供電單元連接到所有需要在市電缺失條件下工作的単元，保證此條件下的正常工作。所述電池供電單元還包括逆向充電保護電路，用以保證電池不會被反充電造成爆炸。上述技術(shù)方案不僅體現(xiàn)了本實用新型技術(shù)方案的優(yōu)選技術(shù)方案，且本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員如對其中某些部分可能做出的一些變動，均體現(xiàn)了本實用新型的基本原理，則都屬于本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求1.一種抗強電磁場智能型電能表，其特征在于，包括電源電路、計量模塊、MCU控制單元；所述電源電路、計量模塊、MCU控制單元相互之間電氣連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的抗強電磁場智能型電能表，其特征在于，所述計量模塊還包括專用電能計量単元、電壓采樣單元、火線電流采樣單元、零線電流采樣單元；所述專用電能計量單元與所述電壓采樣單元、火線電流采樣單元、零線電流采樣單元電氣連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的抗強電磁場智能型電能表，其特征在于，所述專用電能計量単元，用于計量単相正反向有功電能，電壓、電流、功率、功率因數(shù)示值；所述電壓采樣單元，用于把市電電壓轉(zhuǎn)換成專用電能計量芯片可以運算的電平；所述火線電流采樣單元，用于把用戶火線實際使用負荷電流轉(zhuǎn)換成專用電能計量芯片可以運算的電平；所述零線電流采樣單元用于把用戶零線實際使用負荷電流轉(zhuǎn)換成專用電能計量芯片可以運算的電平。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的抗強電磁場智能型電能表，其特征在于，所述MCU控制單元還包括ESAM認證單元；所述ESAM認證單元與所述MCU控制單元電氣連接；并由所述MCU控制，實現(xiàn)外部命令的解密運算功能；所述ESAM認證單元還包括ESAM電源控制電路，用以保證在強干擾造成ESAM工作異常時對其重新上電復(fù)位操作。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的抗強電磁場智能型電能表，其特征在于，還包括載波通訊單元；所述載波通訊單元通過USART接ロ與所述MCU控制單元電氣連接，實現(xiàn)PLC電カ線載波通訊功能；所述載波通訊單元還包括載波發(fā)送保護電路，用以保證在電壓低的情況下鎖閉發(fā)送輸出，從而保證MCU主控回路正常運行。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的抗強電磁場智能型電能表，其特征在于，還包括紅外通訊單元；所述紅外通訊單元通過模擬異步串ロ與所述MCU控制單元電氣連接，實現(xiàn)調(diào)制型紅外通訊功能；所述紅外通訊單元還包括38K調(diào)制功能，通過高頻信號提高紅外通訊的抗干擾能力。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的抗強電磁場智能型電能表，其特征在于，還包括485通訊單元；所述485通訊單元與所述MCU控制單元電氣連接,實現(xiàn)485通訊功能；所述485通訊單元還包括光電隔離電路，用以實現(xiàn)485通訊回路與儀表內(nèi)部回路的光電隔離。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的抗強電磁場智能型電能表，其特征在于，還包括負荷控制單元；所述負荷控制單元通過驅(qū)動電路與所述MCU電氣連接，用以實現(xiàn)用戶負荷的接通和斷開功能。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的抗強電磁場智能型電能表，其特征在于，還包括按鍵控制單元；所述按鍵控制單元與所述MCU控制單元電氣連接，用以把用戶需求通過按鍵傳輸?shù)絻x表內(nèi)部；所述按鍵控制單元還包括停電支持電路，用以保證市電缺失情況下的按鍵系統(tǒng)的正常運行。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的抗強電磁場智能型電能表，其特征在于，還包括LCD顯示單元；通過顯示驅(qū)動電路把所述MCU控制單元要顯示的內(nèi)容傳輸給所述IXD顯示單元；所述IXD顯示單元還包括停電顯示電路，用以實現(xiàn)市電缺失條件下的顯示功能。
專利摘要本實用新型公開了一種抗強電磁場智能型電能表，包括電源電路、計量模塊、MCU控制單元；所述電源電路、計量模塊、MCU控制單元相互之間電氣連接。利用本實用新型技術(shù)方案制作的一種抗強電磁場智能型電能表，具有抗外界強電磁場、計量精度高、性能穩(wěn)定、使用方便等特點；可以達到1級以上計量精度，優(yōu)于國家電網(wǎng)標準要求的2級計量精度，可廣泛應(yīng)用于電力行業(yè)的電能計量、集抄自動化以及配電自動化領(lǐng)域。
文檔編號G01R22/06GK202631627SQ20122029384
公開日2012年12月26日 申請日期2012年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月18日
發(fā)明者張健, 王恩領(lǐng), 于立華, 葛朋, 曹英, 魏中, 王洪生 申請人:北京博納電氣有限公司