專利名稱：一種多功能電能表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種測量用電量的電能表，具體涉及一種多功能電能表。
背景技術(shù)：
積算電能的機(jī)械式指示電表(俗稱電度表)，是常用的家用式測量用電量的電能 表，因?yàn)橐欢入姶淼哪芰繛?千瓦小時(shí)，故又稱千瓦時(shí)表。其測量原理功率是單位時(shí)間 內(nèi)負(fù)載消耗或電源輸出的能量。為測量電能，要對功率進(jìn)行隨時(shí)間的累積計(jì)算，因此在電能 表中采用了積算機(jī)構(gòu)來代替電表指針。當(dāng)隨時(shí)間累積計(jì)算功率時(shí)，可讓電表內(nèi)的鋁盤旋轉(zhuǎn)， 制動(dòng)永久磁鐵的磁場對旋轉(zhuǎn)的鋁盤產(chǎn)生制動(dòng)力矩，使鋁盤的旋轉(zhuǎn)速度與所測功率成正比， 鋁盤在一段時(shí)間內(nèi)的累計(jì)轉(zhuǎn)數(shù)，即反映這段時(shí)間內(nèi)負(fù)載消耗的電能，機(jī)械式計(jì)數(shù)器通常被 用來作為積算機(jī)構(gòu)，它所記錄的轉(zhuǎn)數(shù)就是消耗電能的度量。隨著工業(yè)的發(fā)展，要求生產(chǎn)一些 具有特殊用途的電能表，如預(yù)收電費(fèi)電能表、分時(shí)計(jì)費(fèi)電能表等，它們的用途及測量線路各 異，但電表的核心測量機(jī)構(gòu)一般均相同。通常，每家每戶的電能表讀數(shù)都需要抄表人員上門抄錄，工作量大，因而本申 請人曾申請中國實(shí)用新型專利帶有GSM/CDMA無線數(shù)字通訊裝置的分時(shí)費(fèi)率電能表(CN 2516977Y)，它是在現(xiàn)有電能表的基礎(chǔ)上增設(shè)有短信發(fā)送和接收裝置，數(shù)傳接收裝置通過控 制接口與表內(nèi)連接，主控臺(tái)用定時(shí)收發(fā)短信的方法交換數(shù)據(jù)及設(shè)置電表的功能，借用無線 通訊，可遠(yuǎn)程抄錄每個(gè)電表上的讀數(shù)，同時(shí)還能檢測每個(gè)表的工作狀態(tài)，大大方便電力部門 的日常維護(hù)抄表工作。但該結(jié)構(gòu)存在的缺點(diǎn)是整個(gè)系統(tǒng)終端較復(fù)雜，制造成本較高，對推 廣使用造成限制；另外，管理系統(tǒng)無法實(shí)時(shí)檢測每個(gè)表的工作狀態(tài)，這是由通訊方式所決定 的，數(shù)據(jù)交換為定時(shí)被動(dòng)讀取，即而無法做到實(shí)時(shí)性，故而，以目前的電能表結(jié)構(gòu)來說，還需 要做進(jìn)一步的改進(jìn)，以滿足用戶的需要。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型目的是提供一種多功能電能表，通過對結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，簡化了內(nèi)部結(jié)構(gòu)， 降低生產(chǎn)成本，同時(shí)提高了實(shí)時(shí)檢測、實(shí)時(shí)管理能力，提供在線統(tǒng)一管理功能。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種多功能電能表，包括外接模 塊、電壓、電流變換模塊、AD轉(zhuǎn)換模塊、采樣模塊以及控制模塊與顯示模塊，所述電壓、電流 變換模塊接收來自所述外接模塊的信號(hào)并處理，處理后的信號(hào)經(jīng)所述采樣模塊采樣，并由 所述AD轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換后發(fā)送給所述控制模塊，所述顯示模塊與所述控制模塊的輸出端連 接，所述控制模塊內(nèi)設(shè)有一 RFID標(biāo)簽?zāi)K，該RFID標(biāo)簽?zāi)K經(jīng)無線數(shù)傳模塊與讀取中心連 接，所述讀取中心內(nèi)設(shè)有與所述RFID標(biāo)簽?zāi)K讀取配合的讀寫器；還包括一由電池及電源 管理電路組成的電源模塊，該電源模塊輸入與所述外接模塊連接，輸出端分別與所述控制 模塊及所述無線數(shù)傳模塊連接。上述技術(shù)方案中，所述控制模塊可采用一 DSP芯片作為主控芯片，通過SPI接口與 RFID標(biāo)簽?zāi)K(RFID射頻識(shí)別術(shù)是自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的一種，通過無線射頻方式進(jìn)行非接觸雙向數(shù)據(jù)通信對目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別。)連接，該RFID標(biāo)簽?zāi)K可采用CCllOO芯片，其通信端與所 述無線數(shù)傳模塊連接，無線數(shù)傳模塊即為RFID射頻信號(hào)的發(fā)送接收天線電路，所述讀取中 心為與無線數(shù)傳模塊配合的RFID閱讀裝置(可以是讀寫器或監(jiān)測中心)，讀取存儲(chǔ)于RFID 標(biāo)簽?zāi)K中的數(shù)據(jù)，包括自身編碼等信息。由于設(shè)置了電源模塊，因而存在“有源”和“無 源”兩種工作模式，接入電路時(shí)為“有源”狀態(tài)，未接入為“無源”(1)在有源狀態(tài)下，電壓、電流采樣模塊將在控制模塊的管理下進(jìn)行采樣，AD轉(zhuǎn)換 模塊數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，DSP芯片計(jì)算，將接收到的電壓、電流數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)算轉(zhuǎn)換為電能數(shù)據(jù)保存在內(nèi) 存中，并輸出于顯示模塊或按讀寫中心的要求將數(shù)據(jù)按約定的格式上傳，由讀寫中心統(tǒng)一 處理(如抄取讀數(shù)或其他監(jiān)控操作)；(2)在無源狀態(tài)下，由內(nèi)部微型鋰電池供電，DSP芯片處于睡眠狀態(tài)，而RFID標(biāo)簽 模塊工作在節(jié)電等待模式，當(dāng)監(jiān)測中心或讀寫器通過天線發(fā)送出一定頻率的射頻信號(hào)，其 無線數(shù)傳模塊產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而DSP芯片被激活，可向讀寫器或監(jiān)測中心發(fā)送出自身編 碼等已在內(nèi)存中的信息。在此狀態(tài)下，電表通常處于運(yùn)輸狀態(tài)或是更換狀態(tài)下，便于工作人 員查詢相應(yīng)的用戶及該表使用信息。當(dāng)超出無線傳送半徑范圍時(shí)，可采用接力傳輸?shù)姆绞剑?以擴(kuò)大使有范圍。由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的優(yōu)點(diǎn)是1、由于本實(shí)用新型采用RFID標(biāo)簽?zāi)K、無線數(shù)傳模塊與讀取中心之間建立射頻 信號(hào)的雙向通訊及數(shù)據(jù)交換，因而一方面可隨時(shí)檢測用戶表的工作狀態(tài)，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，能實(shí)現(xiàn) 遠(yuǎn)程抄表(即無須到現(xiàn)場抄表)，另一方面還可通過安裝有RFID通訊模塊的數(shù)據(jù)采集終端 與管理總站建立連接并交換數(shù)據(jù)，其接口能力強(qiáng)、可擴(kuò)展性好，且安裝時(shí)也較為方便；2、由于設(shè)置了電源模塊，使得電能表具有“有源”和“無源”兩種工作狀態(tài)，“有源” 狀態(tài)為常歸工作狀態(tài)，包括記數(shù)、顯示等，“無源”狀態(tài)為表未接入電網(wǎng)狀態(tài)，由RFID標(biāo)簽?zāi)?塊激活控制模塊主芯片，電池供電，讀取表內(nèi)信息，便于操作人員換表時(shí)對應(yīng)用戶數(shù)據(jù)；3、本實(shí)用新型電路結(jié)構(gòu)簡單，可集成在同一電路板上，降低成本。

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例一的電路結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述實(shí)施例一參見圖1所示，一種多功能電能表，包括外接模塊、電壓、電流變換模 塊、AD轉(zhuǎn)換模塊、采樣模塊以及控制模塊、電源模塊及顯示模塊，所述電壓、電流變換模塊接 收來自所述外接模塊的信號(hào)并處理，處理后的信號(hào)經(jīng)所述采樣模塊采樣，并由所述AD轉(zhuǎn)換 模塊轉(zhuǎn)換后發(fā)送給所述控制模塊，所述顯示模塊與所述控制模塊的輸出端連接。如圖1所示，所述控制模塊由一 DSP芯片(TMS320F240)經(jīng)SPI接口與一 RFID標(biāo) 簽?zāi)K(CC1100芯片)連接構(gòu)成，該RFID標(biāo)簽?zāi)K經(jīng)無線數(shù)傳模塊(收發(fā)天線)與讀取中 心(讀寫器或監(jiān)測中心)無線連接(射頻信號(hào))，所述讀取中心內(nèi)設(shè)有與所述RFID標(biāo)簽?zāi)?塊讀取配合的讀寫器；所述電源模塊由電池及電源管理電路組成，該電源模塊輸入與所述 外接模塊連接，輸出端分別與所述控制模塊及所述無線數(shù)傳模塊連接。[0017] 由電源管理電路控制，電能表可工作在“有源”和“無源”兩種工作狀態(tài)下，分別對 應(yīng)接入電網(wǎng)與未接入電網(wǎng)兩種情況。有源工作狀態(tài)時(shí)，電網(wǎng)電壓外接模塊被接入電表中，經(jīng) 電壓、電流變換模塊處理后，由采樣模塊采樣，電壓采集分辨率0. IV，精度士0. 2V測量范圍 0到400V(RSM)，電流采集分辨率0. 1A，精度士0. 3A測量范圍0到100A (RSM)，采集重復(fù)周期 20ms。而后經(jīng)AD轉(zhuǎn)換模塊變換，輸入控制模塊進(jìn)行電壓、電流數(shù)據(jù)的計(jì)算與轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的 電能數(shù)據(jù)保存在內(nèi)存中，并按要求由顯示模塊顯示，同時(shí)經(jīng)SPI接口將信息傳入CCllOO芯 片中，以讀取中心的要求將數(shù)據(jù)按約定的格式(IEEE 802. 15. 4標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議)上傳，讀取 中心經(jīng)無線數(shù)傳模塊(天線)接收數(shù)據(jù)，根據(jù)接收的內(nèi)容讀取中心也可發(fā)送指令，實(shí)現(xiàn)雙向 通訊；當(dāng)電能表工作在無源狀態(tài)時(shí)，由內(nèi)部微型鋰電池供電，CCllOO工作在節(jié)電等待模式， 當(dāng)監(jiān)測中心或讀寫器通過天線發(fā)送出一定頻率的射頻信號(hào)，其天線產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而DSP 芯片被激活，此時(shí)可向讀寫器或監(jiān)測中心發(fā)送出自身編碼等已存入內(nèi)存中的信息。在該模 式下，通常可用于運(yùn)輸過程中的查詢電能表原始出廠信息或是在用戶換表時(shí)檢測表內(nèi)使用 數(shù)據(jù)，方便管理。
權(quán)利要求一種多功能電能表，包括外接模塊、電壓、電流變換模塊、AD轉(zhuǎn)換模塊、采樣模塊以及控制模塊與顯示模塊，所述電壓、電流變換模塊接收來自所述外接模塊的信號(hào)并處理，處理后的信號(hào)經(jīng)所述采樣模塊采樣，并由所述AD轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換后發(fā)送給所述控制模塊，所述顯示模塊與所述控制模塊的輸出端連接，其特征在于所述控制模塊內(nèi)設(shè)有一RFID標(biāo)簽?zāi)K，該RFID標(biāo)簽?zāi)K經(jīng)無線數(shù)傳模塊與讀取中心連接，所述讀取中心內(nèi)設(shè)有與所述RFID標(biāo)簽?zāi)K讀取配合的讀寫器；還包括一由電池及電源管理電路組成的電源模塊，該電源模塊輸入與所述外接模塊連接，輸出端分別與所述控制模塊及所述無線數(shù)傳模塊連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種多功能電能表，包括外接模塊、電壓、電流變換模塊、AD轉(zhuǎn)換模塊、采樣模塊以及控制模塊與顯示模塊，其特征在于所述控制模塊內(nèi)設(shè)有一RFID標(biāo)簽?zāi)K，該RFID標(biāo)簽?zāi)K經(jīng)無線數(shù)傳模塊與讀取中心連接，所述讀取中心內(nèi)設(shè)有與所述RFID標(biāo)簽?zāi)K讀取配合的讀寫器；還包括一由電池及電源管理電路組成的電源模塊，該電源模塊輸入與所述外接模塊連接，輸出端分別與所述控制模塊及所述無線數(shù)傳模塊連接。本實(shí)用新型通過設(shè)置RFID標(biāo)簽?zāi)K與無線數(shù)傳模塊，實(shí)現(xiàn)利用射頻信號(hào)與讀取中心的雙向無線通訊，便于實(shí)時(shí)查詢與數(shù)據(jù)管理。
文檔編號(hào)G08C17/02GK201681099SQ20102011667
公開日2010年12月22日 申請日期2010年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月20日
發(fā)明者張進(jìn)峰, 鄭鈺, 顏友鈞 申請人:蘇州市職業(yè)大學(xué)