专利名称：可扩展单相电子式电能表采样模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及电力电子技术领域，且特别涉及一种可扩展单相电子式电能表采样模块。
背景技术：
单相电子式电能表又称数字式电能表，是近几年来发展较快的一种新型的测量仪 表，是指以模拟乘法器或数字乘法器等形式为核心器件，应用微电子技术、模/数转换技术 和脉冲数字技术作为工作基础，把被测电能量变成一串串脉冲或数字量，由电子计数器计 数，或用数码管、液晶等直接显示电能的电能表，我们称之为电子式电能表。它们还有许多 别称如"静止式电能表""固态式电能表"、"固体电能表"、"智能型电能表"等。其电量计 量只能在电能表本地读取，无法满足远程集中抄表的需求。针对这一情况，目前大量厂家开 发出了大量具有通信接口的多功能单相电能表以适应远程集中抄表系统的需求。但由于各 个地方针对自身的管理特点，会有不同的技术要求，因此每种电表又会有各种不同的版本。 针对这些问题如何对单相电子式电能表进行改造使之符合远程集中抄表系统的要求还缺 乏统一的解决方案。 在我国随着一户一表的推广、城网和农网的改造、国家为了打破电力供应垄断局 面而引入竞争政策的逐步深入和提高用电管理水平等等都需要发展自动抄表(Automatic Meter Reading, AMR)技术；同时，对住宅安全的重视也需要发展远程自动抄表系统；另外， 这也是网络和计算机技术迅速发展的必然。目前我国已经有多家有实力的公司投入到自动 抄表系统的研制工作。当前我国电子式电能表用量极大，在更换后其用量在数字表中应为 90% (不含机械表)。但电力市场这几年技术进步较快，改造力度较大，因而对电能表的技 术更新速度也提出了更高的要求，而各个地方针对自身的管理特点，会有不同的技术要求， 因此每种电表又会有各种不同的版本，且由于没有数据通信接口，因此也不适合远程抄表 系统的要求。
发明内容
本发明提出一种可扩展单相电子式电能表采样模块，应用于远程集中抄表系统 中，解决对已装单相电子式电能表存在的版本兼容性和不能远程通信的缺点，可以大大促 进远程集中抄表系统的普及和降低远程集中抄表系统的成本。 为了达到上述目的，本发明提出一种可扩展单相电子式电能表采样模块，包括依 次电性连接的信号处理模块、单片机核心模块和通信模块，其中， 所述信号处理模块包括脉冲处理模块与RS485信号处理模块，所述脉冲处理模块 接收机电式脉冲电能表输出的脉冲信号并进行处理，使之成为单片机核心模块能够识别的 信号，所述RS485信号处理模块读取具有RS485通信接口的单相电子式电能表的RS485信 号，并将其送至单片机核心模块处理； 所述单片机核心模块包括单片机和外接于所述单片机的存储器；
所述通信模块包括多个不同通信方式的数据通信接口 。 进一步的，所述脉冲处理模块包括电性连接的光电隔离模块和D触发器，所述光
电隔离模块实现所述脉冲处理模块的主板电路和脉冲式电能表的隔离，所述D触发器实现
对脉冲信号的锁存，累加记数后清除的操作。 进一步的，所述单片机为8位AT89S51单片机。 进一步的，所述外接于所述单片机的存储器为铁电存储器。 进一步的，所述单片机具有RS232接口 ，并通过其连接于具有24脚的连接端子，所 述连接端子连接于所述通信模块。 本发明提出的可扩展单相电子式电能表采样模块具有以下优点 A、通过实时采集脉冲表脉冲输出信号，实现了将脉冲数累计存放在模块RAM内。
克服了脉冲式单相电子式电能表数据不能存储的问题。B、通过实现对具有RS485通信接口的单相电子式电能表RS485接口信号读取并将 数据存储在模块RAM中，解决了单相电子式电能表由于版本不同造成的兼容性问题。
C、通过通信接口实现了接收远程主机的采集命令等功能，解决了单相电子式电能 表无法进行远程通信的问题。 D、由于该模块设计简单可靠，价格低廉，可为相关公司节约大量的成本，大大促进 远程集中抄表系统的普及和降低远程集中抄表系统的成本。
图1所示为本发明较佳实施例的可扩展单相电子式电能表采样模块结构示意图。
图2所示为脉冲信号处理电路原理图。
具体实施例方式
为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所
如下。 本发明提出一种可扩展单相电子式电能表采样模块，应用于远程集中抄表系统
中，解决对已装单相电子式电能表存在的版本兼容性和不能远程通信的缺点，可以大大促
进远程集中抄表系统的普及和降低远程集中抄表系统的成本。 请参考图1，图1所示为本发明较佳实施例的可扩展单相电子式电能表采样模块 结构示意图。本发明提出一种可扩展单相电子式电能表采样模块，包括依次电性连接的信 号处理模块100、单片机核心模块200和通信模块300，其中，所述信号处理模块100包括脉 冲处理模块110与RS485信号处理模块120，所述脉冲处理模块110接收机电式脉冲电能表 输出的脉冲信号并进行处理，使之成为单片机核心模块200能够识别的信号，所述RS485信 号处理模块120读取具有RS485通信接口的单相电子式电能表的RS485信号，并将其送至 单片机核心模块200处理； 所述单片机核心模块200包括单片机210和外接于所述单片机的存储器220 ;
所述通信模块300包括多个不同通信方式的数据通信接口 。 再请参考图2，图2所示为脉冲信号处理电路原理图。脉冲处理模块110主要完成 对机电式脉冲电能表输出的脉冲信号进行处理，使之成为单片机核心模块200能够识别的 信号，所述脉冲处理模块110包括电性连接的光电隔离模块111和D触发器112。由于机电
4式脉冲电能表的输出脉冲宽度〉80ms，脉冲波形规范(有足够陡的上升和下降沿)，为了提 高采集终端的可靠性和准确性，本模块拟采用光电隔离模块111的光电隔离措施实现主板 电路和脉冲式电能表的隔离，然后用D触发器112对脉冲进行锁存，累加记数后清除。RS485 信号处理模块120读取具有RS485通信接口的单相电子式电能表的RS485信号，并将其送 至单片机核心模块200处理，其电路采用MAX487芯片实现RS232-RS422/485电平转换。
单片机核心模块200采用普通8051单片机外接铁电存储器来实现，此方案可降 低成本。单片机选用8位AT89S51单片机。AT89S51是一个低功耗，高性能CM0S8位单片 机，片内含4k字节的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，它主要完成对单相电子 式电能表电能量的抄收和存储功能，并根据远程主机地命令向远程主机提供相应的数据服 务。考虑到这里首先需要解决EEPR0M存储数据的缺点和NVRAM价格太高的缺点，考虑采 取铁电存储器来解决上面存储器所面临的问题，因为铁电存储器具有以下特点非易失性； 擦写次数多；速度快；功耗低；读写无限次等特点。考虑到存储速度，采用并口铁电存储器， 由于数据量不大，选择容量为8KBYTES的FM1808芯片作为外接数据存储器。
通信模块300主要提供不同通信方式的数据通信接口。为了实现可扩展性，将单 片机RS232接口信号引至一个具有24脚的连接端子，通过连接不同的通信模块可以方便的 实现不同通信方式的数据通信。如RS232—RS422/485电平转换、电力线载波通信、以太网、 无线通信等。 本采样模块采用AT89S51和铁电存储器等电子元器件构成的一种单相电子式电 能表采集模块，该模块可以完成实时采集脉冲表脉冲输出信号与具有RS-485通信接口单 相电子式电能表RS-485通信接口信号，如是脉冲信号可以将脉冲数累计存放在模块RAM 内，根据设定的分段时间及当前时刻，将采集到的数据累计到不同的时间段上，实现分时段 计数，如是RS-485通信接口信号则将其数据读取后解析后存放在模块RAM内，根据设定的 分段时间及当前时刻，将采集到的数据累计到不同的时间段上，实现分时段计数，模块提供 通信接口支持采用不同的通信模式接收远程主机的采集命令功能。 虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技 术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因 此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
权利要求
一种可扩展单相电子式电能表采样模块，其特征在于，包括依次电性连接的信号处理模块、单片机核心模块和通信模块，其中，所述信号处理模块包括脉冲处理模块与RS485信号处理模块，所述脉冲处理模块接收机电式脉冲电能表输出的脉冲信号并进行处理，使之成为单片机核心模块能够识别的信号，所述RS485信号处理模块读取具有RS485通信接口的单相电子式电能表的RS485信号，并将其送至单片机核心模块处理；所述单片机核心模块包括单片机和外接于所述单片机的存储器；所述通信模块包括多个不同通信方式的数据通信接口。
2. 根据权利要求1所述的可扩展单相电子式电能表采样模块，其特征在于，所述脉冲 处理模块包括电性连接的光电隔离模块和D触发器，所述光电隔离模块实现所述脉冲处理 模块的主板电路和脉冲式电能表的隔离，所述D触发器实现对脉冲信号的锁存，累加记数 后清除的操作。
3. 根据权利要求1所述的可扩展单相电子式电能表采样模块，其特征在于，所述单片 机为8位AT89S51单片机。
4. 根据权利要求1所述的可扩展单相电子式电能表采样模块，其特征在于，所述外接 于所述单片机的存储器为铁电存储器。
5. 根据权利要求1所述的可扩展单相电子式电能表采样模块，其特征在于，所述单片 机具有RS232接口 ，并通过其连接于具有24脚的连接端子，所述连接端子连接于所述通信 模块。
全文摘要
本发明提出一种可扩展单相电子式电能表采样模块，包括依次电性连接的信号处理模块、单片机核心模块和通信模块，其中，所述信号处理模块包括脉冲处理模块与RS485信号处理模块；所述单片机核心模块包括单片机和外接于所述单片机的存储器；所述通信模块包括多个不同通信方式的数据通信接口。本发明提出一种可扩展单相电子式电能表采样模块，应用于远程集中抄表系统中，解决对已装单相电子式电能表存在的版本兼容性和不能远程通信的缺点，可以大大促进远程集中抄表系统的普及和降低远程集中抄表系统的成本。
文档编号G01R22/10GK101769960SQ200910247750
公开日2010年7月7日 申请日期2009年12月30日 优先权日2009年12月30日
发明者周全, 姜利文, 孙强, 黄镇潮 申请人:上海电机学院