一种预付费功能的智能电能表的制作方法

本发明涉及一种电能表，特别涉及一种预付费功能的智能电能表。

背景技术：

一直以来，感应式机械电能表具有较大的市场，但机械电表有着较大的缺点，机械电能表因采用机械转动方式工作，摩擦力不稳定，因此稳定性较差，经运输后准确度就可能超差，在安装之前必须重新调校，安装运行后随着使用时间的增加，稳定性又会逐渐变差。机械电能表由于采用磁路结构非线性失真大，一致性差，因此要采用各种补偿机构，采用补偿机构又降低了稳定性，也不利于生产使用中的调校，传统电表采用抄写后再统一计算电费的方式，不仅耗费人力物力，而且容易出现错误。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种采集精度高、稳定性强的预付费功能的智能电能表。为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种预付费功能的智能电能表，包括：电流采集电路、电压采集电路、与电流采集电路和电压采集电路连接的电能计量模块、电能计量模块连接有单片机模块和检测接口电路、与单片机模块和电能计量模块连接的电压转换模块；电流采集电路包括分流电路和电流滤波模块，电压采集电路包括电压衰减电路和电压滤波模块；单片机模块还连接有RS485接口电路、载波通信电路、ESAM安全模块、IC接口电路、继电器驱动电路、显示模块、EEPROM存储模块、开盖检测电路；用户使用IC卡储存自己的购电信息，通过IC接口电路将加密的购电信息进行读入电表中的单片机模块，单片机模块将数据传入ESAM安全模块进行数据解密后再存入EEPROM存储模块，电能计量模块计算用户用电量，实时扣除用户的剩余电量，当用户用电量不足时，单片机通过继电器驱动电路驱动继电器控制继电器关断电表，停止用户供电。电能表通过载波通信电路和RS485接口电路实现与供电控制中心的信息互交。显示模块用于显示电能表工作状态和用户购电状态等信息，开盖检测电路在电能表被强行打开时发出报警信息给供电控制中心，防止偷电和电表数据改写等行为。

进一步的，电压转换模块结构为：变压器T1的正输出端通过正向连接二极管D1到芯片IC1的输入端，芯片IC1的输出端作为模块电压输出端，芯片IC1的输入端分别通过正向极性电容E1和电容C2接地，芯片IC1的输出端分别通过正向极性电容E2和E3接地，芯片IC1使用芯片78L05，模块将外部电压转换为电能计量模块和单片机模块所需的工作电压，芯片输入输出端均通过电容接地，保证电压转换的稳定性，使用芯片78L05，提供稳定的5V电压，并具有良好的内部电流限制和热关断特性。

进一步的，检测接口电路结构为：电路输入端通过电阻R3连接并联的发光二极管D4和发光二极管D3的正极，发光二极管D4和发光二极管D3的负极连接光电耦合器U1的输入端，光电耦合器U1的输出端作为检测接口电路的输出端；并联的发光二极管组用于初步显示电能计量模块的工作状态，光电耦合器进行信号隔离，保证了电能表的工作稳定性，防止外接校验设备对电能表工作进行干扰。

进一步的，继电器驱动电路结构为：第一输入端通过电阻R41连接到三极管Q1的基极，三极管Q1的基极通过电阻R40接地，三极管Q1的发射极连接三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极通过电阻R42连接到三极管Q5的基极；三极管Q3的发射极接地，三极管Q3的集电极连接到三极管Q6的集电极；三极管Q5的发射极连接VCC，三极管Q5的集电极连接三极管Q4的集电极；三极管Q4的发射极接地，三极管Q4的基极连接三极管Q2的发射极，第二输入端通过电阻R44连接到三极管Q2的基极，三极管Q2的基极通过电阻R45接地，三极管Q2的集电极连接三极管Q6的基极，三极管Q6的发射极连接到VCC，三极管Q5的集电极作为第一输出端，三极管Q6的集电极作为第二输出端，第一输出端与第二输出端之间还连接有瞬态抑制二极管DB1。

进一步的，RS485接口电路结构为：电路第一输入端通过电阻R51连接到光电耦合器U51的负输入端，电路第二输入端通过电阻R52连接到光电耦合器U52的负输入端；光电耦合器U51和光电耦合器U52的正输入端均连接到VCC；光电耦合器U51的正输出端通过电阻R54连接到VCC，其负输出端接地，其正输出端还连接到芯片U6的DI端，芯片U6采用MAX3085；光电耦合器U52的负输出端通过电阻R55接地，其负输出端连接芯片U6的RE端和DE端；光电耦合器U53的正输入端连接VCC，负输入端通过电阻R56连接到芯片U6的RO端，正输出端通过电阻R53连接到VCC，其负输出端接地；芯片U6的A端作为IC接口电路的第一输出端，第一输出端通过电阻R58接VCC，芯片U6的B端连接熔断器F1后作为IC接口电路的第二输出端，芯片U6的B端通过电阻R57接地；芯片A端和B端间连接有瞬态抑制二极管DB2。

进一步的，IC接口电路包括热敏电阻模块，热敏电阻模块用于防止电表内部电流异样，导致IC卡插入IC接口后出现电流过大。

综上所述，本发明结构简单，总体稳定性好，工作中的调校周期长，测量精度高，适用范围广，功耗低。

通过载波和RS485接口电路实现预付费电能表与供电中心进行数据的多方式交互，ESAM加密模块和开盖检测电路保证的用户数据和电表数据的安全性。

附图说明：

图1为本发明的原理结构图；

图2为本发明的电源转换模块电路图；

图3为本发明的检测接口电路图；

图4为本发明的继电器驱动电路图；

图5为本发明的485通信电路图；

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例

一种预付费功能的智能电能表，包括：电流采集电路、电压采集电路、与电流采集电路和电压采集电路连接的电能计量模块、电能计量模块连接有单片机模块和检测接口电路、与单片机模块和电能计量模块连接的电压转换模块；电流采集电路包括分流电路和电流滤波模块，电压采集电路包括电压衰减电路和电压滤波模块；单片机模块还连接有RS485接口电路、载波通信电路、ESAM 安全模块、IC接口电路、继电器驱动电路、显示模块、EEPROM存储模块、开盖检测电路。

如图2所示，电压转换模块结构为：变压器T1的正输出端通过正向连接二极管D1到芯片IC1的输入端，芯片IC1的输出端作为模块电压输出端，芯片IC1的输入端分别通过正向极性电容E1和电容C2接地，芯片IC1的输出端分别通过正向极性电容E2和E3接地，芯片IC1使用芯片78L05。

如图3所示，检测接口电路结构为：电路输入端通过电阻R3连接并联的发光二极管D4和发光二极管D3的正极，发光二极管D4和发光二极管D3的负极连接光电耦合器U1的输入端，光电耦合器U1的输出端作为检测接口电路的输出端。

如图4所示，继电器驱动电路结构为：第一输入端通过电阻R41连接到三极管Q1的基极，三极管Q1的基极通过电阻R40接地，三极管Q1的发射极连接三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极通过电阻R42连接到三极管Q5的基极；三极管Q3的发射极接地，三极管Q3的集电极连接到三极管Q6的集电极；三极管Q5的发射极连接VCC，三极管Q5的集电极连接三极管Q4的集电极；三极管Q4的发射极接地，三极管Q4的基极连接三极管Q2的发射极，第二输入端通过电阻R44连接到三极管Q2的基极，三极管Q2的基极通过电阻R45接地，三极管Q2的集电极连接三极管Q6的基极，三极管Q6的发射极连接到VCC，三极管Q5的集电极作为第一输出端，三极管Q6的集电极作为第二输出端，第一输出端与第二输出端之间还连接有瞬态抑制二极管DB1。

如图5所示，RS485接口电路结构为：电路第一输入端通过电阻R51连接到光电耦合器U51的负输入端，电路第二输入端通过电阻R52连接到光电耦合器U52的负输入端；光电耦合器U51和光电耦合器U52的正输入端均连接到VCC；光电耦合器U51的正输出端通过电阻R54连接到VCC，其负输出端接地，其正输出端还连接到芯片U6的DI端，芯片U6采用MAX3085；光电耦合器U52的负输出端通过电阻R55接地，其负输出端连接芯片U6的RE端和DE端；光电耦合器U53的正输入端连接VCC，负输入端通过电阻R56连接到芯片U6的RO端，正输出端通过电阻R53连接到VCC，其负输出端接地；芯片U6的A端作为IC接口电路的第一输出端，第一输出端通过电阻R58接VCC，芯片U6的B端连接熔断器F1后作为IC接口电路的第二输出端，芯片U6的B端通过电阻R57接地；芯片A端和B端间连接有瞬态抑制二极管DB2。IC接口电路包括热敏电阻模块。