一种能短距离无线通讯的智能电表的制作方法

本实用新型涉及智能电表技术领域，特别是涉及一种能无线通讯的智能电表。

背景技术：

传统机械式电表需要人工采集数据，挨家挨户统计数据，而且电表测量的数据不能无线传输给到用户，导致用户不能实时掌握用电信息。电子电表可能发生异常代码错误，不能自动重启，需要人工进行复位。而且智能电表中没有集成缓冲放大电路，当电网波动大时，可能导致电压和电流采集精度下降，导致用电计算不准。

技术实现要素：

基于此，基于此，有必要针对用户不能实时掌握用电信息以及电表采集精度不足的问题，提供一种能短距离无线通讯的智能电表，能与外部设备无线通信，并且电流电压信息采集精度高，具备看门狗模块，能自动复位，并且集成两种供电方式，保证智能电表正常工作。

一种能短距离无线通讯的智能电表，包括采集模块，电能计量模块，mcu，外围电路模块和电源模块，所述电能计量模块包括模数转换器、功率校准单元和spi接口，所述外围电路模块包括wifi模块、显示屏、时钟模块和看门狗模块，所述mcu分别与所述显示屏、wifi模块、看门狗模块、时钟模块及所述电能计量模块的spi接口电连接，所述spi接口通过所述功率校准单元与所述模数转换器电连接,所述模数转换器另一端与缓冲放大电路电连接，所述缓冲放大电路另一端与所述采集模块电连接，所述采集模块与市电电连接，所述电源模块包括ac/dc转换器、充电电路和电池，所述电源模块分别与所述采集模块、所述缓冲放大电路、所述电能计量模块、所述mcu和所述外围电路模块电连接。

优选的，所述外围电路模块还包括断电模块、读卡器模块、通信接口、报警模块，所述mcu分别与所述断电模块、读卡器模块、通信接口、报警模块电连接，所述断电模块另一端与所述市电上的开关模块电连接。

优选的，所述采集模块包括电压采集模块和电流采集模块。

优选的，所述电压采集模块包括hfv-25霍尔电压传感器，所述hfv-25的1脚通过电阻r1连接市电n线，所述hfv-25的2脚连接市电l线，所述1脚和所述2脚之间串联有电容c1,所述hfv-25的电源输入端3脚和4脚分别连接工作电源+15v和-15v，所述hfv-25信号输出端5脚通过电阻r2接地。

优选的，所述电流采集模块包括电流传感器t1，所述电流传感器t1输入侧1脚串联限流电阻r3后接市电l线，所述t1输入侧第2脚串联限流电阻r4接市电l线，所述t1输出侧3脚连接运放u1的反向输入端2，所述t1输出侧4脚连接所述运放u1的正向输入端3，所述运放u1的输出端1脚串联二极管d1和电阻r7后接入所述缓冲放大电路，所述二极管d1和电阻r7之间的节点有由电容c4和电阻r6并联组成的滤波电路，所述滤波电路另一端接地，所述运放u1的反向输入端2脚和输出端1脚之间有并联的电阻r5和电容c2，所述运放u1的4脚连接基准电压vcc，所述u1的4脚和所述基准电压vcc之间的节点有电容c3，所述电容c3另一端接地。

优选的，所述电源模块还包括电池和充电电路，所述电池通过所述充电电路与所述市电电连接，所述充电电路包括整流桥db101，所述整流桥db101输入端的1脚和2脚连接市电，所述整流桥db101的1脚与所述市电之间设置有阻容电路，所述阻容电路由并联的电容c5和电阻r8组成，所述整流桥db101的2脚与所述市电之间设置有串联的二极管d2和d3，二极管d3的阴极连接整流桥db101的2脚，二极管d2的阳极连接市电，所述整流桥db101的3脚和4脚之间有电容c6，所述电容c6一端接地，所述二极管d4阳极连接所述整流桥db101的3脚，所述二极管d4阴极连接所述整流桥db101的4脚，电阻r9和r10串联后并联在电池b的两端，所述电池正极与所述整流桥db101的4脚连接，所述电池负极与所述整流桥db101的3脚连接。

优选的，所述mcu是at89c52。

优选的，所述时钟模块采用motorola公司的mc146818可编程时钟芯片。

优选的，所述看门狗模块采用max813l。

本实用新型的有益之处在于：1、智能电表可以通过有线和无线的方式与外部通信，通过通信接口可以和后台服务器连接，上次检测数据，并且可以通过智能电表内部集成的wifi模块和手机电脑等通信，用户能远程实时掌握用电信息；2、智能电表内部集成了缓冲放大电路，通过缓冲放大电路和采集模块连接，从而放大采集的电压和电流信息，进一步提高电表的采集精度；3、智能电表内部集成了两种供电方式，保证了智能电表在市电停电时能够正常工作。

附图说明

图1为本实施例一种能短距离无线通讯的智能电表原理框图；

图2为图1中电压采集模块和电流采集模块原理框图；

图3为图2中电压采集模块的电路图；

图4为图2中电流采集模块的电路图；

图5为图1中电源模块充电电路的电路图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示，一种能短距离无线通讯的智能电表，包括采集模块，电能计量模块，mcu，外围电路模块和电源模块，所述电能计量模块包括模数转换器、功率校准单元和spi接口，所述外围电路模块包括wifi模块、显示屏、时钟模块和看门狗模块，所述mcu分别与所述显示屏、wifi模块、看门狗模块、时钟模块及所述电能计量模块的spi接口电连接，所述spi接口通过功率校准单元与所述模数转换器电连接,模数转换器另一端与缓冲放大电路电连接，缓冲放大电路另一端与所述采集模块电连接，所述采集模块与市电电连接，所述电源模块包括ac/dc转换器、充电电路和电池，所述电源模块分别与所述采集模块、所述缓冲放大电路、所述电能计量模块、所述mcu和所述外围电路模块电连接。

本实施例中各个模块的功能如下：mcu用于处理各个模块反馈的信息，电能计量模块通过缓冲放大电路和采集模块连接，缓冲放大电路可以放大采集模块采集的电压和电流信息，提高智能电表的采集精度。采集模块采集电压和电流信息，经过缓冲放大电路放大之后，采集的电压和电流信息输入电能计量模块，电能计量模块中的模数转换器将电压和电流信号转换为对应的数字信号，功率校准单元对该数字信号进行偏移和增益调整，提高计算精度，过滤无效信息。调整后的数字信号通过spi接口传送给mcu，spi接口包括三根线接口，同步时钟线sclk和两条数据线sdi和sdo，通过同步时钟线sclk，电能计量模块可以和mcu保持时钟同步，通过数据线sdi和sdo，电能计量模块和mcu保持数据通信。同时，spi接口与所述mcu连接的节点处设置有对地电容，可以滤除干扰信号，提高通信质量。同时，电能计量模块能实时计算用电信息，通过spi接口将统计的用电信息反馈给mcu，mcu将用电信息显示于显示屏上，并通过wifi模块发送给用户，wif模块内集成tcp/ip，netbeui以及ipx/spx网络协议，通过串口，wifi模块和mcu通信连接，并组成无线局域网实现数据传输，通过wifi模块使得智能电表检测的信息传输给网络终端设备，如智能手机、电脑等，因此，用户可以实时无线查看用电信息。并且，当mcu程序异常时，看门狗模块可以重启mcu，同时，本实用新型电源模块集成了ac/dc转换器和电池，一般情况下，电源模块的ac/dc转换器与市电连接，ac/dc转换器内部集成了整流电路，滤波电路和稳压电路，直接由ac/dc转换器为采集模块，缓冲放大电路，电能计量模块，mcu和外围电路模块供电。但是停电时，由电池对上述模块供电，当市电恢复时，电池通过充电电路重新充满电，通过冗余供电的方式保证智能电表的正常工作。

如图1所示，所述外围电路模块还包括与断电模块，读卡器模块，通信接口，报警模块，所述mcu分别与所述断电模块，读卡器模块，通信接口，报警模块电连接，所述断电模块另一端与所述市电上的开关模块电连接。具体的，mcu还连接有报警模块，当采集模块检测到异常电流和电压信息并反馈给mcu，mcu控制报警模块发出报警信息，报警模块可以是蜂鸣器等，断电模块从mcu获得故障信息，控制市电的开关模块断开，而读卡器模块具体为射频读卡器，用户可以直接将用电卡放置在读卡器上，mcu通过读卡器从而获得用户的账号信息。mcu还可以通过通信接口将用电信息发送给后台服务器，通信接口为can通信接口，一种串行通信网络，通过通信接口智能电表和后台服务器通讯，因此，智能电表集成了有线和无线两种通讯方法，可以将用电信息分别发送给外部设备。

如图1～3所示，采集模块包括电压采集模块和电流采集模块，电压采集模块包括hfv-25霍尔电压传感器，所述hfv-25的1脚通过电阻r1连接市电n线，所述hfv-25的2脚连接市电l线，所述1脚和所述2脚之间串联有电容c1,所述hfv-25的电源输入端3脚和4脚分别连接工作电源+15v和-15v，所述hfv-25信号输出端5脚通过电阻r2接地。

如图4所示，电流采集模块包括电流传感器t1，所述电流传感器t1输入侧1脚串联限流电阻r3后接市电l线，所述t1输入侧第2脚串联限流电阻r4接市电l线，所述t1输出侧3脚连接运放u1的反向输入端2，所述t1输出侧4脚连接所述运放u1的正向输入端3，所述运放u1的输出端1脚串联二极管d1和电阻r7后接入所述缓冲放大电路，所述二极管d1和电阻r7之间的节点有由电容c4和电阻r6并联组成的滤波电路，所述滤波电路另一端接地，所述运放u1的反向输入端2脚和输出端1脚之间有并联的电阻r5和电容c2，所述运放u1的4脚连接基准电压vcc，所述u1的4脚和所述基准电压vcc之间的节点有电容c3，所述电容c3另一端接地。

如图5所示，所述电池通过所述充电电路与所述市电电连接，所述充电电路包括整流桥db101，整流桥db101输入端的1脚和2脚连接市电，所述整流桥db101的1脚与所述市电之间设置有阻容电路，所述阻容电路由并联的电容c5和电阻r8组成，整流桥db101的2脚与所述市电之间设置有串联的二极管d2和d3，二极管d3的阴极连接整流桥db101的2脚，二极管d2的阳极连接市电，所述整流桥db101的3脚和4脚之间有电容c6，所述电容c6一端接地，所述二极管d4阳极连接所述整流桥db101的3脚，二极管d4阴极连接所述整流桥db101的4脚，电阻r9和r10串联后并联在电池b的两端，电池正极与所述整流桥db101的4脚连接，所述电池负极与所述整流桥db101的3脚连接。

本实施例中，采用的mcu是at89c52，美国atmel生产，低功耗，高性能cmos8为单片机，内部包括随机存储器ram。时钟模块采用motorola公司的mc146818可编程时钟芯片。看门狗模块采用max813l。mcu软件程序异常，重启mcu。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。