一种零功耗射频读表的电能表的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电磁测量领域，具体涉及一种智能电能表，尤其涉及一种零功耗射频读表的电能表，其能够在电能表处于不同状态下(包括工作正常，故障，损坏，供电正常，供电失效等环境下)通过非接触的方式读取电能表数据。
【背景技术】
[0002]随着科技的发展，各种智能电能表应用已经普及，抄表系统可以通过有线的或者无线的方式将计量数据采集、分析、处理。
[0003]例如中国专利申请第201110399711号公开的一种远程单相费控智能电能表，其包括微处理器、电能表计量单元、电压采样单元、电流采样单元和电源电路;所述电压采样单元和电流采样单元的信号输出端连接电能表计量单元的信号输入端；电能表计量单元的数据输出端连接微处理器的数据输入端;所述微处理器的输出端连接有LCD显示模块、继电器控制输出接口、秒信号输出接口、电能脉冲输出接口 ；微处理器的控制输入端连接有按键；微处理器还连接有时钟电路、存储器、红外通讯电路和串行通信电路;所述电源电路的电源输入端连接有蓄电池，电源电路的电源输出端分别连接电能表计量单元的电源输入端、微处理器的电源输入端和串行通信电路的电源输入端。本技术方案具有独立的红外和RS485通讯接口，支持远程费控功能。
[0004]在远程抄表的电能表系统中，数据作为整个系统最重要的信息，是整个系统服务的对象。在实际使用中，电能表很有可能发生故障，损坏等情况，导致电量数据无法正常读取，给电力局带来的是巨大的损失。
【发明内容】
[0005]为了解决上述技术问题，本发明提供一种零功耗射频读表的电能表。在电能表工作正常，故障，损坏，供电正常，供电失效等不同环境下通过无线的方式读取电能表中的数据。
[0006]依据本发明的第一方面，提供一种零功耗射频读表的电能表，其包括电能表主控电路、EEPROM模块电路和射频天线，电能表主控电路是电能表的核心部分，包括微处理器模块、计量模块、485通信模块、液晶显示模块、继电器控制模块，电能表主控电路完成计量、通信、显示、控制功能;EEPROM模块电路为电能表提供存储器，微处理器通过12C总线与EEPROM通信，实现数据的存取功能;射频天线接收外部RF信号，输入到EEPROM模块电路，EEPROM将射频信号转化为读写指令，并从RF系统获取电能，所以不依靠智能电能表的电能也可以正常工作。
[0007]依据本发明的第二方面，提供一种零功耗射频读表的电能表，零功耗射频读表的电能表包括主控制器、电能计量模块、通讯模块和存储模块；其中主控制器是电能表的核心，在整个系统起到逻辑运算和控制的作用;计量模块用于采集电流电压信号并计量用户电量;通讯模块用于电能表与上位机的远程通信;存储模块用于存储电量及事件数据。
[0008]优选地，主控制器包括CPU及其最小系统电路，由电阻Rl和Cl串联组成复位电路，电阻Rl—端接+5V电源及CPU的VCC端口、电阻Rl另一端连接电容Cl及CPU的RESET端口；电容Cl 一端接电阻Rl及CPU的RESET端口、另一端接地及CPU的VSS端口。
[0009]优选地，电能计量模块包括计量芯片U2、晶振电路、电流和电压采样电路、脉冲灯电路;计量芯片的MMDl、DVDD、MMD0端口均连接计量电源V_Msr端，DGND、AGND端口均连接计量电压GND端;外部火线实际电流的采样电流经继电器的锰铜片后转化为电压信号(参见图2中的11 +/I 1-端接至继电器)，采样电流经过由电阻R2、R3、R4、R5、电容C2、C3组成的差分阻容滤波电路之后，输入到计量芯片电流采样端口 I1N、I1P;火线电压经R7电阻分压后输入到计量芯片电压采样端口 VP端，VN端串联电阻R8后接地;晶振X2两端连接计量芯片OSCO、OSCI端口，为计量芯片提供时钟源；电阻R6与LEDl串联后连接计量芯片的脉冲输出端CFl端，实现电量脉冲的显示;差分阻容滤波电路中，电阻R3—端接II +、电阻R3另一端连接电阻RlS地端；电阻R4—端接Il-、电阻R4另一端连接电阻R3及地端；电阻R2—端接II +、电阻R2另一端连接电容C2及计量芯片的IlN;电阻R5—端接I1-、电阻R5另一端连接电容C3及计量芯片的IIP;电容C2—端接电阻R2及计量芯片的I1N、电容C2的另一端接电容C3及地端；电容C3—端接电阻R5及计量芯片的IIP、电容C3的另一端接电容C2及地端。
[0010]优选地，通讯模块包括485芯片U4及其保护电路，485芯片114的1?端口接CPU的RXD端口，485芯片U4的RE和DE端口均接CPU的TXD端口，485芯片U4的D端口接CPU的P04端口；电容C4一端接485模块电源端及485芯片U4的VCC端口、电容C4的另一端接485模块电源地端；电阻RlO—端接485模块电源端及电容C4、电阻RlO的另一端接485芯片U4的A端口及瞬变电压抑制二极管TVS;热敏电阻F4—端接瞬变电压抑制二极管TVS及电阻R9、热敏电阻F4的另一端接485总线B端口；瞬变电压抑制二极管TVS—端接热敏电阻F4、瞬变电压抑制二极管TVS的另一端接电阻RlO及485总线A端口；电阻R9—端接485芯片U4的B端口及电容热敏电阻F4、电阻R9的另一端接485芯片U4的GND端口及485模块电源地端。
[0011]优选地，存储模块包括EEPROM芯片U3和射频天线，EEPROM芯片U3的SCL端口连接CPU的P60端口，EEPROM芯片U3的SDA端口连接CPU的P61端口，EEPROM芯片U3的VCC端口连接CPU的P122端口，EEPR0M芯片U3的E1、E0和VSS端口均连接地端，EEPROM芯片U3的ACO和ACl端口连接射频天线两端。
[0012]更优选地，在CPU与485芯片间加光耦隔离，可以增加系统的稳定性;光耦隔离芯片0P9输入一端接电阻R15、输入另一端接485芯片的R端口；光耦隔离芯片0P9输出一端接电阻Rl I及CPU的RXD端、输出另一端地端；电阻Rl I—端接CPU电源端VCC、电阻Rl I的另一端接光耦隔离芯片0P9的输出；电阻R15—端接485电源端、电阻R15的另一端接光耦隔离芯片0P9的输入;光耦隔离芯片OPlO输入一端接CPU电源端VCC、输入另一端接电阻R12;光耦隔离芯片OPlO输出一端接485电源端、输出另一端接电阻R16及485芯片的RE、DE端口；电阻R12的一端接CPU的P04端口、另一端接光耦隔离芯片OPlO的输入；电阻R16—端接光耦隔离芯片OPlO的输出及485芯片的RE、DE端口，电阻R16的另一端接地端;光耦隔离芯片OPll输入一端接CPU电源端VCC、输入另一端接电阻R13;光耦隔离芯片OPl I输出一端接电阻R14及485芯片的D端口、光耦隔离芯片OPll输出的另一端接地端；电阻R13的一端接CPU的TXD端口、另一端接光耦隔离芯片OPlI的输入；电阻R14—端接光耦隔离芯片OPlI的输出及485芯片的D端口、电阻Rl 4的另一端接485电源端。
[0013]依据本发明的第三方面，提供上述零功耗射频读表的电能表的工作方法，其包括下面步骤:
[0014]第一步，电能表加220V电压上电后开始工作，完成参数初始化工作(上电初始化)；
[0015]第二步，判断电能表是否掉电，电能表掉电后由电池供电，进入掉电数据处理子步骤，保存实时数据后进入低功耗工作模式;如果电能表未掉电，继续计量电能；
[0016]第三步，判断电能表是否需要存取数据，需要存取数据时，首先CPU控制I/O引脚输出高电平，为EEPROM上电，然后完成存取数据、记录事件操作；当电能表收到外部RF信号后，EEPROM得电被激活，也同样完成数据存取、事件记录的操作；
[0017]第四步，判断是否需要通信，需要通信时，CPU依据远程485、红外或载波方式，分别选择不同UART 口进行通信；
[0018]第五步，电能表完成其他程序，包括液晶显示、驱动继电器、ESAM安全认证、事件检测与报警。
[0019]有益效果:使用本发明后，电能表在失电、故障甚至损坏的情况下，使用射频读卡器可以通过射频信号为电能表的EEPROM供电，并读写数据，读出电能表的电量等数据及事件记录，为故障维修提供更多信息，同时避免了电量信息丢失导致的电费无法收取，减少了电力局的经济损失。
【附图说明】
[0020]图1是依据本发明的零功耗射频读表的电能表的结构框图；
[0021]图2是零功耗射频读表的电能表的电气原理图；
[0022]图3是零功耗射频读表的电能表的通信模块电气原理图；
[0023]图4是零功耗射频读表的电能表的载波模块保护电路原理图；
[0024]图5是RFID读写器读取电表数据过程示意图；
[0025]图6是零功耗射频读表的电能表的软件流程图。
【具体实施方式】
[0026]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。另外地，不应当将本发明的保护范围仅仅限制至下述具体结构