智能电能表的制作方法

本发明属于电子电表技术领域，具体涉及一种具有智能电能表。

背景技术：

电能表，用来测量电能的仪表，日常家庭及商业用途的企业单位等都需要用电量，而电力局大多需要通过人工挨家挨户抄表来实现，比较费时也费力，而且人工抄表存在精确度不可靠，容易造成了统计费用上的误差，随着时间的推移，会带来很大的误差，给用户造成了一定的损失。传统的电能表是由单片机、计量芯片和液晶驱动组合而成，电路结构比较复杂，通信方式比较单一，容易受电磁干扰，整个电表的系统稳定性不够，因此给pcb板的制作存在难度，因使用的多个硬件，也造成了材料资源的较大浪费。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决目前电能表功能的问题，提供一种具有智能的电能表，提高电能的利用效率及电力局的抄表效率。

为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种智能电能表，包括mcu数据处理器、红外通信电路、信号传输电路、电力线载波通信接口电路、液晶显示及背光电路，所述红外通信电路、信号传输电路、电力线载波通信接口电路、液晶显示及背光电路分别与mcu数据处理器连接；所述红外通信电路包括红外发送电路及红外接收电路和红外接收电路，红外接收电路、红外接收电路分别与mcu数据处理器连接，所述红外接收电路包括红外信号接收管ir1，红外信号接收管ir1第1脚接电容c42一端，红外信号接收管ir1第3脚与电阻r75一端、电容c41一端分别连接，电阻r75另一端接工作电压vdd,电容c42另一端、电容c41另一端、红外信号接收管ir1第2脚都接地；红外发送电路包括红外信号发射管ir2，工作电压vdd与pnp三极管q2的发射极连接，pnp三极管q2的集电极与电阻r79、r78分别连接，电阻r79、r78之间的节点与红外信号发射管ir2正极连接，红外信号发射管ir2负极接地，pnp三极管q2基极、电阻r80依次连接。

本电能表包括红外线通讯及电力线载波通讯两种通讯方式。电容c41、c42作用为隔离退偶或隔直流通交流干扰信号到数字地，起到滤波作用。红外信号发射管ir2起到发射信号作用。电阻r79、r78并联起到分流作用，电路中电流较大，单个电阻功率有限，分流具有保护电阻不易损坏。电阻r80为基电极限流电阻。整个红外通信电路信号稳定，传输流畅，抗干扰性强。

进一步，所述信号传输电路包括计量芯片电能脉冲信号传输电路、多功能口的测试脉冲传输电路、rs485信号传输电路，所述计量芯片电能脉冲信号传输电路、多功能口的测试脉冲传输电路、rs485信号传输电路分别与mcu数据处理器连接。

更进一步，所述计量芯片电能脉冲信号传输电路包括光耦opt3、光耦opt7，电阻r38与光耦opt7内的发光二极管正极连接，光耦opt7内的发光二极管负极接地，光耦opt7内的光敏三极管集电极接工作电压vdd,光耦opt7内的光敏三极管发射极接电阻r47一端,电阻r47另一端接地，；电阻r76与光耦opt3内的发光二极管负极连接，光耦opt3内的发光二极管正极接工作电压vdd，光耦opt3内的光敏三极管的集电极、发射极接至电能表校表输出端子。工作电压vdd，

更进一步，所述多功能口的测试脉冲传输电路包括光耦opt4，电阻r43与光耦opt4内发光二极管负极连接，光耦opt4内发光二极管正极接工作电压vdd,光耦opt4内光敏三极管的集电极、发射极连接电能表秒脉冲或时段投切脉冲输出端子。

更进一步，rs485信号传输电路包括光耦opt5、光耦opt6，数据接收串口mrx与电阻r28、电容c53、光耦opt5内光敏三极管的集电极分别连接，电阻r28接电源电压dvdd，光耦opt5内光敏三极管的发射极、电容c53接数字地，光耦opt5内发光二极管正极接工作电压vdd，光耦opt5内发光二极管负极、电阻r36、mcu芯片第14脚mictx依次连接；数据发送串口mtx与光耦opt6内发光二极管负极连接，电源电压dvdd接电阻r37后与光耦opt6内发光二极管正极连接，光耦opt5内光敏三极管的集电极与电阻r46一端、电容c28一端、mcu芯片第13脚micrx分别连接，电阻r46另一端接工作电压vdd,光耦opt5内光敏三极管的发射极、电容c28另一端接模拟地。

进一步，所述mcu数据处理器采用fm331x型号的芯片。

进一步，所述液晶显示及背光电路包括液晶显示器lcd1和晶体管bg1，所述液晶显示器lcd1、晶体管bg1都与mcu数据处理器连接。

更进一步，所述液晶显示器lcd1采用sdh-m11218s03-hp4型号，所述晶体管bg1采用wr81063031wh0111mdk-6431w1a0背光型号。

进一步，单相电220vac经变压器降压后输出为大小不同的电源电压dvdd和前端电压vdcc，前端电压vdcc经电源dc/dc转换电路转换后得到工作电压vdd。

进一步，所述电力线载波通信接口电路包括j1接口和j2接口，所述j1接口为单排针接口，所述j2接口为双排针接口，所述j2接口的2脚接电阻r31一端，j2接口的4脚接电阻r30一端，j2接口的8脚接电阻r49一端、电阻r34一端，j2接口的5脚接电阻r29一端，j2接口的3脚接电阻r50一端、电阻r48一端，电阻r50一端、电阻r48一端另一端接工作电压vdd，j2接口的12脚接电容c19一端、电容c20一端，电容c19另一端、电容c20另一端接地。

本发明与现有技术相比，有益效果是：本电能表具有红外线通讯、电力线载波通讯两种通信模式，元件结构简单，电能表稳定性高，抗干扰能力强。

附图说明

图1是mcu数据处理器电路图；

图2是红外通信电路图；

图3是信号传输电路图；

图4是电力线载波通信接口电路图；

图5是液晶显示及背光电路图。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步描述说明。

如图1-2所示，具有多途径通信的电能表，包括mcu数据处理器、红外通信电路、信号传输电路、电力线载波通信接口电路、液晶显示及背光电路，所述红外通信电路、信号传输电路、电力线载波通信接口电路、液晶显示及背光电路分别与mcu数据处理器连接；所述红外通信电路包括红外发送电路及红外接收电路和红外接收电路，红外接收电路、红外接收电路分别与mcu数据处理器连接，所述红外接收电路包括红外信号接收管ir1，红外信号接收管ir1第1脚接mcu芯片的第17脚、电容c42，红外信号接收管ir1第3脚与电阻r75、电容c41分别连接，电阻r75接工作电压vdd,电容c42、电容c41、红外信号接收管ir1第2脚都接地；红外发送电路包括红外信号发射管ir2，工作电压vdd与pnp三极管q2的发射极连接，pnp三极管q2的集电极与电阻r79、r78分别连接，电阻r79、r78之间的节点与红外信号发射管ir2正极连接，红外信号发射管ir2负极接地，pnp三极管q2基极、电阻r80、mcu芯片的第18脚依次连接。mcu数据处理器采用fm331x型号的芯片。

红外信号接收管ir1采用hm638r-l-ww0038hl-26-30hs138m-w型号，电阻r75采用51r5％0603，电容c4110uf10％080516vx5r,电容c42采用1000pf10％0603。红外信号发射管ir2采用vat205hs205l5ir5-45型号，电阻r80采用2k5％0603，pnp三极管q2采用2sa812sot-23型号。

如图3所示，信号传输电路包括计量芯片电能脉冲信号传输电路、多功能口的测试脉冲传输电路、rs485信号传输电路，所述计量芯片电能脉冲信号传输电路、多功能口的测试脉冲传输电路、rs485信号传输电路分别与mcu数据处理器连接。

计量芯片电能脉冲信号传输电路包括光耦opt3、光耦opt7，电阻r38与光耦opt7内的发光二极管正极连接，光耦opt7内的发光二极管负极接地，光耦opt7内的光敏三极管集电极接工作电压vdd,光耦opt7内的光敏三极管发射极接电阻r47一端,电阻r47另一端接地，光耦opt7内的光敏三极管发射极与mcu芯片第27脚连接；mcu芯片第28脚与电阻r76、光耦opt3内的发光二极管负极依次连接，光耦opt3内的发光二极管正极接工作电压，光耦opt3内的光敏三极管的集电极、发射极接至电能表校表输出端子。

计量芯片电能脉冲ap通过光耦opt7传输到mcu芯片的第27脚cfin，通过mcu分频处理后由mcu芯片的68脚cpll输出，再传输至光耦opt3的前端，一路至电能脉冲指示灯led3，一路至光耦后输出至接插口或电能表校表输出端子。

多功能口的测试脉冲传输电路包括光耦opt4，电阻r43与光耦opt4内发光二极管负极连接，光耦opt4内发光二极管正极接工作电压vdd,光耦opt4内光敏三极管的集电极、发射极连接电能表秒脉冲或时段投切脉冲输出端子。多功能口的测试脉冲(时钟秒脉冲/时段投切脉冲)由mcu的79脚tm输出。

rs485信号传输电路包括光耦opt5、光耦opt6，数据接收串口mrx与电阻r28、电容c53、光耦opt5内光敏三极管的集电极分别连接，电阻r28接电源电压dvdd，光耦opt5内光敏三极管的发射极、电容c53接地，光耦opt5内发光二极管正极接工作电压vdd，光耦opt5内发光二极管负极、电阻r36、mcu芯片第14脚mictx依次连接；数据发送串口mtx与光耦opt6内发光二极管负极连接，电源电压dvdd接电阻r37后与光耦opt6内发光二极管正极连接，光耦opt5内光敏三极管的集电极与电阻r46一端、电容c28一端、mcu芯片第13脚micrx分别连接，电阻r46另一端接工作电压vdd,光耦opt5内光敏三极管的发射极、电容c28另一端接地。单相电经稳压芯片ic2稳压后转换为电源电压dvdd，稳压芯片ic2选用78l05sot-89长电的型号。单相电经经整流桥堆整流，然后经运放芯片ic4转换为工作电压vdd。整流桥堆bd1选用mb10smbs型号，ic4采用lv2842xlvddcrsot6芯片。

数据接收串口mrx、数据发送串口mtx与mcu芯片的数据串口第14、13脚mtx、mrx经过光耦opt5、光耦opt6连接，光耦起到强电和弱电隔离的作用。

光耦opt3、光耦opt7、光耦opt5、光耦opt6、光耦opt4采用816d型号，电阻r76、电阻r43、电阻r28、电阻r46、电阻r38、电阻r47采用2k5％0603,r36、r37采用1k5％0603，电容c35、电容c28选用20pf5％0603。

如图5所示，液晶显示及背光电路包括液晶显示器lcd1和晶体管bg1，所述液晶显示器lcd1、晶体管bg1都与mcu数据处理器连接。所述液晶显示器lcd1采用sdh-m11218s03-hp4型号，所述晶体管bg1采用wr81063031wh0111mdk-6431w1a0背光型号。单相电220vac经变压器降压后为电源电压dvdd，电源电压dvdd经电源dc/dc转换电路转换后得到工作电压vdd。变压器采用hy-b35-1301型号。

如图4所示，载波通信接口电路包括以双排针载波接口j2为中心的接口电路，双排针载波接口j2的第2脚、电阻r31连接后接mcu芯片第38脚；双排针载波接口j2的第3脚与电阻r48、电阻r50分别连接，电阻r48接工作电压vdd；双排针载波接口j2的第4脚与电阻r30连接，双排针载波接口j2的第8脚与电阻r29连接，双排针载波接口j2的第5脚与电阻r34、电阻r49分别连接，电阻r34接工作电压vdd；双排针载波接口j2的第12脚与并联的电容c19、电容c21连接后接地。其中，电阻r50接mcu芯片第35脚，电阻r30接mcu芯片第36脚，电阻r29接mcu芯片第40脚，电阻r49接接mcu芯片第39脚。

电阻r29、电阻r30、电阻r31、电阻r49、电阻r50选用100r5％0805，电阻r48、电阻r34选用5.1k5％0805，电容c19、电容c21选用10uf10％080516vx5r。

j2是载波模块的插座接口，对应脚接mcu芯片对应的标记的脚。j1接口直接接市电的火线和零线。即低压电力线载波信号通道。

以上为本发明的优选实施方式，并不限定本发明的保护范围，对于本领域技术人员根据本发明的设计思路做出的变形及改进，都应当视为本发明的保护范围之内。