一种红外通信电能表的制作方法

本发明涉及一种电能表，特别涉及一种红外通信电能表。

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。电子式电能表解决了机械式电能表的一些缺点，但仍存在电能表与外部设备数据传输较为不便的问题,尤其数据传输方面，采用有线传输不仅成本较高，而且布局布线困难。

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、可通过红外信号进行数据传输和控制的红外通信电能表。为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种红外通信电能表，其特征在于，包括以下模块：电流采样模块：包括分流电路和电流滤波电路，将负载电流进行分流和滤波处理后的电流信号传送到电能计量模块的电流通道；电压采样模块：包括电压衰减电路和电压滤波电路，将市电进行降压滤波后的电压信号传送到电能计量模块的电压通道；电能计量模块：将电流信号和电压信号合成转换为功率脉冲信号，并输出到单片机模块和检测接口电路；单片机模块：将功率脉冲信号进行处理，并将其发送到显示模块，并连接红外发送电路和红外接收电路进行数据传输；红外发送电路：接收单片机模块数据，并将其转换为红外信号发送；红外接收电路：接收外部设备的红外控制信号，并输送到单片机模块；检测接口电路：显示电能计量模块工作状态，并提供外部设备接口；显示模块：显示电能表的计量情况；电源转换模块：将外部电压进行转换，为电能计量模块和单片机模块提供工作电压。

进一步的，电能计量模块使用ADE7755芯片，ADE7755适用于单相配电系统的高精度电能计量IC，它可提供基于输电线电压和电流计算的瞬时有功功率和平均有功功率，平均有功功率输送到单片机模块进行处理后发送到显示模块，瞬时有功功率输送到检测接口电路，通过外接设备进行校验。

进一步的，电源转换模块结构为：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，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。

进一步的，芯片IC1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R13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，红外发送电路结构为：集成运放U11A的负输入端作为电路输入端，其正输入端接地，集成运放U11A的电源端通过电阻R16连接到电源VCC，集成运放U11A输出端与电路输入端间连接有电阻R11；集成运放U11A输出端通过电阻R12连接到反向器U12A输入端，反相器U12A输入端还依次正向连接二极管D11和电阻R14到反相器U12A的输出端，反相器U12A输入端连接到反相器U13A的输入端；电源端VCC依次通过电阻R16和电阻R15连接到红外发射管正输入端，反相器U3A的输出端连接红外发射管负输出端，红外发送电路通过接收单片机模块发送过来的数据，经过放大调制后通过红外发射管转化为红外信号。

进一步的，红外接收电路结构为：集成运放U25A的负输入连接红外接收管负极，红外接收管正极接地；集成运放U25A的正输入端连接到负电压源,其输出端与负输入端之间连接电阻R27，集成运放U25A输出端依次通过电阻R28和电容C23连接到集成运放U26A的负输入端；集成运放U26A的正输入端接地，集成运放U26A的负输入端与其输出端之间连接电阻R29，集成运放U26A的输出端通过电阻R20后作为电路输出端，电路输出端还通过电容C24接地，通过红外接收管接收外部设备发送的红外信号，经过解调滤波处理后发送到单片机模块。

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，同时可以将数据进行红外发送到外部设备，外部设备也可通过红外信号对电能表进行控制。红外通信性价比高，实现简单，具有抗电磁干扰、便于高速应用、空间接入灵活，可用于室内外实现点对点传输。

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为本发明的红外发送电路图；

图5为本发明的红外接收电路图。

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

一种红外通信电能表，其特征在于，包括以下模块：电流采样模块：包括分流电路和电流滤波电路，将负载电流进行分流和滤波处理后的电流信号传送到电能计量模块的电流通道；电压采样模块：包括电压衰减电路和电压滤波电路，将市电进行降压滤波后的电压信号传送到电能计量模块的电压通道；电能计量模块：将电流信号和电压信号合成转换为功率脉冲信号，并输出到单片机模块和检测接口电路；单片机模块：将功率脉冲信号进行处理，并将其发送到显示模块，并连接红外发送电路和红外接收电路进行数据传输；红外发送电路：接收单片机模块数据，并将其转换为红外信号发送；红外接收电路：接收外部设备的红外控制信号，并输送到单片机模块；检测接口电路：显示电能计量模块工作状态，并提供外部设备接口；显示模块：显示电能表的计量情况；电源转换模块：将外部电压进行转换，为电能计量模块和单片机模块提供工作电压。电能计量模块使用ADE7755芯片。

如图2所示，电源转换模块结构为：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。

二极管D1可以使用IN4007，起整流作用，将变压后的交流电转化为单脉冲的直流电，同时变压器T1的两个输入端之间可以连接一个压敏电阻，在电路承受过压时进行电压钳位，吸收多余的电流以保护内部敏感器件。压敏电阻可以使用具有820V的工作耐压14K821。

如图3所示，检测接口电路结构为：电路输入端通过电阻R13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。

光电耦合器U1可以使用PS2501-1，其包括一个砷化镓发光二极管和一个NPN型硅光电晶体管，具有高隔离电压，而且器件使用DIP封装，适合在PCB上穿孔焊接，操作方便，芯片面积与封装面积之间的比值较大方便器件散热。

如图4所示，红外发送电路结构为：集成运放U11A的负输入端作为电路输入端，其正输入端接地，集成运放U11A的电源端通过电阻R16连接到电源VCC，集成运放U11A输出端与电路输入端间连接有电阻R11；集成运放U11A输出端通过电阻R12连接到反向器U12A输入端，反相器U12A输入端还依次正向连接二极管D11和电阻R14到反相器U12A的输出端，反相器U12A输入端连接到反相器U13A的输入端；电源端VCC依次通过电阻R16和电阻R15连接到红外发射管正输入端，反相器U3A的输出端连接红外发射管负输出端。

如图5所示，红外接收电路结构为：集成运放U25A的负输入连接红外接收管负极，红外接收管正极接地；集成运放U25A的正输入端连接到负电压源,其输出端与负输入端之间连接电阻R27，集成运放U25A输出端依次通过电阻R28和电容C23连接到集成运放U26A的负输入端；集成运放U26A的正输入端接地，集成运放U26A的负输入端与其输出端之间连接电阻R29，集成运放U26A的输出端通过电阻R20后作为电路输出端，电路输出端还通过电容C24接地。