一种智能电能表的制作方法

本实用新型涉及电能表计数领域，尤其涉及一种智能电能表。

背景技术：

电能表作为计量用户用电量的器件，在日常生活中发挥着重要作用。为了完善电能表性能，研究者对其做了多方面改进。

如将传统依靠磁场感应产生扭矩，带动指针转动，通过刻度盘显示用电读数的感应式电能表，改进成了通过模拟数字信号进行信息交换显示的电子式电能表；又如传统电能表不具有防窃电功能，而改进后的电子式电能表设有防窃电装置，能有效防止窃电现象的发生。

但该改进后的电能表仍存在许多不足，其中重要一点是该电能表仍旧需要用户利用信息查询按键进行选择，方可在LCD液晶显示屏上显示查询读数，该操作对一些老人或文化程度不是很高的人来说，可能仍比较繁琐复杂，不够人性化；同时，该改进的电能表还不能在用电量超标时，自动切断电源，督促用户及时缴纳电费，仍需工作人员多次反复上门催缴。

技术实现要素：

鉴于上述问题，本实用新型的目的在于提供一种不需要手动操作，仅需通过语音交换即可实现数据查询的智能电能表，该智能电能表计量精准，并自带检测断电功能，能自动实现催缴功能。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种智能电能表，包括：

采样模块，采集市电传输的电流电压信息；

计量模块，连接所述采样模块的输出端，对所述电流电压信息进行转换输出；

控制模块，与所述计量模块相连，接收计量模块的输出信号，与其实现双向通讯；

显示模块，与所述控制模块连接，依据控制模块输出的信号，进行数据显示；

其特征在于：

还包括语音采集模块，与控制模块相连，用于采集用户语音信息，对其量化编码后输出至控制模块，与控制模块实现信息交互；

输出模块，与所述控制模块连接，依据控制模块的输出信号对外产生语音。

进一步的，所述语音采集模块采用ML22Q330芯片，所述芯片通过片选端口(CSEL)、信号输入输出端口(SIN0)、时钟端口(SCK0)和复位端口(RESER_N)与控制模块实现数据通讯。ML22Q330芯片内部集成MaskRom和Flash存储器，进行语音合成时功耗低，合成音质好，采用该芯片能为电能表提供良好的语音应答效果。

进一步的，所述输出模块包括有源蜂鸣器、并联于有源蜂鸣器两端的二极管、集电极与有源蜂鸣器的负极连接的第三NPN三极管，所述第三NPN三极管的基极通过电阻连接控制模块。

进一步的，所述电能表还包括与控制模块相连的启闭控制模块、为各个模块供电的电源模块，所述启闭控制模块根据用户用电欠费与否，控制电能表与市电连接或断开。启闭控制模块的设计，能确保根据用户欠费与否的状态，实现电能表与市电的通断与否，从而减少供电部门的供电损失，并及时提醒用户及时缴费，改善以往工作人员需反复上门催缴的麻烦，提高工作效率。

进一步的，所述启闭控制模块包括拉闸继电器电路和合闸继电器电路，拉闸继电器电路包括第一继电器、第一NPN三极管、第一PNP三极管，合闸继电器电路包括第二继电器、第二NPN三极管、第二PNP三极管；拉闸继电器电路与合闸继电器电路呈镜像设计；第一NPN三极管的基极通过第一电阻连接第一继电器，集电极与第一PNP三极管基极、第二PNP三极管集电极相连，第一NPN三极管的发射极接地，第一PNP三极管的发射极连接电源模块。将拉闸继电器电路和合闸继电器电路镜像设计，能维持电能表在拉闸与合闸时，器件固有性能参数保持一致，从而确保电能表的稳定性，避免因设计不对称而造成电能表性能不稳定，计量不精准。

进一步的，所述电能表还包括两端分别与市电、控制模块对应连接的启闭检测模块，以检测所述启闭控制模块于用户欠费时，电能表是否成功断电，并将检测信息传递至控制模块。启闭检测模块的设计，能进一步保障启闭控制模块的工作性能，减少不必要的供电损失。

进一步的，所述启闭检测模块包括光电耦合器，所述光电耦合器的发光二极管侧一端连接零线，另一端连接电能表端钮盒的2号端铜条，受光器侧一端连接控制模块，另一端与电容器并联连接电源模块，所述电容器另一端接地。

进一步的，所述电能表还包括脉冲检测模块，用于根据所述控制模块的输出信号，进行脉冲检测，以对电能表进行校验。

进一步的，所述脉冲检测模块包括电脉冲检测模块和秒脉冲检测模块，两路检测模块均通过光电耦合器与控制模块相连。

进一步的，所述计量模块与控制模块间通过隔离模块实现通讯，所述隔离模块包括光电耦合器。采用光电耦合器进行计量模块与控制模块的信息传输，能实现强电隔离，防护外部强电对电能表的损伤。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：为电能表设计语音功能，能方便用户通过语音方式即可查询电量、用电费用，避免以往得通过按键操作才能得知信息的繁琐步骤，方便快捷；且该语音功能在用户用电费用不足时发出报警提示，督促用户及时充值续费，保证用户用电顺畅和使用舒适性；启闭控制模块能实现用户不欠电费时，维持继电器正常吸合，电能表正常工作，而在用户欠费时，断开继电器，自动切断电能表与市电的连接，督促用户及时缴费，减轻工作人员上门催缴的压力，提高工作效率，避免用户一直拖欠电费，而电能表仍旧正常运转，造成计数不准的情况的发生，同时降低供电部门供电损失；而启闭检测模块的设计则能进一步保障用户欠费时电能表与市电断开连接的操作准确有效性；脉冲检测模块可方便检修人员调整电能表的精度，确保电能表的计量精准度。

附图说明

图1为本实用新型智能电能表的功能结构图。

图2为本实用新型智能电能表的语音采集模块及输出模块电气原理图。

图3为本实用新型智能电能表的启闭控制模块与启闭检测模块电气原理图。

图4为本实用新型智能电能表的计量模块及采样模块电气原理图。

图5为本实用新型智能电能表的计量模块与控制模块间的光电耦合器原理图。

图6为本实用新型智能电能表的控制模块及脉冲检测模块电气原理图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

如图1-6所示的本实用新型的一种智能电能表，该电能表包括采集市电传输的电流电压信息的采样模块1、与采样模块1的输出端相连的计量模块2、与计量模块2连接实现双向数据通讯的控制模块3、接收控制模块3的信息并进行数据显示的显示模块4、语音采集模块6、输出模块7、为各个模块供电的电源模块8；计量模块2对传递的电流电压信号进行滤波、转换后以脉冲形式传输至控制模块3，语音采集模块6采集用户语音信息，并对其进行量化编码，然后输出至控制模块3，输出模块7与控制模块3的输出端连接，依据控制模块3的输出信号对外产生语音。具体的，语音采集模块6采用ML22Q330芯片，该芯片通过片选端口(CSEL)、信号输入输出端口(SIN0)、时钟端口(SCK0)和复位端口(RESER_N)与控制模块3实现数据通讯；输出模块7包括有源蜂鸣器B1、并联于有源蜂鸣器B1两端的二极管VD96、集电极与有源蜂鸣器B1的负极连接的第三NPN三极管V82，第三NPN三极管V82的基极通过电阻R88连接控制模块3的输出端BEEP_CTL。

当用户查询电量、电费等信息时，只需要对着电能表喊话，语音采集模块6即可采集该语音信息，并将该语音信息量化转换后输出至控制模块3，控制模块3根据该信息查询内部存储数据，经转换后将查询结构以语音形式输出，即通过输出模块7的有源蜂鸣器B1以语音形式进行应答，而不需要用户手动操作，方便快捷；同时，当控制模块3检测到内部存储的用户电费不足时，电能表也会通过输出模块7以语音形式对外发出提醒声音，提示用户及时充值续费，从而避免因电费不足导致断电或被催缴现象的发生，提高用户使用舒适度。且语音采集模块6采用ML22Q330芯片内部集成MaskRom和Flash存储器，进行语音合成时功耗低，合成音质好，采用该芯片也能为电能表提供良好的语音应答效果。

为了能在用户处于欠费状态时，督促用户进行缴费，减小供电局供电损失，减轻工作人员的催缴电费工作压力，作为本实用新型的改进，该电能表还包括与控制模块3相连的启闭控制模块9以及两端分别与市电、控制模块对应连接以检测启闭控制模块9是否成功断电的启闭检测模块10。该启闭控制模块10能根据用户的电费情况，在控制模块3的控制下断开或吸合继电器，控制电能表与市电的通断；启闭检测模块10则在启闭控制模块9控制电能表与市电断开后，检测该断开是否成功，并当检测到断开未成功时，将该检测信息反馈至控制模块3，由控制模块3命令启闭控制模块9再次实现断电操作，从而确保断电成功，以提高电能表的工作准确性。

具体而言，该启闭控制模块10包括拉闸继电器电路和合闸继电器电路，拉闸继电器电路包括第一继电器RELAY_A、第一NPN三极管V73、第一PNP三极管V71，合闸继电器电路包括第二继电器RELAY_B、第二NPN三极管V74、第二PNP三极管V72；拉闸继电器电路与合闸继电器电路呈镜像设计，当然也可以根据具体情况，将拉闸继电器电路与合闸继电器电路位置对调。

第一NPN三极管V73的基极通过第一电阻R73连接第一继电器RELAY_A，集电极与第一PNP三极管V71基极、第二PNP三极管V72集电极相连，第一NPN三极管V73的发射极接地，第一PNP三极管V71的发射极连接电源模块8，对应的，第二NPN三极管V74的基极通过第二电阻R74连接第二继电器RELAY_B，集电极与第二PNP三极管V72基极、第一PNP三极管V71集电极相连，第二NPN三极管V74的发射极接地，第二PNP三极管V72的发射极连接电源模块8；启闭检测模块10包括光电耦合器E71，光电耦合器E71的发光二极管侧一端连接零线UN，另一端连接电能表端钮盒的2号端铜条UL_OUT，受光器侧一端连接控制模块3的CHK_RELAY端口，另一端与电容器C71并联连接电源模块8，电容器C71另一端接地。将拉闸继电器电路和合闸继电器电路镜像设计，能确保电能表在拉闸与合闸时，维持电能表的内部器件固有性能参数一致，保证电能表的工作稳定性，避免因设计不对称而造成电能表性能不稳定，计量不精准。

作为本实用新型的进一步改进，该电能表还包括脉冲检测模块，脉冲检测模块包括电脉冲检测模块111和秒脉冲检测模块112，两路检测模块均通过光电耦合器与控制模块3相连；计量模块2与控制模块3间通过隔离模块12进行数据交互，该隔离模块12包括光电耦合器。脉冲检测模块能方便检修人员根据控制模块3的输出信号，进行脉冲检测，调整电能表的精度，确保电能表的计量精准度；光电耦合器则能进行强电隔离，防护电能表被外部强电损伤，延长电能表的寿命。

除了上述改进外，其他相类似的改进也包含在本实用新型的改进范围内，此处就不在赘述。尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变形，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。