专利名称：电能表的数据记录及节电装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种数据记录及节电装置，特别是一种用于电能表的数据记录及节电 装置，属计量仪器类。
背景技术：
电力系统安全，稳定运行，电力市场交易的先决条件是可靠准确的电能计量。而 现有技术中的电能计量方式最常用的有感应式，电子式，多功能全电子式等多种电能表， 但这些电能表计量功能单一，精度欠佳，防窃电功能也不理想。为此，不断研制出精度佳的 防窃电电能表。如中国专利号为Z200720115688.3( —种单相防窃电电能表)，申请号为 200710071547. 0(单相防窃电电能表及防窃电测量方法)等，这些电能表结构合理，性能可 靠，对任何窃电反应灵敏，有窃电行为时能加速计度，对窃电现象进行惩罚。同时能对当电 流不平衡等情况进行防窃电测量与计量，这些电能表的研制面市大大改进提高电力行业的 工作效率，使一些不法分子无法达到窃电之目的。但其成本较高，能耗也高，操作也不便，且 停电状态下不能通过掌机抄收数据。
发明内容
本发明的目的是提供一种功耗低，精度高，在停电状态下可通过掌机抄收记录数 据的用于电能表的数据记录及节电装置。本发明是这样实现的它包括红外采样回路、电源管理模块、计量模块ADE7755、 MCU单片机、备用电池、485通信接口、红外通信接口，其特征在于红外采样回路是由红外光 敏二极管D1、电阻R1-R3、电容Cl、场效应管Q构成的，其中红外光敏二极管Dl —端的一路 接所述MCU单片机的电源，另一路经电阻Rl接场效管Q的漏极并接所述MCU单片机的输 入端，Dl的另一端的一路经电阻R2接地，另一路经电容Cl分别接Q的栅极及经电阻R3接 地，Q的源极接地，所述的电源管理模块是由变压器Tl、二极管D2-D4和D6-D8、稳压二极管 D5、电容器C2-C12、二个集成块78L05和集成块HT7544、电阻R4-R6构成的，其中变压器Tl 的抽头2经二极管D2、一路经二个并联电容C2、C3接地，另一路与集成块78L05引脚1相 接，其引脚2接地，引脚3 —路经电容C4接地，另一路接所述计量模块ADE7755的电源，变 压器Tl的抽头1 一路与零线N相接，另一路接地，变压器Tl的抽头3 —路接火线L，另一路 接地，变压器Tl的抽头4与二极管D4，电阻R4串接后经稳压二极管D5、电容C9、ClO 一路 接地，另一路与集成块HT7544的引脚3相接，其引脚2接地，引脚1经电容C11、C12 —路接 地，另一路经二极管D6、D7接所述MCU单片机的电源后再经二极管D8 —路与所述备用电池 相接，另一路经电阻R5、R6接地，变压器Tl的抽头5经二极管D 3 一路经电容C5、C6并接 后接地，另一路与另一集成块78L05的引脚1相接，其引脚2接地，引脚3与电容C7、C8并 接后一路接地，另一路与所述的485通信接口的输入端相接，变压器Tl的抽头6接地。所述的电源管理模块具有三路输出电压。本发明的MCU单片机是采用MSP430FE425，是TI公司电表专用MCU芯片，具有以下一些特性(1)工作电压1. 8-3. 6V ； (2)超低功耗活动模式:200uA(2. 2V，IMHz) ； (3)待 机模式1. IuA ； (4)关闭模式(RAM保持)0. IuA ； (5) 5种省电模式从待机模式唤醒少于6 微妙。具有丰富的外围模块，灵活的时钟源，它的这些特性特别适合电池供电，可大大延长 电池寿命。本发明与背景技术相比，充分利用单片机MSP430FE425的超低功耗特性，掉电状 态下采用备用电池作为MCU工作的电源，可用掌上电脑通过红外抄收电表窃电事件记录， 这样红外接收管要一直工作，而红外接收管的工作电流约为5-8MA，1. 6AH电池(一节备用 电池)200-250h就放完，远不能满足10年寿命，本发明采用红外光敏管待机解决该问题。
图1为本发明的红外采样回路的电路图。图2为本发明的电源管理模块的电路图。图3为本发明的一实施例即用于电能表的结构框图
具体实施例方式如图3所示，由二个锰铜电阻构成的两路电流采样回路，一路的输入端经计量模 块ADE7755接锰铜电阻的两端，锰铜电阻串接在交流零线N上，其输出端接MCU单片机中电 流采样的输入端，另一路的输入端经分流电阻接锰铜电阻的两端，锰铜电阻串接在交流火 线L上，其输出端接MCU单片机中电流采样的输入端。电压采样回路的电压检测端经分压 电阻分别与交流电火线L和零线N相接，电压信号输出端接MCU单片机中的电压输入端。 由红外光敏管等构成的红外采样回路的输出端一路接地，另一路与MCU单片机的输入端相 接，其输入端接MCU单片机的电源，电源管理模块的输入端分别与交流电的火线L和零线N 备用电池相接，电源管理模块的输出端分别接MCU单片机输入端及485通信接口的输出端， MCU单片机的输出端分别与光电指示装置，IXD显示器、红外通信接口、脉冲输出保护装置， 实时时钟装置相接。将上述各部件一一连接好后，装入表壳(图中没有标出)内即可。如图1所示，红外光敏二极管Dl —端的一路接所述MCU单片机的电源，另一路经 电阻Rl接场效管Q的漏极并接所述MCU单片机的输入端，Dl的另一端的一路经电阻R2接 地，另一路经电容Cl分别接Q的栅极及经电阻R3接地，Q的源极接地。如图2所示，变压器Tl的抽头2经二极管D2、一路经二个并联电容C2、C3后接 地，另一路与集成块78L05的引脚1相接，其引脚2接地，引脚3 —路经电容C4接地，另一 路接计量模块ADE7755的电源(VCCl)。变压器Tl的抽头1 一路经Z2与零线N相接，另一 路接地。变压器Tl的抽头3 —路经Zl接火线L，另一路接地。变压器Tl的抽头4与二极 管D4，电阻R4串接后经稳压二极管D5、电容C9、ClO 一路接地，另一路与集成块HT7544的 引脚3相接。引脚2接地，引脚1经电容C11、C12—路接地，另一路经二极管D6、D7接MCU 单片机的电源(VCC)后再经二极管D8—路经连接器Jl与备用电池BATl相接，另一路经电 阻R5后一路接MCU单片机输入端，另一路经R6接地。变压器Tl的抽头5经二极管D3与 电容C5、C6并接后一路接地，另一路与另一集成块78L05的引脚1相接，其引脚2接地，引 脚3与电容C7、C8并接后一路接地，另一路与上述的485通信接口的输入端相接，变压器Tl 的抽头6接地。
如图1、图2、图3所示，在停电状态下，采用备用电池BATl作为MCU单片机工作的 电源，MCU单片机处于睡眠模式，在没有红外抄收时，这时，红外通信接口中的红外接收管处 于睡眠状态(红外接收管不工作)，采用微功耗红外光敏管Dl待机，当接收到红外讯号时， 红外光敏管Dl激活MCU单片机，此时MCU单片机处于工作状态，MCU单片机激活红外通讯接 口中的红外接收管工作，红外接收管工作时可通过手掌机抄收MCU单片机中记录的数据， 当通信结束后红外接收管又处于睡眠状态(停止工作)，从而达到节电目的，这样一节备用 电池足可以工作10年寿命。本发明由于采用上述结构，故其具有能检测，计量火线和零线两路电流不平衡； 零线失电情况下安时数；能存储电流不平衡时的事件记录，零线掉电时窃电的安时数，窃电 时间，次数，累计窃电的安时数；同时在停电状态下可用手掌机抄收上述数据，处理完毕后 还可清除累计安时数，而分次窃电安时数不清除能自动上移转存，异常指示等功能。
权利要求
一种电能表的数据记录及节电装置，包括红外采样回路、电源管理模块、计量模块ADE7755、MCU单片机、备用电池、485通信接口、红外通信接口，其特征在于所述的红外采样回路是由红外光敏二极管D1、电阻R1 R3、电容C1、场效应管Q构成的，其中红外光敏二极管D1一端的一路接所述MCU单片机的电源，另一路经电阻R1接场效管Q的漏极并接所述MCU单片机的输入端，D1的另一端的一路经电阻R2接地，另一路经电容C1分别接Q的栅极及经电阻R3接地，Q的源极接地，所述的电源管理模块是由变压器T1、二极管D2 D4和D6 D8、稳压二极管D5、电容器C2 C12、二个集成块78L05和集成块HT7544、电阻R4 R6构成的，其中变压器T1的抽头2经过二极管D2、一路经二个并联电容C2、C3接地，另一路与集成块78L05引脚1相接，其引脚2接地，引脚3一路经电容C4接地，另一路接所述计量模块ADE7755的电源，变压器T1的抽头1一路与零线N相接，另一路接地，变压器T1的抽头3一路接火线L，另一路接地，变压器T1的抽头4与二极管D4，电阻R4串接后经稳压二极管D5、电容C9、C10一路接地，另一路与集成块HT7544的引脚3相接，引脚2接地，引脚1经电容C11、C12一路接地，另一路经二极管D6、D7接所述MCU单片机的电源后再经二极管D8一路与所述备用电池相接，另一路经电阻R5、R6接地，变压器T1的抽头5经二极管D3一路经电容C5、C6并接后接地，另一路与另一集成块78L05的引脚1相接，其引脚2接地，引脚3与电容C7、C8并接后一路接地，另一路与所述的485通信接口的输入端相接，变压器T1的抽头6接地。
2.根据权利要求1所述的电能表的数据记录及节电装置，其特征在于所述的电源管理 模块具有三路输出电压。
全文摘要
本发明涉及一种电能表的数据记录及节电装置，包括红外采样回路、电源管理模块、计量模块ADE7755、MCU单片机、备用电池、485通信接口、红外通信接口等，而红外采样回路是由红外光敏管、电阻、电容、场效应管构成的，电源管理模块是由变压器、稳压管、二极管、电容、电阻、集成块构成的且具有三路电压输出，红外采样回路、电源管理模块分别与MCU单片机的输入端、计量模块ADE7755、485通信接口、备用电池相接，本发明的电能表的数据记录及节电装置结构简单，使用方便，适用于各种型号的电能表，广泛用于电力系统的防窃电领域。
文档编号G08C23/04GK101900759SQ200910052218
公开日2010年12月1日 申请日期2009年5月31日 优先权日2009年5月31日
发明者姚光德, 张永法, 徐继宏, 汤智俊, 许琨, 金德章 申请人:上海金陵智能电表有限公司;上海电力表计技术服务公司