CN104268992A - 一种智能电表装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能电表装置，包括计算机控制管理装置、集中器和智能电表，所述计算机控制管理装置通过集中器连接智能电表，所述智能电表包括电表基表和用于读取电表基表数据的采样单元，所述采样单元的输出端连接有专用控制芯片U1，专用控制芯片U1的输出端分别连接有红外通信模块、时钟模块、液晶显示模块、通讯模块和供电装置，所述通信模块连接集中器。本发明通过计算机控制管理装置对电表的通信与控制，实现了电表的远程管理与监控，具备远程抄表和远程充值预付费的功能，且结构简单、成本低，可广泛应用于远程抄表、远程预付费控制。
Description
技术领域
本发明涉及用电管理领域，具体是一种智能电表装置。
背景技术
由于用户的电表一般都安装在室内，抄表人员必须到每家每户抄写用量，效率低、劳动强度大，还可能因人为失误抄错数据，所抄数据由抄表人员带回相关部门汇总处理，再通知用户到指定地点缴费，各用户作息时间不同，使抄表人员常常走空路，多次上门都无法完成抄表工作，影响整体抄表收费工作的正常进度，难以做到实时监控、及时发现异常并快速排查故障，智能电表可以减小抄表收费的压力。
现有技术中，智能电表装置主要有远传式智能电表装置和IC卡预付费式智能电表装置。远传式智能电表装置带有远传通信接口，中国专利（201210042859.X）公开了一种电表自动抄表方法，包括用户端和管理端，用户端包括电表、采集器、数据处理器和无线电发射模块，电表数据处理器通过本身带有的用久磁铁和霍尔元件产生的电脉冲信号送给采集器，采集器经过无线电发射模块将信号传给数据处理器，电表自动抄表可通过通信接口读取电表读数，但不能在表端充值、实现表端预付费功能。
IC卡预付费式智能电表装置在燃气表中内置IC卡座，必须采用IC卡为载体，传统IC卡电表主要由电表基座、机械刻度表盘、采样机构、单片机、IC卡接口、液晶模块和球形阀部分组成，其中，采样机构用于采集电流量信号，并将电流量信号传递给机械刻度表盘，机械刻度表盘指示总用电量的同时将流量信号转化为电脉冲信号，传送至单片机，单片机一方面利用IC卡接口与用户IC卡交互操作，并依照预存电量，驱动直流电机控制球形阀的开关。中国专利（CN1484004A）公开了一种IC卡电表，包括电表、IC卡、IC卡座、带有固话程序的微处理器、存储器、IC卡读写装置、显示装置和控制电路，IC卡电表运行时，用户可随时使用自己的IC卡消费，并能将消费量及时从卡内扣除，实现预付费功能，但不能实现远程抄表、远程充值预付费等功能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够进行远程自动抄表和远程充值，进行预付费功能的智能电表装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种智能电表装置，包括计算机控制管理装置、集中器和智能电表，所述计算机控制管理装置通过集中器连接智能电表，所述智能电表包括电表基表和用于读取电表基表数据的采样单元，所述采样单元的输出端连接有专用控制芯片U1，专用控制芯片U1的输出端分别连接有红外通信模块、时钟模块、液晶显示模块、通讯模块和供电装置，所述通信模块连接集中器。
作为本发明进一步的方案：所述专用控制芯片U1的1脚分别连接二极管D1、电容C3、电容和C4和专用控制芯片U1的64脚，专用控制芯片U1的52脚分别连接振荡器Y2和电容C13，专用控制芯片U1的53脚分别连接振荡器Y2另一端和电容C12，电容C13另一端连接电容C12另一端，专用控制芯片U1的7脚分别连接电容C7和电容C8，专用控制芯片U1的8脚通过振荡器Y1连接专用控制芯片U1的9脚，专用控制芯片U1的49脚连接电阻R22，专用控制芯片U1的48脚分别连接排阻R20和排阻R21，专用控制芯片U1的58脚分别连接复位芯片U3的OUT端口、复位芯片U3的VDD端口和排阻R6。
作为本发明进一步的方案：所述计算机控制管理装置通过3F网络、GPRS网络或互联网与集中器相连。
作为本发明进一步的方案：所述专用控制芯片U1的型号为MSP430F247。
作为本发明进一步的方案：所述时钟模块包括型号为8563T的时钟芯片U2，时钟芯片U2的1脚通过振荡器Y3连接时钟芯片U2的2脚，时钟芯片U2的5脚分别连接排阻R17和专用控制芯片U1的4脚，时钟芯片U2的6脚分别连接排阻R16和专用控制芯片U1的3脚，时钟芯片U2的8脚分别连接电容C14、排阻R16另一端和排阻R17另一端。
作为本发明进一步的方案：所述红外通信模块包括红外发送电路和红外接收电路，红外发送电路中红外发射管DS1通过电阻R28连接三极管Q3的发射极，三极管Q3的基极通过电阻R29连接专用控制芯片U1的34脚，三极管Q3的集电极连接三极管Q2的集电极，三极管Q2的基极通过电阻R30连接专用控制芯片U1的37脚，三极管Q2的集电极接地，红外接收电路中红外接收头B1的1脚分别连接电阻R3和电阻R31，电阻R31另一端连接专用控制芯片U1的33脚，红外接收头B1的2脚接地，红外接收头B1的3脚分别连接电容C11和三极管Q4的集电极，三极管Q4的基极通过电阻R5连接专用控制芯片U1的31脚。
作为本发明再进一步的方案：所述采样单元采用霍尔元件进行采样。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过计算机控制管理装置对电表的通信与控制，实现了电表的远程管理与监控，具备远程抄表和远程充值预付费的功能，且结构简单、成本低，可广泛应用于远程抄表、远程预付费控制。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明中专用控制芯片U1的引脚图。
图3-7为本发明中专用控制芯片U1的外围电路图。
图8为本发明中的时钟模块电路连接图。
图9为本发明中的红外接收电路图。
图10为本发明中的红外发送电路图。
图11为本发明的第一实施例的结构示意图。
图12为本发明的第二实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
请参阅图1，一种智能电表装置，包括计算机控制管理装置、集中器和智能电表，所述计算机控制管理装置通过集中器连接智能电表，计算机控制管理装置可连接多个集中器，每个集中器可连接多个智能电表，所述智能电表包括电表基表和用于读取电表基表数据的采样单元，所述采样单元的输出端连接有专用控制芯片U1，专用控制芯片U1的输出端分别连接有红外通信模块、时钟模块、液晶显示模块、通讯模块和供电装置，所述通信模块连接集中器，所述计算机控制管理装置通过3F网络、GPRS网络或互联网与集中器相连。
请参阅图2-7，所述专用控制芯片U1的1脚分别连接二极管D1、电容C3、电容和C4和专用控制芯片U1的64脚，专用控制芯片U1的52脚分别连接振荡器Y2和电容C13，专用控制芯片U1的53脚分别连接振荡器Y2另一端和电容C12，电容C13另一端连接电容C12另一端，专用控制芯片U1的7脚分别连接电容C7和电容C8，专用控制芯片U1的8脚通过振荡器Y1连接专用控制芯片U1的9脚，专用控制芯片U1的49脚连接电阻R22，专用控制芯片U1的48脚分别连接排阻R20和排阻R21，专用控制芯片U1的58脚分别连接复位芯片U3的OUT端口、复位芯片U3的VDD端口和排阻R6。
专用控制芯片U1的型号为MSP430F247，包含32K字节FLASH的数据和程序存储空间，4K字节的RAM，48个I/O口，2个16位的定时器，具有低电压供电、超低功耗、可靠、性价比高、带A/D转换器和带串口的特点，复位芯片U3使专用控制芯片U1的电压低于2.7V时处于复位状态，避免电路低压下工作异常。
所述时钟模块包括型号为8563T的时钟芯片U2，时钟芯片U2的1脚通过振荡器Y3连接时钟芯片U2的2脚，时钟芯片U2的5脚分别连接排阻R17和专用控制芯片U1的4脚，时钟芯片U2的6脚分别连接排阻R16和专用控制芯片U1的3脚，为装置提供时钟和挂历的功能，时钟芯片U2的8脚分别连接电容C14、排阻R16另一端和排阻R17另一端。
所述采样单元采用霍尔元件进行采样。
所述红外通信模块包括红外发送电路和红外接收电路，红外发送电路中红外发射管DS1通过电阻R28连接三极管Q3的发射极，三极管Q3的基极通过电阻R29连接专用控制芯片U1的34脚，三极管Q3的集电极连接三极管Q2的集电极，三极管Q2的基极通过电阻R30连接专用控制芯片U1的37脚，三极管Q2的集电极接地，红外接收电路中红外接收头B1的1脚分别连接电阻R3和电阻R31，电阻R31另一端连接专用控制芯片U1的33脚，红外接收头B1的2脚接地，红外接收头B1的3脚分别连接电容C11和三极管Q4的集电极，三极管Q4的基极通过电阻R5连接专用控制芯片U1的31脚。
红外通讯模块主要用来设置智能电表的初始参数，发射信号采用38K载波调制，接收用解调38K载波的红外接收头，红外发送电路主要包括红外发射管DS1、电阻R28、电阻R29、电阻R30、三极管Q2和三极管Q3，三极管Q3的基极通过电阻R29连接专用控制芯片U1的34脚，是红外发送数据信号线，三极管Q2的基极通过电阻R30连接专用控制芯片U1的37脚，是红外发送载波信号线，不工作时，专用控制芯片U1的34脚输出为高，37脚输出为低，则三极管Q2和三极管Q3均不导通，电路基本无功耗，工作时，专用控制芯片U1的34脚输出为要发生的数据，高低电平持续时间由通讯波特率决定，专用控制芯片37脚输出为38KHZ的载波，在专用控制芯片U1的34脚和37脚的作用下，二极管Q2和二极管Q3导通，截止状态不断变化，则红外发射管DS1将信号发送出去。
红外接收电路主要包括红外接收头B1、三极管Q4、电阻R3、电阻R5、电阻R31和电容C11，三极管Q4的基极通过电阻R5连接专用控制芯片U1的31脚，三极管Q4和电阻R5组成了控制电路，红外接收头B1的2脚是公共端，红外接收头B1的1脚是数字信号输出，电阻R31连接专用控制芯片U1的33脚，作为红外接收输入，电阻R5连接专用控制芯片U1的31脚，当专用控制芯片U1的31脚输出低时，三极管Q4导通，红外接收电路使能。
智能电表在运行时，计算机控制管理装置可在远程通过3G网络、GPRS网络或互联网下发抄表、充值、预付费的命令给集中器，集中器通过通讯模块向智能电表转发命令，智能电表收到命令后，智能电表的专用控制芯片U1接收充值指令并进行预付费计算，并根据充值情况控制供电装置门的开关，从而控制电的通断，专用控制芯片U1再将数据或结果通过通讯模块上送给集中器，集中器再转发给计算机控制管理装置实现远程充值和预付费功能。远程抄表时，采样单元读取电表基表读数，通过通讯模块传输给集中器，再由集中器转发到计算机控制管理装置，用户可通过智能电表自带的显示模块查看智能电表的使用情况和各个状态参数。
实施例1
请参阅图11，本发明中，一种智能电表装置，包括计算机控制管理装置、集中器和智能电表，所述计算机控制管理装置通过集中器连接三个智能电表，所述智能电表包括电表基表和用于读取电表基表数据的采样单元，所述采样单元的输出端连接有专用控制芯片U1，专用控制芯片U1的输出端分别连接有红外通信模块、时钟模块、液晶显示模块、通讯模块和供电装置，所述通信模块连接集中器，所述计算机控制管理装置通过3F网络、GPRS网络或互联网与集中器相连。
实施例2
请参阅图12，本发明中，一种智能电表装置，包括计算机控制管理装置、集中器和智能电表，所述计算机控制管理装置连接两个集中器，每个集中器连接两个智能电表，计算机控制管理装置可连接多个集中器，每个集中器可连接多个智能电表，所述智能电表包括电表基表和用于读取电表基表数据的采样单元，所述采样单元的输出端连接有专用控制芯片U1，专用控制芯片U1的输出端分别连接有红外通信模块、时钟模块、液晶显示模块、通讯模块和供电装置，所述通信模块连接集中器，所述计算机控制管理装置通过3F网络、GPRS网络或互联网与集中器相连。
本发明通过计算机控制管理装置对电表的通信与控制，实现了电表的远程管理与监控，具备远程抄表和远程充值预付费的功能，且结构简单、成本低，可广泛应用于远程抄表、远程预付费控制。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (7)
1.一种智能电表装置，包括计算机控制管理装置、集中器和智能电表，其特征在于，所述计算机控制管理装置通过集中器连接智能电表，所述智能电表包括电表基表和用于读取电表基表数据的采样单元，所述采样单元的输出端连接有专用控制芯片U1，专用控制芯片U1的输出端分别连接有红外通信模块、时钟模块、液晶显示模块、通讯模块和供电装置，所述通信模块连接集中器。
2.根据权利要求1所述的智能电表装置，其特征在于，所述专用控制芯片U1的1脚分别连接二极管D1、电容C3、电容和C4和专用控制芯片U1的64脚，专用控制芯片U1的52脚分别连接振荡器Y2和电容C13，专用控制芯片U1的53脚分别连接振荡器Y2另一端和电容C12，电容C13另一端连接电容C12另一端，专用控制芯片U1的7脚分别连接电容C7和电容C8，专用控制芯片U1的8脚通过振荡器Y1连接专用控制芯片U1的9脚，专用控制芯片U1的49脚连接电阻R22，专用控制芯片U1的48脚分别连接排阻R20和排阻R21，专用控制芯片U1的58脚分别连接复位芯片U3的OUT端口、复位芯片U3的VDD端口和排阻R6。
3.根据权利要求1所述的智能电表装置，其特征在于，所述计算机控制管理装置通过3F网络、GPRS网络或互联网与集中器相连。
4.根据权利要求1所述的智能电表装置，其特征在于，所述专用控制芯片U1的型号为MSP430F247。
5.根据权利要求1所述的智能电表装置，其特征在于，所述时钟模块包括型号为8563T的时钟芯片U2，时钟芯片U2的1脚通过振荡器Y3连接时钟芯片U2的2脚，时钟芯片U2的5脚分别连接排阻R17和专用控制芯片U1的4脚，时钟芯片U2的6脚分别连接排阻R16和专用控制芯片U1的3脚，时钟芯片U2的8脚分别连接电容C14、排阻R16另一端和排阻R17另一端。
6.根据权利要求1所述的智能电表装置，其特征在于，所述红外通信模块包括红外发送电路和红外接收电路，红外发送电路中红外发射管DS1通过电阻R28连接三极管Q3的发射极，三极管Q3的基极通过电阻R29连接专用控制芯片U1的34脚，三极管Q3的集电极连接三极管Q2的集电极，三极管Q2的基极通过电阻R30连接专用控制芯片U1的37脚，三极管Q2的集电极接地，红外接收电路中红外接收头B1的1脚分别连接电阻R3和电阻R31，电阻R31另一端连接专用控制芯片U1的33脚，红外接收头B1的2脚接地，红外接收头B1的3脚分别连接电容C11和三极管Q4的集电极，三极管Q4的基极通过电阻R5连接专用控制芯片U1的31脚。
7.根据权利要求1所述的智能电表装置，其特征在于，所述采样单元采用霍尔元件进行采样。
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