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電能表的制作方法

文檔序號:6071493閱讀:194來源:國知局
電能表的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種電能表,包括MCU、內(nèi)卡、虛擬令牌接口電路、內(nèi)卡連接電路和電源切換電路;虛擬令牌接口電路與MCU連接;內(nèi)卡連接電路分別與MCU和虛擬令牌接口電路連接;電源切換電路包括為MCU供電的一號電源供電電路和借助外接電源為內(nèi)卡供電的二號電源供電電路。本實用新型采用虛擬令牌接口將表計內(nèi)卡直接連接,由于表計內(nèi)卡也與MCU連接,因此當(dāng)表計沒有接入到自身常規(guī)供電電源或者用戶接口損壞或者表計本身故障的情況下,本實用新型的內(nèi)卡記錄數(shù)據(jù)依然可以被讀出,為電網(wǎng)公司和用戶之間的糾紛提供一條有效依據(jù),對表計異常故障處理與表計內(nèi)卡數(shù)據(jù)讀寫有著重要意義。
【專利說明】電能表

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種電能表。

【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)電能表電源系統(tǒng)損壞以后,獲取表計故障前的事件記錄、剩余電量、負(fù)荷曲線數(shù)據(jù)是電力公司調(diào)查表計故障原因和與用戶間費(fèi)用結(jié)算的重要依據(jù)?,F(xiàn)有技術(shù)無非是通過仿真器連接表計MCU去觀察內(nèi)卡數(shù)據(jù),這個過程是極其困難、復(fù)雜的,而且MCU仿真僅存在于表計開發(fā)階段,電力公司是沒有這種設(shè)備的。更令人頭疼的是,如果表計MCU也無法工作,獲取表計內(nèi)卡數(shù)據(jù)將成為無法完成的任務(wù)。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型的目的是提供一種在表計電源系統(tǒng)發(fā)生故障或表計本身故障的情況下,依然能將內(nèi)卡數(shù)據(jù)供給外部設(shè)備抄讀的電能表。
[0004]本實用新型提供的這種電能表,包括MCU、內(nèi)卡、虛擬令牌接口電路、內(nèi)卡連接電路和電源切換電路;虛擬令牌接口電路與MCU連接;內(nèi)卡連接電路分別與MCU和虛擬令牌接口電路連接;電源切換電路包括為MCU供電的一號電源供電電路和借助外接電源為內(nèi)卡供電的二號電源供電電路。
[0005]所述虛擬令牌接口電路包括虛擬令牌接口,該接口包括串口發(fā)送數(shù)據(jù)管腳0ΡΤΤΧ、串口接收數(shù)據(jù)管腳0PTRX、9V電源管腳、數(shù)據(jù)信號管腳SDA、時鐘信號管腳SCL、寫保護(hù)管腳WP、5V電源管腳和接地管腳;該接口的I腳通過電阻Rl與所述內(nèi)卡的數(shù)據(jù)端口連接,用于傳遞數(shù)據(jù)信號SDA ;其2腳通過電阻R2與所述MCU的串口連接,用于發(fā)送數(shù)據(jù)信號OPTTX ;其3腳通過電阻R80與電源+DVCC連接,形成上拉電路,該管腳還通過電阻R3與所述MCU的串口連接,用于傳遞接收數(shù)據(jù)信號OPTRX ;其4腳通過電阻R4與所述內(nèi)卡的寫有效端口連接,用于傳遞寫保護(hù)信號WP ;其5腳與所述內(nèi)卡的接地端口連接;其6腳通過電阻R7串聯(lián)分壓電阻R8接地,該管腳通過電阻R7與所述MCU的1端口連接,用于傳遞虛擬令牌接口檢測信號VTC_DETECT ;該6腳還與二極管Dl的陽極連接,該二極管的陰極與9V電源網(wǎng)絡(luò)連接,二極管Dl用于防止表計正常上電時,電流倒灌入VTC接口 ;該虛擬令牌接口的7腳通過電阻R5與為所述內(nèi)卡供電的5V電源連接;其8腳通過電阻R6與所述內(nèi)卡的時鐘端口連接,用于傳遞時鐘信號SCL ;9V電源網(wǎng)絡(luò)為具有虛擬令牌接口的外部設(shè)備向表計系統(tǒng)供電電源。
[0006]所述一號電源供電電路包括穩(wěn)壓芯片,該芯片的電壓輸入管腳Vin與9V電源連接,該管腳Vin還通過電容C38接地,該管腳Vin還與極性電容C79的正極端連接,該電容的負(fù)極端接地,該管腳Vin還與穩(wěn)壓二極管DZl的陰極端連接,該穩(wěn)壓二極管的陽極端接地,該管腳Vin與二極管Dll的陰極端連接,該二極管的陽極端通過電阻R105串聯(lián)電容C78與零線端連接;該穩(wěn)壓芯片的調(diào)節(jié)管腳ADJ通過電容C40經(jīng)由電感L8與火線端連接,該管腳ADJ還通過電容C40接地,該管腳ADJ通過電阻R45與該穩(wěn)壓芯片的電壓輸出管腳Vout連接;該電壓輸出管腳Vout通過電阻R45再經(jīng)由電阻R64接地,該管腳Vout與極性電容C81的正極連接,該極性電容的負(fù)極端接地,該管腳Vout與電源+DVCC連接,電源+DVCC通過電容C34接地;電源+DVCC為電能表的系統(tǒng)供電電源。
[0007]所述二號電源供電電路的輸入端與虛擬令牌接口電路連接,其輸出端與內(nèi)卡連接。
[0008]所述內(nèi)卡連接電路包括內(nèi)卡U6和肖特基二極管D7,內(nèi)卡的內(nèi)卡地址位管腳AO與電源+DVDD連接,其內(nèi)卡地址位管腳Al與內(nèi)卡地址位管腳AO連接后與肖特基二極管D7的共陰極端連接;其數(shù)據(jù)信號端口 SDA通過電阻R161與電源+DVDD連接,該數(shù)據(jù)端口與所述MCU的I2C數(shù)據(jù)口連接,該數(shù)據(jù)信號端口還與虛擬令牌接口電路的數(shù)據(jù)信號管腳連接;其時鐘信號管腳SCL通過電阻R160與電源+DVDD連接,該時鐘信號端口與所述MCU的I2C時鐘口連接,該時鐘信號端口還與虛擬令牌接口電路的時鐘信號管腳連接;其寫保護(hù)端口 WP通過電阻R159與電源+DVDD連接,該寫保護(hù)端口與所述MCU的1端口連接,該寫保護(hù)端口還與虛擬令牌接口電路的寫有效管腳連接;其電源端口 VCC與電源+DVDD連接;其內(nèi)卡地址位管腳A2和電源負(fù)端VSS均接地;肖特基二極管D7的一個陽極端與電源+DVCC連接,其另一陽極端與5V電源連接。
[0009]本實用新型采用虛擬令牌接口將表計內(nèi)卡直接連接,由于表計內(nèi)卡也與MCU連接,因此本實用新型具備兩條可抄讀電能表內(nèi)卡數(shù)據(jù)的通信鏈路:其一是內(nèi)卡數(shù)據(jù)傳至MCU,外部設(shè)備通過虛擬令牌接口經(jīng)由MCU的串口抄讀該內(nèi)卡數(shù)據(jù);其二是由外部設(shè)備可經(jīng)由該虛擬令牌接口直接抄讀內(nèi)卡數(shù)據(jù)。因此,當(dāng)表計沒有接入到自身常規(guī)供電電源或者用戶接口損壞或者表計本身故障的情況下,本實用新型的內(nèi)卡記錄數(shù)據(jù)依然可以被讀出,為電網(wǎng)公司和用戶之間的糾紛提供一條有效依據(jù),對表計異常故障處理與表計內(nèi)卡數(shù)據(jù)讀寫有著重要意義。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本實用新型的原理框圖。
[0011]圖2是本實用新型的虛擬令牌接口電路圖。
[0012]圖3是本實用新型的一號電源供電電路圖。
[0013]圖4是本實用新型的內(nèi)卡連接電路圖。
[0014]圖5是本實用新型的MCU部分接口電路圖。
[0015]圖6是本實用新型的虛擬令牌接口示意圖。
[0016]圖7是本實用新型的虛擬令牌接口的PCB板布置圖。

【具體實施方式】
[0017]虛擬令牌接口(VTC:Virtual Token interface)是當(dāng)表計沒有接入到自身常規(guī)供電電源或者用戶接口損壞或者表計本身故障的情況下,表計本身應(yīng)該具備這樣一個接口,該接口可以使用戶獲取表計內(nèi)卡記錄數(shù)據(jù)。VTC通信功能是表計發(fā)生故障后電力公司獲取表計運(yùn)行數(shù)據(jù)的重要途徑。
[0018]如圖1所示,本實用新型包括MCU、內(nèi)卡、虛擬令牌接口電路、內(nèi)卡連接電路和電源切換電路。虛擬令牌接口電路與MCU連接;內(nèi)卡連接電路分別與MCU和虛擬令牌接口電路連接;電源切換電路包括為MCU供電的一號電源供電電路和借助外接電源為內(nèi)卡供電的二號電源供電電路。二號電源供電電路的輸入端與虛擬令牌接口電路連接,其輸出端與內(nèi)卡連接。
[0019]配備了 VTC接口的通信模塊的一端可與PC機(jī)連接,其另一端與電能表連接。該通信模塊與電能表之間包括兩條路徑:一是電能表管理系統(tǒng)通過供電電源I供電、內(nèi)卡數(shù)據(jù)傳至表計MCU,再由該MCU將數(shù)據(jù)經(jīng)由虛擬令牌接口電路上傳給該通信模塊;另一個是電能表的內(nèi)卡通過供電電源2供電,內(nèi)卡經(jīng)由該虛擬令牌接口直接上傳數(shù)據(jù)給該通信模塊。
[0020]如圖2所示,虛擬令牌接口電路包括虛擬令牌接口 VTC,該接口的I腳通過電阻Rl與內(nèi)卡的數(shù)據(jù)端口連接,用于傳遞數(shù)據(jù)信號SDA ;其2腳通過電阻R2與MCU的串口連接,用于發(fā)送數(shù)據(jù)信號OPTTX ;其3腳通過電阻R80與電源+DVCC連接,該管腳還通過電阻R3與MCU的串口連接,用于傳遞接收數(shù)據(jù)信號OPTRX ;其4腳通過電阻R4與內(nèi)卡的寫有效端口連接,用于傳遞寫保護(hù)信號WP ;其5腳與內(nèi)卡的接地端口連接;其6腳通過電阻R7串聯(lián)分壓電阻R8接地,該管腳通過電阻R7與MCU的1端口連接,用于傳遞虛擬令牌接口檢測信號VTC_DETECT ;該6腳還與二極管Dl的陽極連接,該二極管的陰極與電源V9.0連接;該虛擬令牌接口的7腳通過電阻R5與為內(nèi)卡供電的電源V5.0連接;其8腳通過電阻R6與內(nèi)卡的時鐘端口連接,用于傳遞時鐘信號SCL。
[0021]分壓電阻R8將9V電壓分出一個5V電平給MCU對該接口進(jìn)行檢測使用(檢測信號VTC_DETECT)。二極管Dl用于防止表計正常上電時,電流倒灌入VTC接口。電源V9.0為9V電源網(wǎng)絡(luò),該電源網(wǎng)絡(luò)為具有VTC模塊的外部設(shè)備向表計系統(tǒng)供電電路。
[0022]其中,電源V5.0作為供電電源2,時鐘信號管腳SCL、數(shù)據(jù)信號管腳SDA、接地管腳GND構(gòu)成通信鏈路2,用于電能表的內(nèi)卡直接向具備VTC接口的通信模塊上傳內(nèi)卡數(shù)據(jù)。而電源V9.0作為供電電源1,發(fā)送數(shù)據(jù)信號管腳0ΡΤΤΧ、接收數(shù)據(jù)信號管腳0PTRX、接地管腳GND、VTC檢測管腳VTC_DETECT構(gòu)建了通信鏈路I,用于電能表的內(nèi)卡通過MCU向具備VTC接口的通信模塊上傳內(nèi)卡數(shù)據(jù)。
[0023]如圖3所示,一號電源供電電路包括穩(wěn)壓芯片,該芯片的電壓輸入管腳Vin與9V電源連接,該管腳Vin還通過電容C38接地,該管腳Vin還與極性電容C79的正極端連接,該電容的負(fù)極端接地,該管腳Vin還與穩(wěn)壓二極管DZl的陰極端連接,該穩(wěn)壓二極管的陽極端接地,該管腳Vin與二極管Dll的陰極端連接,該二極管的陽極端通過電阻R105串聯(lián)電容C78與零線端連接;該穩(wěn)壓芯片的調(diào)節(jié)管腳ADJ通過電容C40經(jīng)由電感L8與火線端連接,該管腳ADJ還通過電容C40接地,該管腳ADJ通過電阻R45與該穩(wěn)壓芯片的電壓輸出管腳Vout連接;該電壓輸出管腳Vout通過電阻R45再經(jīng)由電阻R64接地,該管腳Vout與極性電容C81的正極連接,該極性電容的負(fù)極端接地,該管腳Vout與電源+DVCC連接,電源+DVCC通過電容C34接地;電源+DVCC為電能表的系統(tǒng)供電電源。
[0024]當(dāng)電能表的電源系統(tǒng)前端發(fā)生故障、電能表處于VTC通信模式時,圖2中電源V9.0接入本圖3中電源V9.0,二極管Dll用于切斷與電源前端的連接,經(jīng)電源穩(wěn)壓芯片Ul穩(wěn)壓后形成系統(tǒng)電源+DVCC,為整個電能表系統(tǒng)供電,從而使電能表MCU工作,配備了 VTC接口的通信模塊可通過MCU抄讀表計內(nèi)卡數(shù)據(jù)。
[0025]如圖4所示,內(nèi)卡連接電路包括內(nèi)卡U6和肖特基二極管D7,內(nèi)卡的內(nèi)卡地址位管腳AO與電源+DVDD連接,其內(nèi)卡地址位管腳Al與內(nèi)卡地址位管腳AO連接后與肖特基二極管D7的共陰極端連接;其數(shù)據(jù)信號端口 SDA通過電阻R161與電源+DVDD連接,該數(shù)據(jù)端口與MCU的1端口連接,該數(shù)據(jù)信號端口還與虛擬令牌接口電路的數(shù)據(jù)信號管腳連接;其時鐘信號管腳SCL通過電阻R160與電源+DVDD連接,該時鐘信號端口與MCU的1端口連接,該時鐘信號端口還與虛擬令牌接口電路的時鐘信號管腳連接;其寫保護(hù)端口 WP通過電阻R159與電源+DVDD連接,該寫保護(hù)端口與MCU的1端口連接,該寫保護(hù)端口還與虛擬令牌接口電路的寫有效管腳連接;其電源端口 VCC與電源+DVDD連接;其內(nèi)卡地址位管腳A2和電源負(fù)端VSS均接地;肖特基二極管D7的一個陽極端與電源+DVCC連接,其另一陽極端與5B電源連接。
[0026]當(dāng)電能表選用內(nèi)卡直接向含有VTC通信模塊的外部設(shè)備上傳數(shù)據(jù)時,選用本電路進(jìn)行,外部設(shè)備抄讀內(nèi)卡數(shù)據(jù)不經(jīng)過電能表的MCU。該VTC通信模塊通過圖2中的電源V5.0、時鐘信號管腳SCL、數(shù)據(jù)信號管腳SDA、寫保護(hù)WP、接地管腳GND與圖4中內(nèi)卡直接連接,形成數(shù)據(jù)鏈路。該VTC通信模塊的電源V5.0直接為內(nèi)卡提供電源,肖特基二極管D7用于防止電源+DVDD倒灌至+DVCC。
[0027]電能表MCU的部分接口與虛擬令牌接口電路以及內(nèi)卡之間的連接如圖5所示。當(dāng)電能表的內(nèi)卡通過MCU向含有VTC通信模塊的外部設(shè)備上傳數(shù)據(jù)時,選用本電路進(jìn)行。此時,電源+DVCC為MCU供電,該VTC通信模塊使用接收數(shù)據(jù)管腳0PTRX、發(fā)送數(shù)據(jù)管腳OPTTX與MCU的串口連接,由此抄讀電能表的內(nèi)卡數(shù)據(jù)。
[0028]本實用新型的虛擬令牌接口在PCB板上的標(biāo)準(zhǔn)形式如圖6所示,其包含8個焊盤接口,一個中心孔和一個定位孔。如圖7所示,這8個焊盤分別表示該接口所需的8路信號:數(shù)據(jù)信號管腳SDA、時鐘信號管腳SCL、串口發(fā)送數(shù)據(jù)管腳0ΡΤΤΧ、串口接收數(shù)據(jù)管腳0PTRX、寫保護(hù)管腳WP、9V電源管腳、5V電源管腳和接地管腳。串口發(fā)送數(shù)據(jù)管腳0ΡΤΤΧ、串口接收數(shù)據(jù)管腳0PTRX、9V電源管腳三個管腳為鏈路一相關(guān)信號管腳;數(shù)據(jù)信號管腳SDA、時鐘信號管腳SCL、寫保護(hù)管腳WP、5V電源管腳和接地管腳三個管腳為鏈路二相關(guān)管腳。
[0029]本實用新型通過圖2中電阻Rl至電阻R8的電阻的組合選用,實現(xiàn)了具有VTC接口的外部設(shè)備直接抄讀內(nèi)卡或是通過MCU方式抄讀內(nèi)卡兩種獲取電能表內(nèi)卡數(shù)據(jù)的方式。
[0030]本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、操作方便,即使更換其他型號MCU抄讀內(nèi)卡數(shù)據(jù)的功能同樣可得以實現(xiàn)。
[0031]使用時,本實用新型可借助一個具有VTC接口的通信模塊,將電能表與PC機(jī)連接起來,以實現(xiàn)電能表內(nèi)卡數(shù)據(jù)的抄讀;且對內(nèi)卡的抄讀不受電能表損壞與否的限制,方便電力公司分析表計故障原因,為表計異常提供有力證據(jù)。
【權(quán)利要求】
1.一種電能表,包括MCU和內(nèi)卡,其特征在于,該電能表還包括虛擬令牌接口電路、內(nèi)卡連接電路和電源切換電路;虛擬令牌接口電路與MCU連接;內(nèi)卡連接電路分別與MCU和虛擬令牌接口電路連接;電源切換電路包括為MCU供電的一號電源供電電路和借助外接電源為內(nèi)卡供電的二號電源供電電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電能表,其特征在于,所述虛擬令牌接口電路包括虛擬令牌接口,該接口包括串口發(fā)送數(shù)據(jù)管腳OPTTX、串口接收數(shù)據(jù)管腳0PTRX、9V電源管腳、數(shù)據(jù)信號管腳SDA、時鐘信號管腳SCL、寫保護(hù)管腳WP、5V電源管腳和接地管腳;該接口的I腳通過電阻Rl與所述內(nèi)卡的數(shù)據(jù)端口連接,用于傳遞數(shù)據(jù)信號SDA ;其2腳通過電阻R2與所述MCU的串口連接,用于發(fā)送數(shù)據(jù)信號OPTTX ;其3腳通過電阻R80與電源+DVCC連接,形成上拉電路,該管腳還通過電阻R3與所述MCU的串口連接,用于傳遞接收數(shù)據(jù)信號OPTRX ;其4腳通過電阻R4與所述內(nèi)卡的寫有效端口連接,用于傳遞寫保護(hù)信號WP ;其5腳與所述內(nèi)卡的接地端口連接;其6腳通過電阻R7串聯(lián)分壓電阻R8接地,該管腳通過電阻R7與所述MCU的1端口連接,用于傳遞虛擬令牌接口檢測信號VTC_DETECT ;該6腳還與二極管Dl的陽極連接,該二極管的陰極與9V電源網(wǎng)絡(luò)連接,二極管Dl用于防止表計正常上電時,電流倒灌入VTC接口 ;該虛擬令牌接口的7腳通過電阻R5與為所述內(nèi)卡供電的5V電源連接;其8腳通過電阻R6與所述內(nèi)卡的時鐘端口連接,用于傳遞時鐘信號SCL ;9V電源網(wǎng)絡(luò)為具有虛擬令牌接口的外部設(shè)備向表計系統(tǒng)供電電源。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電能表,其特征在于,所述一號電源供電電路包括穩(wěn)壓芯片,該芯片的電壓輸入管腳Vin與9V電源連接,該管腳Vin還通過電容C38接地,該管腳Vin還與極性電容C79的正極端連接,該電容的負(fù)極端接地,該管腳Vin還與穩(wěn)壓二極管DZl的陰極端連接,該穩(wěn)壓二極管的陽極端接地,該管腳Vin與二極管Dll的陰極端連接,該二極管的陽極端通過電阻R105串聯(lián)電容C78與零線端連接;該穩(wěn)壓芯片的調(diào)節(jié)管腳ADJ通過電容C40經(jīng)由電感L8與火線端連接,該管腳ADJ還通過電容C40接地,該管腳ADJ通過電阻R45與該穩(wěn)壓芯片的電壓輸出管腳Vout連接;該電壓輸出管腳Vout通過電阻R45再經(jīng)由電阻R64接地,該管腳Vout與極性電容C81的正極連接,該極性電容的負(fù)極端接地,該管腳Vout與電源+DVCC連接,電源+DVCC通過電容C34接地;電源+DVCC為電能表的系統(tǒng)供電電源。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電能表,其特征在于,所述二號電源供電電路的輸入端與虛擬令牌接口電路連接,其輸出端與內(nèi)卡連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電能表,其特征在于,所述內(nèi)卡連接電路包括內(nèi)卡U6和肖特基二極管D7,內(nèi)卡的內(nèi)卡地址位管腳AO與電源+DVDD連接,其內(nèi)卡地址位管腳Al與內(nèi)卡地址位管腳AO連接后與肖特基二極管D7的共陰極端連接;其數(shù)據(jù)信號端口 SDA通過電阻R161與電源+DVDD連接,該數(shù)據(jù)端口與所述MCU的I2C數(shù)據(jù)口連接,該數(shù)據(jù)信號端口還與虛擬令牌接口電路的數(shù)據(jù)信號管腳連接;其時鐘信號管腳SCL通過電阻R160與電源+DVDD連接,該時鐘信號端口與所述MCU的I2C時鐘口連接,該時鐘信號端口還與虛擬令牌接口電路的時鐘信號管腳連接;其寫保護(hù)端口 WP通過電阻R159與電源+DVDD連接,該寫保護(hù)端口與所述MCU的1端口連接,該寫保護(hù)端口還與虛擬令牌接口電路的寫有效管腳連接;其電源端口 VCC與電源+DVDD連接;其內(nèi)卡地址位管腳A2和電源負(fù)端VSS均接地;肖特基二極管D7的一個陽極端與電源+DVCC連接,其另一陽極端與5V電源連接。
【文檔編號】G01R22/00GK204116453SQ201420566242
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月29日
【發(fā)明者】王寶, 龍志進(jìn), 胡晉湘 申請人:威勝集團(tuán)有限公司
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