[实用新型]网络式多用户电能计量仪

说明书

本实用新型属于居民楼或企事业单位中对多用户用电量进行连续计量。并可利用计算机进行远距离网络自动抄表的仪器。

目前，电能表的远距离网络抄表采用的是在集中安装的多台机械式电能表上分别加上光电转换头，把用电量转化为脉冲信号，再经计算机网络远距离自动抄表的，这种落后的用电计量技术与先进的计算机网络管理系统很不相称，而且稳定性差，精度低，成本高，体积大，不易推广应用。而多用户电能表是将多用户的用电量用单片微型计算机来集中检测计量，它具有体积小、成本低、精度高、功耗小等优点。但是，它的量程小，不能满足现场需要，且不具备入网及远程自动抄表功能。

本实用新型的目的在于设计一种新型的精度高，且能进行远程自动抄表的网络式多用户电能计量仪。它可以通过电话线进行远程通讯，速度快，数据传输时间短。

本实用新型主要由以下几部分组成：微型电流互感器和三相电压互感器1，多路模拟信号开关2，快速高精度A/D采样保持电路3，单片机应用电路4，单片机防干扰电路5，数据储存电路6，LED驱动显示电路7，RS-485接口电路8，异步信号调制解调电路9。各部分的连接关系为：微型电流互感器1的输出端M1～M24分别与多路模拟信号开关2的输入端N1～N24相连，并与电位器RW1～RW24的中线出头及其一端连接，其另一端接电路中的模拟地。三相电压互感器1的输出端FA、FB、FC端分别同电位器RWA、RWB和RWC的一端相连，电位器的另一端接地，电位器中间出头与多路模拟信号开关2的输入端N25～N27端相连，I1-1～I1～3的输出线E1与快速高精度A/D采样保持电路3的J2端相连，I1-4的输出线E2与J1相连，多路模拟信号开关2与单片机应用电路4的连接关系为：多路模拟信号开关2的F、G、H端分别与单片机应用电路4的P1.0、P1.1、P1.2端相连，模拟开关的片选位INH1、INH2、INH3和INH4分别与单片机应用电路4的P1.3、P1.4、P1.5和P1.6相连。快速高精度A/D采样保持电路3的D0～D7分别与单片机应用电路4的P0.0～P0.7相连，高精度A/D采样保持电路3的采样/保持控制位S1和S2同单片机应用电路4的P1.7相连。单片机应用电路4与单片机防干扰电路5的联接关系为：单片机防干扰电路5的D1端与单片机应用电路4的R端相连，单片机应用电路4与数据存贮电路6的连接关系为：数据存贮电路6的E1～E8端分别与单片机应用电路4的P2.0～P2.7相连，E9～E16分别与单片机应用电路4的P0.0～P0.7相连。单片机应用电路4与LED驱动显示电路7的连接关系为：PA口与LED驱动显示电路7的L0～L7的相连，以实现8位LED显示器的位选，P3.0～P3.3与LED驱动显示电路7的A、B、C、D端分别相连，以显示十进制数。单片机应用电路4与RS-485接口电路8的连接关系为：单片机应用电路4的RXD和TXD端分别与RS-485接口电路8的A、B端相连。RS-485接口电路8由RS-485接口、80C2051单片机通讯电路和异步串行接口等芯片组成，其连接关系为：RS-485接口的TXD、RXD端分别与80C2051单片机通讯电路的RXD、TXD相连，80C2051单片机通迅电路数据总线的D7～D0与异步串行接口相连。RS-485接口电路8与异步信号调制解调电路9之间的连接关系为：RS-485接口电路8的RXD、TXD、DSR、DTR、CTS、RTS分别与异步信号调制解调电路9的T0-T5端相连。J3、J4端为异步信号调制解调电路语音信号输出控制端，外接电话线通过异步调制解调电路9传送检测数据或语音信号。

本实用新型的优点是：每台网络式多用户电能计量仪可对多达24户用电量进行计量和巡回显示，计量精度高，单片微机与RS-485接口电路和调制解调电路相连，并通过电话线把检测数据传送到远方微机中心，信号通讯距离远，通讯速度快，数据传输时间短

附图说明：图1是本实用新型的原理方框图。图2为本实用新型各部分连接图。图3是单片机应用电路4与RS-485接口电路8、异步信号调制解调电路9之间的连接关系图。图中，1为微型电流互感器和三相电压互感器，2为多路模拟信号开关，3为快速高精度A/D采样保持电路，4为单片机应用电路，5为单片机防干扰电路，6为数据储存电路，7为LED驱动显示电路，8为RS-485接口电路，9为异步信号调制解调电路。

下面对本实用新型的工作原理及过程结合附图进行说明；工作前，首先将电压互感器PTA～PTC的A1、B1、C1端分别与市电三相相线相连，A2、B2、C2与零线相连，电流互感器LH1～LH24的d1～d24端同市电零线相连，g1～g24分别同用户1～24户的一相进线相连。开机后，单片机首先通过模拟开关的N1端将第一用户电流互感器输出的信号传到E1端。该路信号通过采样与保持器J2端后进入A/D转换器的IN2端，用户供电电压通过电压互感器PTA的FA端取出一线性变化的电压信号通过模拟开关送到J1并通过采样保持器后进入A/D转换器的IN1端，单片机P1.7端发出信号到S1、S2端同时打开采样器的B1、B2端，并使该两路信号同时保持下来，然后启动A/D转换将两路信号转化成数字量，进行乘法运算，得出该用户的瞬时功率，对该路信号每隔2MS采样计算一次，连续采样16次，得出16个瞬时功率，进行积分运算，得出该用户在这32MS内的电度量，记录下来，并存放到指定的单元内，然后模拟开关再选通下一用户再进行采样计算，重复以上步骤，直至24个用户全部采样一遍后，模拟开关又从第一用户开始选通，采样计算，仪器以此工作下去。在采样的同时，动态扫描LED显示器，使其循环显示各用电量的多少，8位LED显示器定义为：前两位显示用户代号，后六位显示用户电度数的千、百、十、个、十分位和百分位，计量仪上配有电话线出头，网络式多用户电能计量仪把各用户用电量通过电话线传输到远方微型计算机中心，远方微型计算机通过编程，可以对所有入网多用户电能计量仪的数据随时进行访问查询。查询时，远方微机中心发出指令，接通电话线，并通过电话线接通异步信号调制解调器，异步串行接口，80C2051单片机通讯电路，并通过RS-485接口向单片机应用电路发出传输信号指令，单片机接到信号后，开始发送数据，数据通过RS-485的RXD端，以及80C2051的数据总线D7·D0将信号传送给异步串行接口。通过异步信号调制解调电路将数字信号转化成语音信号，最后通过电话线进行远距离传输，将所需数据传入远方计算机中心，该电能计量仪用电量及电费可通过打印报表打印输出。进网的每台网络式多用户电能计量仪皆可随时通过电话线与远方中央计算机进行远距离通讯。实现入网功能。本实用新型采用先进的三相交流电流和电压采样技术，12位A/D转换作为高精度的模拟转换器，快速模拟开关作为信号转换开关。单片机应用电路4由8051、6264、81C55、27C64等芯片组成，8051单片机作为信号采集、信号处理和控制中心，快速高精度A/D采样保持电路3由AD574、LM398等芯片组成，多路模拟信号开关2的I1-1～I1-4用CD4051芯片。8位LED显示器作为用电量的现场指示器，RS-485接口电路8采用max485、80C2051和异步串行接口等组成。以80C2051作为收发器的信号收发器控制中心，异步信号调制解调电路9由8251A等芯片组成，采用可靠的防止单片机死机电路，保证信号的可靠传输。