專利名稱：單相載波cpu卡電能表的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種單相載波CPU卡電能表，屬于低壓電力線載波通訊制造領 域。
背景技術：
電作為一種商品，已經廣泛應用于我們生產生活的很多方面，而電表作為計量電 能的計量工具也越來越被人們所重視，由于國家電網的大規(guī)模改造和建設，以及多功能表 技術的發(fā)展，供電部門、用戶對多功能表的功能要求也越來越多，尤其是對電表的抄表方式 的要求越來越高，目前國內用于抄表的技術有很多種，如人工抄表，RS485，紅外抄表和電力 線載波抄表等，人工抄表不可避免的存在以下問題統(tǒng)計數據不準確，無法真實反映用戶用 電情況；操作難以規(guī)范化，造成不明損失增加；數據采集不及時，無法實時反映系統(tǒng)狀況， 不能對用戶行為進行有效監(jiān)控；且耗費人工多，成本高，效率低。顯然，上述弊端使得人工 抄表管理模式不能適應電力體制的改革，而RS485抄表需要布線而且只可以在小范圍實施 (小于1000米)；紅外抄表需要人工現場抄表，而電力線載波技術最具可靠性，由于低壓 配電網的覆蓋面最廣，遍布每家每戶，哪里有電網就延伸到哪里，因此是居民自動抄表最方 便、最經濟的通信信道。目前電力線載波通信技術在抗衰減、抗噪聲、抗失真、發(fā)送效率、接 受靈敏度以及網絡功能等多個方面都取得了不少進展，電力線載波的可靠性在不斷提高， 并且在很多現場用用中取得了成功，我公司特研發(fā)了一種單相載波CPU卡電能表，其具有 對CPU卡進行三級密鑰認證的ESAM模塊，充分的保證了數據通信的安全性。

實用新型內容為了解決現有人工抄表、RS485抄表以及紅外抄表所帶來的弊端，本實用新型提供 一種使用方便、性能可靠、通信安全、抗干擾能力強、計量準確、防竊電的單相載波CPU卡電 能表，充分滿足了當前電力事業(yè)飛速發(fā)展的社會需求。本實用新型的技術方案單相載波CPU卡電能表含有MCU微控制器、電能計量模塊、CPU讀卡電路、射頻卡 密鑰分析電路、數據存儲模塊、LCD液晶顯示模塊、報警及其外圍電路、電力載波通信模塊以 及給整個內部功能電路供電的電源模塊。供電部門在電能表正式使用前刷修改密鑰卡(正式密鑰)修改密鑰，然后刷正式 密鑰的清零卡、參數設置卡設置電能表的各種參數，用戶持非接觸式智能CPU卡到管理部 門交費購電，管理部門用專用的寫卡機將所購金額寫入非接觸式智能CPU卡中，用戶即可 使用該卡。由于CPU射頻卡的密鑰是由ESAM模塊三級確認的隨機密鑰有著現行的其他射頻 卡無法比擬的安全可靠性。本實用新型一種單相載波CPU卡電能表其控制部分原理如下系統(tǒng)在工作期間，由外部變壓器經濾波、穩(wěn)壓后向系統(tǒng)提供5V的正常工作電壓， 被測瞬時電壓、電流經調理電路后送入計量芯片，計量芯片經內部模塊處理采集到的瞬時 電壓電流信號并將其轉化成脈沖信號，此脈沖信號分兩路輸出，一路作為校表脈沖，一路送至微控制器，計量模塊通過SPI協(xié)議將采集的脈沖信號通信到MCU微控制器，微控制器將數 據存儲于鐵電存儲器中，并對數據進行分析、運算處理，根據單價核減卡內金額。當有卡操 作時，電能表通過讀卡電路能準確讀取卡中數據。微控制器與載波通信模塊通過串口進行 數據傳輸，載波通信模塊將收到的數據傳給微處理器，反之，微處理器將要發(fā)送的數據傳給 載波通信模塊，通信模塊將數據發(fā)送給主站，顯示模塊將用戶的本次購電量、剩余電量通過 LCD顯示出來。當所購電量小于設定值時，報警指示燈亮且蜂鳴器響報警，顯示剩余電量，提 示用戶及時購電，剩余電量等于0時，由主站發(fā)送命令，控制電路控制，繼電器原來閉合的 觸點斷開，外接交流接觸器的線圈失電，電能表斷電跳閘，停止向負載供電。微處理器的型號為PIC16F723或PIC16F726，計量芯片型號為ADE7755，載波芯片 型號為PL3106.本實用新型的有益效果(1)本實用新型是利用電力線作為通信介質的載波通信，具有極大的方便性、免維 護性，既經濟又安全可靠，能實時監(jiān)測用戶的用電情況和電網的運行參數。(2)本實用新型使用非接觸式CPU卡作為數據傳輸介質，通過表中的ESAM密鑰模 塊對用戶使用的CPU卡進行密鑰認證，使數據傳輸具有極高的安全性，是射頻卡技術未來 的發(fā)展方向之一。(3)本實用新型采用先進的電能計量模塊(ADE7758)，具有計量準確，抗干擾性強 的優(yōu)點。

附圖1為本實用新型一種單相載波CPU卡電能表的邏輯結構框圖
具體實施方式
單相載波CPU卡電能表含有MCU微控制器、電能計量模塊、CPU讀卡電路、射頻卡 密鑰分析電路、數據存儲模塊、LCD液晶顯示模塊、報警及其外圍電路、電力載波通信模塊以 及給整個內部功能電路供電的電源模塊。所述的ESAM模塊的RST經上拉電阻R19與微控制器的RC2腳相連接，CLK端經上 拉電阻R23、電阻R27與微控制器的RC3相連接，DATA端經上拉電阻R29、電阻R28與微控 制器的RCl相連接。所述的載波通信模塊采用福星曉程的PL3106，此芯片內部集成了 PL2102電力載 波通信模塊，該模塊專為電力線通信網絡設計的半雙工異步調制解調器，PL3106將其內嵌 后，使得載波通信的抗干擾能力得到了巨大的提高，而且操作更加方便。電力載波通信模塊將用戶的用電信息發(fā)送到主站，并接受來自主站的消息控制。 Tl為信號耦合變壓器，L2、C15完成整形濾波后，再通過耦合變壓器Tl耦合到低壓電力線 上，雙向二極管Dl起保護作用，R4在本地強發(fā)射信號時有效吸收衰減，電容C13、電感Ll組 成并聯諧振回路，完成帶通信號的有效濾波，良好的選頻回路可有效提高載波接受靈敏度， D5、D2的作用是將接受信號的電位鉗制在士0. 7V，接受信號經過電容C16引入載波芯片內 部進行混頻處理，D3、D4起嵌位作用、吸收低電壓線上的尖峰干擾，載頻發(fā)射功率的大小與 VDD電源幅值的高低、電源電流提供能力密切相關，一定范圍內提高電源幅值、增大電源功率，可以有效增大發(fā)射功率，從而延長通信距離。 本實用新型中未作詳細描述的內容為本領域技術人員公知的現有技術。
權利要求單相載波CPU卡電能表，含有MCU微控制器、電能計量模塊、CPU讀卡電路、射頻卡密鑰分析電路、數據存儲模塊、LCD液晶顯示模塊、報警及其外圍電路、電力載波通信模塊以及給整個內部功能電路供電的電源模塊，其特征是被測瞬時電壓、電流經調理電路后送入計量芯片，計量芯片經內部模塊處理采集到的瞬時電壓電流信號并將其轉化成脈沖信號送至微控制器，計量模塊通過SPI協(xié)議將采集的脈沖信號通信到MCU微控制器；微控制器與載波通信模塊通過串口進行數據傳輸。
2.根據權利要求1所述的單相載波CPU卡電能表，其特征是所述的載波通信模塊采 用福星曉程的PL3106，此芯片內部集成了 PL2102電力載波通信模塊，該模塊專為電力線通 信網絡設計的半雙工異步調制解調器。
專利摘要本實用新型公開了一種單相載波CPU卡電能表，其含有MCU微控制器、電能計量模塊、CPU讀卡電路、射頻卡密鑰分析電路、數據存儲模塊、LCD液晶顯示模塊、報警及其外圍電路、電力載波通信模塊以及給整個內部功能電路供電的電源模塊。采用CPU卡實現先買后用的科學管理模式，解決了人工抄表的弊端；采用低壓電力載波通信，主站能夠實時監(jiān)控用戶的用電情況及電網的運行參數，電力載波通信模塊與微控制器之間采用串口進行數據傳輸，載波通信模塊將用戶的用電信息發(fā)送到主站，并接受來自主站的消息控制。
文檔編號G07F15/06GK201689494SQ200920223749
公開日2010年12月29日 申請日期2009年9月25日 優(yōu)先權日2009年9月25日
發(fā)明者林棋, 焦曉軍, 袁金龍, 費戰(zhàn)波 申請人:河南新天科技股份有限公司