一種智能電錶的製作方法

2023-09-27 07:06:10 3

本發明涉及儀器儀表技術領域，更具體地涉及一種智能電錶。

背景技術：

當今社會對能源的需求不斷加大，而不可再生的化石性能源在逐步枯竭；在能源消耗的同時也產生大量溫室氣體，致使環境逐年惡化。因此節能減排、綠色能源和可持續發展成為人類能源發展面臨的重要挑戰。智能電網正是在這一嚴峻形勢下提出的。

智能電網是指通過建立數位化的電網系統架構，從整個網絡系統的各個節點處(電錶、變電站、發電廠等)獲得所需的智能化信息。它包括高級計量架構(ami，advancedmeteringinfrastructure)、高級配電運行(add，advanceddistributionoperation)、高級輸電運行(ato，advancedtransmissionoperation)和高級資產管理(aam，advancedassetmanagement)四大模塊。其中，ami是智能電網的關鍵體系，而智能電錶又是ami的核心。智能計量是實現智能電網智能化和智能數據管理的關鍵基礎技術和重要功能。因此，智能電錶是智能電網的重要終端。自動抄表系統(amrs，automaticmeterreadingsystem)，是對電能計量自動抄表的自動控制系統，能提高電力系統用電管理的現代化水平。

目前智能電錶主要以485或232接口方式和外部設備進行數據通訊，通訊採用布線方式執行，成本高昂。為了解決這個問題，大都在智能電錶的外部外接gprs、450m或zigbee等無線通訊組件進行組網配置，以有效降低通訊線路鋪設成本，但是外置模塊存在重複取電、佔用空間大、接線較多、運行費用高、遠程穿透力差等問題。

鑑於此，有必要提供一種無需安裝外置無線通訊模塊，減少空間消耗，增強系統穩定性的智能電錶以解決上述缺陷。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是提供一種無需安裝外置無線通訊模塊，減少空間消耗，增強系統穩定性的智能電錶。

為解決上述技術問題，本發明提供一種智能電錶，其包括有電壓採樣電路、電流採樣電路、計量模塊、控制器、存儲器、通信模塊。其中，所述電壓採樣電路，用於對用戶的電網電壓進行採樣以獲得電壓採樣信號。所述電流採樣電路，用於對用戶的電網電流進行採樣以獲得電流採樣信號。所述計量模塊，與所述電壓採樣電路及電流採樣電路連接，對所述電壓、電流採樣信號進行處理，以獲得用電信息。所述控制器，與所述計量模塊及存儲器連接，接收並處理來自所述計量模塊的用電信息以獲得電能數據，根據來自外部設備的電價信息計算用電電費，並將所述電能數據和用電電費發送給所述存儲器進行存儲，且通過所述通信模塊將所述電能數據和用電電費發送給外部設備。所述通信模塊，包括有通訊晶片以及與通訊晶片信號連接的通信天線，用於電錶和外部設備間傳送電能數據、電價信息以及用電電費。

其進一步技術方案為：所述通訊晶片選用型號為sn75176的晶片。

其進一步技術方案為：所述智能電錶還包括與所述控制器連接的顯示模塊，其用於顯示電能數據、電價信息以及用電電費。

其進一步技術方案為：所述顯示模塊包括一液晶顯示屏。

其進一步技術方案為：所述智能電錶還包括與所述控制器連接的按鍵模塊，其用於提供電能數據、電價信息以及用電電費查詢的相關按鍵。

其進一步技術方案為：所述智能電錶還包括電源模塊，其用於為所述智能電錶供電，包括電源管理器，所述電源管理器包括一ac-dc電源轉換單元，該ac-dc電源轉換單元與所述電壓採樣電路、電流採樣電路、計量模塊、控制器、存儲器及通信模塊連接。

其進一步技術方案為：所述電源模塊還包括充電電池，所述電源管理器還包括一充電電路，所述ac-dc電源轉換單元通過所述充電電路與充電電池連接，所述充電電池與所述電壓採樣電路、電流採樣電路、計量模塊、控制器、存儲器及通信模塊連接。

其進一步技術方案為：所述智能電錶還包括與所述控制器連接的溫度探測器，其用於探測所述電錶的環境溫度。

其進一步技術方案為：所述智能電錶還包括與所述控制器連接的提示裝置，所述控制器還用於在所述電能數據超過預設閾值時發送觸發信號至所述提示裝置，該提示裝置接收到觸發信號後產生提示信息。

其進一步技術方案為：所述提示模塊包括蜂鳴器。

與現有技術相比，本發明通過在智能電錶中內置通訊晶片，實現了電錶與外部設備之間數據的無線傳輸，無需安裝外置無線通訊模塊，減少空間消耗，同時可減少通訊線路鋪設，增強系統穩定性，智能電錶通過該無線技術進行組網，傳輸距離遠，可穿牆層數增多，且電源給智能電錶供電的同時給內置的通訊晶片供電，無需額外取電，可降低安裝的複雜度。

附圖說明

圖1是本發明智能電錶第一實施例的結構框圖。

圖2為本發明智能電錶通信模塊中通訊晶片的具體結構示意圖。

圖3是本發明智能電錶第二實施例的結構框圖。

具體實施方式

為使本領域的普通技術人員更加清楚地理解本發明的目的、技術方案和優點，以下結合附圖和實施例對本發明做進一步的闡述。

圖1為本發明智能電錶100第一實施例的結構框圖。參照圖1，在附圖所示的實施例中，所述智能電錶100包括有電壓採樣電路101、電流採樣電路102、計量模塊103、控制器104、存儲器105、通信模塊106。

其中，所述電壓採樣電路101，用於對用戶的電網電壓進行採樣以獲得電壓採樣信號。所述電流採樣電路102，用於對用戶的電網電流進行採樣以獲得電流採樣信號。對用戶的電網電壓和電網電流進行採樣有兩種方式：一是採用互感器進行採樣，另一種是直接進行採樣。採用互感器進行採樣即利用電壓互感器和電流互感器分別來採集用戶的電壓信號和電流信號；直接進行採樣則是用熱穩定性高的電阻分壓網絡來取得電壓信號，而可用電阻溫度係數非常小的錳銅片進行電流直接採樣。這兩種採樣方式為本領域技術人員所熟知，在此不再贅述。

所述計量模塊103，與所述電壓採樣電路101及電流採樣電路102連接，對所述電壓、電流採樣信號進行處理，以獲得用電信息，所述用電信息包括有功電能及無功電能等。所述控制器104，與所述計量模塊103及存儲器105連接，接收並處理來自所述計量模塊103的用電信息以獲得電能數據，根據來自外部設備200(如上位機、數據採集器、pc機等)的電價信息計算用電電費，並將所述電能數據和用電電費發送給所述存儲器105進行存儲，且通過所述通信模塊106將所述電能數據和用電電費發送給外部設備200。在本實施例中，所述控制器104由單片機來實現，本實施例中所述單片機選用stm32f103rbt6，而在某些其他實施例中，該控制器104也可由arm、dsp等控制晶片來實現。所述存儲器105，用於存儲用戶電能數據、用電電費以及上位機等外部設備200發送的電價信息，優選地，所述存儲器105採用eeprom防掉電數據存儲器，數據存儲更方便，電錶100失電時數據不會丟失。在某些其他實施例中，所述存儲器105也可選用sd卡等其他存儲器來存儲數據。

所述通信模塊106，包括通訊晶片、與通訊晶片信號連接的通信天線以及外圍驅動電路，其用於電錶100和外部設備200間傳送電能數據、電價信息以及用電電費。本實施例中，所述通訊晶片選用型號為sn75176的晶片，參照圖2，圖2為該通訊晶片的結構示意圖。該通訊晶片的1腳ro為接收器輸入端，2腳re為接收端使能端，3腳de為驅動器使能端，4腳di為驅動器輸出端，6腳、7腳do/ri為輸入輸出總線接口；本實施例中，sn75176晶片的8腳vcc、5腳gnd分別與智能電錶100的5v電源、地連接，該晶片的1腳ro連接至電錶100中原本用於與485通訊接收端連接的引腳，其4腳di則連接至電錶100中原本用於與485通訊發送端連接的引腳。基於上述設計，通過在智能電錶100中內置通訊晶片，實現了電錶100與外部設備200之間數據的無線傳輸，無需安裝外置無線通訊模塊，減少空間消耗，同時可減少通訊線路鋪設，增強系統穩定性，智能電錶100通過該無線技術進行組網，傳輸距離遠，可穿牆層數增多。

在某些實施例，例如本實施例中，所述智能電錶100還包括電源模塊107，其用於為所述智能電錶100供電，包括電源管理器，所述電源管理器包括一ac-dc電源轉換單元，該ac-dc電源轉換單元與所述電壓採樣電路101、電流採樣電路102、計量模塊103、控制器104、存儲器105及通信模塊106連接。所述電源管理器中的ac-dc電源轉換單元外接市電，以將市電轉換成滿足相關標準的直流電流，為所述智能電錶100各模塊供電。基於該設計，電源模塊107給智能電錶100供電的同時給內置的通訊晶片供電，無需額外取電，可降低安裝的複雜度。

在某些實施例，例如本實施例中，所述電源模塊107還包括充電電池，所述電源管理器還包括一充電電路，所述ac-dc電源轉換單元通過所述充電電路與充電電池連接，所述充電電池與所述電壓採樣電路101、電流採樣電路102、計量模塊103、控制器104、存儲器105及通信模塊106連接；充電電池可作為備用電源，防止停電時智能電錶100中斷工作。且本實施例中的充電電池連接電源管理器中的充電電路，在有市電時，電源管理器控制所述充電電路利用市電對充電電池進行充電，保證充電電池的電量，以確保停電時所述智能電錶100可正常工作，即停電時，電源管理器控制所述充電電池為所述智能電錶100供電。所述電源管理器及充電電路為本領域技術人員所熟知的，在此不再贅述。

圖3為本發明智能電錶100第二實施例的結構框圖。與圖1對應的實施例相比，本實施例的智能電錶100還包括與所述控制器104連接的顯示模塊108及按鍵模塊109，所述顯示模塊108用於顯示電能數據、電價信息以及用電電費，方便用戶隨時進行查看；優選地，所述顯示模塊108包括一液晶顯示屏。所述按鍵模塊109用於提供電能數據、電價信息以及用電電費查詢的相關按鍵，良好的人機互動界面設計使得電錶100查詢更加方便、簡單。

在附圖所示的實施例中，所述智能電錶100還包括與所述控制器104連接的溫度探測器111，其用於探測所述電錶100的環境溫度。

在某些實施例，例如本實施例中，所述智能電錶100還包括與所述控制器104連接的提示裝置110，所述控制器104還用於在所述電能數據超過預設閾值時發送觸發信號至所述提示裝置110，該提示裝置110接收到觸發信號後產生提示信息。所述觸發信號可以設置為高電平信號，也可以設置為低電平信號。優選地，所述提示裝置110包括蜂鳴器，相應地，所述提示信息為聲音信息。在某些其他實施例中，所述提示裝置110還可以是led等發光裝置或者lcd等顯示裝置，相應地，所述提示信息可以為光信息或者文字符號信息。基於所述提示裝置110的設置，可以在用戶用電量達到預設閾值時提醒用戶節約電能。

可理解地，多個本發明的智能電錶100與外部設備200可通過無線技術進行組網，外部設備200通過讀取這些智能電錶100的數據，可實現對配電迴路的實時監測。當外部設備200發送讀取電壓、電流、功率、功率因數、電量等實時數據的指令至智能電錶100時，每個智能電錶100根據所接收的指令，判斷所述外部設備200所要讀取的是否是本電錶100的數據，若不是，則忽略該指令，若是，則響應該指令，將本電錶100的電能數據發送給外部設備200。

綜上所述，本發明通過在智能電錶中內置通訊晶片，實現了電錶與外部設備之間數據的無線傳輸，無需安裝外置無線通訊模塊，減少空間消耗，同時可減少通訊線路鋪設，增強系統穩定性，智能電錶通過該無線技術進行組網，傳輸距離遠，可穿牆層數增多，且電源給智能電錶供電的同時給內置的通訊晶片供電，無需額外取電，可降低安裝的複雜度。

以上所述僅為本發明的優選實施例，而非對本發明做任何形式上的限制。本領域的技術人員可在上述實施例的基礎上施以各種等同的更改和改進，凡在權利要求範圍內所做的等同變化或修飾，均應落入本發明的保護範圍之內。