單相費(fèi)控智能電表的原理及設(shè)計(jì)

單相費(fèi)控智能電表的原理及設(shè)計(jì)今天為大家介紹一項(xiàng)國(guó)家發(fā)明授權(quán)專利——一種單相費(fèi)控智能電表。該專利由無錫市恒通電器有限公司申請(qǐng)，并于2018年11月2日獲得授權(quán)公告。內(nèi)容說明本發(fā)明涉及電工儀器儀表行業(yè)電能計(jì)量領(lǐng)域，尤其涉及的是一種單相費(fèi)控智能電表。發(fā)明背景電表作為電能用戶用電量的專用計(jì)量器具，經(jīng)歷了從感應(yīng)式電表到全電子式電表的發(fā)展，其中全電子式電表在功能上又經(jīng)歷了普通電子式電能表、復(fù)費(fèi)率電能表、預(yù)付費(fèi)電能表、多功能電能表等發(fā)展階段?，F(xiàn)有的電能表存在一定的弊端：功能單一，智能程度不高，精度低，費(fèi)控模式和超部分方式單一，數(shù)據(jù)可靠性不高，使用不方便。因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進(jìn)和發(fā)展。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種單相費(fèi)控智能電表，旨在解決現(xiàn)有功能單一、智能程度不高的問題。本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：一種單相費(fèi)控智能電表結(jié)構(gòu)示意圖，所述電表包括外殼、顯示屏、按鍵、卡槽、引腳接入口和指紋采集裝置，所述顯示屏位于外殼的上部，顯示屏上方的中央位置還設(shè)置有指示燈，所述引腳接入口位于外殼下方，指紋采集裝置連接內(nèi)部的指紋識(shí)別模塊，所述按鍵包括十個(gè)數(shù)字按鈕和確認(rèn)按鈕、取消按鈕以及四個(gè)方向按鈕。所述電表的內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括單片機(jī)、計(jì)量單元、存儲(chǔ)單元、電源單元、報(bào)警單元、顯示單元、載波通信單元、繼電器控制單元、485通信單元、時(shí)鐘單元、按鍵輸入單元、安全認(rèn)證單元和防偷電單元。所述單片機(jī)采用78F0526單片機(jī)芯片，所述計(jì)量單元由計(jì)量芯片ADE7755和外圍電路組成，計(jì)量單元連接有電流采樣單元和電壓采樣單元，電流采樣單元和電壓采樣單元的信號(hào)輸出端連接計(jì)量單元的信號(hào)輸入端；所述電壓采樣單元式分壓電阻網(wǎng)絡(luò)，所述電流采樣單元包括銅錳分流器和電流互感器；所述計(jì)量單元具有分時(shí)計(jì)量的功能，可以分時(shí)計(jì)量尖、峰、平、谷時(shí)段的電量；所述電源單元采用鋰電池，并且所述電源單元連接報(bào)警單元，所述報(bào)警單元可實(shí)現(xiàn)故障報(bào)警，并且當(dāng)報(bào)警單元檢測(cè)到電源電壓小于3V時(shí)自動(dòng)發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)；所述顯示屏為L(zhǎng)CD液晶顯示屏，可顯示電量、電壓、電流、功率因數(shù)等數(shù)據(jù)，同時(shí)可通過485通信單元或載波通信單元實(shí)現(xiàn)抄表，即實(shí)現(xiàn)三種不同的抄表方式；在正常使用情況下，指示燈為常亮狀態(tài)，卡槽內(nèi)可插入磁卡，顯示屏上可顯示時(shí)間、日期、當(dāng)前已用電量、當(dāng)前已扣費(fèi)用和卡內(nèi)余額；當(dāng)磁卡插入卡槽時(shí)，用戶需同時(shí)按下指紋，通過指紋采集裝置采集指紋圖像后傳輸至指紋識(shí)別模塊，指紋識(shí)別模塊對(duì)該指紋進(jìn)行識(shí)別，如果匹配，則磁卡會(huì)從卡槽內(nèi)自動(dòng)彈出，如果不匹配，則顯示屏上會(huì)出現(xiàn)提示信息，且該系統(tǒng)指紋輸入信息只能出錯(cuò)4次，超過次數(shù)，指紋識(shí)別模塊會(huì)將報(bào)警信息傳輸至單片機(jī)，單片機(jī)接收并處理該信息后由報(bào)警單元發(fā)出警報(bào)指令，并將系統(tǒng)鎖死，該電表無法正常工作，需進(jìn)行軟件解鎖后才能恢復(fù)正常；所述載波通信單元利用現(xiàn)有的輸配電電力線網(wǎng)絡(luò)作為傳輸介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)電能表與電力部門的遠(yuǎn)程售電系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)；所述繼電器控制單元可在用戶欠費(fèi)或過載時(shí)自動(dòng)拉閘斷電，當(dāng)用戶欠費(fèi)時(shí)由遠(yuǎn)程售電系統(tǒng)發(fā)送拉閘命令，當(dāng)電表成功接收拉閘命令后，所述顯示屏將顯示“拉閘”字符閃爍提示，繼電器控制單元驅(qū)動(dòng)繼電器拉閘；拉閘成功后，“拉閘”字符不再閃爍并保持顯示；當(dāng)用戶充值后，遠(yuǎn)程售電系統(tǒng)再發(fā)送允許合閘命令，當(dāng)電表成功接收命令后，此時(shí)顯示屏顯示“拉閘”字符將消失，繼電器控制單元驅(qū)動(dòng)繼電器合閘；所述存儲(chǔ)單元采用EEPROM存儲(chǔ)器，可防止電能數(shù)據(jù)在意外斷電后消失；所述時(shí)鐘單元為具有溫度補(bǔ)償功能的時(shí)鐘電路，輸出頻率為1Hz，時(shí)鐘精度≤0.4s/d；所述安全認(rèn)證單元采用嵌入式安全模塊，其包括內(nèi)核算法單元，所述內(nèi)核算法單元連接有算法協(xié)處理器、隨機(jī)數(shù)發(fā)生器、RAM存儲(chǔ)器和定時(shí)器，用于防止非授權(quán)人進(jìn)行操作，從而保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩裕凰龇劳惦妴卧娏魅踊芈?，單片機(jī)定期讀取并比較火線和零線電流取樣的值，如果這兩個(gè)電流取樣差值超過設(shè)定的閾值，單片機(jī)選擇兩個(gè)電流中較大的電流通道作為當(dāng)前電量計(jì)量的通道，同時(shí)由報(bào)警燈單元輸出聲光報(bào)警信號(hào)指示竊電狀態(tài)發(fā)生；所述費(fèi)控智能電表的工作模式包括本地費(fèi)控模式和遠(yuǎn)程費(fèi)控模式，并可接收費(fèi)控模式切換信號(hào)在兩種模式之間進(jìn)行切換，費(fèi)控模式切換信號(hào)由單相費(fèi)控智能電表內(nèi)預(yù)設(shè)的切換時(shí)間觸發(fā)，所述預(yù)設(shè)的切換時(shí)間由售電系統(tǒng)的上位機(jī)進(jìn)行設(shè)置，一旦單相費(fèi)控智能電表內(nèi)的定時(shí)時(shí)間到達(dá)預(yù)設(shè)的切換時(shí)間時(shí)，就會(huì)根據(jù)切換當(dāng)前的費(fèi)控模式，判斷得到切換信號(hào)是本地費(fèi)控模式切換至遠(yuǎn)程費(fèi)控模式還是遠(yuǎn)程費(fèi)控模式切換至本地費(fèi)控模式。本發(fā)明所提供的一種單相費(fèi)控智能電表，具有以下有益的技術(shù)效果：1、可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)和抄表，以及本地費(fèi)控模式和遠(yuǎn)程費(fèi)控模式的靈活切換，使較好地滿足電能計(jì)量與結(jié)算需求；2、采用了安全認(rèn)證和指紋識(shí)別，數(shù)據(jù)的安全性高；3、LCD液晶顯示屏可顯示電量、電壓、電流