CN201562317U - 一种三相三线cpu卡智能电能表 - Google Patents

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费战波
焦晓军
袁金龙
林棋
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SUNTRONT TECHNOLOGY CO., LTD.
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Abstract

本实用新型涉及电表领域，特别涉及一种三相三线CPU卡智能电表，一种三相三线CPU卡智能电能表含有MCU、电能计量模块、CPU读卡电路、射频卡密钥分析电路、数据存储模块、时钟模块、LED显示模块、报警及其***电路、红外通讯模块、读卡芯片及其***电路、校表电路、推字轮电路，MAX13085全双工收发模块以及给整个内部功能电路供电的电源模块。用户持非接触式智能CPU卡到管理部门交费购电，管理部门用专用写卡机将所购金额写入CPU卡中，用户即可使用该卡，在供电过程中，若出现缺相、过载、金额不足的情况，电能表能及时报警提醒，当卡中余额用尽时，电能表通过交流接触器拉闸断电，用户须再次持卡购电，方可恢复供电。

Description

一种三相三线CPU卡智能电能表
(一)、技术领域
本实用新型涉及电表领域，特别涉及一种三相三线CPU卡智能电能表。
(二)、背景技术
电的发现和应用极大的节省了人类的体力劳动和脑力劳动，使人类的力量长上了翅膀，使人类的信息触角不断延伸。电对人类生活的影响有两方面：能量的获取转化和传输，电子信息技术的基础。用来记录用电度数的装置属习知物品，一般称为电表，目前，世界上使用的电表大多数是机械式的，机械式电表在使用上有容易造成偷电及私通工作人员导致电力公司巨额损失的各种管理上的缺失。用于计量用电量的电表由火线的入线、出线和零线及电流线圈、电压线圈组成，电流线圈串接在火线入线与火线出线之间，电压线圈串接在火线入线与零线之间，电流通过电流线圈时电表记录到用户的用电量，用户窃电的方法是拧松固定火线入线和火线出线的固定管螺钉，再取下火线入线和火线出线，将两者的位置调换，再分别固定，用电时由于电流线圈中的电流逆向流动，电表反转，用电越多所显示的用电量越小，使国产财产受到损失，而且人工抄表费时费力，不能避免此种“偷电”行为的发生。如今，智能化电表已经普遍应用于家庭和工业中，一般，用于家庭中的智能化电表是单相智能化电表，而用于工业的则是三相智能化电表，对于智能电表而言，一种新的抄表方式应运而生，我公司根据部分省市电力公司出台的排灌计量的管理***的相应规约，特开发出一种三相三线CPU卡智能电能表，此种电能表具有简单、可靠、使用方便、防窃电等优点。
(三)、实用新型内容
为了解决现有人工抄表带来的弊端以及IC卡预付费智能电表雷击不计量、计卡等影响电能表正常计量的现象，本实用新型提供一种使用方便、性能可靠、带过载保护、恶性负载识别、防窃电的三相三线CPU卡智能预付费电能表，充分满足了当前电力事业飞速发展的社会需求。
本实用新型的技术方案：
一种三相三线CPU卡智能电能表含有MCU微控制器、电能计量模块、CPU读卡电路、射频卡密钥分析电路、数据存储模块、时钟模块、LED显示模块、报警及其***电路、红外通讯模块、读卡芯片及其***电路、校表电路、推字轮电路，MAX13085全双工收发模块以及给整个内部功能电路供电的电源模块。
供电部门在电表正式使用前刷修改密钥卡(正式密钥)修改密钥，然后刷正式密钥的清零卡、参数设置卡设置电能表的各种参数，用户持非接触式智能CPU卡到管理部门交费购电，管理部门用专用的写卡机将所购金额写入非接触式智能CPU卡中，用户即可使用该卡。由于CPU射频卡的密钥是由ESAM模块三级确认的随机密钥有着现行的其他射频卡无法比拟的安全可靠性。
本实用新型一种三相三线CPU卡智能电能表具有缺相保护功能，当三相中某一相缺相时，缺相指示灯(D3)亮，继电器原来闭合的触点断开，外接交流接触器的线圈失电，电能表断电跳闸，停止向负载供电。***正常工作时首先外部电源经过整流稳压后向MCU微控制器提供稳定的3V工作电压，被测三相电压、电流经互感器和信号调理电路后送入计量模块(ADE7758)，计量模块经内部模块处理互感器传输的电压电流信号将其转换成脉冲信号，MCU微处理器采集计量模块的电能脉冲并存储于铁电存储模块(FM24C04)，然后根据表中设置的单价核减用电金额，并记录用户的刷卡记录，包括***、开始用电时间、结束用电时间、用电金额、剩余金额等信息存储于数据存储模块(24C256)，用电金额通过显示模块显示，另读卡芯片(FM1702SL)及***电路焊接在天线板上，当有卡操作时能通过读卡电路准确读卡，三相三线CPU卡智能电能表具备红外通讯接口，能够和专用的抄表器通讯，也支持RS-485全双工通讯，当剩余金额小于预设定报警金额时进行声光报警，并显示剩余金额，提示用户及时购电；当用电负荷超过表计最大允许功率时，过载指示灯(D4)亮，同时电表跳闸断电，三分钟后恢复供电或刷卡重新恢复供电；当电能表出现控制部分故障或窃电行为时，会显示错误代码，计入总故障量，同时锁表。用电完毕后，再将非接触式CPU卡放在电能表的卡感应区，电能表对卡进行解扣操作，电能表将需进行交易的用电金额发送给卡，卡自动从钱包中扣除用电金额，解扣成功后，电能表自动拉闸断电，卡中余额可继续使用。当卡中余额用尽时，电能表通过交流接触器拉闸断电，用户须再次持卡购电，方可恢复供电。
本实用新型的有益效果：
(1)本实用新型使用非接触式CPU卡作为数据传输介质，通过表中的ESAM密钥模块对用户使用的CPU卡进行密钥认证，使数据传输具有极高的安全性，是射频卡技术未来的发展方向之一。
(2)本实用新型采用先进的电能计量模块(ADE7758)，具有计量准确，抗干扰性强的优点。
(3)本实用新型具有金额预警功能、缺相保护功能、限定功率保护功能。
(四)附图说明
附图1为本实用新型一种三相三线CPU卡智能电能表的电路结构框图
附图2为本实用新型一种三相三线CPU卡智能电能表的电能计量原理图
(五)具体实施方式
一种三相三线CPU卡智能电能表含有MCU微控制器、电能计量模块、CPU读卡电路、射频卡密钥分析电路、数据存储模块、时钟模块、LED显示模块、报警及其***电路、红外通讯模块、读卡芯片及其***电路、校表电路、推字轮电路，MAX13085全双工收发模块以及给整个内部功能电路供电的电源模块。
读卡芯片(FM1702SL)的复位端、同步时钟端、数据端、片选端口分别接于MCU微控制器的RE0、RE1、RG4、RG3、RF7引脚，计量芯片采用先进的ADE7758，芯片计量准确，并具有良好的抗干扰能力，其电压采样端口VAP、VBP、VCP分别与RA14、RB14、RC14相连接；电流采样端口IAP/IAN、IBP/IBN、ICP/ICN分别与RA3/RA4、RB3/RB4、RC3/RC4相连接，计量模块具有独立的时钟电路，确保计量的准确性，片选、数据输入/输出、同步时钟分别于微控制器的RE5/4/3/2端口相连接，微控制器采集计量模块的电能脉冲，并存储于铁电存储器(FM24C04)中，铁电存储电路的WP、SCL、SDL经上拉电阻R43、R45、R46与微控制器的RD2/3/1端口相连接；用户刷卡后的信息，包括***、开始用电时间、结束用电时间、用电金额、剩余金额、用电状态等信息存储于数据存储模块(24C256)，剩余金额通过显示模块显示，存储电路经上拉电阻R2、R3、R4与微控制器的RE7、RD0、RD1端口相连接；显示部分电路的时钟和数据输入端与微控制器的RA1、RA2端口相连接，红外发射模块和RS-485通讯模块与微控制器的异步通信串口连接。ESAM模块的数据端、复位端、时钟端与微控制器的RD4、RD5、RD6端口相连接。

Claims (3)

1.一种三相三线CPU卡智能电能表含有MCU微控制器、电能计量模块、CPU读卡电路、射频卡密钥分析电路、数据存储模块、时钟模块、LED显示模块、报警及其***电路、红外通讯模块、读卡芯片及其***电路、校表电路、推字轮电路，MAX13085全双工收发模块以及给整个内部功能电路供电的电源模块，其特征是：三相三线CPU卡智能电能表具备红外通讯接口，能够和专用的抄表器通讯，也支持RS-485全双工通讯。
2.根据权利要求1所述的一种三相三线CPU卡智能电能表，其特征是：铁电存储电路的WP、SCL、SDL经上拉电阻R43、R45、R46与微控制器的RD2/3/1端口相连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种三相三线CPU卡智能电能表，其特征是：电能计量模块电压采样端口VAP、VBP、VCP分别与RA14、RB14、RC14相连接；电流采样端口IAP/IAN、IBP/IBN、ICP/ICN分别与RA3/RA4、RB3/RB4、RC3/RC4相连接。
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