本發(fā)明屬于電子電表技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電能表電路。

背景技術(shù)：

電能表是用來測量電能的儀表，電能表行業(yè)目前主流產(chǎn)品在國際上已經(jīng)處于快速發(fā)展階段，全球包括發(fā)達(dá)經(jīng)濟體和發(fā)展中國家均在進行電能表的更新?lián)Q代，以適應(yīng)當(dāng)前整個世界形勢的變化。一是全球性的節(jié)能減排要求，必須進行能量的精確計量，促進各用電主體根據(jù)能量的變化進行用電控制，改變用電習(xí)慣；二是適應(yīng)電力企業(yè)管理現(xiàn)代化、信息化的要求，通過智能電能表作為電網(wǎng)的一個節(jié)點，可以快速有效地了解電力用戶、變電站等計量測量點的用電實時情況，提供更加精確的服務(wù)和管理。目前家庭使用的單相電表使用載波技術(shù)傳輸?shù)谋容^多，載波技術(shù)不需要從表內(nèi)多接專用信號線出來的，它的傳輸方式是靠電力線路傳輸?shù)?，就是智能表?nèi)部的軟件及硬件把數(shù)據(jù)自動轉(zhuǎn)換為載波信號通過電力線路直接將信號傳輸至電力公司的專用監(jiān)管系統(tǒng)。

但電能表中僅設(shè)置這一種通信方式，通信方式比較單一，這種方式雖然具有高度的可靠性和經(jīng)濟性，調(diào)度管理的分布基本一致，但受可用頻譜的限制，并且抗干擾性能稍差，信號質(zhì)量差，單寬窄，線路停運時檢修時(有地線時)就不能傳送數(shù)據(jù)，調(diào)試難度大，易受用電環(huán)境影響，通訊狀況與用戶的用電質(zhì)量關(guān)系緊密。

因此，針對不同的使用環(huán)境，為了避免載波通信的意外中斷給電力局及用戶造成損失，提高用電數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性，電力表僅設(shè)置載波通信，局限性較大，不能滿足社會經(jīng)濟日益發(fā)展的使用需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決目前電能表通信方式單一，受使用場所限制較大、信號傳輸不穩(wěn)定等的問題，提供一種具有多種通信方式的電能表。

為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種電能表電路，包括主控電路、計量電路、載波通信接口電路、紅外通信電路、485 通信電路和數(shù)據(jù)存儲電路，計量電路、載波通信接口電路、紅外通信電路、485通信電路和數(shù)據(jù)存儲電路與主控電路連接；計量電路包括計量芯片U6、電流采樣電路和電壓采樣電路，電流采用電路包括火線采樣電路和零線采樣電路，火線采樣電路、零線采樣電路、電壓采樣電路分別與計量芯片U6連接；485通信電路包括包括光耦OPT1、光耦OPT2和RS485芯片 U4，信號接收端RX485與電阻R89一端、光耦OPT1內(nèi)的三極管集電極分別連接，光耦OPT1 內(nèi)的三極管發(fā)射極接地；光耦OPT1內(nèi)的發(fā)光二級管正極與電阻R90一端連接，光耦OPT1 內(nèi)的發(fā)光二級管負(fù)極與RS485芯片U4第1引腳連接；信號發(fā)送端TX485與電阻R17、光耦 OPT2內(nèi)的發(fā)光二級管負(fù)極依次連接，光耦OPT2內(nèi)的光敏三極管發(fā)射極與RS485芯片U4第 2腳、3腳、電阻R4一端連接，RS485芯片U4第4腳與電阻R91一端連接，電阻R4另一端與電阻R91另一端都接地；RS485芯片U4的第8腳、第5腳分別接工作電壓V485、接地， RS485芯片U4第6腳、7腳分別與RS485信號插座或者引腳接口485B、信號插座或者引腳接口485A連接，RS485芯片U4第8腳、6腳之間連接一電阻R92，RS485芯片U4第7腳、 5腳之間連接一個電阻R93。

通過設(shè)置多種通信方式，根據(jù)不同環(huán)境需求可以選擇以最優(yōu)的通信方式作為電量數(shù)據(jù)的傳輸存儲。還可以將數(shù)據(jù)備份存在在不同的監(jiān)管終端，可以實現(xiàn)多點管理，而不是僅僅單一傳輸?shù)侥硞€特定管理終端，減少管理終端的存儲壓力。其中，RS485采用平衡發(fā)送和差分接收，因此具有抑制共模干擾的能力。加上總線收發(fā)器具有高靈敏度，能檢測低至200mV的電壓，故傳輸信號可以在千米以外得到正常接收。RS485采用半雙工工作方式，任何時候只能有一點處于發(fā)送狀態(tài)，因此，發(fā)送電路須由使能信號加以控制，RS485用于多點互連時非常方便，可以省掉許多信號線。RS485信號的抗干擾能力較強、結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、通訊距離遠(yuǎn)等優(yōu)點。

更進一步，RS485通訊電路還包括保護電路，保護電路由瞬變二極管TVS1和熱敏電阻 RT2組成，RS485芯片U4第6腳、7腳之間連接一瞬變二極管TVS1，RS485芯片U4第6 腳與信號插座或者引腳接口485A之間連接一熱敏電阻RT2。瞬變二極管TVS1能瞬間放電，熱敏電阻RT2用于防止外界220V-420V交流電的攻擊，如接線操作時或用戶故意以及雷電攻擊，保護電路起著保護RS485芯片U4、MCU芯片及相關(guān)電路的作用。

進一步，電流采樣電路包括火線采樣電路與零線采樣電路，火線采樣電路為錳銅分流器的兩個輸出端分別與電阻R56一端、電阻R57一端連接，電阻R56一端、電阻R57一端之間接有電阻R61，電阻R56另一端、電阻R57另一端之間接有串聯(lián)的電容C31、電容C32，電容 C31、電容C32接地。

進一步，零線采樣電路為電流互感器的兩個輸出端分別與電阻R63一端、電阻R66一端連接，電阻R63一端、電阻R66一端之間接有串聯(lián)的電阻R64、電阻R65，R63另一端、電阻 R66另一端之間接有串聯(lián)的電容C33、電容C34。該電路具有防竊電作用，防止火線不接時零線可同樣計量。

進一步，電壓采用電路取的是零線電壓，由電阻R81、電阻R82、電阻R83、電阻R84、電阻R85、電阻R86、電阻R87、電阻R88依次串聯(lián)而成。

更進一步，計量芯片U6采用RN8209C型號，電阻R56與電容C31之間的節(jié)點、電阻R57 與電容C32之間的節(jié)點分別與計量芯片U6的5腳、6腳連接；電阻R63與電容C33之間的節(jié)點、電阻R66與電容C34之間的節(jié)點分別與計量芯片U6的7腳、8腳連接；接在火線上的模擬地通過電阻R74、電阻R23和電容C39、電容C38濾波后輸入計量芯片U6的9腳、10腳。

進一步，紅外通信電路包括紅外信號發(fā)射管IR2和紅外信號接收管IR1，紅外信號發(fā)射管IR2一端與電阻R78一端、電阻R79一端連接，電阻R78另一端、電阻R79另一端與PNP 三極管Q2的集電極連接，PNP三極管Q2的基極與電阻R80一端連接，信號發(fā)射管IR2一端接地；紅外信號接收管IR1的3腳分別與電阻R75一端、電容C41一端連接，紅外信號接收管IR1的1腳與電容C42一端連接，電容C41另一端與電容C42另一端連接后接地。電容C41、 C42作用為隔離退偶或隔直流通交流干擾信號到數(shù)字地，起到濾波作用。紅外信號發(fā)射管IR2 起到發(fā)射信號作用，電阻R79、R78并聯(lián)起到分流作用，電路中電流較大，單個電阻功率有限，分流具有保護電阻不易損壞。

進一步，載波通信接口電路，包括雙排針載波接口J2，雙排針載波接口J2的EVENTOUT2 腳與電阻R31連接；雙排針載波接口J2的STA3腳與電阻R48、電阻R50分別連接；雙排針載波接口J2的RST4腳與電阻R30連接，雙排針載波接口J2的RXD5腳與電阻R29連接，雙排針載波接口J2的TXD8腳與電阻R34、電阻R49分別連接；雙排針載波接口J2的+12V 12 腳與并聯(lián)的電容C19、電容C21連接后接地。載波接口J1直接接市電的火線和零線，即低壓電力線載波信號通道。

進一步，數(shù)據(jù)存儲電路包括存儲器芯片U5，存儲器芯片U5采用FM24C512D_SOP8型號，存儲器芯片U5的1腳、2腳、3腳、4腳、6腳接地，存儲器芯片U5的第1腳與8腳之間接電容C12，存儲器芯片U5的8腳與5腳之間接電阻R2,存儲器芯片U5的8腳與6腳之間接電阻R3。

進一步，主控電路采用FM331X型號的主MCU芯片。MCU是微控制單元或單片機。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果是：1.本電能表具有多種通信方式，能適用不同的環(huán)境需求；2.各個功能電路結(jié)構(gòu)簡單，傳輸穩(wěn)定，抗干擾性強；3相比于傳統(tǒng)電能表，本電能表采用的元器件更少，節(jié)約硬件資源，減少PCB板占用；4本電路的485通信模塊能起到有效隔離作用，防止意外接線錯誤引起的意外，保護自身模塊及MCU主控電路的作用。

附圖說明

圖1是電能表的485通信電路；

圖2是電能表的計量電路；

圖3是電能表的載波通信接口電路；

圖4是電能表的紅外通信電路；

圖5是電能表的主控電路；

圖6是電能表的數(shù)據(jù)存儲電路。

具體實施方式

下面通過具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步描述說明。

如圖1、圖5所示，一種電能表電路，包括主控電路、計量電路、載波通信接口電路、紅外通信電路、485通信電路和數(shù)據(jù)存儲電路，計量電路、載波通信接口電路、紅外通信電路、485通信電路和數(shù)據(jù)存儲電路與主控電路連接；計量電路包括計量芯片U6、電流采樣電路和電壓采樣電路，電流采用電路包括火線采樣電路和零線采樣電路，火線采樣電路、零線采樣電路、電壓采樣電路分別與計量芯片U6連接；485通信電路包括包括光耦OPT1、光耦 OPT2和RS485芯片U4，信號接收端RX485與電阻R89一端、光耦OPT1內(nèi)的三極管集電極分別連接，光耦OPT1內(nèi)的三極管發(fā)射極接地；光耦OPT1內(nèi)的發(fā)光二級管正極與電阻R90 一端連接，光耦OPT1內(nèi)的發(fā)光二級管負(fù)極與RS485芯片U4第1引腳連接；信號發(fā)送端TX485 與電阻R17、光耦OPT2內(nèi)的發(fā)光二級管負(fù)極依次連接，光耦OPT2內(nèi)的光敏三極管發(fā)射極與RS485芯片U4第2腳、3腳、電阻R4一端連接，RS485芯片U4第4腳與電阻R91一端連接，電阻R4另一端與電阻R91另一端都接地；RS485芯片U4的第8腳、第5腳分別接工作電壓V485、接地，RS485芯片U4第6腳、7腳分別與RS485信號插座或者引腳接口485B、信號插座或者引腳接口485A連接，RS485芯片U4第8腳、6腳之間連接一電阻R92，RS485 芯片U4第7腳、5腳之間連接一個電阻R93；RS485通訊電路還包括保護電路，保護電路由瞬變二極管TVS1和熱敏電阻RT2組成，RS485芯片U4第6腳、7腳之間連接一瞬變二極管TVS1，RS485芯片U4第6腳與信號插座或者引腳接口485A之間連接一熱敏電阻RT2。

光耦OPT1、OPT2分別是RS485接口的信號輸入和輸出至MCU第9、10腳RX485、TX485。也起到與MCU隔離保護作用。光耦OPT1、光耦OPT2采用816D型號，RS485芯片U4采用AZRS485-BL3085A SOP3，電阻R89、電阻R90、電阻R4、電阻R17選用510R 5％0603，電阻R91選用1K 5％0603，電阻R92、電阻R93選用20K 5％0603不焊，熱敏電阻RT2選用MZ11-0904300-600RM 109A，瞬變二極管TVS1選用SMBJ6.0CA SMB/DO-214AA瞬雷型號。

如圖2、圖5所示，計量電路中，計量芯片U6檢測到零線電流，判斷用戶在用電。以220V 和用電時間推算或估算出用電電能，以便結(jié)算。M+、M-為單相火線輸入和輸出接的錳銅分流器的電流采樣引線輸入口，通過采樣電路R61、R56、R57分壓，C31、C32濾波后輸入計量芯片的5、6腳。CT+、CT-為單相零線輸入和輸出電流互感器的電流采樣引線輸入口，通過采樣電路R64、R65、R63、R66分壓，C33、C34濾波后輸入計量芯片的7、8腳，該電路具有防竊電作用，防止火線不接時零線可同樣計量。

R81～R88為電壓采樣電路，取的是零線電壓，將220V的交流電壓降至mV級，輸入計量芯片的9腳。接在火線上的模擬地通過R74、R23和C39、C38濾波后輸入計量芯片的10 腳。電壓采樣信號與電流采樣信號輸入計量芯片后，通過乘法器得到功率的模擬信號，再把模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，再通過分頻器進行轉(zhuǎn)換成脈沖信號，用過計量芯片的2、3腳。2 腳輸出有功脈沖，3腳輸出無功脈沖。2腳輸出有功脈沖通過電路再輸入MCU的27腳CF-IN，再進行分頻處理，使之與整個電表的儀表常數(shù)一致。最后由MCU的68腳輸出測試脈沖CFLL。采用多個150K串聯(lián)，多個電阻串聯(lián)起到分壓和降壓的作用，電路中電壓較大，單個或少數(shù)幾個電阻功率有限，分壓具有保護電阻不易損壞，否則單個電阻也容易燒壞。同時多個電阻串聯(lián)時，電阻與電阻之間存在電容分布，有利于計量芯片對阻性與感性之間的計量線性平滑，即計量線性要好。在實際電路板中，電阻上下位置錯開擺放，有利于通過電磁兼容試驗，具有消除干擾信號的作用，即增強抗干擾能力。

計量芯片的12、13腳為基本誤差輸入和輸出調(diào)試口，實現(xiàn)軟件補償調(diào)試功能，達(dá)到不需人工焊接短路方式調(diào)試計量精度的目的，使精度的調(diào)試速度和計量精度達(dá)到快和高。即保護環(huán)境和人身健康，也節(jié)省了人力和物力。M_RX、M_TX數(shù)據(jù)串口與MCU數(shù)據(jù)串口的14和 13腳M_TX、M_RX經(jīng)過光耦連接，光耦起到強電和弱電隔離的作用。

計量電路中，電阻R72選用10R 5％0603，電容C37、電容C26選用100NF 10％0603； C36、電容C18分別選用10UF 10％0805 16V X5R、100NF 10％0805，電容C67、電容C68 選用20PF 5％0603，晶振選用3.5795MHZ±20PPM。電阻R81、電阻R82、電阻R83、電阻R84、電阻R85、電阻R86、電阻R87、電阻R88都采用150K 1％0805。電阻R63與電阻 R66采用1.2K 1％0603，電阻R64與電阻R65采用5.1R 1％0603，電容C33與電容C34采用 33NF 10％0603。電阻R56、電阻R57都采用1.2K 1％0805貼片電阻，電阻R61采用5.1R 1％ 0805不焊，電容C31與電容C32都采用33NF 10％0805。

如圖4、圖5所示，紅外通信電路包括紅外信號發(fā)射管IR2和紅外信號接收管IR1，紅外信號發(fā)射管IR2一端與電阻R78一端、電阻R79一端連接，電阻R78另一端、電阻R79另一端與PNP三極管Q2的集電極連接，PNP三極管Q2的基極與電阻R80一端連接，信號發(fā)射管 IR2一端接數(shù)字地；紅外信號接收管IR1的3腳分別與電阻R75一端、電容C41一端連接，紅外信號接收管IR1的1腳與電容C42一端連接，電容C41另一端與電容C42另一端連接后接數(shù)字地。IR1為紅外信號接收管，紅外通信信號MCU的第17腳IR-RXD接至其1腳。IR2 為紅外信號發(fā)射管，紅外通信信號從三級管基電極B腳接至MCU的第18腳IR-TXD。載波通信接口電路包括雙排針載波接口J2，雙排針載波接口J2的2腳與電阻R31連接；雙排針載波接口J2的3腳與電阻R48、電阻R50分別連接；雙排針載波接口J2的4腳與電阻 R30連接，雙排針載波接口J2的5腳與電阻R29連接，雙排針載波接口J2的8腳與電阻R34、電阻R49分別連接；雙排針載波接口J2的12腳與并聯(lián)的電容C19、電容C21連接后接地。載波接口J1直接接市電的火線和零線，即低壓電力線載波信號通道。電阻R29、電阻R30、電阻R31、電阻R49、電阻R50選用100R 5％0805，電阻R48、電阻R34選用5.1K 5％0805，電容C19、電容C21選用10UF 10％0805 16V X5R。

如圖6、圖5所示，數(shù)據(jù)存儲電路包括存儲器芯片U5，存儲器芯片U5的1腳、2腳、3 腳、4腳、6腳接地，存儲器芯片U5的第1腳與8腳之間接電容C12，存儲器芯片U5的8 腳與5腳之間接電阻R2,存儲器芯片U5的8腳與6腳之間接電阻R3，存儲器芯片U5的6 腳與電阻R3之間的節(jié)點接MCU芯片的第19腳，存儲器芯片U5的第5腳與電阻R2之間的節(jié)點接MCU芯片的第20腳。存儲器芯片U5采用電可擦可編程只讀存儲器(EEPROM)， FM24C512D SOP8型號。電容C40采用100NF 10％0603，電阻R3、電阻R2采用5.1K 5％0603 型號。

主控電路采用FM331X型號的主MCU芯片。上述圖1-圖4和圖6中，每個圖對應(yīng)的接線上的名稱標(biāo)識與圖5中的MCU芯片U1上對應(yīng)的引腳名稱對應(yīng)連接。如數(shù)據(jù)存儲電路圖中的SCL端與主控電路圖中MCU芯片的第19腳SCL連接，數(shù)據(jù)存儲電路圖中的VDDPI端與主控電路圖中MCU芯片的第66腳VDDPI連接。

以上為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，并不限定本發(fā)明的保護范圍，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的設(shè)計思路做出的變形及改進，都應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。