今天為大家介紹一項國家發明授權專利——一種基于低功耗載波通信方式的STS分體式電能表。該專利由江蘇林洋能源股份有限公司申請，并于2017年2月22日獲得授權公告。

內容說明

本發明屬于智能電網通信領域，尤其是一種基于低功耗載波通信方式的STS分體式電能表。

發明背景

目前集中器載波模塊是接在火線/零線進（繼電器輸入端）來對主表進行抄表，戶內單元載波模塊是接在火線進（繼電器輸入端）與主表通信。這樣不管繼電器通斷戶內單元一直有電，有竊電隱患，且需單獨布線。另外一種是集中器載波模塊是接在火線/零線進（繼電器輸入端）來對主表進行抄表，戶內單元載波模塊是接在火線出（繼電器輸出端）與主表通信。當欠費拉閘后戶內單元使用電池供電通過載波與主表進行數據通信，這種方案中缺少高效的電源管理和動態調整載波發射功率功能，存在靜態漏電流大、動態功耗大、電池壽命短更換頻繁等不足。

發明內容

本發明的目的是針對上述問題，提出一種基于低功耗載波通信方式的STS分體式電能表。

本發明的技術方案是：一種基于低功耗載波通信方式的STS分體式電能表，它包括集中器、主表和戶內單元；集中器包括主控制器一和與之連接的外設模塊一、載波模塊一，所述的載波模塊一的兩端分別接火線進線端和零線進線端，所述的載波模塊一與火線進線端之間接入耦合電容C1，所述的火線進線端即主表的繼電器輸入端，集中器通過耦合電容C1接火線進線端來對主表進行抄表。

主表包括主控制器二和與之連接的計量模塊、外設模塊二、載波模塊二，所述的載波模塊二的兩端分別串接載波電容C2、C3后接在繼電器的兩端，該繼電器的兩端分別接火線進線端和火線出線端，對家用電器的用電量進線計量，該家用電器的兩端分別接火線和零線的出線端。

戶內單元包括主控制器三和與之連接的外設模塊三、載波模塊三，所述的載波模塊三的兩端分別接火線出線端和零線出線端，所述的載波模塊三與火線出線端之間接入耦合電容C4，所述的火線出線端即主表的繼電器輸出端，載波模塊三通過耦合電容C4接火線輸出端與主表通信，進行購電和電量查詢。

本發明的耦合電容C1為220nF，耦合電容C2為220nF，耦合電容C3為100nF，耦合電容C4為100nF。

本發明的戶內單元中，外設模塊三包括鍵盤、電源管理模塊、電池、背光電路、LCD顯示器、蜂鳴器和存儲模塊；所述的鍵盤為供用戶使用的輸入設備，其信號輸出端與主控制器三的對應信號輸入端相連；所述的電源管理模塊的輸入端作為電信號采集端接電能表的火線、零線出線端，電源管理模塊的輸出端接主控制器三的對應信號輸入端；所述的電池提供備用電源；所述的主控制器三與存儲模塊雙向連接，主控制器三的各信號輸出端分別連接背光電路、LCD顯示器和蜂鳴器的對應信號輸入端。

本發明的電源管理模塊采用降低靜態功耗的方法：當欠費時主表繼電器斷開，電源管理模塊切換到電池供電，若30s沒有鍵盤操作則LED顯示器關閉所有外設進入休眠狀態，降低靜態功耗。

本發明的電源管理模塊包括變壓器、低壓差線性穩壓器、電池電壓檢測電路、升壓電路和市電檢測電路，變壓器作為電源管理模塊的一信號輸入端接市電的火線和零點，變壓器的另一端接市電檢測電路的信號輸入端，市電檢測電路的信號輸出端接主控制器三，電池電壓檢測電路作為電源管理模塊的另一信號輸入端接電池，電池電壓檢測電路的信號輸出端接主控制器三的對應信號輸入端，電池通過升壓電路升壓后為各模塊供電。

本發明的有益效果：本發明的市電和電池切換時間快；電池模式下系統功耗8uA，只有需要載波發送數據時才打開升壓電路，大大降低系統功耗，提高電池使用壽命。

本發明通過兩個電容C2和C3使主表載波信號耦合到繼電器輸入輸出端聯通集中器和戶內單元；戶內單元載波模塊為主模塊，主表載波模塊為從模塊。主表欠費拉閘后由戶內單元電源管理模塊切換到電池供電，并提供載波通訊需要的12V電源。戶內單元硬件由低靜態漏電流部件構成，結合互鎖自切換/分時分區供電技術以延長電池壽命，市電掉電后系統能在無縫切換到備用電池供電，微處理器由全速運行切換為智能調節能耗模式，按時按需給載波供電；同時，用戶無操作30S后進入休眠，僅在從戶內單元微處理器接收到用戶操作數據時才被喚醒；另外，模塊在發送數據時，會根據各通道的接收信號強度、信噪比和誤碼率，動態地調整發送功率和所選用通道，使得在保證數據可靠傳輸的情況下最大限度地降低發送功率。