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一种低功耗远程抄表装置

阅读:779发布:2021-06-10

专利汇可以提供一种低功耗远程抄表装置专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种低功耗远程抄表装置,包括:低功耗微处理单元,用于向抄表 电路 发送读取指令,并从所述抄表电路获取读数;抄表电路,用于根据所述低功耗微处理单元的读取指令读取数据,并将所述数据发送至低功耗微处理单元;低功耗NB-IOT,用于将读数发送至远程 服务器 ;所述抄表电路与所述低功耗微处理单元电连接,所述低功耗微处理单元与所述低功耗NB-IOT电连接。能够进一步降低网络传输设备的整体功耗,进而延长了远程抄表装置的使用时长。降低了后期维护成本。(ESM)同样的 发明 创造已同日 申请 发明 专利,下面是一种低功耗远程抄表装置专利的具体信息内容。

1.一种低功耗远程抄表装置,其特征在于,包括:
低功耗微处理单元,用于向抄表电路发送读取指令,并从所述抄表电路获取读数;
抄表电路,用于根据所述低功耗微处理单元的读取指令读取数据,并将所述数据发送至低功耗微处理单元;
低功耗NB-IOT,用于将读数发送至远程服务器
所述抄表电路与所述低功耗微处理单元电连接,所述低功耗微处理单元与所述低功耗NB-IOT电连接;
所述抄表电路包括:
选通模,所述选通模块用于选通测量表,以从测量表中读取数据;
发送模块,所述发送模块用于从测量表中读取数据,并将所述数据发送至低功耗微处理单元;
所述发送模块包括分压电阻,所述分压电阻的第一端与测量表M-端电连接,所述分压电阻的第二端与低功耗微处理单元的接收端口电连接;
所述选通模块包括:第一三极管、第二三极管、供电电压、导通电压、第一二极管、第二二极管、第一电阻和第二电阻;所述第一三极管为NPN三极管,所述第一三极管的集电极与所述低功耗微处理单元的发送端口电连接,所述第一三极管的基极与所述第一电阻的第一端电连接,所述第一电阻的第二端与所述导通电压电连接,所述第一三极管的发射极接地;
所述第二电阻的第一端与所述第一电阻的第一端电连接,所述第二电阻的第二端与所述第二三极管集电极电连接,所述第二三极管的发射极与选通电源电连接,所述第二三极管的基极与所述第一二极管的第一端电连接,所述第一二极管的第二端与测量表的M+输入端电连接,所述第二二极管的第一端与所述供电电压电连接,所述第二二极管的第二端与测量表的M+输入端电连接。
2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于:所述低功耗微处理单元包括:
NRF52832芯片。
3.根据权利要求2所述的装置,其特征在于,所述低功耗NB-IOT包括:
BC95模组。
4.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述发送模块包括:
放大单元,所述放大单元用于放大从测量表中读取数据的信号电压;
所述放大单元包括:第一运算放大器、基准电源和功放电源,所述第一运算放大器的正相输入端与所述分压电阻的第二端电连接,所述第一运算放大器的反相输入端与基准电压源电连接,所述第一运算放大器的正电源端与所述基准电源电连接,所述第一运算放大器的负电源接地,所述第一运算放大器的输出端与所述低功耗微处理单元的接收端口电连接。
5.根据权利要求4所述的装置,其特征在于,所述发送模块,包括:
校验单元,所述校验单元用于校验侧量表中读取的数据是否正确;
所述校验单元包括:第二运算放大器、基准电压源,所述第二运算放大器的正相输入端与所述分压电阻的第二端电连接,所述第二运算放大器的反相输入端与所述基准电压源电连接,所述第二运算放大器的输出端与所述低功耗微处理单元的错误接收端口电连接。

说明书全文

一种低功耗远程抄表装置

技术领域

[0001] 本实用新型属于远程抄表技术领域,尤其涉及一种低功耗远程抄表装置。

背景技术

[0002] 长期以来,我国民用仪表,如电能表、热能表等,均为感应式机械仪表,不得不采取人工抄表的原始方式获得仪表数据,其中以电能表最为突出。随着我国国民经济的高速发
展,人民生活平的日益提高,住宅成套率和商品化的不断扩大,居民对住宅周边环境、物
业部管理质量公共事业服务水平等方面的要求越来越高。传统的人工进户抄表方式与
社会的发展不相适应显得日益明显,抄表入户难,门多,劳动强度大,效率低,社会问题复
杂,矛盾大等问题给用户和公共事业服务部门双方面都造成了很大困扰。
[0003] 近年来,随着信息技术的高速发展,以智能电表为代表的新型智能仪表应运而生,同时仪表数据的采集正在由人工抄表的方式向自动化、远程化的抄表方式转变。
[0004] 年来,随着信息技术的高速发展,以智能电表为代表的新型智能仪表应运而生,同时仪表数据的采集正在由人工抄表的方式向自动化、远程化的抄表方式转变。目前,远程抄
表通常采用仪表总线(meter-bus,M-bus)、小功率无线组网以及无线网络服务,例如:GPRS、
CDMA或基于蜂窝的窄带物联网(Narrow Band Internet of Things,NB-IoT)等。通常
METER-BUS抄表需要外接电源供电,并将仪表通过有线的方式串联安装在一起。但该种方式
在安装时,需要额外安装电线,增加了安装的工作量。并且在电线故障时,容易出现多个抄
表装置异常的情况。
[0005] 目前,可以利用配置在所述METER-BUS抄表中的电池为METER-BUS抄表提供电源。但电池所提供的电量有限,需要经常更换电池,严重影响远程抄表装置的正常使用。
发明内容
[0006] 有鉴于此,本实用新型旨在提供一种能够有效降低功耗的低功耗远程抄表装置。
[0007] 为达到上述目的,
[0008] 本实用新型提供了一种低功耗远程抄表装置,包括:
[0009] 低功耗微处理单元,用于向抄表电路发送读取指令,并从所述抄表电路获取读数;
[0010] 抄表电路,用于根据所述低功耗微处理单元的读取指令读取数据,并将所述数据发送至低功耗微处理单元;
[0011] 低功耗NB-IOT,用于将读数发送至远程服务器
[0012] 所述抄表电路与所述低功耗微处理单元电连接,所述低功耗微处理单元与所述低功耗NB-IOT电连接。
[0013] 可选的,所述述低功耗微处理单元包括:
[0014] NRF52832芯片。
[0015] 可选的,所述低功耗NB-IOT包括:
[0016] BC95模组。
[0017] 可选的,所述抄表电路包括:
[0018] 选通模,所述选通模块用于选通测量表,以从测量表中读取数据;
[0019] 发送模块,所述发送模块用于从测量表中读取数据,并将所述数据发送至低功耗微处理单元;
[0020] 所述发送模块包括分压电阻,所述分压电阻的第一端与测量表M-端电连接,所述分压电阻的第二端与低功耗微处理单元的接收端口电连接;
[0021] 所述选通模块包括:第一三极管、第二三级管、供电电压、导通电压、第一二极管、第二二极管、第一电阻和第二电阻;所述第一三极管为NPN三极管,所述第一三级管的集电
极与所述低功耗微处理单元的发送端口电连接,所述第一三极管的基极与所述第一电阻的
第一端电连接,所述第一电阻的第二端与所述导通电压电连接,所述第一三极管的发射极
接地;所述第二电阻的第一端与所述第一电阻的第一端电连接,所述第二电阻的第二端与
所述第二三级管集电极电连接,所述第二三级管的发射极与选通电源电连接,所述第二发
射极的基极与所述第一二极管的第一端电连接,所述第一二极管的第二端与测量表的M+输
入端电连接,所述第二二极管的第一端与所述供电电压电连接,所述第二二极管的第二端
与测量表的M+输入端电连接。
[0022] 可选的,所述发送模块包括:
[0023] 放大单元,所述放大单元用于放大从测量表中读取数据的信号电压;
[0024] 所述放大单元包括:第一运算放大器、基准电源和功放电源。所述第一运算放大器的正相输入端与所述分压电阻的第二端电连接,所述第一运算放大器的反相输入端与所述
基准电压源电连接,所述第一运算放大器的正电源端与所述基准电源电连接,所述第一运
算放大器的负电源接地,所述第一运算放大器的输出端与所述低功耗微处理单元的接收端
口电连接。
[0025] 可选的,所述发送模块,包括:
[0026] 校验单元,所述校验模块用于校验侧量表中读取的数据是否正确;
[0027] 所述校验单元包括:第二运算放大器、基准电源。所述第二运算放大器的正相输入端与所述分压电阻的第二端电连接,所述第二运算放大器的反相输入端与所述基准电压源
电连接,所述第二运算放大器的输出端与所述低功耗微处理单元的错误接收端口电连接。
[0028] 相对于现有技术,本实用新型提供的低功耗远程抄表装置具有以下优势:
[0029] 由于采用上述技术方案:
[0030] 1.本实用新型选用低功耗微处理单元可以有效减少MCU的功耗,并且采用低功耗NB-IOT,能够进一步降低网络传输设备的整体功耗,进而延长了远程抄表装置的使用时长。
降低了后期维护成本。并且抄表电路的工作时间由低功耗微处理单元发送信号进行控制,
可以使得所述远程抄表装置中的抄表电路根据控制信号进行读取数据,基于查询-应答机
制,能够减少抄表电路的工作时长,进一步降低了远程抄表装置的功耗。
[0031] 2.抄表电路采用了较少的电子元器件,能够进一步降低远程抄表装置的系统功耗。
[0032] 3.抄表电路中采用比较单元,可以用于确定测量表中读取的数据是否错误,并在错误时,向微处理单元的相应端口输入信号,避免后续错误数据传输至远程服务器,能够提
高发送的读表数据的准确性,并且能够减少传输的数据数量,能够进一步降低远程抄表装
置的系统功耗。
附图说明
[0033] 构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解,本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型,并不构成对本实用新型的不当限定。
[0034] 在附图中:
[0035] 图1是本实用新型提供的低功耗远程抄表装置的结构示意图;
[0036] 图2是本实用新型提供的低功耗远程抄表装置中抄表电路的电路图。

具体实施方式

[0037] 需要说明的是,在不冲突的情况下,本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0038] 在本实用新型的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解
为对本实用新型的限制。此外,术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中,除非另
有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
[0039] 在本实用新型的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,
可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以通过具体情况理解上
述术语在本实用新型中的具体含义。
[0040] 下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
[0041] 如图1所示,本实用新型提供一种低功耗远程抄表装置,包括:低功耗微处理单元,用于向抄表电路发送读取指令,并从所述抄表电路获取读数;抄表电路,用于根据所述低功
耗微处理单元的读取指令读取数据,并将所述数据发送至低功耗微处理单元;低功耗NB-
IOT,用于将读数发送至远程服务器;所述抄表电路与所述低功耗微处理单元电连接,所述
低功耗微处理单元与所述低功耗NB-IOT电连接。
[0042] 在本实用新型中,所述低功耗微处理单元可以采用:NRF52832芯片,相应的,所述低功耗NB-IOT可以采用:BC95模组。NRF52832芯片具有256kB片上闪存和16kB RAM可存储和
缓存数据,并且可独立编程和更新。利用NRF52832芯片可以向抄表电路发送读取指令,并从
所述抄表电路获取读数。示例性的,所述读取指令可以为高电平信号,并且可以通过发送相
应的电压信号读取读数。BC95是一款高性能、低功耗的NB-IoT无线通信模块。能最大限度地
满足终端设备对小尺寸模块产品的需求。BC95在设计上兼容GSM/GPRS系列的M95模块,方便
客户快速、灵活的进行产品设计和升级。由于采用SMT贴片技术也使BC95具有高可靠性,以
满足复杂环境下的应用需求。具有紧凑的尺寸、超低功耗和超宽工作温度范围等优点,并且
采用NB-IoT技术,具有降低功耗的作用。
[0043] 示例性的,所述NRF52832芯片的发射端子和接收端子分别与抄表电路的RXD端和TXD端电连接,所述NRF52832芯片的nrf rx针脚与所述BC95模组的main tx针脚电连接,所
述NRF52832芯片的nrf tx针脚与所述BC95模组的main rx针脚电连接。通过上述连接,可以
通过低功耗微处理单元向抄表电路。其中NRF52832芯片的发射端子和接收端子可以根据需
要进行设定。
[0044] 在本实施例中,所述NRF52832芯片可以通过内部的时钟定时触发发送读取指令,并从所述抄表电路中获取读数,并将读数发送至BC95模组,BC95模组将读数利用NB-IOT发
送至远程服务器。
[0045] 可选的,参见图2,图2中所为描述的电阻均为分压或者限流作用,在此不做赘述。所述抄表电路可以包括:选通模块,所述选通模块用于选通测量表,以从测量表中读取数
据;发送模块,所述发送模块用于从测量表中读取数据,并将所述数据发送至低功耗微处理
单元。进一步的,所述发送模块包括分压电阻,所述分压电阻的第一端与测量表M-端电连
接,所述分压电阻的第二端与低功耗微处理单元的接收端口电连接;所述选通模块包括:第
一三极管、第二三级管、供电电压、导通电压、第一二极管、第二二极管、第一电阻和第二电
阻;所述第一三极管为NPN三极管,所述第一三级管的集电极与所述低功耗微处理单元的发
送端口电连接,所述第一三极管的基极与所述第一电阻的第一端电连接,所述第一电阻的
第二端与所述导通电压电连接,所述第一三极管的发射极接地;所述第二电阻的第一端与
所述第一电阻的第一端电连接,所述第二电阻的第二端与所述第二三级管集电极电连接,
所述第二三级管的发射极与选通电源电连接,所述第二发射极的基极与所述第一二极管的
第一端电连接,所述第一二极管的第二端与测量表的M+输入端电连接,所述第二二极管的
第一端与所述供电电压电连接,所述第二二极管的第二端与测量表的M+输入端电连接。
[0046] 可选的,所述发送模块包括:放大单元,所述放大单元用于放大从测量表中读取数据的信号电压;
[0047] 所述放大单元包括:第一运算放大器、基准电源和功放电源。所述第一运算放大器的正相输入端与所述分压电阻的第二端电连接,所述第一运算放大器的反相输入端与所述
基准电压源电连接,所述第一运算放大器的正电源端与所述基准电源电连接,所述第一运
算放大器的负电源接地,所述第一运算放大器的输出端与所述低功耗微处理单元的接收端
口电连接。
[0048] 进一步的,所述校验单元,所述校验模块用于校验侧量表中读取的数据是否正确;
[0049] 所述校验单元包括:第二运算放大器、基准电源。所述第二运算放大器的正相输入端与所述分压电阻的第二端电连接,所述第二运算放大器的反相输入端与所述基准电压源
电连接,所述第二运算放大器的输出端与所述低功耗微处理单元的错误接收端口电连接。
[0050] 下面结合本实用新型的工作方式对本实用新型做一步的阐述。预先设定NRF52832芯片中的时钟,以使得所述NRF52832可以定时触发读取信号,进而向抄表电路发送读取指
令,所述抄表电路中选通模块具体可以包括第一三极管、第二三级管、供电电压、导通电压、
第一二极管、第二二极管、第一电阻和第二电阻;所述第一三极管为NPN三极管,所述第一三
级管的集电极与所述低功耗微处理单元的发送端口电连接,所述第一三极管的基极与所述
第一电阻的第一端电连接,所述第一电阻的第二端与所述导通电压电连接,所述第一三极
管的发射极接地;所述第二电阻的第一端与所述第一电阻的第一端电连接,所述第二电阻
的第二端与所述第二三级管集电极电连接,所述第二三级管的发射极与选通电源电连接,
所述第二发射极的基极与所述第一二极管的第一端电连接,所述第一二极管的第二端与测
量表的M+输入端电连接,所述第二二极管的第一端与所述供电电压电连接,所述第二二极
管的第二端与测量表的M+输入端电连接。测量表中设置有两条数据线分别为M+和M-,其中M
+为选通信号线,即在M+端施加合适的电压,才可触发测量表通过M-输出相应的测量数据。
因此,在本实施例中所述选通模块中第一三级管的的集电极与所述低功耗微处理单元的发
送端口电连接,所述第一三极管的基极与所述第一电阻的第一端电连接,所述第一电阻的
第二端与所述导通电压电连接,所述第一三极管的发射极接地。在NRF52832通过输出端子
发送高电压选通信号时,第一三极管实现导通作用,使得导通电压电源通过第一电阻与接
地端导通,
[0051] 在第一三级管导通的同时,与所述第一电阻的第二端和第二三极管的集电极电连接的第二电阻中的电压由高电压转为低电压,进而使得第二二极管导通,在第二二极管导
通时,导通电压电源vcc28V经过第一二极管流入M+,使得M+端流入的电压满足读取标准,可
以从测量表M-端读取数据。相应的,在NRF52832没有发送高电压选通信号时,第一三极管和
第二三级管都不会产生导通,因此,导通电压电源vcc28V不会经过第一二极管流入M+,而供
电电压电源Vcc12V则通过第二二极管流入M+,使得测量表能够得到稳定的工作电压正常进
行工作。而采用第二二极管,也可防止供电电压电源反向流入第二三级管。
[0052] 在一种情况下,在测量表M-端能够输出符合NRF52832标准电压信号时,可以直接将M-端与NRF5383的接收端直接电联接。可选的,在测量表M-端不能够输出符合NRF52832标
准电压信号时,可以通过放大单元放大数据的信号电压,具体的,放大单元可以包括:第一
运算放大器、基准电源和功放电源。所述第一运算放大器的正相输入端与所述分压电阻的
第二端电连接,所述第一运算放大器的反相输入端与所述基准电压源电连接,所述第一运
算放大器的正电源端与所述基准电源电连接,所述第一运算放大器的负电源接地,所述第
一运算放大器的输出端与所述低功耗微处理单元的接收端口电连接。通过运算放大器可以
对M-端输出的数据信号的电压进行放大,以使得输入NRF5383的接收端的信号电压符合标
准。此外,通过分压电阻,可以灵活的调整电压的倍数,例如0.2、0.5……等倍数。
[0053] 可选的,所述抄表电路还可以包括:校验单元,所述校验模块用于校验侧量表中读取的数据是否正确;示例性的,所述校验单元包括:第二运算放大器、基准电源。所述第二运
算放大器的正相输入端与所述分压电阻的第二端电连接,所述第二运算放大器的反相输入
端与所述基准电压源电连接,所述第二运算放大器的输出端与所述低功耗微处理单元的错
误接收端口电连接。利用第二运算放大器的比较功能,可以将读取到数据信号的电压与预
设的基准电压进行比较,在二者不一致时,可输出数字信号1对应的高电平,并输入NRF5383
的错误接收端口。
[0054] 本实施例提供的低功耗远程抄表装置,能够进一步降低网络传输设备的整体功耗,进而延长了远程抄表装置的使用时长。降低了后期维护成本。并且抄表电路的工作时间
由低功耗微处理单元发送信号进行控制,可以使得所述远程抄表装置中的抄表电路根据控
制信号进行读取数据,基于查询-应答机制,能够减少抄表电路的工作时长,进一步降低了
远程抄表装置的功耗。
[0055] 以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已,并不用以限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型
的保护范围之内。
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