基于热电偶合式信号放大电路的智能电表应变控制系统技术领域
本发明涉及电力设备技术领域，具体是指基于热电偶合式信号放大电路的
智能电表应变控制系统。
背景技术
目前，随着我国智能电网建设的不断发展，人们对智能电表的需求也在大
幅增长。然而，现有的智能电表，因其控制系统的不完善，容易导致用户的详
细信息在不经意间泄露给电力公司，而这些信息的泄露可能会给消费者带来严
重的后果。因此，提供一种能确保用户的隐私不被泄露的智能电表的控制系统
则显得优为重要。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中电表容易泄露用户隐私的缺陷，本发明
提供基于热电偶合式信号放大电路的智能电表应变控制系统。
本发明通过以下技术方案来实现：基于热电偶合式信号放大电路的智能电
表应变控制系统，主要由处理器，信息采集单元，均与处理器相连接的分析单
元和信号归类单元，与信号归类单元相连接的信号确认单元，均与信号确认单
元相连接的保护单元和选择单元，与选择单元相连接的显示单元，串接在信号
确认单元与选择单元之间的热电偶合式信号放大电路，以及串接在计算模块与
处理器之间的数字式应变电路组成。所述热电偶合式信号放大电路由与信号确
认单元相连接的热电偶合电路，和输入端与热电偶合电路的输出端相连接、其
输出端与选择单元相连接的信号放大电路组成。
所述热电偶合电路由三极管VT3，三极管VT4，与非门IC，正极经电阻R16
后与三极管VT4的基极相连接、负极作为热电偶合电路的输入端并与信号确认
单元相连接的极性电容C7，N极经电阻R17后与三极管VT3的发射极相连接、
P极与与非门IC的负极相连接的二极管D8，P极顺次经电阻R15和晶体管VL
后与二极管D8的N极相连接、N极经可调电阻R14后与与非门IC的负极相连
接的二极管D7，一端与极性电容C7的负极相连接、另一端与二极管D7的P
极相连接的电阻R13，以及正极与三极管VT4的集电极相连接、负极经热敏电
阻R18后与与非门IC的正极相连接的极性电容C8组成；所述三极管VT3的基
极与三极管VT4的发射极相连接、其集电极与极性电容C8的正极相连接；所
述与非门IC的输出端和极性电容C8的负极共同形成热电偶合电路的输出端。
所述信号放大电路由放大器P2，三极管VT5，正极经热敏电阻R19后与放
大器P2的正极相连接、负极与极性电容C8的负极相连接的极性电容C10，P
极与与非门IC的输出端相连接、N极经电阻20后与三极管VT5的基极相连接
的二极管D9，P极与放大器P2的输出端相连接、N极作为信号放大电路的输出
端的二极管D11，负极经电阻R22后与二极管D11的N极相连接、正极与三极
管VT5的发射极相连接的极性电容C9，以及P极顺次经电阻R21和极性电容
C11后与放大器P2的负极相连接、N极与极性电容C9的负极相连接的二极管
D10组成；所述三极管VT5的集电极与放大器P2的输出端相连接。
所述数字式应变电路由处理芯片U1，放大器P1，三极管VT1，三极管VT2，
负极与三极管VT2的基极相连接、正极顺次经电阻R2和二极管D1以及电阻
R8后与处理芯片U1的VDD管脚相连接的极性电容C5，一端与三极管VT2的
基极相连接、另一端与处理芯片U1的EOC管脚相连接的电阻R5，一端与极性
电容C5的正极相连接的同时作为数字式应变电路的输入端并与信息采集单元相
连接、另一端与处理芯片U1的REF管脚相连接的电阻R3，负极接地、正极经
电阻R4后与处理芯片U1的VDD管脚相连接的极性电容C1，N极经电阻R6
后与三极管VT2的发射极相连接、P极顺次经电阻R7和二极管D4以及电阻
R10后与处理芯片U1的OUT管脚相连接的二极管D3，正极与三极管VT2的
集电极相连接、负极经电阻R1后与二极管D3的P极相连接的极性电容C2，正
极与处理芯片U1的IN管脚相连接、负极接地的极性电容C6，N极经电感L后
与处理芯片U1的VDD管脚相连接、P极与处理芯片U1的DIN管脚相连接的
二极管D2，正极经电阻R9后与二极管D2的N极相连接、负极与三极管VT1
的基极相连接的极性电容C3，正极与三极管VT1的发射极相连接、负极经二极
管D5后与处理芯片U1的CS管脚相连接的极性电容C4，以及P极经电阻R11
后与三极管VT1的集电极相连接、N极经电阻R12后与放大器P1的输出端相
连接的二极管D6组成；所述放大器P1的负极与处理芯片U1的OUT管脚相连
接、其正极与极性电容C4的负极相连接、其输出端作为数字式应变电路的输出
端并与处理器相连接；所述处理芯片U1的IN管脚与二极管D3的N极相连接，
其GND管脚接地。
进一步地，所述信号确认单元还连接有SIM单元；所述选择单元上还连接
有加密通道；为确保本发明的最佳使用效果，所述处理芯片U1为MAX1494集
成芯片。
本发明与现有技术相比具有以下优点及有益效果：
(1)本发明的热电偶合式信号放大电路在本控制系统中能起到信号放大和
抗热电高频信号干扰以及过流调节的作用，能有效的提高本控制系统的准确性，
从而确保用户端的隐私信息不被泄露。
(2)本发明的数字式应变电路能将流经电表的不同负荷数据信息转换为不
同的信号电码，从而有效确保了用户端的隐私信息不被泄露。
(3)本发明的信号归类单元能将处理器转换后生成的信号电波信息分解为
隐私信息和普通信息，从而提高了本发明的智能电表控制系统对用户信息分类
管理的准确性，同时确保了用户端的隐私信息不被泄露。
附图说明
图1为本发明整体结构框图。
图2为本发明的数字式应变电路的电路结构示意图。
图3为本发的明热电偶合式信号放大电路的电路结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限
于此。
如图1所示，本发明主要由信息采集单元，处理器，均与处理器相连接的
分析单元和信号归类单元，与信号归类单元相连接的信号确认单元，均与信号
确认单元相连接的保护单元和SIM单元以及选择单元，均与选择单元相连接的
显示单元和加密通道，输入端与信息采集单元相连接、其输出端与处理器相连
接的数字式应变电路，以及串接在信号确认单元与选择单元之间的热电偶合式
信号放大电路组成。所述热电偶合式信号放大电路由与信号确认单元相连接的
热电偶合电路，和输入端与热电偶合电路的输出端相连接、其输出端与选择单
元相连接的信号放大电路组成。
实施时，本发明的数字式应变电路将信息采集单元所采集的流经电表的不
同负荷数据信息转换为不同的信号电码，所述的分析单元通过分析该信号电码
来计量负荷参数，以便得出用电的电器种类和电量等信息。所述的该分析单元
中设有系统阈值，通过和阈值数据进行比较得出隐私数据和普通数据，该分析
单元分析把得出的两组不同的信息数据同时传输到处理器进行信息处理后再传
输到信号归类单元，该信号归类单元则将隐私信息和普通信息归类打包后发送
到信息确认单元进行再次确认，并将隐私信息存放在保护单元中。
由于，分离隐私信号是非常重要的系统工程，所以本发明中还设置了热电
偶合式信号放大电路，该热电偶合式信号放大电路在本控制系统中有信号放大
和抗热电高频信号干扰以及过流调节的作用，能有效的提高本控制系统的准确
性。同时，所述的选择单元能将输出的信息进行分类输出。该选择单元将电量
数据信息发送到显示单元，该显示单元用于显示电表的电量。所述的选择单元
则将其它的电荷参数信息发送给加密通道进行加密处理后输送出去，这便有效
的避免了发送数据中的隐私数据被泄露。
为了更好的实施本发明，所述SIM单元设置在确认单元中，该SIM单元内
还设置有信号接收器和信号发射器。在用户允许的情况下，用户会发送允许代
码到SIM单元，该SIM单元便会发送允许访问指令和确认密码给信号确认单元，
所述保护单元内的数据即可经加密通道发送。同时SIM单元的设置还可以方便
用户实时查询电表的计量情况和设置缴费提醒服务。
如图2所示，所述数字式应变电路由处理芯片U1，放大器P1，三极管VT1，
三极管VT2，电阻R1，电阻R2，电阻R3，电阻R4，电阻R5，电阻R6，电阻
R7，电阻R8，电阻R9，电阻R10，电阻R11，电阻R12，极性电容C1，极性
电容C2，极性电容C3，极性电容C4，极性电容C5，极性电容C6，二极管D1，
二极管D2，二极管D3，二极管D4，二极管D5，以及二极管D6组成。
连接时，极性电容C5的负极与三极管VT2的基极相连接、正极经电阻R2
后与二极管D1的P极相连接，所述二极管D1的N极经电阻R8后与处理芯片
U1的VDD管脚相连接。电阻R5的一端与三极管VT2的基极相连接、另一端
与处理芯片U1的EOC管脚相连接。电阻R3的一端与极性电容C5的正极相连
接的同时作为数字式应变电路的输入端并与信息采集单元相连接、另一端与处
理芯片U1的REF管脚相连接。
其中，极性电容C1的负极接地、正极经电阻R4后与处理芯片U1的VDD
管脚相连接。二极管D3的N极经电阻R6后与三极管VT2的发射极相连接、
其P极经电阻R7后与二极管D4的P极相连接，所述二极管D4的N极经电阻
R10后与处理芯片U1的OUT管脚相连接。极性电容C2的正极与三极管VT2
的集电极相连接、负极经电阻R1后与二极管D3的P极相连接。极性电容C6
的正极与处理芯片U1的IN管脚相连接、负极接地。
同时，二极管D2的N极经电感L后与处理芯片U1的VDD管脚相连接、
P极与处理芯片U1的DIN管脚相连接。极性电容C3的正极经电阻R9后与二
极管D2的N极相连接、负极与三极管VT1的基极相连。极性电容C4的正极
与三极管VT1的发射极相连接、其负极与二极管D5的N极相连接，所述二极
管D5的P极则与处理芯片U1的CS管脚相连接。二极管D6的P极经电阻R11
后与三极管VT1的集电极相连接、N极经电阻R12后与放大器P1的输出端相
连接。
所述放大器P1的负极与处理芯片U1的OUT管脚相连接、其正极与极性电
容C4的负极相连接、其输出端作为数字式应变电路的输出端并与处理器相连接；
所述处理芯片U1的IN管脚与二极管D3的N极相连接，其GND管脚接地。
本发明的数字式应变电路为了更好的实现将不同负荷数据信息转换为不同
的信号电码，本发明中的处理芯片U1采用了8位的MAX1494集成芯片。其中
MAX1494集成芯片的REF管脚和DIN管脚之间串接了电阻R3和二极管D1以
及电感L来实现不同数据信号的增益，EOC管脚与电阻R5和三极管VT2以及
二极管D3等元件组成信号检测桥，该信号检测桥用于检测信号的差值。经
MAX1494集成芯片转换后生成的不同的信号电码通过CS管脚和OUT管脚后由
放大器P1和二极管D5以及极性电容C4等元件形成的信号放大输出通道输出。
如图3所示，所述热电偶合式信号放大电路由热电偶合电路和信号放大电
路组成；所述热电偶合电路由与非门IC，三极管VT3，三极管VT4，晶体管VL，
电阻R13，可调电阻R14，电阻R15，电阻R16，电阻R17，热敏电阻R18，极
性电容C7，极性电容C8，二极管D7，以及二极管D8组成。
连接时，极性电容C7的正极经电阻R16后与三极管VT4的基极相连接、
负极作为热电偶合电路的输入端并与信号确认单元相连接。二极管D8的N极
经电阻R17后与三极管VT3的发射极相连接、P极与与非门IC的负极相连接。
二极管D7的P极经电阻R15后与晶体管VL的输入端相连接、N极经可调电阻
R14后与与非门IC的负极相连接，所述晶体管VL的输出端与二极管D8的N
极相连接，所述可调电阻14的可调端与二极管D7的N极相连接，其另一端与
与非门IC的负极相连接。电阻R13的一端与极性电容C7的负极相连接、另一
端与二极管D7的P极相连接。极性电容C8的正极与三极管VT4的集电极相连
接、负极经热敏电阻R18后与与非门IC的正极相连接。
所述三极管VT3的基极与三极管VT4的发射极相连接、其集电极与极性电
容C8的正极相连接；所述与非门IC的输出端和极性电容C8的负极共同形成热
电偶合电路的输出端并与信号放大电路相连接。
进一步，所述信号放大电路由放大器P2，三极管VT5，热敏电阻R19，电
阻R20，电阻R21，电阻R22，极性电容C9，极性电容C10，极性电容C11，
二极管D9，二极管D10，以及二极管D11组成。
连接时，极性电容C10的正极经热敏电阻R19后与放大器P2的正极相连接、
负极与极性电容C8的负极相连接。二极管D9的P极与与非门IC的输出端相
连接、N极经电阻20后与三极管VT5的基极相连接。二极管D11的P极与放
大器P2的输出端相连接、N极作为信号放大电路的输出端并与选择单元相连接。
极性电容C9的负极经电阻R22后与二极管D11的N极相连接、正极与三极管
VT5的发射极相连接。二极管D10的N极与极性电容C9的负极相连接、其P
极经电阻R21后与极性电容C11的负极相连接，所述极性电容C11的正极与放
大器P2的负极相连接。
所述三极管VT3的基极与三极管VT4的发射极相连接、其集电极极性电容
C8的正极相连接；所述三极管VT5的集电极与放大器P2的输出端相连接。
本发明的热电偶合式信号放大电路的工作原理：电路中的晶体管VL和可调
电阻R14作为对热敏电阻R18和热敏电阻R19形成的热电偶进行温度补偿，确
保在各种环境条件下对信号的抗热电高频信号干扰的精度，极性电容C7和极性
电容C8有助于信号中的吸收射频干扰及抑制信号中的电流干扰。与非门IC和
放大器P2以及三极管VT5等元件形成信号放大输出通道，与非门IC用于信号
的修正，从而提高了经信号放大输出通道输出的信号的准确性。
如上所述，便可以很好的实现本发明。