一種帶通訊功能的電能表的制作方法
【專利摘要】一種帶通訊功能的電能表，涉及電能表。提供具有通訊接口，能實(shí)時(shí)地向PC機(jī)傳輸信號，使PC機(jī)能實(shí)時(shí)采集信號和監(jiān)控信號的一種帶通訊功能的電能表。設(shè)有電流電壓采集模塊、計(jì)量芯片、微處理器、通訊模塊、顯示模塊和EEPROM；所述電流電壓采集模塊包括A相電流電壓采集模塊、B相電流電壓采集模塊和C相電流電壓采集模塊；A相電流電壓采集模塊、B相電流電壓采集模塊和C相電流電壓采集模塊的輸出端分別接計(jì)量芯片的輸入端，計(jì)量芯片與微處理器連接，微處理器的處理信號輸出端分別與通訊模塊、顯示模塊和EEPROM的輸入端連接。具有防竊電功能，能防止短接竊電、外加磁場、傾斜電表等竊電行為。
【專利說明】一種帶通訊功能的電能表
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電能表，尤其是涉及一種帶通訊功能的電能表。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著通訊技術(shù)和智能電網(wǎng)“信息化、自動化、互動化”建設(shè)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的人工抄表存在的局限性越來越明顯。我們希望能在PC機(jī)上實(shí)時(shí)獲得數(shù)據(jù)，對設(shè)備實(shí)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。這樣我們就需要電能表帶有通訊功能，能與PC機(jī)互聯(lián)。
[0003]為了實(shí)現(xiàn)這種帶通訊功能電能表的設(shè)計(jì)，需要具備智能儀器原理與設(shè)計(jì)和通訊技術(shù)方面的知識。
[0004]目前，市面上已有的電能表主要解決的是單相、三相電能的計(jì)量；電能讀數(shù)在電能表上的IXD上的顯示；單相插拔式功率計(jì)量和顯示。沒有SPI通訊功能也不能實(shí)時(shí)讀取數(shù)據(jù)到電腦上進(jìn)行處理。
[0005]中國專利CN202393826U公開了一種單相電子式電能表。該電能表能計(jì)量單相電能、LED顯示電能。具有高精度、寬負(fù)荷、低功耗、運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)。但其只能計(jì)量單相電能，沒有通訊功能。
[0006]中國專利CN202404135U公開了一種三相四線遠(yuǎn)程監(jiān)控電能表。該電能表利用GPRS通訊，能遠(yuǎn)程傳輸信號，信號傳輸距離遠(yuǎn)，覆蓋面廣等優(yōu)點(diǎn)。但其占用GPRS信道，成本高，適用范圍窄。
[0007]中國專利CN202362374U公開了一種三相四線電子式有功電能表。該電能表能計(jì)量有功、LED顯示電能數(shù)據(jù)，有低功耗、易安裝等優(yōu)點(diǎn)。但其沒有通訊功能，不能實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)到電腦上進(jìn)行分析。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本實(shí)用新型的目的在于針對現(xiàn)有的電能表不具有通訊功能，不能和PC機(jī)互聯(lián)的缺點(diǎn)，提供具有通訊接口，能實(shí)時(shí)地向PC機(jī)傳輸信號，使PC機(jī)能實(shí)時(shí)采集信號和監(jiān)控信號的一種帶通訊功能的電能表。
[0009]本實(shí)用新型設(shè)有電流電壓采集模塊、計(jì)量芯片、微處理器(MCU模塊)、通訊模塊、顯示模塊和EEPROM ；
[0010]所述電流電壓采集模塊包括A相電流電壓采集模塊、B相電流電壓采集模塊和C相電流電壓采集模塊4相電流電壓采集模塊、B相電流電壓采集模塊和C相電流電壓采集模塊的輸出端分別接計(jì)量芯片的輸入端，計(jì)量芯片與微處理器(MCU模塊)連接，微處理器(MCU模塊)的處理信號輸出端分別與通訊模塊、顯示模塊和EEPROM的輸入端連接。
[0011]所述計(jì)量芯片設(shè)有電壓電流模擬信號采樣模塊、DSP計(jì)量模塊、脈沖發(fā)生器、SPI通訊接口、時(shí)鐘控制電路、溫度傳感器、參考電壓模塊和電源管理模塊；電壓電流模擬信號采樣模塊的輸入端接A相電流電壓采集模塊、B相電流電壓采集模塊和C相電流電壓采集模塊的輸出端，電壓電流模擬信號采樣模塊的輸出端接DSP計(jì)量模塊的輸入端，DSP計(jì)量模塊的輸出端分別接脈沖發(fā)生器和SPI通訊接口的輸入端，時(shí)鐘控制電路與晶振電路連接， SPI通訊接口與微處理器(MCU模塊)連接，溫度傳感器的輸出端接電壓電流模擬信號采樣 模塊，參考電壓模塊分別與電壓電流模擬信號采樣模塊和溫度傳感器連接，電源管理模塊 為芯片提供電源。
[0012]本實(shí)用新型具有以下技術(shù)效果:
[0013]本實(shí)用新型提供了一種帶通訊功能的電能表，帶通訊功能的電能表是所有遠(yuǎn)程抄 表或控制系統(tǒng)的基本組成部分，本實(shí)用新型的通訊采用SPI總線，SPI總線能與外部MCU通 過串行接口傳輸數(shù)據(jù)，且為全雙工通訊，不需要尋址操作，使得通訊更加簡單高效。
[0014]本實(shí)用新型很好地實(shí)現(xiàn)電腦集中采集數(shù)據(jù)，對設(shè)備電能實(shí)時(shí)的監(jiān)控，同時(shí)電表安 裝地點(diǎn)更加靈活，數(shù)據(jù)采集更加精準(zhǔn)。很大程度上，節(jié)省了安裝成本和減少了人工抄表的人 力財(cái)力損耗。另外，本實(shí)用新型具有防竊電功能，能防止短接竊電、外加磁場、傾斜電表等竊 電行為。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)組成框圖。
[0016]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的計(jì)量芯片的結(jié)構(gòu)組成框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和特征能更容 易被本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解，從而對本實(shí)用新型的保護(hù)范圍做出更明確的界定。
[0018]參見圖1和2，本實(shí)用新型實(shí)施例設(shè)有電流電壓采集模塊1、計(jì)量芯片2、微處理器 (MCU模塊)3、通訊模塊4、顯示模塊5和EEPR0M6。
[0019]所述電流電壓采集模塊I包括A相電流電壓采集模塊11、B相電流電壓采集模塊 12和C相電流電壓采集模塊13 ;A相電流電壓采集模塊11、B相電流電壓采集模塊12和C 相電流電壓采集模塊13的輸出端分別接計(jì)量芯片2的輸入端，計(jì)量芯片2與微處理器(MCU 模塊)3連接，微處理器(MCU模塊)3的處理信號輸出端分別與通訊模塊4、顯示模塊5和 EEPR0M6的輸入端連接。
[0020]所述計(jì)量芯片2設(shè)有電壓電流模擬信號采樣模塊21、DSP計(jì)量模塊22、脈沖發(fā)生 器23、SPI通訊接口 24、時(shí)鐘控制電路25、溫度傳感器26、參考電壓模塊27和電源管理模塊 28 ;電壓電流模擬信號采樣模塊21的輸入端接A相電流電壓采集模塊11、B相電流電壓采 集模塊12和C相電流電壓采集模塊13的輸出端，電壓電流模擬信號采樣模塊21的輸出端 接DSP計(jì)量模塊22的輸入端，DSP計(jì)量模塊22的輸出端分別接脈沖發(fā)生器23和SPI通訊 接口 24的輸入端，時(shí)鐘控制電路25與晶振電路7連接，SPI通訊接口 24與微處理器(MCU 模塊)3連接，溫度傳感器26的輸出端接電壓電流模擬信號采樣模塊21，參考電壓模塊27 分別與電壓電流模擬信號采樣模塊21和溫度傳感器26連接，電源管理模塊28為芯片提供 電源。
[0021]除了芯片的選擇以外，還需要對外圍電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，外圍電路包括分壓器和分流 器的設(shè)計(jì)，分壓器分流器的作用是把交流電壓和電流轉(zhuǎn)換為小信號的電壓和電流。同時(shí)隔 離電網(wǎng)電壓和電流。脈沖發(fā)生器主要用于完成計(jì)算功率，積分，頻率計(jì)算等功能。[0022]有關(guān)通訊接口的設(shè)計(jì)，本實(shí)用新型采用SPI總線接口，SPI總線系統(tǒng)是一種同步串行外設(shè)接口，它可以使MCU與各種外圍設(shè)備以串行方式進(jìn)行通信以交換信息。
[0023]通過軟件校驗(yàn)電能表能有效提聞其精度。
[0024]采樣電壓輸入可采用電阻分壓式將電壓轉(zhuǎn)換為電流，再通過電流互感器把電流轉(zhuǎn)換為電壓。將零線與參考電壓輸出連接起來，方便將采樣信號疊加在偏置直流上。將零線與芯片地連接用于電源采樣自耦變壓器應(yīng)用場合。電流采樣通過電流互感器完成。
[0025]電源電路的設(shè)計(jì)關(guān)系到產(chǎn)品的電磁兼容性。包括電源電壓要保持在規(guī)定誤差范圍內(nèi)，在輸出端選用合適的濾波電容，合理排布濾波電阻、壓敏電阻和電容使之保證很好的濾波效果和電磁兼容性。
[0026]有關(guān)SPI接口設(shè)計(jì)，SPI通訊線應(yīng)該盡可能短，使傳輸信號線的干擾盡可能小，在輸入端加入低通濾波電路來消除高頻干擾，選擇合適的去耦電容來增大電路的抗干擾能力。單片機(jī)必須要對SPI端口進(jìn)行監(jiān)控，以保證計(jì)量準(zhǔn)確性。
[0027]SPI通訊的程序?qū)懭搿?br> [0028]SPI 寫時(shí)序:
[0029]WriteSpi (com data)
{
;Enable SPICS=I;//初始CS為高電平
SCLK=O; "初始SCLK為低電平CS=O; //CS變?yōu)榈碗娖?Send 8 bits Command to SPI //把 8 個(gè)比特的命令輸入 SPIfor(n=7;n>=0;n—) //經(jīng)過32個(gè)時(shí)鐘脈沖CS由低到高完成SPI的
寫入
{
SCLK=I;
DIN=Cora.η;
Nop
Nop
Nop
SCLK=O;
}
;Disable SPICS=I;Il CS為高電平SPI停止寫入
}
[0030]電能表的校驗(yàn)采用純軟件的校驗(yàn)方法，包括比差校驗(yàn)和角差校驗(yàn)兩個(gè)部分。比差校驗(yàn)是對互感器的比差進(jìn)行修正，角差校驗(yàn)是對互感器角差進(jìn)行校驗(yàn)，這兩種方法都是分段進(jìn)行的。
[0031]通過以上實(shí)施步驟可實(shí)現(xiàn)對一種帶有通訊功能的電能表的設(shè)計(jì)，帶有通訊功能的電能表能把電能信息實(shí)時(shí)的傳到電腦上進(jìn)行分析，本實(shí)用新型也是一些遠(yuǎn)程計(jì)量系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)備，用途很廣，有廣泛的實(shí)際意義。
【權(quán)利要求】
1.一種帶通訊功能的電能表，其特征在于設(shè)有電流電壓采集模塊、計(jì)量芯片、微處理 器、通訊模塊、顯示模塊和EEPROM ；所述電流電壓采集模塊包括A相電流電壓采集模塊、B相電流電壓采集模塊和C相電 流電壓采集模塊;A相電流電壓采集模塊、B相電流電壓采集模塊和C相電流電壓采集模塊 的輸出端分別接計(jì)量芯片的輸入端，計(jì)量芯片與微處理器連接，微處理器的處理信號輸出 端分別與通訊模塊、顯示模塊和EEPROM的輸入端連接。
2.如權(quán)利要求1所述一種帶通訊功能的電能表，其特征在于所述計(jì)量芯片設(shè)有電壓電 流模擬信號采樣模塊、DSP計(jì)量模塊、脈沖發(fā)生器、SPI通訊接口、時(shí)鐘控制電路、溫度傳感 器、參考電壓模塊和電源管理模塊；電壓電流模擬信號采樣模塊的輸入端接A相電流電壓 采集模塊、B相電流電壓采集模塊和C相電流電壓采集模塊的輸出端，電壓電流模擬信號采 樣模塊的輸出端接DSP計(jì)量模塊的輸入端，DSP計(jì)量模塊的輸出端分別接脈沖發(fā)生器和SPI 通訊接口的輸入端，時(shí)鐘控制電路與晶振電路連接，SPI通訊接口與微處理器連接，溫度傳 感器的輸出端接電壓電流模擬信號采樣模塊，參考電壓模塊分別與電壓電流模擬信號采 樣模塊和溫度傳感器連接，電源管理模塊為芯片提供電源。
【文檔編號】G01R22/10GK203433041SQ201320548033
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月4日
【發(fā)明者】張輯, 陳天翔, 邵振華, 蔣志敏, 林棋貴, 陳婕梅, 鐘志濱 申請人:廈門理工學(xué)院