專利名稱：一種電能計量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及計量儀表制造領(lǐng)域，更具體的說，本實用新型是關(guān)于改善電能計 量的一種電能計量裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的電能表采用的多為兩芯片解決方案，即計量芯片和控制芯片實現(xiàn)電能表功 能的方案。計量芯片作為實現(xiàn)電能計量的核心元件對電能表的設計有著舉足輕重的作用。 而在目前的電能表設計中，電表功能趨于多樣靈活，各種不同配置的電能表需要計量芯片 做出一些相應的調(diào)整適應，并需要盡可能降低成本，縮短開發(fā)周期。中國專利局于2009年9月9日公開了一份CN1015^565A號文獻，名稱為全功率 電能計量儀表，該電能計量儀表由電源模塊、信號輸入通道、數(shù)據(jù)處理單元、數(shù)據(jù)存儲單元、 顯示單元、功能設置單元、通訊單元、一體化機殼組成，其中電源模塊給各個單元提供工作 電源；數(shù)據(jù)處理單元以微處理器作為數(shù)據(jù)處理核心；存儲單元用于存儲軟件程序和運算數(shù) 據(jù)；功能設置單元用于設置儀表功能和顯示模式；顯示單元用于實時顯示計量數(shù)據(jù)；通訊 單元可以實現(xiàn)與上位計算機或抄表系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊；整個儀表封裝在所述的一體化機殼 內(nèi)。該電能計量儀表的缺點是結(jié)構(gòu)復雜，制造及維護成本高。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的結(jié)構(gòu)復雜，制造及維護成本高的缺點，提供 了一種結(jié)構(gòu)簡單，制造及維護成本低的電能計量裝置。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是本實用新型包括計量芯片、與 計量芯片相連的控制芯片、電源模塊，電源模塊為計量芯片和控制芯片供電，計量芯片包括 多路電壓電流采樣和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、電參數(shù)計量模塊、脈沖發(fā)生模塊、參考電壓發(fā)生模塊、 時鐘控制模塊、電源管理模塊、串行通信接口模塊和程序數(shù)據(jù)存儲模塊，電壓電流采樣和模 數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸入端與電網(wǎng)相連，電壓電流采樣和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸出端與電參數(shù)計量模 塊相連，脈沖發(fā)生模塊、參考電壓發(fā)生模塊、時鐘控制模塊、電源管理模塊、串行通信接口模 塊和程序數(shù)據(jù)存儲模塊分別與所述電參數(shù)計量模塊相連。多路電壓電流采樣和模數(shù)轉(zhuǎn)換模 塊用于將一路電壓和兩路電流模擬量信號轉(zhuǎn)換為可為數(shù)據(jù)處理模塊進行處理計算的高精 度數(shù)字信號；電參數(shù)計量模塊可測量輸入信號的電壓、電流和頻率等電參數(shù)，對輸入信號進 行濾波、相位調(diào)整后測得功率，并將功率累加計量測得電能；脈沖發(fā)生模塊將計量得到的電 能按預設定的電能脈沖常數(shù)轉(zhuǎn)換為相應的電能脈沖輸出，外圍設備可通過對脈沖進行計數(shù) 得到累計電能量；參考電壓發(fā)生模塊用于為電能計量芯片中的各模塊，提供穩(wěn)定的參考電 壓；時鐘控制模塊用于為計量芯片提供穩(wěn)定的時鐘源；電源管理模塊用于保持計量芯片在 穩(wěn)定的電源電壓情況下進行工作，電壓異常時進入相應復位狀態(tài)，此外還可以進行掉電檢 測；串行通信接口模塊用于和外部MCU進行數(shù)據(jù)通信，主要完成電表參數(shù)的設置、電參數(shù)的 讀取，控制其他外設，實現(xiàn)電表的各種功能；程序和數(shù)據(jù)存儲模塊集成非易失性信息程序存儲單元和數(shù)據(jù)存儲單元，用戶可以對其進行編程，或保存電參數(shù)和配置參數(shù)等信息；將多路 電壓電流采樣和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、電參數(shù)計量模塊、脈沖發(fā)生模塊、參考電壓發(fā)生模塊、時鐘 控制模塊、電源管理模塊、串行通信接口模塊和程序數(shù)據(jù)存儲模塊集成到一個計量芯片內(nèi)， 可以大大簡化整個計量裝置的結(jié)構(gòu)，并降低計量裝置的制造及維護成本；在產(chǎn)品的升級換 代中，只要改變控制芯片的控制程序，就能滿足不同用戶的需要，縮短了開發(fā)周期。作為優(yōu)選，程序數(shù)據(jù)存儲模塊采用FLASH可擦寫存儲器。采用FLASH可擦寫存儲 器，用戶可以根據(jù)自己的需要修改相關(guān)程序，滿足客戶的特定需求，為更新升級、安裝調(diào)試 提供了方便。作為優(yōu)選，串行通信接口模塊包括SPI通訊接口和UART通訊接口?，F(xiàn)在的計量設 備中大量使用SPI通訊方式，優(yōu)點是通訊速率高，缺點是沒有校驗碼，可靠性不高；而UART 通訊方式設置了校驗碼，通訊可靠性得以提高，在計量芯片的串行通信接口模塊設置SPI 通訊接口和UART通訊接口，計量芯片可以SPI通訊方式或UART通訊方式與控制芯片進行 通訊，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性，并保證了系統(tǒng)兼容性，提升了系統(tǒng)性能。作為優(yōu)選，控制芯片設有輸入端口，所述輸入端口與按鍵相連。通過輸入端口將按 鍵的輸入信號輸送的控制芯片內(nèi)。作為優(yōu)選，控制芯片設有輸出端口，所述輸出端口與IXD顯示器相連。輸出端口與 IXD顯示器相連，實現(xiàn)計量裝置的顯示功能。作為優(yōu)選，控制芯片設有通訊端口，通訊端口與通訊模塊相連。通過通訊端口，計 量裝置實現(xiàn)與其它設備的通訊功能。作為優(yōu)選，控制芯片還與外部存儲器相連。外部存儲器可以存儲電能計量裝置本 身的各種工作狀態(tài)、電能累計值及整定參數(shù)值。作為優(yōu)選，計量芯片還與采樣調(diào)理電路相連，采樣調(diào)理電路的輸入端與電網(wǎng)相連， 采樣調(diào)理電路的輸出端與電壓電流采樣和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸入端相連。采樣調(diào)理電路的作 用是將電網(wǎng)檢測信號的較大電流或電壓信號轉(zhuǎn)變?yōu)橛嬃啃酒梢蕴幚淼男‰娏骰螂妷盒盘枴１緦嵱眯滦偷挠幸嫘Ч菍⒋蟛糠值挠嬃抗δ苣K集成到一塊計量芯片內(nèi)，可 以簡化整個電能計量裝置的電路，降低制造及維護成本，縮短開發(fā)周期；計量芯片內(nèi)的存儲 器采用FLASH可擦寫存儲器，可以方便用戶的安裝調(diào)試及使用；采用兩種通訊模式增加了 系統(tǒng)穩(wěn)定性及可靠性。

圖1是本實用新型電能計量裝置的一種系統(tǒng)框圖；圖2是本實用新型的計量芯片的一種系統(tǒng)框圖。圖中1.計量芯片，2.控制芯片，3.電源模塊，4.采樣調(diào)理電路，5. IXD顯示器， 6.通訊模塊，7.按鍵，8.外部存儲器，9.電參數(shù)計量模塊，10.電壓電流采樣和模數(shù)轉(zhuǎn) 換模塊，11.脈沖發(fā)生模塊，12.參考電壓發(fā)生模塊，13.時鐘控制模塊，14.電源管理模 塊，15.串行通信接口模塊，16.程序數(shù)據(jù)存儲模塊。
具體實施方式
下面通過具體實施例，并結(jié)合附圖對本實用新型的技術(shù)方案作進一步具體的說 明。實施例本實施例的一種電能計量裝置，參見圖1，包括計量芯片1、控制芯片2、電源模塊 3、采樣調(diào)理電路4、IXD顯示器5、通訊模塊6、按鍵7、外部存儲器8，采樣調(diào)理電路4的輸入 端與電網(wǎng)相連，采樣調(diào)理電路4的輸出端與計量芯片1相連，計量芯片1、通訊模塊6、按鍵 7、外部存儲器8分別與控制芯片2相連，電源模塊3為計量芯片1、控制芯片2提供電源。參見圖2，計量芯片1包括電參數(shù)計量模塊9、及與電參數(shù)計量模塊9相連的電壓 電流采樣和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊10、脈沖發(fā)生模塊11、參考電壓發(fā)生模塊12、時鐘控制模塊13、電 源管理模塊14、串行通信接口模塊15、程序數(shù)據(jù)存儲模塊16，電壓電流采樣和模數(shù)轉(zhuǎn)換模 塊10共有三個，一路用于檢測電壓信號，兩路用于檢測電流信號。程序數(shù)據(jù)存儲模塊16采用FLASH可擦寫存儲器。串行通信接口模塊15設置有SPI通訊接口和UART通訊接口。用戶可以在程序中 選擇SPI通訊方式和UART通訊方式中的一種通訊方式。電壓電流采樣和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊10將經(jīng)過采樣調(diào)理電路4轉(zhuǎn)換為小功率的一路電 壓和兩路電流模擬量信號轉(zhuǎn)換為可為數(shù)據(jù)處理模塊進行處理計算的高精度數(shù)字信號，供電 參數(shù)計量模塊9計算輸入信號的電壓、電流和頻率等電參數(shù)，對輸入信號進行濾波、相位調(diào) 整后測得功率，并將功率累加計量測得電能；脈沖發(fā)生模塊11將計量得到的電能按預設定 的電能脈沖常數(shù)轉(zhuǎn)換為相應的電能脈沖輸出，使外圍設備可通過對脈沖進行計數(shù)得到累計 電能量；參考電壓發(fā)生模塊12為電能計量芯片1中的各模塊，提供穩(wěn)定的參考電壓，以使電 能計量芯片1能滿足電能計量的相關(guān)標準規(guī)定；時鐘控制模塊13為計量芯片1提供穩(wěn)定的 時鐘源，電源管理模塊14保持計量芯片1在穩(wěn)定的電源電壓情況下進行工作，并電壓異常 時進入相應復位狀態(tài)并可以進行掉電檢測；串行通信接口模塊15用于計量芯片1和控制 芯片2進行可靠的數(shù)據(jù)通信，主要完成電表參數(shù)的設置、電參數(shù)的讀取，控制其他外設，以 實現(xiàn)電表的各種功能；程序數(shù)據(jù)存儲模塊16集成了非易失性信息程序存儲單元和數(shù)據(jù)存 儲單元，用戶可以修改存儲在程序數(shù)據(jù)存儲模塊16的程序，或保存電參數(shù)和配置參數(shù)等信 息；計量芯片1將計量值發(fā)送到控制芯片2，控制芯片2根據(jù)存儲在外部存儲器8內(nèi)的整定 參數(shù)值、按鍵7的命令以及通過通訊模塊6傳送的外部命令將計量值在LCD顯示器5進行 顯示，同時將當時工作狀態(tài)值、計量累計值發(fā)送到外部存儲器8進行存儲，以便在斷電發(fā)生 后進行恢復。以上的實施例只是本實用新型的最佳方案之一，并非對本實用新型作任何形式上 的限制，在不超出權(quán)利要求所記載的技術(shù)方案的前提下還有其它的變體及改型。
權(quán)利要求1.一種電能計量裝置，包括計量芯片、與所述計量芯片相連的控制芯片、電源模塊，所 述電源模塊為所述計量芯片和控制芯片供電，其特征在于所述計量芯片包括多路電壓電 流采樣和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、電參數(shù)計量模塊、脈沖發(fā)生模塊、參考電壓發(fā)生模塊、時鐘控制模 塊、電源管理模塊、串行通信接口模塊和程序數(shù)據(jù)存儲模塊，所述電壓電流采樣和模數(shù)轉(zhuǎn)換 模塊的輸入端與電網(wǎng)相連，所述電壓電流采樣和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸出端與所述電參數(shù)計量 模塊相連，所述脈沖發(fā)生模塊、參考電壓發(fā)生模塊、時鐘控制模塊、電源管理模塊、串行通信 接口模塊和程序數(shù)據(jù)存儲模塊分別與所述電參數(shù)計量模塊相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電能計量裝置，其特征在于所述程序數(shù)據(jù)存儲模塊采 用FLASH可擦寫存儲器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種電能計量裝置，其特征在于所述串行通信接口模 塊包括SPI通訊接口和UART通訊接口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種電能計量裝置，其特征在于所述控制芯片設有輸 入端口，所述輸入端口與按鍵相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種電能計量裝置，其特征在于所述控制芯片設有輸 出端口，所述輸出端口與IXD顯示器相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種電能計量裝置，其特征在于所述控制芯片設有通 訊端口，所述通訊端口包括SPI通訊端口和UART通訊端口，所述通訊端口與通訊模塊相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種電能計量裝置，其特征在于所述控制芯片還與外 部存儲器相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種電能計量裝置，其特征在于所述計量芯片還與采 樣調(diào)理電路相連，所述采樣調(diào)理電路的輸入端與電網(wǎng)相連，所述采樣調(diào)理電路的輸出端與 所述電壓電流采樣和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸入端相連。
專利摘要本實用新型涉及一種電能計量裝置，目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單，制造及維護成本低的電能計量裝置。包括計量芯片、與計量芯片相連的控制芯片、電源模塊，電源模塊為計量芯片和控制芯片供電，計量芯片包括多路電壓電流采樣和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、電參數(shù)計量模塊、脈沖發(fā)生模塊、參考電壓發(fā)生模塊、時鐘控制模塊、電源管理模塊、串行通信接口模塊和程序數(shù)據(jù)存儲模塊。將大部分的計量功能模塊集成到一塊計量芯片內(nèi)，可以簡化整個電能計量裝置的電路，降低制造及維護成本，縮短開發(fā)周期；計量芯片內(nèi)的存儲器采用FLASH可擦寫存儲器，可以方便用戶的安裝調(diào)試及使用；采用兩種通訊模式增加了系統(tǒng)穩(wěn)定性及可靠性。
文檔編號G01R21/133GK201917610SQ20102068440
公開日2011年8月3日 申請日期2010年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月28日
發(fā)明者張其華, 謝俊, 趙振東 申請人:利爾達科技有限公司