一種智能電表的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種三相電表，具體涉及一種智能電表。本實用新型屬于電表設(shè)計制造領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的智能電表如圖1所示。其采用單相計量芯片做三相錳銅表。每一項進行單獨的電壓、電流采用后，分別采用BL0930芯片計量輸出的高頻脈沖，將計量結(jié)果輸出到G80F903芯片，G80F903芯片采集3路的高頻脈沖，并進行電量累積。G80F903芯片具有8kFLASH存儲，256B的RAM存儲。G80F903芯片連接液晶板，液晶板包括液晶驅(qū)動、液晶和LED脈沖燈。G 8 O F 9 O 3芯片連接液晶驅(qū)動，液晶驅(qū)動連接液晶，液晶采用4 X 2 O，液晶驅(qū)動采用BU9793。液晶和LED脈沖燈對G80F903芯片的處理結(jié)果進行顯示。蒸鍋過程中，為每一項配置阻容降壓電源，每一相為對應(yīng)阻容降壓電源提供電力，對應(yīng)的阻容降壓電源再對對應(yīng)的BL0930計量芯片、G80F903芯片進行供電。從而實現(xiàn)電量計算的功能。
[0003]這種智能電表存在如下缺點:
[0004]缺點A:由于對每一相均進行單獨采樣并計量，因此不能在普通的臺體上校表，必須在電壓電流隔離的等電位臺體上完成。
[0005]缺點B:由于測試過程需要經(jīng)過多個芯片，不能測試獲得實時的電壓、電流、功率數(shù)據(jù)。
[0006]缺點C:由于使用單相計量芯片做三相錳銅表的方案.對每一相而言，其電壓、電流必定有一個非隔離的公共點，也就是說，電壓和電流之間是非隔離的.因此無法實現(xiàn)三相校表的校表。需要對表臺進行電流隔離改造。
[0007]缺點D:圖2給出了使用單相計量芯片設(shè)計三相錳銅表時，多塊表接入同一電流、電壓回路，不脫鉤的等效原理圖。由于后面表的電壓回路電流在前面表的電流回路上形成了電壓降，造成每只表的電壓不等電位。同時由于電壓回路的電流也使每個表位的電流回路不等電流，從而無法實現(xiàn)多表位單回路標定。
[0008]缺點F:不能支持各種無功算法及總諧渡THD、分次諧波計量。
[0009]缺點G:鑒于這一方案是主控單片機通過串口把各個通道的數(shù)據(jù)讀過來再處理，因此對電能脈沖的具有明顯的延遲響應(yīng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型的目的在于提供一種智能電表，以解決現(xiàn)有技術(shù)校表麻煩、不能獲得實時數(shù)據(jù)、無法實現(xiàn)校表、無法實現(xiàn)多表位單回路標定、不能支持各種無功算法及總諧渡THD及分次諧波計量、對電能脈沖的具有明顯的延遲響應(yīng)等技術(shù)問題。
[0011 ]為了實現(xiàn)上述目標，本實用新型采用如下的技術(shù)方案:
[0012]一種智能電表，其特征在于，包括:主控制器模塊、三路電流采樣模塊、三路電壓采樣模塊、三路隔離變壓器、差分輸入模塊，所述主控制器模塊為71M654X單片機;三路電流采樣模塊連接三路隔離變壓器，三路隔離變壓器連接差分輸入模塊，差分輸入模塊和三路電壓采樣模塊分別連接主控制器模塊。
[0013]前述的一種智能電表，其特征在于，所述三路電流采樣模塊包括電流遠端傳感器。
[0014]前述的一種智能電表，其特征在于，所述電流遠端傳感器為71M6X03遠端傳感器。
[0015]前述的一種智能電表，其特征在于，還包括電源模塊，所述電源模塊連接單片機模塊。
[0016]本實用新型的有益之處在于:本實用新型的一種智能電表，相對傳統(tǒng)的防磁互感器體積更小，重量更輕，成本更低，抗直流效果更好，同時具有校表容易、能獲得實時數(shù)據(jù)、能實現(xiàn)多表位單回路標定、能支持各種無功算法及總諧渡THD及分次諧波計量的優(yōu)點，本實用新型具有很好的市場前景。
【附圖說明】
[0017]圖1是現(xiàn)有的智能電表結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2是現(xiàn)有使用單相計量芯片設(shè)計三相錳銅表時，多塊表接入同一電流、電壓回路，不脫鉤的等效原理圖；
[0019]圖3是本實用新型一種智能電表的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖4是本實用新型一種智能電表中電壓電流采樣電路原理圖；
[0021]圖5是本實用新型一種智能電表中電流采樣電路原理圖。
【具體實施方式】
[0022]以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作具體的介紹。
[0023]參照圖3所示，本實用新型一種智能電表，包括:主控制器模塊、三路電流采樣模塊、三路電壓采樣模塊、三路隔離變壓器、差分輸入模塊，三路電流采樣模塊連接三路隔離變壓器，三路隔離變壓器連接差分輸入模塊，差分輸入模塊和三路電壓采樣模塊分別連接主控制器模塊。本實施例中，優(yōu)選主控制器模塊為TDK654系列單片機。更具體的，選用主控制器模塊為71M654X單片機。這里的“71M654X中的“X”表示主控制器模塊可以選用為71M654X系列中的幾種子型號。比如71M6543單片機。以下通過71M6543單片機為例進行說明。
[0024]71M6543內(nèi)部的處理過程:電壓，電流差分信號經(jīng)過AD的模擬數(shù)字信號轉(zhuǎn)換后，保存到71M6543單片機內(nèi)部的寄存器中。主控制器模塊在外部需要電壓和電流的數(shù)據(jù)時候，從專門的寄存器中讀取數(shù)據(jù)，分別把數(shù)據(jù)送到顯示，通訊，EEPROM等不同的單元模塊。
[0025]優(yōu)選三路電流采樣模塊包括電流遠端傳感器。進一步，優(yōu)選電流遠端傳感器為71M6X03遠端傳感器。這里的“71M6X03”中的“X”表示電流遠端傳感器可以選用為71M6X03系列中的幾種子型號。比如71M6103。依次以此可以類推本實施例中其余芯片的表示。圖4是本實用新型一種智能電表中電壓電流采樣電路原理圖；圖5是本實用新型一種智能電表中電流采樣電路原理圖；其均通過71M6103為例進行說明。
[0026]圖4所示，A、B、C三相電流通過錳銅采樣得到的信號進入71M6X03遠端傳感器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后通過脈沖變壓器送到71M654X主芯片相應(yīng)的電流信號輸人引腳對IA+/IA-、IB+/IB-、IC+/IC-。電壓信號則分別通過電阻分壓網(wǎng)絡(luò)接71M654X芯片的VA、VB、vc引腳。由于此方案采用脈沖變壓器隔離了電流信號，因此對主芯片654X而言.三相電流是完全相互隔離的，從而可以實現(xiàn)三相錳銅的計量方式。
[0027]本方案的核心是71M6X03遠端傳感器，圖5所示給出了三相電流采樣3路的連接示意圖。由圖可見。71M6X03本質(zhì)上是一個電流模擬前端(非常規(guī)的包含了電壓電流的計量模擬前端)，它以差分方式接收電流流經(jīng)錳銅得到的信號.經(jīng)內(nèi)部PGA放大后模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換，得到的數(shù)字量通過接口電路透過脈沖變壓器回傳給71M654X主控制器。另一方面.從71M654X下傳的命令也是透過脈沖變壓器及接口電路發(fā)送給71M6X03。
[0028]本實用新型還包括電源模塊，所述電源模塊連接單片機模塊。作為優(yōu)選，其可以采用如下幾種電源方案:電源方案一:通過電阻和電容的組合作用，實現(xiàn)了電源從220V降低到5V和3.3V的轉(zhuǎn)換作用。電源方案二:通過變壓器直接電壓從220V降低到5V和3.3V。
[0029]電流計量采用低成本的自帶Delta-SigmaADC的71M6XXX芯片，支持的最大電流可達到200A，完成滿足巴西120A的要求。
[0030]采用低成本的脈沖變壓器完成電氣隔離，通訊，供電作用，相比使用錳銅計量，光耦隔離的三顆單相計量芯片組成的方案更有優(yōu)勢。
[0031]內(nèi)部的RTC有頻率校準以及溫補功能，可用來代替R8025T，大大降低成本
[0032]帶獨立的32位DSP計量單元CE，可完成電壓、電流、有功功率、頻率、功率因數(shù)等的測量計算。通過使用不同的CE代碼可以實現(xiàn)諧波分析等功能，對比傳統(tǒng)三相計量芯片更加靈活。
[0033]下面針對本實施例方案與現(xiàn)有技術(shù)進行比較分析:
[0034]第一:本實施例中，錳銅+71M6X03+脈沖變壓器三個部件作為一個整體.在邏輯上等效于常規(guī)的CT。既然等效于CT.則在校表過程中，可以采用與CT方案完全相同的校表方式，無需對臺體進行特殊改造。而對應(yīng)的原來方案中:基于三個單相計量芯片的三相猛銅表方案，電流回路沒有隔離，必須用等電位臺體來校表。對原來的臺子必須進行改造，把電流回路隔離開。
[0035]第二:本實施例中，隔離傳感器7頂6XX3的供電由PT通過主芯片654X提供，無需另外為其配置電源.大大簡化了三相錳銅表的電源設(shè)計。而對應(yīng)的原來方案中:基于三個單相計量芯片的三相錳銅表方案.必須為每路AFE單獨設(shè)計隔離電源。
[0036]第三:本實施例中，71M654X和71M6X03之問的通信是基于A/D采樣同步的，完全實時，無縫集成。電壓、電流、功率、脈沖等等都是實時的。而對應(yīng)的原來方案中:基于三個單相計量芯片的三相錳銅表方案.主控單片機通過串口把各個通道的數(shù)據(jù)讀過來再處理，最明顯的就是對電能脈沖的延遲響遲。有一個通訊的時間延遲。
[0037]第四:本實施例中，相對于傳統(tǒng)的抗直流飽和CT，具有優(yōu)異的計量性能。錳銅電阻天然的高精度與極低的溫度系數(shù)、低成本、小體積。而對應(yīng)的原來方案中:抗直流飽和cT除了體積大、價格貴，還有一個固有的問題:其比差和角差會隨著電流大小不同及工作溫度改變麗有髓顯變化，而且是非線性的。非線性的問題比較麻煩，為了達到要求的精度，只能采取多點校準的方法，這無疑大大增加了軟件的工作量及生產(chǎn)時的成本。
[0038]本實用新型采用TDK71M6543的3線4相錳銅方案。相對傳統(tǒng)的防磁互感器體積更小，重量更輕，成本更低，抗直流效果更好。
[0039]以上顯示和描述了本實用新型的基本原理、主要特征和優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，上述實施例不以任何形式限制本實用新型，凡采用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術(shù)方案，均落在本實用新型的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種智能電表，其特征在于，包括:主控制器模塊、三路電流采樣模塊、三路電壓采樣模塊、三路隔離變壓器、差分輸入模塊，所述主控制器模塊為71M654X單片機;三路電流采樣模塊連接三路隔離變壓器，三路隔離變壓器連接差分輸入模塊，差分輸入模塊和三路電壓采樣模塊分別連接主控制器模塊。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能電表，其特征在于，所述三路電流采樣模塊包括電流遠端傳感器。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種智能電表，其特征在于，所述電流遠端傳感器為71M6X03遠端傳感器。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種智能電表，其特征在于，還包括電源模塊，所述電源模塊連接71M654X單片機。
【專利摘要】本實用新型公開了一種智能電表，其特征在于，包括：主控制器模塊、三路電流采樣模塊、三路電壓采樣模塊、三路隔離變壓器、差分輸入模塊，三路電流采樣模塊連接三路隔離變壓器，三路隔離變壓器連接差分輸入模塊，差分輸入模塊和三路電壓采樣模塊分別連接主控制器模塊。本實用新型相對傳統(tǒng)的防磁互感器體積更小，重量更輕，成本更低，抗直流效果更好，同時具有校表容易、能獲得實時數(shù)據(jù)、能實現(xiàn)多表位單回路標定、能支持各種無功算法及總諧渡THD及分次諧波計量的優(yōu)點，本實用新型具有很好的市場前景。
【IPC分類】G01R22/10
【公開號】CN205374597
【申請?zhí)枴緾N201521031502
【發(fā)明人】徐京生
【申請人】華立科技股份有限公司
【公開日】2016年7月6日
【申請日】2015年12月11日