专利名称：超宽量程单相多费率电能表的制作方法
技术领域：
本实用新型与电能表有关，特别与采用soc芯片的超宽量程单相多
费率电能表有关。
技术背景
单相复费率有功电能表是电力部门广泛使用的一种电能表，用于对 普通用户用电量的分时段计量。当今社会经济的高速发展使家庭和企业 的用电量越来越大，因而对电能计量表计的测量范围要求也越来越大。
目前的电能表大多是4倍程表，即电流的基本测量范围是Ib，而最大测 量范围是4 Ib。 4倍程表在轻载状态即负载电流小于0. lib (或0. 05In) 时的测量误差比电表等级误差要大得多。以1.0级表为例，l.O级表的 等级误差标准是1.0%，而在轻载状态时的误差可达1.5%。电力部门为 了满足大测量范围，往往选择Ib比较大的电能表，但是这样的选择使 电能表的不准确计量工作段和不确定计量区段范围也比较大。目前由于 大量现代化节能电器的使用，家庭和企业的用电往往多数时间处于小电 流、轻载状态，这样就会造成电能表在大多数时间计量不准确。
超宽量程电能表，当电流的基本测量范围是工b时，最大测量范围 可达20 40Ib,与4倍程表比较，当最大测量范围相同时，基本测量范 围Ib仅为4倍程表的1/5 1/10，那么不准确计量工作段和不确定计量 区段范围也仅为4倍程表的1/5 1/10，这样就很好的解决了小电流、 轻载状态下的计量不准确问题。同时因为电能表的倍程很宽，可以准确 计量大动态的冲击负荷，有效降低电网的线损，使之更能适应现代社会 的发展。另方面，也解决了当用户增加用电设备，最大负荷电流会超过 电能表的最大电流的问题，可避免因必须更换更大电流规格电表所造成 的浪费。
目前使用的单相多费率有功电能表(包括宽量程电能表)硬件主要 由三部分组成以计量芯片为中心的计量电路部分；以单片机、存储器、 以及实时时钟(RTC)、 LCD驱动、LCD显示、通讯控制等外围电路为中心的控制电路部分；和电源电路部分。由于使用的芯片太多，集成度不 高，电路复杂，增加了生产的难度；特别是成本高，设计周期长，不利 于市场竞争，也给用户增加负担。 实用新型内容
本实用新型的目的是为了克服以上不足，提供一种使用芯片少，集 成度高，电路简单，生产效率更高，误差性能更好，能大幅度降低成本 的超宽量程单相复费率电子表。
本实用新型的目的是这样来实现的
本实用新型超宽量程单相多费率电能表，包括数据储存电路、脉冲
输出电路、RS485通讯电路、红外通讯电路、LCD显示器、电流取样电 路、电压取样电路、电源系统及监控电路，其特征还包括集计量、控制 单片机、实时实钟、LCD驱动和温度传感器于一体的集成电路SOC芯片 Ul,数据存储电路通过WPSCL、 SDA脚分别与Ul的P1.4、 Pl. 5、 Pl. 6 口连接，脉冲输出电路通过SE C0ND脚与Ul的P0. 2 口连接，RS485通 讯电路通过RXD、 TXD脚与Ul的Pl.O、 Pl. 1 口连接，红外通讯电路通 过RXD、 TXD脚与Ul的Pl. 0、 Pl. 1、 P0. 7脚连接，LCD显示器通过C0M0 一C0M3、 S0—S13脚分别与Ul的液晶控制脚S0M0 C0M3、 S0—S13脚连 接，电流取样电路通过Ip、 In脚分别与Ul的Ip、 In脚连接，电压取 样电路通过VP与Ul的VP脚连接，电源系统及监控电路为Ul提供电源 和电流监控系信号和为RS485通讯电路提供电源，电流信号由电流互感 器取样电路处理，电压信号由电压取样电路处理，S0C芯片完成对电流 信号和电压信号的采样、电能参数计量、提供电表进行电量复费率计算 的时间来源和LCD显示控制，并完成电能表控制软件的运行，以及与外 部设备和其它器件迸行通讯和数据交换；电源系统及监控电路提供电表 电路所需的直流电源；RS485通讯电路和红外通信电路用以实现电能表 与外部的数据通讯，它提供了红外线通讯和RS485 口通讯两种方式；数 据存储电路是计算数据的存储的地方；脉冲输出电路向外提供校表用电 能脉冲信号。
上述的集成电路S0C芯片Ul的型号为ADE7566， 16K的FLASH程序 空间，512byte画，工作电压2.4V 3.6V，集成计量、RTC、 LCD驱动 为一体。ADE7566内有两个内核， 一个是DSP计量内核，二个是MCU内 核。DSP计量内核计算好电量通过中断送给MCU， MCU接收到数据后进行数据处理。该芯片提供备份电池和工作电源无缝切换。Ramtron的铁电 存储器FM24LC04。工作电压2. 7V 3. 6V，并且读写次数几乎是无限的， 是100亿亿次。兼有SRAM和EEPROM的优点。它提供电量数据和电表配 置数据的存储空间。它的最大特性是掉电后数据不用电池保。
本实用新型单相复费率有功电能表主要完成单相用户的有功用电 量计量，并具有分时计量、显示、通讯、存储、时钟等功能，而最关键 的工作是超宽量程准确计量，芯片计量的动态范围决定了输入信号的大 小范围以及准确计量的范围。有功用电量计量的输入信号是进入用户的 电压信号u和电流信号i，电能表通过信号调理电路对输入信号进行调 理，使之转换成SOC芯片要求的形式，然后送至SOC芯片完成对电流信 号和电压信号的采样、电能参数计量，计量的结果是分时计量的有功电 能量、电压、电流、频率、功率因数、有功功率等参数，同时SOC芯片 在数据存储电路、LCD显示器、红外和RS485通讯电路等的支持下完成 电能表控制软件的运行、显示、通讯、存储等功能。
本实用新型超宽量程单相多费率电能表采用了 S0C芯片，即使用了 集计量、控制单片机、实时时钟(RTC)、 LCD驱动、和温度传感器于一 体的高集成度集成电路芯片，仅需配以存储器、LCD显示、通讯控制等 少量外围电路，加上电源电路即可组成功能完善的电能表，并且实现了 超宽量程(20 40倍程)。这样使用的芯片少，集成度高，电路简单， 而且生产方便、效率更高(可实现软件校表)、误差性能更好(可实现 无级误差校准)、特别是成本大幅度降低，且设计周期短，有利于市场 竞争，也减少了用户负担。


图1为本实用新型电路框图。
图2为电源系统电路图。
图3为电源监控电路原理图。
图4为数据存储电路原理图。
图5为脉冲输出电路原理图。
图6为RS485通讯电路原理图。
图7为红外通讯电路图。
图8为显示器电路原理图。
图9为电流取样电路原理图。图io为电压取样电路原理图。 图11为soc芯片电路原理图。
图12为电池电路原理图。
具体实施方式
参见图1 图12，本实施例超宽量程单相多费率电能表，包括电池 电路，数据储存电路，脉冲输出电路，RS485通讯电路，红外通讯电路， IXD显示器，电流取样电路，电池电压取样电路，电源系统及监控电路， 型号为ADE7566的集计量、控制单片机、实时实钟、LCD驱动和温度传 感器于一体的集成电路S0C芯片U1。电池电路通过VBAT接U1的58脚 的VBAT功能脚。数据存储电路通过WPSCL和SDA脚分别与Ul的Pl. 4、 P1.5和1.6 口连接。脉冲输出电路通过SECOND脚与U1的P0. 2 口连接。 RS485通讯电路通过RXD和TXD脚与Ul的Pl. 0和Pl. 1 口连接。红外通 讯电路通过RXD和TXD脚与Ul的Pl. 0和Pl. 1、 P0. 7脚连接。LCD显示 器通过C0M0—C0M3、 S0—S13脚分别与Ul的液晶控制胆P S0M0 C0M3、 S0—S13脚连接。电流取样电路通过Ip和In脚分别与Ul的Ip和In脚 连接。电压取样电路通过VP与Ul的VP脚连接。电源系统及监控电路 为Ul提供电源和电流监控系信号和为RS485通讯电路提供电源。
本实用新型采用SOC芯片的超宽量程单相复费率有功电能表是用于 居民用户的安装式电子式电能表，可分时计量居民用电的有功电量。
主要特点
攀有功准确度1.0级；
參参比电压220V;
參电流基本测量范围(lb): 1.5A、 2. 5A等； 争电流最大测量范围(Imax): 20~40Ib;
参比频率50HZ; 參可准确计量冲击负荷；
參可测量电压、电流、频率、功率因数、有功功率； *四费率、 一天内有10个任意设置的"尖"、"峰"、"平"、"谷" 时段；
參存储当前月、上月、上上月电量数据；
*符合DL/T645-1997《多功能电能表通信规约》；
參安全功能，有3级密码保护，2级密码供内部使用；參计时误差极限要求±0. 5s/d;
*性能符合GB/T17215-2002《1和2级静止式交流有功电能表》； 參其他要求符合GB/T15284-2002《多费率电能表特殊要求》的相 关要求；
參采用软件校表，生产方便，效率更高；
參误差性能更好(软件校表可实现无级误差校准，且采用S0C技术
使电表动态范围可达1000: 1，传统单相多费率电能表只有500: 1);
參成本更低。
权利要求1、超宽量程单相多费率电能表，包括数据储存电路、脉冲输出电路、RS485通讯电路、红外通讯电路、LCD显示器、电流取样电路、电压取样电路、电源系统及监控电路，其特征在于还包括集计量、控制单片机、实时实钟、LCD驱动和温度传感器于一体的集成电路SOC芯片U1，数据存储电路通过WPSCL、SDA脚分别与U1的P1.4、P1.5、P1.6口连接，脉冲输出电路通过SE COND脚与U1的P0.2口连接，RS485通讯电路通过RXD、TXD脚与U1的P1.0、P1.1口连接，红外通讯电路通过RXD、TXD脚与U1的P1.0、P1.1、P0.7脚连接，LCD显示器通过COM0-COM3、S0-S13脚分别与U1的液晶控制脚SOM0～COM3、S0-S13脚连接，电流取样电路通过Ip、In脚分别与U1的Ip、In脚连接，电压取样电路通过VP与U1的VP脚连接，电源系统及监控电路为U1提供电源和电流监控系信号和为RS485通讯电路提供电源。
2、 如权利要求1所述的超宽量程单相多费率电能表，其特征在于 集成电路SOC芯片Ul的型号为ADE7566。
专利摘要本实用新型提供了一种超宽量程单相多费率电能表，包括数据储存电路、脉冲输出电路、RS485通讯电路、红外通讯电路、LCD显示器、电流取样电路、电压取样电路、电源系统及监控电路，其特征是还包括集计量、控制单片机、实时时钟、LCD驱动和温度传感器于一体的集成电路SOC芯片U1。本实用新型使用芯片少，集成度高，电路简单，生产效率更高，误差性能更好，能大幅度降低成本。
文档编号G01R22/06GK201355376SQ20092007925
公开日2009年12月2日 申请日期2009年2月27日 优先权日2009年2月27日
发明者君 姜, 李志双 申请人:四川启明星蜀达电气有限公司