一种电能表信号采集计量模块的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电器仪表领域，尤其是智能电表的信号采集计量模块。
【背景技术】
[0002]伴随着我国工业化进程的前进步伐，工业及居民用电急剧增加，庞大的供电网络给用电管理单位带来了巨大挑战，也给居民工厂带来了诸多不便。为此我国在“十二五规划”中提出建设“智能电网”的解决方案，实现电网、计算机网、电信网三网融合。
[0003]早期的电能表是感应式机械电能表，该种表的计量准确性差，功耗大，计量宽度有限，使用寿命短，已不能适应用电客户的需求和电力企业改革发展的需求。随着电子工业的发展，电子式电能表是通过对用户供电电压和电流实时采样，采用专用的电能计量芯片，集成电路设计，是集电能计量、数据处理、远程通讯等功能于一体的智能化仪表，具备数据量的计算能力，快速响应能力以及精度高，实时性高等特点，其设计无论对于供电方还是用电方都能带来良好的经济效益。在电子式电能表中，尤其是智能电表中，信号采集计量模块是核心的单元。
【发明内容】
[0004]本实用新型解决的技术问题在于提供一种精准高效，计量功能多的电能表信号采集计量模块。
[0005]为解决上述问题，本实用新型采用了如下技术方案:
[0006]一种电能表信号采集计量模块，用于智能电表中的信号采集及电能计量，包括计量芯片及外围硬件电路，所述计量芯片为ATT7022C三相电能计量芯片，所述外围硬件电路包括电源、电压输入单元、电流输入单元、脉冲输出单元及SPI通讯接口电路;其中，所述电源用于给计量芯片供电，所述电压输入单元的一端连接交流线路，另一端连接计量芯片，所述电流输入单元串接于交流线路中，并连接所述计量芯片，所述脉冲输出单元连接八177022(:芯片的0?1、0?2、0?3、0?4脚，所述3?1通讯接口电路的通讯接口线连接41'了7022(:芯片的 CS、SCLK、DIN、DOUT脚。
[0007]优选的，所述电压输入单元采用电阻分压式电路，包括电阻R1-R3及电容C1、C2;所述电阻Rl—端连接输入端火线，另一端连接电阻R2、电容Cl的一端及输出端，所述电阻R2的另一端接偏置电压REF0，电容Cl的另一端连接输入端零线并接地，电阻R3的一端接偏置电压REFO，另一端连接C2的一端及输出端，电容C2的另一端接地。
[0008]优选的，所述电流输入单元采用差分输入电路，包括变压器Tl，电阻R4-R7及电容C3、C4;所述变压器TI的输入端连接输入端火线和零线，输出端分别连接电阻R4和R6的一端，电阻R4的另一端连接电阻R5、电容C3的一端及输出端，电阻R5的另一端接偏置电压REFO;电阻R6的另一端连接电容C4、电阻R7的一端及输出端，电容C4的另一端连接电容C3的另一端并接地，电阻R7的另一端接偏置电压REFO。
[0009]进一步的，所述脉冲输出单元连接ATT7022C芯片的CF1、CF2、CF3、CF4脚，输出用于校表的电能脉冲信号，其中，C FI脚输出有功能量脉冲，C F 2脚输出无功能量脉冲；设置ATT7022C芯片的控制寄存器选择基波表模式时，CF3脚输出基波有功脉冲，CF4脚输出基波无功脉冲，选择谐波表模式时，CF3脚输出谐波有功脉冲，输出谐波无功脉冲。
[0010]优选的，所述SPI通讯接口的信号线上串联有一个电阻，且在信号输入端设有一个去耦电容。
[0011]进一步的，所述电源包括电池、电源管理单元及直流/交流变换单元。
[0012]本实用新型的电能表信号采集计量模块，选择ATT7022C三相电能计量芯片作为信号采集计量模块的核心器件，其芯片封装为44引脚QFP形式，由于它内部集成了七路二阶sigma—delta ADC，其中三路用于三相电压采样，三路用于三相电流采样，还有一路用于零线电流或其他防窃电参数的采样，使用起来十分方便。其内部的电压监测电路可以保证加电和断电时正常工作，提供一个SPI接口，方便与外部MCU之间进行计量参数以及校表参数的传递。
[0013]本实用新型的电能表信号采集计量模块，具有采集功能多、计量精度高、防窃电的优点。用于电量的采集测量时，拥有强大的数据处理运算、存储与输出能力，并可通过串口和SPI总线与外设连接，使采用该模块的电能表自身功耗大为降低，且内部提供软件校表，大大降低了人力资源成本。
【附图说明】
[0014]图1为本实用新型的电能表信号采集计量模块一个实施例的结构示意图；
[0015]图2为图1实施例中ATT7022C三相电能计量芯片的外围电路图；
[0016]图3为图1实施例中电压输入单元的电路图；
[0017]图4为图1实施例中电流输入单元的电路图。
【具体实施方式】
[0018]为了进一步理解本实用新型，下面结合实施例对本实用新型优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本实用新型的特征和优点，而不是对本实用新型权利要求的限制。
[0019]结合附图和实施例，对本实用新型进行进一步说明。
[0020]如图1-4所示，在本实用新型的一个实施例中，一种电能表信号采集计量模块，用于智能电表中的信号采集及电能计量，包括计量芯片及外围硬件电路，所述计量芯片为ATT7022C三相电能计量芯片，所述外围硬件电路包括电源、电压输入单元、电流输入单元、脉冲输出单元及SPI通讯接口电路。
[0021]如图3所示，电压输入单元采用电阻分压式电路，包括电阻R1-R3及电容Cl、C2;其中，电阻Rl—端连接输入端火线，另一端连接电阻R2、电容Cl的一端及输出端，所述电阻R2的另一端接偏置电压REFO，电容Cl的另一端连接输入端零线并接地，电阻R3的一端接偏置电压REFO，另一端连接C2的一端及输出端，电容C2的另一端接地。
[0022]如图4所示，所述电流输入单元采用差分输入电路，包括变压器Tl，电阻R4-R7及电容C3、C4;所述变压器TI的输入端连接输入端火线和零线，输出端分别连接电阻R4和R6的一端，电阻R4的另一端连接电阻R5、电容C3的一端及输出端，电阻R5的另一端接偏置电压REFO;电阻R6的另一端连接电容C4、电阻R7的一端及输出端，电容C4的另一端连接电容C3的另一端并接地，电阻R7的另一端接偏置电压REFO。
[0023]本实施例中，上述偏置电压REFO设为2.4V。
[0024]电能脉冲输出信号主要用于校表，CFl为输出有功能量脉冲，CF2为输出无功能量脉冲。而通过对ATT7022C控制寄存器的设置，选择基波表模式时，CF3为输出基波有功脉冲，CF4为输出基波无功脉冲，选择谐波表模式时，CF3为输出谐波有功脉冲，CF4为输出谐波无功脉冲。
[0025]同时，ATT7022C与外设M⑶之间有6条连接线，其中4条是SPI通讯接口线CS、SCLK、DIN、D0UT，一条ATT7022C的复位控制线，一条握手信号线SIG。虽然ATT7022C本身SPI读写有很完善的校验手段，但还更需要加强信号线的抗干扰能力，因此在设计中SPI通讯接口连线应尽可能的短些，为使SPI传输信号不受到干扰应在周围用地线包起来。为消除接收信号的高频干扰，可在SPI信号线上串联一个1Q电阻，并在信号输入端加一个去耦电容，这可近似构成一个低通滤波器，去耦电容可适当选大些，以增强抗干扰能力。
[0026]综合考虑设计的各种要求，ATT7022C外围硬件电路如图2所示。
[0027]最后，电源包括电池、电源管理单元及直流/交流变换单元，具有良好的稳定性及电磁兼容性。
[0028]以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。
【主权项】
1.一种电能表信号采集计量模块，用于智能电表中的信号采集及电能计量，其特征在于:包括计量芯片及外围硬件电路，所述计量芯片为ATT7022C三相电能计量芯片，所述外围硬件电路包括电源、电压输入单元、电流输入单元、脉冲输出单元及SPI通讯接口电路；其中，所述电源用于给计量芯片供电，所述电压输入单元的一端连接交流线路，另一端连接计量芯片，所述电流输入单元串接于交流线路中，并连接所述计量芯片，所述脉冲输出单元连接八1'了7022(:芯片的0?1、0?2、0?3、0?4脚，所述3?1通讯接口电路的通讯接口线连接4117022〇芯片的 CS、SCLK、DIN、DOUT脚。2.如权利要求1所述的电能表信号采集计量模块，其特征在于:所述电压输入单元采用电阻分压式电路，包括电阻R1-R3及电容Cl、C2;所述电阻Rl—端连接输入端火线，另一端连接电阻R2、电容CI的一端及输出端，所述电阻R2的另一端接偏置电压REFO，电容CI的另一端连接输入端零线并接地，电阻R3的一端接偏置电压REFO，另一端连接C2的一端及输出端，电容C2的另一端接地。3.如权利要求1所述的电能表信号采集计量模块，其特征在于:所述电流输入单元采用差分输入电路，包括变压器Tl，电阻R4-R7及电容C3、C4;所述变压器Tl的输入端连接输入端火线和零线，输出端分别连接电阻R4和R6的一端，电阻R4的另一端连接电阻R5、电容C3的一端及输出端，电阻R5的另一端接偏置电压REFO;电阻R6的另一端连接电容C4、电阻R7的一端及输出端，电容C4的另一端连接电容C3的另一端并接地，电阻R7的另一端接偏置电压REFO。4.如权利要求1所述的电能表信号采集计量模块，其特征在于:所述脉冲输出单元连接ATT7022C芯片的CF1、CF2、CF3、CF4脚，输出用于校表的电能脉冲信号，其中，CFl脚输出有功能量脉冲，CF2脚输出无功能量脉冲；设置ATT7022C芯片的控制寄存器选择基波表模式时，CF3脚输出基波有功脉冲，CF4脚输出基波无功脉冲，选择谐波表模式时，CF3脚输出谐波有功脉冲，输出谐波无功脉冲。5.如权利要求4所述的电能表信号采集计量模块，其特征在于:所述SPI通讯接口的信号线上串联有一个电阻，且在信号输入端设有一个去耦电容。6.如权利要求1-5任一项所述的电能表信号采集计量模块，其特征在于:所述电源包括电池、电源管理单元及直流/交流变换单元。
【专利摘要】本实用新型涉及电气仪表领域，提供了一种电能表信号采集计量模块，用于智能电表中的信号采集及电能计量，包括计量芯片及外围硬件电路，所述计量芯片为ATT7022C三相电能计量芯片，所述外围硬件电路包括电源、电压输入单元、电流输入单元、脉冲输出单元及SPI通讯接口电路。本实用新型的电能表信号采集计量模块，具有采集功能多、计量精度高、防窃电的优点。
【IPC分类】G01R22/10
【公开号】CN205246757
【申请号】CN201520798866
【发明人】詹华东, 顾家春, 张强
【申请人】台州启辰电气设备有限公司
【公开日】2016年5月18日
【申请日】2015年10月16日