专利名称：一种电能计量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及计量仪表制造领域，更具体的说，本实用新型是关于改善电能计 量的一种电能计量装置。
背景技术：
现有的电能表采用的多为两芯片解决方案，即计量芯片和控制芯片实现电能表功 能的方案。计量芯片作为实现电能计量的核心元件对电能表的设计有着举足轻重的作用。 而在目前的电能表设计中，电表功能趋于多样灵活，各种不同配置的电能表需要计量芯片 做出一些相应的调整适应，并需要尽可能降低成本，缩短开发周期。中国专利局于2009年9月9日公开了一份CN1015^565A号文献，名称为全功率 电能计量仪表，该电能计量仪表由电源模块、信号输入通道、数据处理单元、数据存储单元、 显示单元、功能设置单元、通讯单元、一体化机壳组成，其中电源模块给各个单元提供工作 电源；数据处理单元以微处理器作为数据处理核心；存储单元用于存储软件程序和运算数 据；功能设置单元用于设置仪表功能和显示模式；显示单元用于实时显示计量数据；通讯 单元可以实现与上位计算机或抄表系统的数据通讯；整个仪表封装在所述的一体化机壳 内。该电能计量仪表的缺点是结构复杂，制造及维护成本高。
发明内容本实用新型为解决现有技术中存在的结构复杂，制造及维护成本高的缺点，提供 了一种结构简单，制造及维护成本低的电能计量装置。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是本实用新型包括计量芯片、与 计量芯片相连的控制芯片、电源模块，电源模块为计量芯片和控制芯片供电，计量芯片包括 多路电压电流采样和模数转换模块、电参数计量模块、脉冲发生模块、参考电压发生模块、 时钟控制模块、电源管理模块、串行通信接口模块和程序数据存储模块，电压电流采样和模 数转换模块的输入端与电网相连，电压电流采样和模数转换模块的输出端与电参数计量模 块相连，脉冲发生模块、参考电压发生模块、时钟控制模块、电源管理模块、串行通信接口模 块和程序数据存储模块分别与所述电参数计量模块相连。多路电压电流采样和模数转换模 块用于将一路电压和两路电流模拟量信号转换为可为数据处理模块进行处理计算的高精 度数字信号；电参数计量模块可测量输入信号的电压、电流和频率等电参数，对输入信号进 行滤波、相位调整后测得功率，并将功率累加计量测得电能；脉冲发生模块将计量得到的电 能按预设定的电能脉冲常数转换为相应的电能脉冲输出，外围设备可通过对脉冲进行计数 得到累计电能量；参考电压发生模块用于为电能计量芯片中的各模块，提供稳定的参考电 压；时钟控制模块用于为计量芯片提供稳定的时钟源；电源管理模块用于保持计量芯片在 稳定的电源电压情况下进行工作，电压异常时进入相应复位状态，此外还可以进行掉电检 测；串行通信接口模块用于和外部MCU进行数据通信，主要完成电表参数的设置、电参数的 读取，控制其他外设，实现电表的各种功能；程序和数据存储模块集成非易失性信息程序存储单元和数据存储单元，用户可以对其进行编程，或保存电参数和配置参数等信息；将多路 电压电流采样和模数转换模块、电参数计量模块、脉冲发生模块、参考电压发生模块、时钟 控制模块、电源管理模块、串行通信接口模块和程序数据存储模块集成到一个计量芯片内， 可以大大简化整个计量装置的结构，并降低计量装置的制造及维护成本；在产品的升级换 代中，只要改变控制芯片的控制程序，就能满足不同用户的需要，缩短了开发周期。作为优选，程序数据存储模块采用FLASH可擦写存储器。采用FLASH可擦写存储 器，用户可以根据自己的需要修改相关程序，满足客户的特定需求，为更新升级、安装调试 提供了方便。作为优选，串行通信接口模块包括SPI通讯接口和UART通讯接口。现在的计量设 备中大量使用SPI通讯方式，优点是通讯速率高，缺点是没有校验码，可靠性不高；而UART 通讯方式设置了校验码，通讯可靠性得以提高，在计量芯片的串行通信接口模块设置SPI 通讯接口和UART通讯接口，计量芯片可以SPI通讯方式或UART通讯方式与控制芯片进行 通讯，提高了系统稳定性和可靠性，并保证了系统兼容性，提升了系统性能。作为优选，控制芯片设有输入端口，所述输入端口与按键相连。通过输入端口将按 键的输入信号输送的控制芯片内。作为优选，控制芯片设有输出端口，所述输出端口与IXD显示器相连。输出端口与 IXD显示器相连，实现计量装置的显示功能。作为优选，控制芯片设有通讯端口，通讯端口与通讯模块相连。通过通讯端口，计 量装置实现与其它设备的通讯功能。作为优选，控制芯片还与外部存储器相连。外部存储器可以存储电能计量装置本 身的各种工作状态、电能累计值及整定参数值。作为优选，计量芯片还与采样调理电路相连，采样调理电路的输入端与电网相连， 采样调理电路的输出端与电压电流采样和模数转换模块的输入端相连。采样调理电路的作 用是将电网检测信号的较大电流或电压信号转变为计量芯片可以处理的小电流或电压信号。本实用新型的有益效果是将大部分的计量功能模块集成到一块计量芯片内，可 以简化整个电能计量装置的电路，降低制造及维护成本，缩短开发周期；计量芯片内的存储 器采用FLASH可擦写存储器，可以方便用户的安装调试及使用；采用两种通讯模式增加了 系统稳定性及可靠性。
图1是本实用新型电能计量装置的一种系统框图；图2是本实用新型的计量芯片的一种系统框图。图中1.计量芯片，2.控制芯片，3.电源模块，4.采样调理电路，5. IXD显示器， 6.通讯模块，7.按键，8.外部存储器，9.电参数计量模块，10.电压电流采样和模数转 换模块，11.脉冲发生模块，12.参考电压发生模块，13.时钟控制模块，14.电源管理模 块，15.串行通信接口模块，16.程序数据存储模块。
具体实施方式
下面通过具体实施例，并结合附图对本实用新型的技术方案作进一步具体的说 明。实施例本实施例的一种电能计量装置，参见图1，包括计量芯片1、控制芯片2、电源模块 3、采样调理电路4、IXD显示器5、通讯模块6、按键7、外部存储器8，采样调理电路4的输入 端与电网相连，采样调理电路4的输出端与计量芯片1相连，计量芯片1、通讯模块6、按键 7、外部存储器8分别与控制芯片2相连，电源模块3为计量芯片1、控制芯片2提供电源。参见图2，计量芯片1包括电参数计量模块9、及与电参数计量模块9相连的电压 电流采样和模数转换模块10、脉冲发生模块11、参考电压发生模块12、时钟控制模块13、电 源管理模块14、串行通信接口模块15、程序数据存储模块16，电压电流采样和模数转换模 块10共有三个，一路用于检测电压信号，两路用于检测电流信号。程序数据存储模块16采用FLASH可擦写存储器。串行通信接口模块15设置有SPI通讯接口和UART通讯接口。用户可以在程序中 选择SPI通讯方式和UART通讯方式中的一种通讯方式。电压电流采样和模数转换模块10将经过采样调理电路4转换为小功率的一路电 压和两路电流模拟量信号转换为可为数据处理模块进行处理计算的高精度数字信号，供电 参数计量模块9计算输入信号的电压、电流和频率等电参数，对输入信号进行滤波、相位调 整后测得功率，并将功率累加计量测得电能；脉冲发生模块11将计量得到的电能按预设定 的电能脉冲常数转换为相应的电能脉冲输出，使外围设备可通过对脉冲进行计数得到累计 电能量；参考电压发生模块12为电能计量芯片1中的各模块，提供稳定的参考电压，以使电 能计量芯片1能满足电能计量的相关标准规定；时钟控制模块13为计量芯片1提供稳定的 时钟源，电源管理模块14保持计量芯片1在稳定的电源电压情况下进行工作，并电压异常 时进入相应复位状态并可以进行掉电检测；串行通信接口模块15用于计量芯片1和控制 芯片2进行可靠的数据通信，主要完成电表参数的设置、电参数的读取，控制其他外设，以 实现电表的各种功能；程序数据存储模块16集成了非易失性信息程序存储单元和数据存 储单元，用户可以修改存储在程序数据存储模块16的程序，或保存电参数和配置参数等信 息；计量芯片1将计量值发送到控制芯片2，控制芯片2根据存储在外部存储器8内的整定 参数值、按键7的命令以及通过通讯模块6传送的外部命令将计量值在LCD显示器5进行 显示，同时将当时工作状态值、计量累计值发送到外部存储器8进行存储，以便在断电发生 后进行恢复。以上的实施例只是本实用新型的最佳方案之一，并非对本实用新型作任何形式上 的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。
权利要求1.一种电能计量装置，包括计量芯片、与所述计量芯片相连的控制芯片、电源模块，所 述电源模块为所述计量芯片和控制芯片供电，其特征在于所述计量芯片包括多路电压电 流采样和模数转换模块、电参数计量模块、脉冲发生模块、参考电压发生模块、时钟控制模 块、电源管理模块、串行通信接口模块和程序数据存储模块，所述电压电流采样和模数转换 模块的输入端与电网相连，所述电压电流采样和模数转换模块的输出端与所述电参数计量 模块相连，所述脉冲发生模块、参考电压发生模块、时钟控制模块、电源管理模块、串行通信 接口模块和程序数据存储模块分别与所述电参数计量模块相连。
2.根据权利要求1所述的一种电能计量装置，其特征在于所述程序数据存储模块采 用FLASH可擦写存储器。
3.根据权利要求1或2所述的一种电能计量装置，其特征在于所述串行通信接口模 块包括SPI通讯接口和UART通讯接口。
4.根据权利要求1或2所述的一种电能计量装置，其特征在于所述控制芯片设有输 入端口，所述输入端口与按键相连。
5.根据权利要求1或2所述的一种电能计量装置，其特征在于所述控制芯片设有输 出端口，所述输出端口与IXD显示器相连。
6.根据权利要求1或2所述的一种电能计量装置，其特征在于所述控制芯片设有通 讯端口，所述通讯端口包括SPI通讯端口和UART通讯端口，所述通讯端口与通讯模块相连。
7.根据权利要求1或2所述的一种电能计量装置，其特征在于所述控制芯片还与外 部存储器相连。
8.根据权利要求1或2所述的一种电能计量装置，其特征在于所述计量芯片还与采 样调理电路相连，所述采样调理电路的输入端与电网相连，所述采样调理电路的输出端与 所述电压电流采样和模数转换模块的输入端相连。
专利摘要本实用新型涉及一种电能计量装置，目的是提供一种结构简单，制造及维护成本低的电能计量装置。包括计量芯片、与计量芯片相连的控制芯片、电源模块，电源模块为计量芯片和控制芯片供电，计量芯片包括多路电压电流采样和模数转换模块、电参数计量模块、脉冲发生模块、参考电压发生模块、时钟控制模块、电源管理模块、串行通信接口模块和程序数据存储模块。将大部分的计量功能模块集成到一块计量芯片内，可以简化整个电能计量装置的电路，降低制造及维护成本，缩短开发周期；计量芯片内的存储器采用FLASH可擦写存储器，可以方便用户的安装调试及使用；采用两种通讯模式增加了系统稳定性及可靠性。
文档编号G01R21/133GK201917610SQ20102068440
公开日2011年8月3日 申请日期2010年12月28日 优先权日2010年12月28日
发明者张其华, 谢俊, 赵振东 申请人:利尔达科技有限公司