所属技术领域
本发明涉及基于att7022b三相精确计量智能电能表。
背景技术：
随着电力和电子产业的蓬勃发展，用户和电力公司对电能表的要求愈来愈高，电能表设计也朝着复费率、精确计量、智能化和网络化的方向发展。电能是社会生产和人民生活必需的重要能源，但国家的发展和人民生活水平的提高必将导致电力需求的急剧上升及电力供应出现相对不足等问题，所以复费率电能表就显得尤为重要了，它通过设置多个费率和分时段价格措施来削峰平谷，从一定程度上缓解了电力供需不足的问题。高精度计量也是不容忽视的问题，由于一次电流很小时会导致电流互感器计量误差偏大，而现有的电能表只是对正常负荷下电能的精确计量，对超低负荷下的电能却起不到精确计量的作用，所以检测端采用双变比电流测量技术，从而有效地实现了正常负荷、低负荷下的全量程精度平衡，起到精确计量的作用。
技术实现要素：
为解决上述问题，本发明设计了基于att7022b三相精确计量智能电能表。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是。
基于att7022b三相精确计量智能电能表由电源电路，计量电路，rs485及红外通信电路，存储电路和mcu及其他部分电路组成。
所述电源电路，电源电路设计采用2路输出：一路采用7805芯片输出+5v给单片机mcu、计量芯片att7022b、液晶模块lcd及模拟开关cd4053供电；另一路采用7905芯片输出-5v给模拟开关cd4053的vee供电，使输出的波形完全等同于输入的波形。
所述计量电路，主要是以电能专用计量芯片att7022b为主，att7022b是多功能防窃电基波谐波三相电能专用计量芯片，它集成了7路二阶sigma-deltaadc，其中3路用于三相电压采样，3路用于电流采样，sel引脚是三相三线和三相四线选择引脚，并能够测量各相及合相包括基波、谐波和全波有功功率、无功功率、视在功率、有功能量以及无功能量，同时还能测量频率、各相电流及电压有效值、功率因数、相角等参数，提供两种视在电能(pqs、rms)，充分满足三相多功能电能表以及基波谐波电能表制作的要求。
所述rs485及红外通信电路，由max3485芯片构成，通信方式上采用了半双工方式，即指令和数据的传送都采用应答方式，这样传输线只需两根，有效地节省了电缆。为了防止工业现场的干扰和对电表的保护，rs485通信接口和电表内部电路实行光电隔离。
所述存储电路，采用了带有快速(400khz)i2c接口的ds32c35作为数据存储器。ds32c35数据存储器fram是非易失存储单元，具有电擦写及掉电后数据永久保存等特点，除此之外，它还含有实时时钟(rtc)单元，其时钟精度高，而且模块具有集成的温补晶体振荡器(tcxo)和晶体，能进一步提高生产效率。
所述mcu及其他部分电路，主要包括满足单片机at89s52正常工作的外围电路、lcd显示驱动电路、功能按键及报警电路。
本发明的有益效果是，基于att7022b三相精确计量智能电能表以三相电能专用计量芯片att7022b和8位超低功耗单片机(mcu)at89s52为核心，应用模块化思想对具体电路进行硬件设计和软件编程。为提高计量精度，采用双变比电流测量技术来实现电能表实时分段计量及负荷分段计量。mcu通过spi通讯口实时地访问att7022b，起到实时监控电网中的电流电压值、有功功率、无功功率、电能、功率因数等各类参数。通过rs-485或红外接口实现远程或红外抄表。此电能表具有全量程精度均衡、精确计量、功能强大等特点。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1是电能表硬件组成框图。
图2是电源电路原理图。
图3是计量电路原理图。
图4是rs485及红外通信电路原理图。
图5是存储电路原理图。
具体实施方式
在图1中，电能表的硬件电路设计由电源电路设计、计量电路设计、通信电路设计、存储电路设计、mcu及其他部分电路五大部分组成。
在图2中，电源电路设计采用2路输出：一路采用7805芯片输出+5v给单片机mcu、计量芯片att7022b、液晶模块lcd及模拟开关cd4053供电；另一路采用7905芯片输出-5v给模拟开关cd4053的vee供电，使输出的波形完全等同于输入的波形。
在图3中，测量部分由精密组合式互感器组成，pt为电压互感器，ct为双电流互感器，此设计的电流测量部分采用双变比电流测量技术，通过单片机的引脚p1。0控制模拟开关cd4053，使电网在正常负荷运行下选通ct1工作，电网低负荷运行下选通ct2工作。信号处理由保护电路、衰减电路，电流环节中含有负荷信号切换电路，使全量程精度平衡，起到精确计量的作用。采集的数据经att7022b运算处理，由mcu通过spi访问计量芯片即可得到有功电能、无功电能以及电网运行中的各类参数和异常情况，结合实时时钟并将相应的信息存入ds32c35的fram，将相关信息实时显示在远程终端及可视化窗口。
在图4中，rs485的通信接口是由max3485芯片构成，通信方式上采用了半双工方式，即指令和数据的传送都采用应答方式，这样传输线只需两根，有效地节省了电缆。红外发射管选用vishay公司生产的tsal6238，用来向外发射950nm的红外光束。在红外接收部分，利用红外一体化接收模块tsop1838解调高频红外信号。当tsop1838接收到高频红外信号是，接收管输出低电平；当tsop1838没有接收到高频红外信号时，接收管输出高电平。经接收管红外解调后的数据通过mcu的rxd管脚输入单片机进行相应的处理。通过rs485或红外接口对电表进行设置和抄收，可设置用户号、电表号、密码。可抄收用户号、表号、当前有功总电量，电网运行相应参数及异常记录。
在图5中，ds32c35数据存储器fram是非易失存储单元，具有电擦写及掉电后数据永久保存等特点，除此之外，它还含有实时时钟(rtc)单元，其时钟精度高，而且模块具有集成的温补晶体振荡器(tcxo)和晶体，能进一步提高生产效率。为了保证掉电后实时时钟的运行，ds32c35的时钟单元另加后备3v电池供电，正常工作3v电池不工作，从而延长了电池的寿命。i2c采用二线制进行数据双向传送，其传送速度快，占用的口线少，适宜作为数据采集系统的数据保护存储。