專利名稱：一種新型電能表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種新型電能表，尤其涉及一種用于國(guó)家電網(wǎng)的電能表，屬于電能表制造領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
國(guó)網(wǎng)單相智能電能表的基本設(shè)計(jì)方案為主控芯片+電能計(jì)量芯片。常用的主控芯片有NEC公司的μ PD78F系列的單片機(jī)，如μ PD78F0513 ；ST公司的STM8系列的單片機(jī)， 如STM8L152 ；ATMEL公司的AVR系列的單片機(jī)，如AI~megal6等等。常用的電能計(jì)量芯片有Cirrus公司的CS5464，銳能微公司的RN8209，炬泉公司的ATT7053，以及利爾達(dá)公司的 CSG550?，F(xiàn)有的設(shè)計(jì)方案所用的電能計(jì)量芯片的功能固定，程序是固化在芯片內(nèi)部的，用戶無(wú)法根據(jù)需求更改芯片的功能，因此使用不夠靈活；所用的主控芯片在低功耗方面的優(yōu)勢(shì)不是很強(qiáng)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于，提供一種新型電能表，它能使用戶可以根據(jù)需求更改電能計(jì)量芯片的功能，降低電能表的功耗。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用如下的技術(shù)方案一種新型電能表，它包括主控單元、電能計(jì)量單元、時(shí)鐘電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、LCD顯示器、紅外通訊模塊、RS485電平轉(zhuǎn)換模塊和按鍵模塊；時(shí)鐘電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器通過IO 口模擬1 總線與主控單元連接；RS485 電平轉(zhuǎn)換模塊與主控單元的通信端口連接；電能計(jì)量單元、LCD顯示器、紅外通訊模塊和按鍵模塊分別與主控單元連接。前述的一種新型電能表中，所述主控單元為MSP430F4481芯片。MSP430F4481芯片在MSP430F44X系列的基礎(chǔ)上，削減了很多不必要的硬件，因此器件成本大大降低。前述的一種新型電能表中，所述電能計(jì)量單元為MSP430AFEX芯片。該芯片可以同時(shí)采集兩路電流和一路電壓，并能同時(shí)測(cè)量電網(wǎng)中的頻率、功率等參數(shù)，并支持SPI、UART 通訊，用戶可以自主選擇通訊方式，與主控單元進(jìn)行通訊，電能脈沖從該芯片直接輸出，用于電能誤差修正和校對(duì)。所述新型電能表還包括電源模塊，它與主控單元、電能計(jì)量單元、時(shí)鐘電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、IXD顯示器和RS485電平轉(zhuǎn)換模塊連接。電源模塊從電網(wǎng)取電，經(jīng)變壓器降壓后分三路輸出，第一路由穩(wěn)壓芯片穩(wěn)壓到3. 6V(后經(jīng)二極管降壓到3. 3V)供主控單元 MSP430F4481、IXD顯示器、時(shí)鐘電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(E2PROM)工作；第二路經(jīng)穩(wěn)壓芯片穩(wěn)壓到 5V后供由RS485電平轉(zhuǎn)換模塊工作；第三路與電網(wǎng)共地，主要是經(jīng)穩(wěn)壓芯片到3. 3V供電能計(jì)量單元MSP430AFEX工作，實(shí)現(xiàn)計(jì)量功能。前述的一種新型電能表中，所述按鍵模塊上設(shè)有顯示鍵和編程鍵。顯示鍵用于人機(jī)操作，主要用于顯示頁(yè)面切換，并預(yù)留用作其它的操作，如長(zhǎng)按與短按將執(zhí)行何種操作
3等；編程鍵主要是配合DL/T645-2007通信規(guī)約的編程允許，執(zhí)行寫操作時(shí)的硬使能等。另外，還設(shè)計(jì)了開蓋檢測(cè)，當(dāng)表蓋打開時(shí)，觸點(diǎn)開關(guān)將彈起，使主控單元檢測(cè)到低電平；如果表蓋閉上后，主控單元將檢測(cè)到高電平。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型依據(jù)國(guó)網(wǎng)單相電能表結(jié)構(gòu)而設(shè)計(jì)，采用具有低功耗運(yùn)行模式的MSP430F4481芯片作為主控芯片，通過在主控芯片空閑時(shí)進(jìn)入低功耗模式運(yùn)行來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電能表功耗的控制，降低電能表的功耗；并且采用可重新編程的MSP430AFEX 芯片作為電能計(jì)量芯片，用固件升級(jí)的方法使用戶可以根據(jù)需求更改電能計(jì)量芯片的功能，不僅能實(shí)現(xiàn)電能的準(zhǔn)確計(jì)算，還能實(shí)時(shí)性地測(cè)試電網(wǎng)中的電氣指標(biāo)，如實(shí)時(shí)電壓有效值、電流有效值、電壓頻率、有功功率、無(wú)功功率、視在功率和功率因數(shù)等電參數(shù)，主控芯片 (MSP430F4481)與電能計(jì)量芯片(MSP430AFEx)之間可通過SPI或UART進(jìn)行通訊，用戶可以自主選擇，靈活方便，同時(shí)也省去不必要的硬件資源，使得造型美觀、成本降低、可靠性增強(qiáng)；采用LCD顯示器來(lái)進(jìn)行顯示，顯示內(nèi)容豐富、清晰，其中設(shè)計(jì)的背光源方便用戶夜間操作電能表。

圖1是本實(shí)用新型的一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型的一種實(shí)施例的電能計(jì)量單元2的工作流程圖。附圖標(biāo)記1-主控單元，2-電能計(jì)量單元，3-時(shí)鐘電路，4-數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，5-IXD顯示器，6-紅外通訊模塊，7-RS485電平轉(zhuǎn)換模塊，8-按鍵模塊，9-電源模塊，10-顯示鍵， 11-編程鍵。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的實(shí)施例一種新型電能表，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，它包括主控單元1、電能計(jì)量單元2、時(shí)鐘電路3、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器4、IXD顯示器5、紅外通訊模塊6、RS485電平轉(zhuǎn)換模塊7和按鍵模塊8 ；時(shí)鐘電路3、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器4通過IO 口模擬1 總線與主控單元1連接； RS485電平轉(zhuǎn)換模塊7與主控單元1的通信端口連接；電能計(jì)量單元2、IXD顯示器5、紅外通訊模塊6和按鍵模塊8分別與主控單元1連接。所述主控單元1為MSP430F4481芯片。MSP430F4481芯片在MSP430F44X系列的基礎(chǔ)上，削減了很多不必要的硬件，因此器件成本大大降低。所述電能計(jì)量單元2為MSP430AFEX芯片。該芯片可以同時(shí)采集兩路電流和一路電壓，并能同時(shí)測(cè)量電網(wǎng)中的頻率、功率等參數(shù)，并支持SPI、UART通訊，用戶可以自主選擇通訊方式，與主控單元進(jìn)行通訊，電能脈沖從該芯片直接輸出，用于電能誤差修正和校對(duì)。所述時(shí)鐘電路3的時(shí)鐘芯片為RX8025T，有效保證時(shí)鐘的準(zhǔn)確性。所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器4為E2PROM,用來(lái)凍結(jié)數(shù)據(jù)信息，真正實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的永久性保存。所述新型電能表還包括電源模塊9，它與主控單元1、電能計(jì)量單元2、時(shí)鐘電路3、 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器4、冗0顯示器5和1 485電平轉(zhuǎn)換模塊7連接。電源模塊9從電網(wǎng)取電，經(jīng)變壓器降壓后分三路輸出，第一路由穩(wěn)壓芯片穩(wěn)壓到3. 6V(后經(jīng)二極管降壓到3. 3V)供主控單元1 (MSP430F4481)、IXD顯示器5、時(shí)鐘電路3、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器4 (E2PROM)工作；第二路經(jīng)穩(wěn)壓芯片穩(wěn)壓到5V后供由RS485電平轉(zhuǎn)換模塊7工作；第三路與電網(wǎng)共地，主要是經(jīng)穩(wěn)壓芯片到3. 3V供電能計(jì)量單元2 (MSP430AFEx)工作，實(shí)現(xiàn)計(jì)量功能。所述RS485電平轉(zhuǎn)換模塊7的轉(zhuǎn)換芯片為MAX3085芯片。該芯片和主控單元1通過光藕實(shí)現(xiàn)完全隔離，實(shí)現(xiàn)串口數(shù)據(jù)的收發(fā)，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。所述紅外通訊模塊6為RPM7238-H8R。利用該模塊實(shí)現(xiàn)紅外數(shù)據(jù)的接收操作，紅外數(shù)據(jù)的發(fā)送部分由主控單元1的通訊接口調(diào)制輸出。所述按鍵模塊8上設(shè)有顯示鍵10和編程鍵11。顯示鍵10用于人機(jī)操作，主要用于顯示頁(yè)面切換，并預(yù)留用作其它的操作，如長(zhǎng)按與短按將執(zhí)行何種操作等；編程鍵11主要是配合DL/T645-2007通信規(guī)約的編程允許，執(zhí)行寫操作時(shí)的硬使能等。另外，還設(shè)計(jì)了開蓋檢測(cè)，當(dāng)表蓋打開時(shí)，觸點(diǎn)開關(guān)將彈起，使主控單元檢測(cè)到低電平；如果表蓋閉上后，主控單元將檢測(cè)到高電平。工作原理上電后，電能計(jì)量單元2將自動(dòng)啟動(dòng)內(nèi)部系統(tǒng)執(zhí)行計(jì)量操作，并將相關(guān)電網(wǎng)參數(shù)計(jì)算出結(jié)果放入電能計(jì)量單元2自身內(nèi)部的參數(shù)輸出寄存器供外設(shè)讀取，并允許外設(shè)將校表常數(shù)寫入芯片內(nèi)，供系統(tǒng)計(jì)算相對(duì)準(zhǔn)確的結(jié)果，其中用戶可以選擇SPI或UART 方式對(duì)電能計(jì)量單元2執(zhí)行寫入和讀出操作，其工作流程如圖2所示。由主控單元1讀取電能計(jì)量單元2計(jì)算的數(shù)據(jù)結(jié)果，將使用的電能量累計(jì)值在LCD顯示器5上顯示，如果讀取的結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)結(jié)果偏差太大，則將校表參數(shù)寫入電能計(jì)量單元2實(shí)現(xiàn)校表操作。系統(tǒng)通過紅外通訊模塊6、RS485電平轉(zhuǎn)換模塊7，將數(shù)據(jù)傳送到遠(yuǎn)程中心進(jìn)行監(jiān)控，這里傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包必須符合DL/T 645-2007協(xié)議。顯示鍵10用于人機(jī)操作，主要用于顯示頁(yè)面切換，并預(yù)留用作其它的操作；編程鍵11主要是配合DL/T645-2007通信規(guī)約的編程允許，執(zhí)行寫操作時(shí)的硬使能等。
權(quán)利要求1.一種新型電能表，其特征在于它包括主控單元(1)、電能計(jì)量單元O)、時(shí)鐘電路 (3)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(4)、LCD顯示器( 、紅外通訊模塊(6)、RS485電平轉(zhuǎn)換模塊(7)和按鍵模塊(8)；時(shí)鐘電路C3)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(4)通過IO 口模擬1 總線與主控單元(1)連接；RS485 電平轉(zhuǎn)換模塊⑵與主控單元⑴的通信端口連接；電能計(jì)量單元(2)、LCD顯示器(5)、紅外通訊模塊(6)和按鍵模塊(8)分別與主控單元(1)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型電能表，其特征在于所述主控單元(1)為 MSP430F4481 芯片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型電能表，其特征在于所述電能計(jì)量單元O)為 MSP430AFEx 芯片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型電能表，其特征在于所述按鍵模塊(8)上設(shè)有顯示鍵(10)和編程鍵(11)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種新型電能表，它包括主控單元(1)、電能計(jì)量單元(2)、時(shí)鐘電路(3)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(4)、LCD顯示器(5)、紅外通訊模塊(6)、RS485電平轉(zhuǎn)換模塊(7)和按鍵模塊(8)；時(shí)鐘電路(3)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(4)通過IO口模擬I2C總線與主控單元(1)連接；RS485電平轉(zhuǎn)換模塊(7)與主控單元(1)的通信端口連接；電能計(jì)量單元(2)、LCD顯示器(5)、紅外通訊模塊(6)和按鍵模塊(8)分別與主控單元(1)連接。本實(shí)用新型能使用戶可以根據(jù)需求更改電能計(jì)量芯片的功能，簡(jiǎn)化硬件結(jié)構(gòu)，降低電能表的功耗，降低成本，提高可靠性。
文檔編號(hào)G01R22/06GK202057724SQ20112014060
公開日2011年11月30日 申請(qǐng)日期2011年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月6日
發(fā)明者于廣游, 張其華, 趙振東 申請(qǐng)人:利爾達(dá)科技有限公司