[發明專利]一種分時復用高精度直流電能表

在審

• 申請號: 201711033366.9
• 申請日: 2017-10-30
• 公開（公告）號: CN107918051A
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發明（設計）人: 張俊哲;孫克寒;耿春麗;張巍華;陳金龍;高新;袁濱成
• 申請（專利權）人: 北方智能裝備有限公司
• 主分類號: G01R22/10
• 分類號: G01R22/10
• 代理公司: 沈陽技聯專利代理有限公司21205
• 代理人: 張志剛

技術領域

本發明涉及一種電能表，特別是涉及一種分時復用高精度直流電能表。

背景技術

目前市場上的多路直流電能表采用MCU自帶的ADC直接測量，但MCU自帶ADC精度很低，大多數MCU僅配置12位或16位ADC，無法滿足高精度、大動態范圍的測量需求。

而一些具有大動態范圍、高精度的專用計量芯片或MCU，大多數僅有1~3路ADC，無法滿足現場多個電流通道測量的需求。

發明內容

本發明的目的在于提供一種分時復用高精度直流電能表，該電能表包括：MCU、計量芯片、模擬開關、電源管理模塊、按鍵處理模塊、存儲模塊、通信模塊、顯示模塊、8個電流通道、1個電壓通道；為一種基于分時復用算法的高精度直流電能表，解決直流電能表精度低，測量回路少，無法滿足需求的問題。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種分時復用高精度直流電能表，所述電能表電壓通道直接通過計量芯片的第3路信號采樣接口連接，由計量芯片實時采集并計算該通道的平均電壓值；電流通道8為重點檢測通道，直接與計量芯片的第2路信號采樣接口連接，由計量芯片實時采集并計算該通道的平均電流值；電流通道1~電流通道7與道模擬開關連接，由MCU的GPIO控制模擬開關的選通，同一時段內僅模擬開關僅輸出1個電流通道，該電流通道與計量芯片的第1路信號采樣接口連接，計量芯片采集并計量該通道的瞬時電流值。

所述的一種分時復用高精度直流電能表，所述電流通道1~電流通道7與MCU的ADC引腳連接，MCU在AD中斷程序中讀取并計算電流通道1~電流通道7的瞬時電流值，并計算電流通道n的變化值，該電流變化值以ΔIn表示；電流通道1~電流通道7具有優先級，優先級記以Pn表示。

所述的一種分時復用高精度直流電能表，所述電流通道1~電流通道7的優先級Pn按照電流變化值ΔIn的絕對值排序，電流變化值ΔIn越大其對應電流通道n的優先級越高，即該通道的優先級Pn值越大。

所述的一種分時復用高精度直流電能表，所述MCU控制模擬開關切換至優先級最高的電流通道，并將該電流通道的采集標識清零，且將該電流通道的優先級置為0，其它電流通道的采集標識加1；當電流通道m的采集標識大于或等12時，將電流通道m的優先級設置為最高，即將Pm值設置為最大。

所述的一種分時復用高精度直流電能表，所述當所有通道的優先級相同時，MCU將按照1~7的順序切換電流通道；MCU每隔125ms切換一次電流通道。

所述的一種分時復用高精度直流電能表，所述電流通道8為重點測量通道，MCU通過UART從計量芯片中直接讀取平均功率，并按如下公式計算累積電能量：

其中，E為累積電能量，單位KWH；P為平均功率，單位W；t為采樣間隔時間，單位ms。

所述的一種分時復用高精度直流電能表，所述電流通道1~7為普通檢測通道，MCU通過UART從計量芯片中讀取實時電流，并按如下公式計算累積電能量：

其中E為累積電能量，單位KWH；I為瞬時電流，單位A；U為電壓通道采集的平均電壓值，單位V；t為采樣間隔時間，單位ms。

本發明的優點與效果是：

（1）本申請采用分時復用算法，產品整體成本低，使用1個計量芯片即可計量8個電流通道和1個電壓通道。（2）使用專用計量，動態范圍寬，計量精度高。（3）采用優先級排序算法，反應速度快，測量誤差小。（4）保留1個重點電流通道，實時檢測重點通道電流變化。

附圖說明

圖1是本申請的連接關系示意圖；

圖2是本申請的優先級算法程序流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖所示實施例對本發明進行詳細說明。

如圖1所示，一種高精度多通道直流電能表包括：MCU、計量芯片、模擬開關、電源管理模塊、按鍵處理模塊、存儲模塊、通信模塊、顯示模塊、8個電流通道、1個電壓通道。

MCU與計量芯片通過UART接口連接；MCU通過3個GPIO引腳與模擬開關連接；MCU與電源管理模塊直接連接；MCU與按鍵處理模塊通過GPIO連接，MCU與存儲模塊通過I2C接口連接；MCU與通信模塊通過UART接口連接；MCU與顯示模塊通過SPI接口連接；電流通道1~電流通道7與MCU的ADC引腳連接；電流通道1~電流通道7連接模擬開關的輸入端；模擬開關的輸出端與計量芯片的第1路信號采樣接口連接；電流通道8與計量芯片的第2路信號采樣接口連接；電壓通道與計量芯片的第3路信號采樣接口連接。