[發(fā)明專利]一種滿足IR46要求的電能表計(jì)量芯方案設(shè)計(jì)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010765885.X
• 申請(qǐng)日: 2020-08-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112230052A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 刁瑞朋;劉承志
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 青島鼎信通訊股份有限公司
• 主分類號(hào): G01R22/10
• 分類號(hào): G01R22/10;G01R22/06
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明提供了一種滿足IR46標(biāo)準(zhǔn)要求的電能表計(jì)量芯設(shè)計(jì)方案。本方案采用模塊化設(shè)計(jì)，提供與管理芯、上行通信模塊的標(biāo)準(zhǔn)接口，包括電源電路、MCU控制電路、計(jì)量電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路、安全認(rèn)證電路、誤差自檢測(cè)電路、端子座測(cè)溫電路；能夠提供電量、時(shí)鐘等法制數(shù)據(jù)，能進(jìn)行事件記錄、誤差在線監(jiān)測(cè)等任務(wù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及智能電能表領(lǐng)域，提供一種滿足IR46要求的電能表計(jì)量芯設(shè)計(jì)方案，包括電源電路、MCU控制電路、計(jì)量電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路、安全認(rèn)證電路、誤差自檢測(cè)電路、端子座測(cè)溫電路，是專門針對(duì)國(guó)際法制計(jì)量組織新制定的International Recommendation46《有功電能表》標(biāo)準(zhǔn)要求設(shè)計(jì)的。

背景技術(shù)

國(guó)際法制計(jì)量組織制定的International Recommendation 46《有功電能表》于2012年10月發(fā)布。中國(guó)作為成員國(guó)必須采納并執(zhí)行該標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)現(xiàn)行的電能表標(biāo)準(zhǔn)體系所要求的電能表為一體化設(shè)計(jì)，電能表掛到現(xiàn)場(chǎng)后軟件不允許升級(jí)，當(dāng)需求出現(xiàn)變更或電能表出現(xiàn)故障時(shí)，只能對(duì)整表進(jìn)行更換。因此，推行IR46標(biāo)準(zhǔn)，研發(fā)符合IR46標(biāo)準(zhǔn)的電能表成為了一項(xiàng)趨勢(shì)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提出一種計(jì)量芯方案設(shè)計(jì)，能夠滿足IR46標(biāo)準(zhǔn)要求，承擔(dān)起對(duì)IR46單相表整表的計(jì)量相關(guān)功能，可以執(zhí)行事件記錄、脈沖輸出、誤差在線監(jiān)測(cè)等任務(wù)。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：采用模塊化設(shè)計(jì)，對(duì)管理芯、擴(kuò)展模塊、上行模塊提供標(biāo)準(zhǔn)接口電路。計(jì)量數(shù)據(jù)通過(guò)接口傳遞給管理芯，負(fù)責(zé)整表計(jì)量相關(guān)功能。

附圖說(shuō)明

圖1是電能表計(jì)量芯模塊框圖；

具體實(shí)施方式

參照?qǐng)D1，計(jì)量芯的主MCU使用CK802內(nèi)核的ARM芯片，具備4路SPI接口。其中4路UART接口分別用于安全認(rèn)證模塊、內(nèi)部存儲(chǔ)模塊、擴(kuò)展模塊和管理芯通信接口；具備5路獨(dú)立ADC，用于4個(gè)端子座溫度測(cè)量以及時(shí)鐘溫補(bǔ)電路；具備4路UART，用于計(jì)量通信和接口輸出，并預(yù)留1路作為后續(xù)功能擴(kuò)展使用。

計(jì)量芯與管理芯及擴(kuò)展模塊之間采用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的接口定義，接口之間添加靜電防護(hù)電路，能夠在保證通訊速率的同時(shí)滿足靜電防護(hù)需求，支持熱插拔。

計(jì)量芯主電源由使用高效率開(kāi)關(guān)電源，能將AC220V轉(zhuǎn)化為DC16V，通過(guò)LDO轉(zhuǎn)為15V為管理模塊供電，自身所需的5V電源由DC-DC模塊提供。同時(shí)具備電池和超級(jí)電容儲(chǔ)能電路，能夠在主電源220V斷電期間提供維持時(shí)鐘正常輸出的電量，保證時(shí)鐘準(zhǔn)確，在電池更換時(shí)由超級(jí)電容供電，能夠維持時(shí)鐘工作至少兩天。

計(jì)量芯內(nèi)部使用了24位高精度Σ-ΔADC計(jì)量芯片，能夠提供高精度高穩(wěn)定度的參考電壓電路，可實(shí)現(xiàn)信號(hào)通路的相位和環(huán)境溫度補(bǔ)償，保證計(jì)量數(shù)據(jù)的高精度。

誤差自檢測(cè)電路能夠?qū)Σ蓸与娐份敵鲆宦饭潭l率、固定幅值的電流源信號(hào)，通過(guò)對(duì)采樣電路采集回來(lái)的信號(hào)進(jìn)行分析，能夠?qū)崿F(xiàn)采樣電路由于竊電、故障、老化或者失效造成的有功計(jì)量誤差變化，實(shí)現(xiàn)采樣電路的誤差自檢測(cè)。

開(kāi)蓋檢測(cè)電路能夠檢測(cè)并記錄每一次開(kāi)蓋事件，即使市電斷電也能通過(guò)電池和儲(chǔ)能器件提供的電量來(lái)維持功能的實(shí)現(xiàn)。

端子座測(cè)溫電路通過(guò)采集嵌入銅條內(nèi)的熱敏電阻的阻值變化，來(lái)計(jì)算出銅條的實(shí)際溫度，能夠在端子座溫度過(guò)熱、端子座溫度不平衡時(shí)產(chǎn)生報(bào)警信息，保證用電安全。

內(nèi)部存儲(chǔ)模塊使用大容量的FLASH電路，以滿足大量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)需求。

安全認(rèn)證模塊使用面向?qū)ο髤f(xié)議的ESAM電路，以滿足安全認(rèn)證功能需求。