一種智能電表的計量與通信電路的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于電子電路技術領域，尤其涉及一種智能電表用的計量與通信電路。
【背景技術】
[0002]隨著電力行業智能電能表大批量更新換代，智能電能表對計量的準確性也越來越高，如果電表計量不準確常常會產生電力糾紛，造成損失。與電表計量精度最相關的因素就是智能電能表上面的計量芯片的性能和工作是否穩定，因此，開發精度高、計量準確的計量芯片及與之匹配的外圍電路十分重要。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型的目的在于提供一種計量準確、抗干擾性強、穩定性高的用于智能電表的計量與通信電路。
[0004]為了實現上述目的，本實用新型采取如下的技術解決方案:
[0005]—種智能電表的計量與通信電路，包括:計量芯片，所述計量芯片采用珠海中慧微電子有限公司生產的型號為SWF2L23AR的計量芯片；分別與所述計量芯片相連的火線電流采樣電路、零線電流采樣電路及電壓采樣電路，該3個采樣電路分別對火線電流、零線電流及電壓進行采樣后將各自的采樣信號輸送給所述計量芯片;與所述計量芯片的脈沖輸出端連接的計量脈沖輸出電路;與所述計量芯片的串行接口連通的串行通信電路，所述串行通信電路與計量設備的主控單元相連。
[0006]更具體的，所述計量芯片的I腳經晶振與16腳相連，I腳同時經第八電容接模擬地，2腳經第九電容接模擬地，3腳為空腳，4腳經第十電容接模擬地，4腳同時經第二十二電阻后與計量芯片電源相連，11腳經并聯的第^^一電容和第十二電容后接模擬地，14腳接模擬地，15腳接計量芯片電源，在14腳和15腳之間并接有第十三電容和第十四電容。
[0007]更具體的，所述火線電流采樣電路包括第一電阻和第二電阻，所述第一電阻的一端與采樣點相連、另一端同時與所述計量芯片的8腳及第一電容相連，所述第一電容的另一端接模擬地;所述第二電阻的一端與另一采樣點相連、另一端與所述計量芯片的7腳及第二電容相連，所述第二電容的另一端接模擬地;在所述第一電阻與采樣點之間以及在所述第二電阻與采樣點之間并接有第三電阻和第四電阻，所述第四電阻與所述第二電阻的連接節點接模擬地。
[0008]更具體的，所述零線電流采樣電路包括第五電阻和第六電阻，所述第五電阻的一端與采樣點相連、另一端與所述計量芯片的6腳及第三電容相連，所述第三電容的另一端接模擬地;所述第六電阻的一端與另一采樣點相連、另一端與所述計量芯片的5腳及第四電容相連，所述第四電容的另一端接模擬地;在兩個采樣點之間連接有第七電阻，所述第七電阻與所述第六電阻的連接節點接模擬地。
[0009]更具體的，所述電壓采樣電路包括依次相連的第八電阻、第九電阻、第十電阻、第十一電阻、第十二電阻及第十三電阻，所述第八電阻與采樣點相連，所述第十三電阻與所述計量芯片的10腳相連，所述第十三電阻同時經串聯的第十四電阻和第十五電阻后與所述計量芯片的9腳相連，在所述第十三電阻和計量芯片的10腳之間連接有第五電容，所述第五電容的另一端接模擬地;在所述第十五電阻和計量芯片的9腳之間連接有第六電容，所述第六電容的另一端接模擬地;所述第十四電阻和所述第十五電阻的連接節點接模擬地。
[0010]更具體的，所述計量脈沖輸出電路包括第十六電阻、第一光耦、第十七電阻及第七電容，所述第十六電阻的一端與所述計量芯片的2腳相連、另一端與所述第一光耦中發光二極管的正極相連，所述第一光耦中發光二極管的負極接模擬地，所述第一光耦中光敏三極管的集電極與電源正極相連、發射極經第十七電阻后接地，所述第七電容與所述第十七電阻并聯。
[0011]更具體的，所述串行通信電路包括信號電平轉換電路及光電隔離電路;所述光電隔離電路包括第十八電阻、第二光耦及第十九電阻，所述第二光耦中發光二極管的正極與電源正極相連、負極經所述第十八電阻與主控單元的串行輸入接口相連，所述第二光耦中光敏三極管的集電極經所述第十九電阻與所述計量芯片的13腳相連、發射極接模擬地;所述信號電平轉換電路包括第三光耦、第二十電阻及第二十一電阻，所述第三光耦中發光二極管的正極經第二十電阻與計量芯片電源相連、負極與所述計量芯片的12腳相連，所述第三光耦中光敏三極管的發射極接地、集電極經所述第二十一電阻后與主控單元的串行輸入接口相連。
[0012]由以上技術方案可知，本實用新型針對SWF2L23AR計量芯片，對其外圍電路進行了匹配設計，對火線電流采樣信號采用差分輸入設計，對零線電流采樣信號和電壓采樣信號采用偽差分處理，對采樣信號進行RC濾波處理，對串行通信電路采用了信號電平轉換電路，方便不同電平的MCU芯片設計，同時還包括了脈沖輸出電路，保證了采樣信號抗干擾性和計量芯片的穩定性。
【附圖說明】
[0013]為了更清楚地說明本實用新型實施例，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖做簡單介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0014]圖1為本實用新型實施例的電路框圖；
[0015]圖2為本實用新型計量芯片及其外圍電路的電路圖；
[0016]圖3為本實用新型火線電流采樣電路的電路圖；
[0017]圖4為本實用新型零線電流采樣電路的電路圖；
[0018]圖5為本實用新型電壓采樣電路的電路圖；
[0019]圖6為本實用新型計量脈沖電路的電路圖；
[0020]圖7為本實用新型串行通信電路中光電隔離電路的電路圖；
[0021]圖8為本實用新型串行通信電路中信號電平轉換電路的電路圖。
[0022]以下結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】作進一步詳細地說明。
【具體實施方式】
[0023]如圖1所示，本實用新型的計量與通信電路包括計量芯片1、火線電流采樣電路2、零線電流采樣電路3、電壓采樣電路4、計量脈沖輸出電路5及串行通信電路6。其中，火線電流采樣電路2、零線電流采樣電路3及電壓采樣電路4分別與計量芯片I相連，該3個采樣電路分別對火線電流、零線電流及電壓進行采樣，并將各自的采樣信號分別輸送給計量芯片
I。計量芯片I還與計量脈沖輸出電路5及串行通信電路6相連，串行通信電路6與計量設備的主控單元相連。
[0024]本實用新型的計量芯片I采用珠海中慧微電子有限公司生產的型號為SWF2L23AR的電能計量芯片，該計量芯片的動態范圍是8000:1。如圖2所示，該計量芯片具有16個引腳，其最少僅需2個光耦即可實現MCU和計量的電氣隔離，相比串行通信，可以省3個光耦。計量芯片I的脈沖輸出端連接計量脈沖輸出電路，串行接口通過串行通信電路6連接主控單元的相應串行接口，計量芯片I獲得的電壓值、電流值和反向電量后通過串行接口輸入主控單元中，主控單元能將計量芯片輸出的脈沖轉換為電量。
[0025]計量芯片I的外圍電路包括供電電路、晶振電路及接地電路。計量芯片I的I腳(OSCO)經晶振X201與計量芯片的16腳(OSCI)相連，計量芯片I的I腳同時經第八電容C221接模擬地，2腳經第九電容C222接模擬地。計量芯片I的3腳為空腳。計量芯片I的4腳經第十電容C206接模擬地、4腳同時經第二十二電阻R208后與計量芯片電源相連。計量芯片I的11腳經并聯的第i^一電容C208和第十二電容C207后接模擬地。計量芯片I的14腳接模擬地，15腳接計量芯片電源，在計量芯片I的14腳和15腳之間并接有第十三電容C201和第十四電容C202o
[0026]參照圖3，圖3為本實用新型火線電流采樣電路的電路圖。如圖3所示，火線電流采樣電路的兩個輸入端分別與米樣點I和米樣點2相連，與米樣點2相連的輸入端經第一電阻R217后與計量芯片I的8腳(V2N)相連，第一電阻R217同時與第一電容C209相連，第一電容C209的另一端接模擬地。與采樣點I相連的輸入端經第二電阻R218后與計量芯片I的7腳(V2P)相連，第二電阻R218同時與第二電容C210相連，第二電容C210的另一端接模擬地。在采樣點2與第一電阻R217之間以及在采樣點I與第二電阻R218之間并接有第三電阻R214和第四電阻R2