單相空心線圈電能表的制作方法
【專利摘要】單相空心線圈電能表，包括：空心線圈、電壓采樣電路、電流采樣電路、控制模塊、存儲器及電源模塊，其中，所述空心線圈通過差分電纜與所述電流采樣電路連接，所述電壓采樣電路和所述電流采樣電路通過ADC轉換模塊與所述控制模塊相連，所述控制模塊與存儲器相連，所述電源模塊為前述電路及模塊提供電源。本實用新型具有動態范圍寬、抗直流飽和、抗強磁場等性能，應用前景廣泛。
【專利說明】
單相空心線圈電能表
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種單相電能表，特別涉及一種基于SOC(片上系統)的用空心線圈做電流互感器的單相電能表。
【背景技術】
[0002]隨著用電負荷的增加，測量電流范圍越來越大，市場對電能表的動態范圍、抗直流飽和、抗強磁場等多項技術指標要求越來越高，傳統的電流互感器受技術和成本的限制，已逐漸無法滿足這種發展需要。空心線圈由于其自身結構的原因，具有動態范圍寬、抗直流飽和、抗強磁場等特性，經過多年的技術發展，空心線圈用于小電流測量的技術已經成熟，另外空心線圈還具有低成本的優勢，因此，開發一款用空心線圈進行采樣的單相電能表已具備技術條件和現實需要。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型的目的是提供一種基于SOC的單相空心線圈電能表。
[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]單相空心線圈電能表，包括:空心線圈、電壓采樣電路、電流采樣電路、控制模塊、存儲器及電源模塊，其中，所述空心線圈通過差分電纜與所述電流采樣電路連接，所述電壓采樣電路和所述電流采樣電路通過ADC轉換模塊與所述控制模塊相連，所述控制模塊與存儲器相連，所述電源模塊為前述電路及模塊提供電源。
[0006]更具體的，所述空心線圈分別與所述電流采樣電路的兩個輸入端相連，電流采樣電路的一輸入端與第一電阻相連，所述第一電阻的另一端與所述控制模塊的正向電流端相連，所述第一電阻的另一端同時與第一電容相連，所述第一電容的另一端接地;電流采樣電路的另一輸入端與第二電阻相連，所述第二電阻的另一端與所述控制模塊的負向電流端相連，所述第二電阻的另一端同時與第二電容相連，所述第二電容的另一端接地;在電流采樣電路的輸入端與第一電阻之間、以及電流采樣電路的另一輸入端與第二電阻之間連接有第三電容。
[0007]更具體的，所述控制模塊為TI公司型號為MSP430AEF253的計量芯片。
[0008]更具體的，所述控制模塊還與顯示和按鍵模塊、通信模塊、時鐘模塊、CF脈沖模塊相連。
[0009]由以上技術方案可知，本實用新型電能表采用空心線圈做電流互感器，電流采樣電路中利用差分電路為空心線圈新增公共地以增強空心線圈抗干擾能力，與傳統的單相電能表具有更好的動態范圍、抗直流飽和、抗強磁場性能。
【附圖說明】
[0010]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。
[0011 ]圖1為本實用新型實施例的結構框圖。
[0012]圖2為本實用新型電流采樣電路的電路圖。
[0013]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】
[0014]如圖1所示，本實用新型的單相空心線圈電能表，包括空心線圈1、電壓采樣電路2、電流采樣電路3、控制模塊4、存儲器5及電源模塊6，其中，空心線圈I通過差分電纜與電流采樣電路3連接，將零線電流通過空心線圈I采集到的電壓信號傳輸至控制模塊4前端的電流采樣電路3。電壓采樣電路2、電流采樣電路3及存儲器5分別與控制模塊4相連，電源模塊6為前述電路及模塊提供電源。本實用新型的電源模塊在正常工作時通過220V市電供電，掉電后的控制模塊中的時鐘由內置電池單獨供電。
[0015]本實施例的控制模塊4采用TI公司型號為MSP430AEF253的計量芯片，控制模塊4通過ADC轉換模塊與電流采樣電路3和電壓采樣電路2相連。本實用新型單相電流表經空心線圈接入電流采樣電路，單相電壓經電纜傳輸電壓采樣電路，電流信號和電壓信號經過采樣調理后，轉換成為滿足控制模塊4輸入要求的電壓信號，再由控制模塊4對輸入的電壓信號進行ADC采樣、補償、濾波、積分運算等一系列處理得到結果，處理后的結果數據再進一步的存儲、顯示和傳輸。控制模塊處理測量結果是基于現有芯片自身功能實現的，其為現有技術的常規設計，本領域技術人員無需對其進行任何軟件上的改進。
[0016]控制模塊4還與顯示和按鍵模塊、通信模塊、時鐘模塊、CF脈沖模塊相連，其中，顯示和按鍵模塊用于實現人機交互功能，顯示和查詢各種電參量、事件記錄、狀態信息、用戶信息。通信模塊可為RS485、遠紅外、近外、GPRS、GSM、CDMA、小無線、以太網中的一種或者幾種，用于完成電表與其它外圍設備間信息的交互以及參數設定。時鐘模塊為電能表提供準確可靠的時鐘，并為電能表分時計費、事件記錄等提供時標。CF脈沖模塊提供了檢定電能表計量精度的端口。存儲器用于存儲用電數據、監控事件記錄、負荷記錄和參數配置等數據信息。
[0017]本實用新型采用空心線圈作為電流傳感器進行采樣，并將空心線圈輸出的電壓信號傳輸至電流采樣電路。如圖2所示，空心線圈分別與電流采樣電路的兩個輸入端相連，電流米樣電路的一輸入端(2)與第一電阻RN I相連，第一電阻RN I的另一端與控制模塊的I NP端(正向電流端)相連，第一電阻RNl的另一端同時與第一電容CN2相連，第一電容CN2的另一端接地;電流采樣電路的另一輸入端(I)與第二電阻RN2相連，第二電阻RN2的另一端與控制模塊的INN端(負向電流端)相連，第二電阻RN2的另一端同時與第二電容CN3相連，第二電容CN3的另一端接地。在電流采樣電路的輸入端(2)與第一電阻RNl之間、以及電流采樣電路的另一輸入端(I)與第二電阻RN2之間連接有第三電容CNl。由于空心線圈的輸出是電壓信號，因此采樣電路中無需采樣電阻，利用差分電路為空心線圈新增公共地以增強空心線圈抗干擾能力，電流采樣電路采樣的差分電壓信號直接傳送至控制模塊，由控制模塊將測量電壓信號還原成為實際的電流信號。本實施例的電流采樣電路，優化了計量芯片及周邊電路的PCB布局，盡可能減輕外在干擾，以避免電能表受外在磁場的影響。
[0018]本實用新型采用空心線圈做電流互感器，比采用傳統電流互感器的單相電能表具有更好的動態范圍、抗直流飽和、抗強磁場等性能，而且還具有低成本的優勢，應用前景更廣泛。
[0019]以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非對其限制，盡管參照上述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解，依然可以對本實用新型的【具體實施方式】進行修改或者等同替換，而未脫離本實用新型精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求范圍之中。
【主權項】
1.單相空心線圈電能表，其特征在于，包括:空心線圈、電壓采樣電路、電流采樣電路、控制模塊、存儲器及電源模塊，其中，所述空心線圈通過差分電纜與所述電流采樣電路連接，所述電壓采樣電路和所述電流采樣電路通過ADC轉換模塊與所述控制模塊相連，所述控制模塊與存儲器相連，所述電源模塊為電壓采樣電路、電流采樣電路及控制模塊提供電源； 所述控制模塊采用TI公司型號為MSP430AEF2 5 3的芯片。2.如權利要求1所述的單相空心線圈電能表，其特征在于:所述空心線圈分別與所述電流采樣電路的兩個輸入端相連，電流采樣電路的一輸入端與第一電阻相連，所述第一電阻的另一端與所述控制模塊的正向電流端相連，所述第一電阻的另一端同時與第一電容相連，所述第一電容的另一端接地;電流采樣電路的另一輸入端與第二電阻相連，所述第二電阻的另一端與所述控制模塊的負向電流端相連，所述第二電阻的另一端同時與第二電容相連，所述第二電容的另一端接地;在電流采樣電路的輸入端與第一電阻之間、以及電流采樣電路的另一輸入端與第二電阻之間連接有第三電容。3.如權利要求1所述的單相空心線圈電能表，其特征在于:所述控制模塊還與顯示和按鍵模塊、通信模塊、時鐘模塊、CF脈沖模塊相連。
【文檔編號】G01R11/067GK205679687SQ201520948502
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2015年11月24日 公開號201520948502.7, CN 201520948502, CN 205679687 U, CN 205679687U, CN-U-205679687, CN201520948502, CN201520948502.7, CN205679687 U, CN205679687U
【發明人】溫建, 吳思聰, 崔吉雷, 周為
【申請人】長沙潤智電源有限公司