基于FlexRay總線電能表誤差檢測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于FlexRay總線電能表誤差檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括N個誤差儀單元、上位機(jī)、主控系統(tǒng)、標(biāo)準(zhǔn)時鐘、標(biāo)準(zhǔn)表、N個被檢電能表，誤差儀單元通過雙通道的FlexRay總線與上位機(jī)與主控系統(tǒng)進(jìn)行通信，F(xiàn)lexRay總線有兩個通道，可以進(jìn)行獨(dú)立地數(shù)據(jù)傳輸，也可以把一個通道當(dāng)作另一個通道的冗余備份。每一個誤差儀單元與一塊被檢電能表相連，標(biāo)準(zhǔn)表輸出的標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號并接到各個誤差儀單元，標(biāo)準(zhǔn)時鐘模塊產(chǎn)生的時鐘脈沖信號也與各個誤差儀單元并接。本實(shí)用新型接的誤差儀單元的數(shù)量更多，通信速度更快，通信距離更長，通信的可靠性更好，且校驗(yàn)的時間更短。
【專利說明】基于FIexRay總線電能表誤差檢測系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電能表校驗(yàn)【技術(shù)領(lǐng)域】,特別是涉及一種基于FlexRay總線多工位電能表誤差檢測系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著電能表校驗(yàn)臺CPU運(yùn)算速度的大幅度提高使得系統(tǒng)對通訊質(zhì)量和速度提出了更高的要求。為了提高電能表檢定效率，電能表誤差檢測儀并行檢測的數(shù)量也越來越多，通信數(shù)據(jù)量越來越大。485通訊方式在速度和實(shí)時性已經(jīng)很難滿足要求。CAN相對485來說，有了很大的改進(jìn)，但CAN的傳輸速率最快只有1MHz，并且在現(xiàn)場多表位情況下，要達(dá)到可靠通信，通信速率往往只能達(dá)到ΙΟΟΚΗζ。新興的FlexRay總線采用冗余備份的方法進(jìn)行雙線通信，當(dāng)其中一根通信線路故障時，可以由另一根承擔(dān)單線通信任務(wù)；在速度方面，F(xiàn)lexRay可以達(dá)到20Mbps的通信速率。所以，在可靠性和速度上都能很好地滿足多表位電能表誤差檢測儀要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供了一種FlexRay總線電能表誤差檢測系統(tǒng)。主要解決原有電能表誤差檢測設(shè)備存在通訊慢、工位數(shù)量少、可靠性不夠理想等缺陷，影響了電能表的檢定和校驗(yàn)的技術(shù)問題。本實(shí)用新型提供的一種基于FlexRay總線的多工位電能表誤差檢測系統(tǒng)，其工位數(shù)量可達(dá)124個，可靠性高，數(shù)據(jù)傳輸速度快，電能表誤差檢測效率高。
[0004]本實(shí)用新型一種基于FlexRay總線多工位電能表誤差檢測系統(tǒng)，包括N個誤差儀單元、上位機(jī)、主控系統(tǒng)、標(biāo)準(zhǔn)時鐘、標(biāo)準(zhǔn)表、N個被檢電能表。
[0005]每個誤差儀單元通過雙通道的FlexRay總線與上位機(jī)與主控系統(tǒng)進(jìn)行通信，N個誤差儀單元、上位機(jī)、主控系統(tǒng)都掛載在同一條FlexRay總線上。FlexRay總線有兩個通道，分別為通道I和通道2，通道I和通道2可以進(jìn)行獨(dú)立地數(shù)據(jù)傳輸，也可以把一個通道當(dāng)作另一個通道的冗余備份。每一個誤差儀單元與一塊被檢電能表相連，即將被檢電能表輸出的被檢脈沖信號和被檢時鐘信號連接到誤差儀單元。標(biāo)準(zhǔn)表輸出的標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號并接到各個誤差儀單元，標(biāo)準(zhǔn)時鐘模塊產(chǎn)生的時鐘脈沖信號也與各個誤差儀單元并接。
[0006]誤差儀單元包括單片機(jī)模塊，脈沖整形模塊，溫度檢測模塊，顯示模塊，F(xiàn)lexRay總線模塊，串口 485模塊。其中脈沖整形模塊6路施密特觸發(fā)反相器中的4路與與單片機(jī)模塊的4個定時器接口相連，溫度檢測模塊與單片機(jī)的AD 口相連，顯示模塊通過FSMC總線與單片機(jī)相連，F(xiàn)lexRay總線模塊與單片機(jī)的串口相連，串口 485模塊與單片機(jī)串口相連；
[0007]單片機(jī)模塊選擇基于Cortex-M3內(nèi)核的MCU，和相同價位普通內(nèi)核的MCU相比，該類型的MCU有更強(qiáng)的控制和運(yùn)算能力。單片機(jī)模塊和顯示模塊之間通過FSMC總線相連，顯示屏選擇帶有ILI9325驅(qū)動的TFT屏。用TFT屏代替在傳統(tǒng)使用中的數(shù)碼管，顯示信息更加豐富，顯示界面更加美觀。脈沖整形模塊與單片機(jī)定時器接口相連，對標(biāo)準(zhǔn)表脈沖、標(biāo)準(zhǔn)時鐘脈沖、被檢表脈沖、被檢表時鐘脈沖進(jìn)行整形，降低脈沖的干擾信號，提高單片機(jī)對脈沖信號捕捉計數(shù)的準(zhǔn)確性。溫度檢測模塊與單片機(jī)AD 口相連。FlexRay總線模塊與單片機(jī)的串口相連，利用單片機(jī)自身的串口作為通信控制器，總線控制器采用恩智浦公司的TJA1080,主要負(fù)責(zé)與上位機(jī)和主控系統(tǒng)進(jìn)行通信。串口 485模塊與單片機(jī)串口相連。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是誤差儀單元的的數(shù)量更多，通信速度更快，通信距離更長，通信的可靠性更好，誤差測試與頻率測試能夠同時進(jìn)行，并且能將測試數(shù)據(jù)實(shí)時上傳到上位機(jī)，校驗(yàn)過程更智能化，校驗(yàn)的時間更短。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為電能表誤差檢測系統(tǒng)框圖；
[0010]圖2為電能表誤差檢測系統(tǒng)誤差儀單元硬件框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
[0012]如圖1所示，電能表誤差檢測系統(tǒng)包括上位機(jī)、主控系統(tǒng)、N個誤差儀單元、標(biāo)準(zhǔn)時鐘、標(biāo)準(zhǔn)表、N個被檢表。上位機(jī)、主控系統(tǒng)、N個誤差儀單元三者之間通過FlexRay總線進(jìn)行通信，上位機(jī)、主控系統(tǒng)、N個誤差儀單元都掛載在同一條FlexRay總線上。FlexRay總線有兩個通道，分別為通道I和通道2，雙通道可以獨(dú)立進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，也可以將一個通道作為另一個通道的冗余備份。每一個誤差儀單元與一塊被檢表相連，將被檢表的被檢脈沖信號和被檢時鐘信號接到誤差儀單元。標(biāo)準(zhǔn)表與N個誤差儀單元并連，將標(biāo)準(zhǔn)表輸出的標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號并接到各個誤差儀單元。標(biāo)準(zhǔn)時鐘也與N個誤差儀單元并連，將標(biāo)準(zhǔn)時鐘輸出的時鐘脈沖信號并接到各個誤差儀單元，標(biāo)準(zhǔn)時鐘的頻率為500KHZ。綜上可知，每一個誤差儀單元都接有四路脈沖信號，分別為標(biāo)準(zhǔn)表脈沖信號，500KHZ的標(biāo)準(zhǔn)時鐘信號，被檢表脈沖信號和被檢表時鐘信號。通過對標(biāo)準(zhǔn)脈沖和被檢脈沖進(jìn)行捕捉計數(shù)，可以算出電能表的誤差，通過對時鐘脈沖和被檢表的時鐘脈沖進(jìn)行捕捉計數(shù)，可以算出被檢表的時鐘頻率，從而算出電能表日計時誤差。
[0013]如圖2所示，電能表誤差檢測儀包括單片機(jī)模塊，脈沖整形模塊，溫度檢測模塊，顯示模塊，F(xiàn)lexRay總線模塊，串口 485模塊。
[0014]作為優(yōu)選，單片機(jī)模塊可選擇STM32單片機(jī)作為處理器，該單片機(jī)主頻可達(dá)72MHz，具有多路定時器和豐富的外設(shè)，性價比很高，非常適合用來作為誤差儀的處理器。
[0015]圖1所不的標(biāo)準(zhǔn)表脈沖信號,標(biāo)準(zhǔn)時鐘信號,被檢表脈沖信號和被檢表時鐘信號都與脈沖整形模塊相連。脈沖整形模塊可選擇一款施密特觸發(fā)器類型的芯片，如74HC14，該芯片共有6路施密特觸發(fā)反相器，此處只需用到其中4路。脈沖整形模塊與單片機(jī)模塊的4個定時器接口相連。
[0016]溫度檢測模塊與單片機(jī)的AD 口相連，溫度傳感器可選擇NTC熱敏電阻，采樣電壓通過運(yùn)算放大器進(jìn)行調(diào)理后連到單片機(jī)的AD 口，運(yùn)算放大器可選擇LM324。
[0017]顯示模塊通過FSMC總線與單片機(jī)相連，屏幕可選擇2.4寸ILI9325驅(qū)動的TFT屏，屏幕的分辨率為320*240，顏色深度為16位，用該屏幕來顯示，顯示內(nèi)容豐富，顯示效果較好。
[0018]FlexRay總線模塊與單片機(jī)的串口相連，F(xiàn)lexRay總線模塊總線控制器可選擇TJA1080芯片，每一個FlexRay總線模塊需要兩片TJA1080芯片。通信控制器利用單片機(jī)本身的串口外設(shè)。
[0019]串口 485模塊與單片機(jī)串口相連，總線控制芯片可選擇MAX485。
[0020]基于FlexRay總線多工位電能表誤差檢測方法，具體包括以下步驟:
[0021]步驟1:系統(tǒng)上電后，主控系統(tǒng)通過FlexRay總線向誤差儀單元發(fā)送被檢表常數(shù)，誤差儀接收到數(shù)據(jù)后存儲數(shù)據(jù)并顯示。
[0022]步驟2:上位機(jī)通過FlexRay總線給主控系統(tǒng)發(fā)送測試內(nèi)容命令。
[0023]步驟3:主控系統(tǒng)根據(jù)測試內(nèi)容命令，調(diào)整信號源和功率放大器，輸出設(shè)定的三相電壓電流信號。
[0024]步驟4:待信號源輸出穩(wěn)定后，主控系統(tǒng)通過FlexRay總線向誤差儀單元廣播測試命令。其中誤差和頻率同時測試命令包含標(biāo)準(zhǔn)表常數(shù)、被檢表的脈沖數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)時鐘脈沖數(shù)。
[0025]步驟5:誤差儀單元在接收到測試命令后，根據(jù)測試內(nèi)容開始相應(yīng)測試。誤差儀同時對被檢表被檢脈沖與被檢時鐘，標(biāo)準(zhǔn)表的標(biāo)準(zhǔn)時鐘脈沖，標(biāo)準(zhǔn)時鐘脈沖進(jìn)行捕捉計數(shù)。
[0026]誤差與頻率計算公式如下:
[0027]被檢表誤差計算公式:
Erraf/c?)= p*100%，其中K系數(shù)為K =羅囊驗(yàn),N為被檢表的脈沖數(shù)，η為標(biāo)準(zhǔn)表脈沖數(shù)。
[0028]被檢表時鐘頻率計算公式:/=-^000000，其中N為被檢表的時鐘脈沖數(shù)，η為




!I
標(biāo)準(zhǔn)時鐘脈沖數(shù)。
[0029]步驟6:誤差儀單元在測得誤差數(shù)據(jù)或頻率數(shù)據(jù)后，通過FlexRay總線將數(shù)據(jù)返回給上位機(jī)，接著進(jìn)行下一次測試。
[0030]步驟7:上位機(jī)向主控系統(tǒng)和誤差儀單元發(fā)送停止測試命令，信號源將電壓電流降為0，誤差儀單元變?yōu)橥Ｖ箿y試狀態(tài)。
【權(quán)利要求】
1.基于FlexRay總線電能表誤差檢測系統(tǒng)，包括N個誤差儀單元、上位機(jī)、主控系統(tǒng)、標(biāo)準(zhǔn)時鐘、標(biāo)準(zhǔn)表、N個被檢電能表； 其特征在于:每個誤差儀單元通過雙通道的FlexRay總線與上位機(jī)與主控系統(tǒng)進(jìn)行通信，N個誤差儀單元、上位機(jī)、主控系統(tǒng)都掛載在同一條FlexRay總線上；FleXRay總線有兩個通道，分別為通道I和通道2，通道I和通道2可以進(jìn)行獨(dú)立地數(shù)據(jù)傳輸，也可以把一個通道當(dāng)作另一個通道的冗余備份；每一個誤差儀單元與一塊被檢電能表相連，即將被檢電能表輸出的被檢脈沖信號和被檢時鐘信號連接到誤差儀單元；標(biāo)準(zhǔn)表輸出的標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號并接到各個誤差儀單元，標(biāo)準(zhǔn)時鐘模塊產(chǎn)生的時鐘脈沖信號也與各個誤差儀單元并接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FlexRay總線電能表誤差檢測系統(tǒng)，其特征在于:誤差儀單元包括單片機(jī)模塊，脈沖整形模塊，溫度檢測模塊，顯示模塊，F(xiàn)lexRay總線模塊，串口485模塊；其中脈沖整形模塊6路施密特觸發(fā)反相器中的4路與與單片機(jī)模塊的4個定時器接口相連，溫度檢測模塊與單片機(jī)的AD 口相連，顯示模塊通過FSMC總線與單片機(jī)相連，F(xiàn)lexRay總線模塊與單片機(jī)的串口相連，串口 485模塊與單片機(jī)串口相連。
【文檔編號】G01R35/04GK203981869SQ201420361577
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年7月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月1日
【發(fā)明者】高明煜, 周偉偉, 黃繼業(yè), 曾毓, 何志偉 申請人:杭州電子科技大學(xué)