三相羅氏線圈電能表的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種三相羅氏線圈電能表，包括管理MCU、計量芯片、若干羅氏線圈和若干電流采樣電路，所述羅氏線圈通過所述電流采樣電路與所述計量芯片的AD采樣端連接；將其變換得到的電壓信號通過所述電流采樣電路傳輸給所述計量芯片；所述計量芯片通過SPI總線與管理MCU連接。本實用新型采用羅氏線圈做電流互感器，比采用傳統(tǒng)電流互感器的三相電能表具有更寬的動態(tài)范圍，抗直流飽和與抗強磁場的能力強，而且還具有低成本的優(yōu)勢，因此本實用新型擁有更廣泛的應(yīng)用前景。
【專利說明】
三相羅氏線圈電能表

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種三相電能表，特別涉及一種三相羅氏線圈電能表。

【背景技術(shù)】
[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(tài)范圍、抗直流飽和、抗強磁場等多項技術(shù)指標要求越來越高，傳統(tǒng)的電流互感器受技術(shù)和成本的限制，無法滿足這種發(fā)展需要。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型的目的是提供一種抗直流飽和且抗強磁場能力強的三相羅氏線圈電能表。
[0004]本實用新型提供的這種三相羅氏線圈電能表，包括管理MCU、計量芯片、若干羅氏線圈和若干電流采樣電路，所述羅氏線圈通過所述電流采樣電路與所述計量芯片的AD采樣端連接，將其變換得到的電壓信號通過所述電流采樣電路傳輸給所述計量芯片；所述計量芯片通過SPI總線與管理MCU連接。
[0005]所述羅氏線圈包括A相羅氏線圈、B相羅氏線圈和C相羅氏線圈；電流采樣電路包括A相電流采樣電路、B相電流采樣電路和C相電流采樣電路；A相羅氏線圈通過差分電纜經(jīng)由A相電流采樣電路與所述計量芯片的AD采樣端連接，B相羅氏線圈通過差分電纜經(jīng)由B相電流采樣電路與所述計量芯片的AD采樣端連接，C相羅氏線圈通過差分電纜經(jīng)由C相電流采樣電路與所述計量芯片的AD采樣端連接。
[0006]所述羅氏線圈作為電流互感器串入線路中。所述各電流采樣電路均采用差分電路，該差分電路的輸入端直接與所述羅氏線圈的輸出端連接。所述計量芯片采用ATMEL公司的型號為ATM90E36的計量芯片。
[0007]本實用新型采用羅氏線圈做電流互感器，比采用傳統(tǒng)電流互感器的三相電能表具有更寬的動態(tài)范圍，抗直流飽和與抗強磁場的能力強，而且還具有低成本的優(yōu)勢，因此本實用新型擁有更廣泛的應(yīng)用前景。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是本實用新型的原理示意圖。
[0009]圖2是本實用新型的電流采樣電路原理圖。

【具體實施方式】
[0010]如圖1所示，本實用新型包括管理MCU、計量芯片、三路羅氏線圈、三路電流采樣電路、三路電壓采樣電路、電源電路、顯示模塊、按鍵模塊、通信模塊、CF脈沖模塊、時鐘模塊和存儲器。羅氏線圈通過電流采樣電路與計量芯片的AD采樣端連接，將其變換得到的電壓信號通過電流采樣電路傳輸給計量芯片；計量芯片通過SPI總線與管理MCU連接。管理MCU的對應(yīng)端口分別與顯不模塊、按鍵模塊、通信模塊、CF脈沖模塊、時鐘模塊和存儲器連接。電源電路為本實用新型中各電路或功能模塊供電。
[0011]本實用新型的各個羅氏線圈安裝在專門設(shè)計的端子排上，作為電流互感器串入線路中，分別用于三相電流的采樣。羅氏線圈輸出為電壓信號，且輸出信號很微弱，因此，本實用新型采用新設(shè)計的電流采樣電路，優(yōu)化了計量芯片及周邊電路的PCB布局，以改善電能表受磁場的影響。
[0012]羅氏線圈包括A相羅氏線圈、B相羅氏線圈和C相羅氏線圈。電流采樣電路包括A相電流采樣電路、B相電流采樣電路和C相電流采樣電路。A相羅氏線圈通過差分電纜經(jīng)由A相電流采樣電路與計量芯片的AD采樣端連接，B相羅氏線圈通過差分電纜經(jīng)由B相電流采樣電路與計量芯片的AD采樣端連接，C相羅氏線圈通過差分電纜經(jīng)由C相電流采樣電路與計量芯片的AD采樣端連接。
[0013]本實用新型三相電流經(jīng)羅氏線圈接入電流采樣電路，三相電壓經(jīng)電纜直接接入電壓采樣電路；這些電流信號和電壓信號經(jīng)過采樣調(diào)理后，轉(zhuǎn)換成為滿足本實用新型的計量芯片輸入要求的電壓信號；再由該計量芯片對輸入的電壓信號進行PGA放大、ADC采樣、補償、濾波、DSP運算等一系列處理；然后其處理后的數(shù)據(jù)由管理MCU通過SPI總線定時讀取，并由管理MCU做進一步處理。
[0014]本實用新型的計量芯片采用ATMEL公司的型號為ATM90E36的計量芯片，用于三相電壓電流信號的測量及電能的計量。
[0015]本實用新型的電流采樣電路采用差分電路，并通過三芯接插件與羅氏線圈三路信號輸出端連接。
[0016]以A相電流采樣電路為例。如圖2所示，A相電流采樣電路包括電容CAl、電容CA2、電容CA3、電阻RAl、電阻RA2和三芯接插件，電阻RAl的一端與三芯接插件的2腳連接，用于傳遞A相差分信號正端IA+，其另一端通過電容CAl接地，電阻RAl與電容CAl連接的一端還連接至計量芯片信號正端IAP ;電阻RA2的一端與三芯接插件的3腳連接，用于傳遞A相差分信號負端IA-，其另一端通過電容CA2接地，電阻RA2與電容CA2連接的一端還連接至計量芯片信號負端IAN ；電容CA3接于三芯接插件的2腳和3腳之間。該三芯接插件的I腳接地。三芯接插件的I腳為羅氏線圈提供公共地。
[0017]B相電流采樣電路和C相電流采樣電路的電路結(jié)構(gòu)與A相電流采樣電路結(jié)構(gòu)一樣。
[0018]由于本實用新型的羅氏線圈輸出即為電壓信號，故本實用新型無需采樣電阻。為羅氏線圈新增公共地以增強羅氏線圈抗干擾能力，電流采樣電路采樣的差分電壓信號直接接入計量芯片，利用軟件配置計量芯片的積分功能將測量電壓信號還原成為實際的電流信號。PCB版布局上，優(yōu)化計量芯片及周邊電路在三相電能表電路板上的位置，以盡可能減輕外在干擾。
[0019]本實用新型的電源分為管理MCU和計量芯片及相關(guān)部分的電源電路、RS485通信電源電路、時鐘和低功耗電池三部分。前兩部分的電源是通過三相電壓變壓、整流、濾波等處理得到，而時鐘和低功耗電池則是單獨提供。
[0020]本實用新型的顯示模塊和按鍵模塊可實現(xiàn)人機交互功能，顯示和查詢各種電參量、事件記錄、狀態(tài)信息、用戶信息。通信模塊包括RS485、遠紅外、近外、GPRS、GSM、CDMA、小無線、以太網(wǎng)中的一種或者幾種，主要完成電表與其它外圍設(shè)備間信息的交互以及參數(shù)設(shè)定。時鐘模塊為電能表提供準確可靠的時鐘，還為電能表分時計費、事件記錄等提供時標。存儲器用來存儲用電數(shù)據(jù)、監(jiān)控事件記錄、負荷記錄和參數(shù)配置等數(shù)據(jù)信息。CF脈沖模塊提供了檢定電能表計量精度的端口。
【權(quán)利要求】
1.一種三相羅氏線圈電能表，包括管理MCU、計量芯片，其特征在于，該電能表還包括若干羅氏線圈和若干電流采樣電路，所述羅氏線圈通過所述電流采樣電路與所述計量芯片的AD采樣端連接，將其變換得到的電壓信號通過所述電流采樣電路傳輸給所述計量芯片；所述計量芯片通過SPI總線與管理MCU連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相羅氏線圈電能表，其特征在于，所述羅氏線圈包括A相羅氏線圈、B相羅氏線圈和C相羅氏線圈；電流采樣電路包括A相電流采樣電路、B相電流采樣電路和C相電流采樣電路；A相羅氏線圈通過差分電纜經(jīng)由A相電流采樣電路與所述計量芯片的AD采樣端連接，B相羅氏線圈通過差分電纜經(jīng)由B相電流采樣電路與所述計量芯片的AD采樣端連接，C相羅氏線圈通過差分電纜經(jīng)由C相電流采樣電路與所述計量芯片的AD采樣端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相羅氏線圈電能表，其特征在于，所述羅氏線圈作為電流互感器串入線路中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相羅氏線圈電能表，其特征在于，所述各電流采樣電路均采用差分電路，該差分電路的輸入端直接與所述羅氏線圈的輸出端連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相羅氏線圈電能表，其特征在于，所述計量芯片采用ATMEL公司的型號為ATM90E36的計量芯片。
【文檔編號】G01R22/10GK204065236SQ201420414375
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年7月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月25日
【發(fā)明者】周為, 黃杰, 任智仁, 吳敏 申請人:威勝集團有限公司