CN109358219A - 恒温装置和电能表 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种恒温装置和电能表，其中，恒温装置设置于电能表中，该恒温装置包括：微控制器、温度传感器、加热器和铝基板；微控制器分别与温度传感器和加热器连接；微控制器和温度传感器焊接于铝基板上，加热器设置于铝基板之下；加热器用于对铝基板进行加热；温度传感器用于将铝基板的温度实时发送至微控制器；微控制器用于将温度与预设的阈值范围进行对比，根据对比结果控制加热器的工作状态。本发明通过微控制器控制加热器的工作状态使电能表中的元器件处于恒温状态，降低了温度对电能表测量的影响，提高了电能表测量的准确性，且降低了生产成本。

Description

恒温装置和电能表

技术领域

本发明涉及电能表技术领域，尤其是涉及一种恒温装置和电能表。

背景技术

随着电能在生产生活中的应用和技术的发展与成熟，各行各业对电的需求越来越大，电能表的出现成功解决了电能的度量问题，电能表通过对电信号进行采样、模数转换、信号处理等操作，实现对电能的测量，但是电能表在使用的时候，表内温度会随着外界温度的变化而变化，电能表测量采用的元器件非常容易收到温度的影响从而产生温漂，导致电能表在不同的温度下会产生不同的测量误差，测量准确性受温度影响严重。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种恒温装置和电能表，以降低温度对电能表测量的影响，提高电能表测量的准确性，并降低生产成本。

第一方面，本发明实施例提供了一种恒温装置，其中，恒温装置设置于电能表中，恒温装置包括：微控制器、温度传感器、加热器和铝基板；微控制器分别与温度传感器和加热器连接；微控制器和温度传感器焊接于铝基板上，加热器设置于铝基板之下；加热器用于对铝基板进行加热；温度传感器用于将铝基板的温度实时发送至微控制器；微控制器用于将温度与预设的阈值范围进行对比，根据对比结果控制加热器的工作状态。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，预设的阈值范围高于室温。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，预设的阈值范围为70±5℃。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，加热器为电热丝。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，温度传感器为热敏电阻。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，微控制器为FM33A034芯片。

第二方面，本发明实施例还提供一种电能表，其中，包括调整电路、计量芯片和第一方面所述的恒温装置；调整电路与计量芯片连接，计量芯片还与恒温装置的微控制器连接，调整电路和计量芯片焊接于恒温装置的铝基板上；调整电路用于对输入的电信号进行处理，并将处理后的电信号发送至计量芯片；计量芯片用于对接收到的电信号进行转换得到脉冲信号；微控制器对脉冲信号进行处理，得到用电度数；恒温装置用于实时调整调整电路和计量芯片的温度。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，恒温装置的加热器通过铝基板对调整电路和计量芯片进行加热。

本发明实施例带来了以下有益效果：

本发明实施例提供了一种恒温装置和电能表，其中，恒温装置设置于电能表中，该恒温装置包括：微控制器、温度传感器、加热器和铝基板；微控制器分别与温度传感器和加热器连接；微控制器和温度传感器焊接于铝基板上，加热器设置于铝基板之下；加热器用于对铝基板进行加热；温度传感器用于将铝基板的温度实时发送至微控制器；微控制器用于将温度与预设的阈值范围进行对比，根据对比结果控制加热器的工作状态。本发明通过微控制器控制加热器的工作状态使电能表中的元器件处于恒温状态，降低了温度对电能表测量的影响，提高了电能表测量的准确性，且降低了生产成本。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本发明的上述技术即可得知。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施方式，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种恒温装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种恒温装置的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种FM33A034芯片的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种温度传感器的电路结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种加热器的电路结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种恒温方法的流程图；

图7为本发明实施例提供的一种电能表的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的一种微控制器的结构示意图。

图标：

101-微控制器；102-温度传感器；103-加热器；104-铝基板。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前，电能表为了能够适应温度的变化，常常采用低温漂器件来进行电能的测量，虽然在一定程度上提高了电能表的测量准确性，但是，低温漂器件价格昂贵，导致电能表的生产成本提高，基于此，本发明实施例提供的一种恒温装置和电能表，可以应用于利用电能表测量电能的场景中。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种恒温装置进行详细介绍。

参见图1所示的一种恒温装置的结构示意图，其中，恒温装置设置于电能表中，恒温装置包括：微控制器101、温度传感器102、加热器103和铝基板104。

微控制器101分别与温度传感器102和加热器103连接；微控制器101和温度传感器102焊接于铝基板104上，加热器103设置于铝基板104之下。

加热器103用于对铝基板104进行加热；温度传感器102用于将铝基板104的温度实时发送至微控制器101；微控制器101用于将温度与预设的阈值范围进行对比，根据对比结果控制加热器103的工作状态。

其中，上述预设的阈值范围高于室温。

恒温装置在进行工作时，由加热器对铝基板上的元器件进行加热，温度传感器实时测量铝基板的温度，并将测量到的温度信号发送至微控制器，微控制器对温度信号进行处理，将温度与预先设置的阈值范围进行对比，如果温度低于预先设置的阈值范围的最低温度，则加热器持续处于加热状态，如果温度达到预先设置的阈值范围的最高温度，微控制器则控制加热器停止对铝基板进行加热。

停止加热后，由于热传导的作用，铝基板的温度会逐渐下降，温度传感器持续将温度发送至微控制器，当微控制器发现铝基板的温度低于预设的阈值范围的最低温度时，控制加热器开始对铝基板进行加热。

采用铝基板作为承载电能表元器件的材料，是因为铝基板相比于传统使用的FR4板材，具有良好的热传导性，加热器通过对铝基板进行加热来达到对电能表的元器件进行加热的目的。

预先设置的阈值范围采用高于室温的阈值范围，因为恒温装置不具备散热装置，在电能表安装恒温装置的情况下，再安装散热装置，会提高电能表的生产成本，所以在考虑到需要散热的情况下，采用高于室温的阈值范围，这样，在电能表需要散热的情况下，使加热器停止加热，由于电能表此刻温度高于室温，在外界热传导的因素下，实现电能表的散热，不用安装散热装置，在恒温装置的基础上便可实现散热，降低了电能表的生产成本。

本发明实施例提供了一种恒温装置，该恒温装置设置于电能表中，该恒温装置包括：微控制器、温度传感器、加热器和铝基板；微控制器分别与温度传感器和加热器连接；微控制器和温度传感器焊接于铝基板上，加热器设置于铝基板之下；加热器用于对铝基板进行加热；温度传感器用于将铝基板的温度实时发送至微控制器；微控制器用于将温度与预设的阈值范围进行对比，根据对比结果控制加热器的工作状态。本发明通过微控制器控制加热器的工作状态使电能表中的元器件处于恒温状态，降低了温度对电能表测量的影响，提高了电能表测量的准确性，且降低了生产成本。

对应于上述发明实施例，本发明实施例还提供了另一种恒温装置的结构示意图，如图2所示，其中，该恒温装置还包括：

采用电热丝作为加热器；电热丝具有结构简单、使用温度高、使用寿命长、电阻率高、价格便宜等优点，采用电热丝对铝基板进行加热，可以很快将铝基板的温度升高，降低元器件因温度变化对测量带来的影响，提高测量的准确性。

采用热敏电阻作为温度传感器；利用热敏电阻对温度敏感，可以在不同的温度下表现出不同的电阻值的特性，热敏电阻灵敏度较高，可以很好的感知铝基板的温度变化，便于微控制器及时根据铝基板的温度调整加热器的工作状态，且热敏电阻的体积小，在电能表的有限空间中不占用过多的空间，热敏电阻良好的稳定性保障恒温装置的长久使用。

采用FM33A034芯片作为微控制器，参见图3所示的FM33A034芯片的结构示意图，图中，引脚4即ADIN接口与温度传感器连接，微控制器通过该接口接收温度信号；引脚25与加热器连接，微控制器通过该接口向加热器发送控制信号，从而控制加热器的工作状态；引脚36、37与外接晶振连接，在外接晶振的作用下，微控制器实现计时电路，便于电能表更为准确地对电信号进行处理，得到用电度数，提高测量准确性。

参见图4所示的温度传感器的电路结构示意图，通过ADIN接口与微控制器芯片连接，采用热敏电阻作为测量温度的器件，参见图5所示的加热器的电路结构示意图，通过TCTRL接口与微控制器芯片的25引脚相连，采用电热丝作为对铝基板进行加热的元器件。

采用高于室温的阈值范围为70±5℃的阈值范围，使电能表中对于温度敏感的元器件处于阈值范围的温度范围中，使该元器件不会轻易受到外界温度的影响，从而将测量误差控制在非常小的范围内。

本发明实施例通过采用电热丝作为加热器，采用热敏电阻作为温度传感器，采用FM33A034芯片作为微控制器，在可以实现将电能表表内温度控制在恒定的温度的情况下，还降低了生产成本，保障了恒温装置的使用寿命，提高了电能表测量的准确性。

对应于上述发明实施例，本发明实施例还提供了一种恒温方法，该方法应用于恒温装置，如图6所示，该方法具体步骤如下：

步骤S602，通过加热器对铝基板进行加热；

步骤S604，通过温度传感器获取铝基板的温度；

步骤S606，通过微控制器将温度与预设的阈值范围进行对比；

步骤S608，当温度低于预设的阈值范围的最低温度时，微控制器控制加热器进行加热；

步骤S610，当温度到达预设的阈值范围的最高温度时，微控制器控制加热器停止加热。

微控制器通过脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，简称PWM)控制加热器的工作状态，脉冲宽度调制利用微控制器的数字输出来对模拟电路进行控制，控制简单、灵活性好且动态响应好，在达到控制加热器的工作状态的同时，降低了生产成本。

本发明实施例通过利用温度传感器实时测量铝基板的温度，使微控制器根据铝基板的温度控制电热丝的工作状态，使得电能表中的元器件处于恒温状态，降低了温度对电能表测量的影响，提高了电能表测量的准确性，且降低了生产成本。

对应于上述发明实施例，本发明实施例还提供了一种电能表，其中，包括调整电路、计量芯片和恒温装置；

调整电路与计量芯片连接，计量芯片还与恒温装置的微控制器101连接，调整电路和计量芯片焊接于恒温装置的铝基板104上；

调整电路用于对输入的电信号进行处理，并将处理后的电信号发送至计量芯片；计量芯片用于对接收到的电信号进行转换得到脉冲信号；微控制器101对脉冲信号进行理，得到用电度数；恒温装置10用于实时调整调整电路和计量芯片的温度。

恒温装置的加热器103通过铝基板104对调整电路和计量芯片进行加热。

参见图7所示的一种电能表的结构示意图，图中采用外围电阻电容作为调整电路，由外部的电信号采样器对电信号进行采样，并将采样后的电信号通过采样信号输入口输入至调整电路，调整电路通过对电信号进行处理，并将其发送至计量芯片。外部电信号采样器采用外部传感器、锰铜分流器或电流互感器(Current Transformer，简称CT)。

本发明实施例提供的电能表，与上述发明实施例提供的恒温装置、方法具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

本发明实施例还提供了一种微控制器的结构示意图，如图8所示，微控制器8包括存储器81、处理器82。

参见图8，微控制器还包括：总线83和通信接口84，处理器82、通信接口84、存储器81通过总线83连接；处理器82用于执行存储器81中存储的可执行模块，例如计算机程序。

其中，存储器81可能包含高速随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。通过至少一个通信接口84(可以是有线或者无线)实现该系统网元与至少一个其他网元之间的通信连接，可以使用互联网，广域网，本地网，城域网等。

总线83可以是ISA总线、PCI总线或EISA总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图8中仅用一个双向箭头表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

其中，存储器81用于存储程序，处理器82在接收到执行指令后，执行程序，前述本发明任一实施例揭示的装置所执行的方法可以应用于处理器82中，或者由处理器82实现。

处理器82可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器82中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器82可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital SignalProcessing，简称DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器81，处理器82读取存储器81中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。

本发明实施例还提供一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，程序代码使处理器执行上述发明实施例所述的方法。

本发明实施例提供的具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，与上述实施例提供的恒温装置、电能表具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

本发明实施例所提供的计算机程序产品，包括存储了处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读存储介质，程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种恒温装置，其特征在于，所述恒温装置设置于电能表中，所述恒温装置包括：微控制器、温度传感器、加热器和铝基板；

所述微控制器分别与所述温度传感器和所述加热器连接；所述微控制器和所述温度传感器焊接于所述铝基板上，所述加热器设置于所述铝基板之下；

所述加热器用于对所述铝基板进行加热；

所述温度传感器用于将所述铝基板的温度实时发送至所述微控制器；

所述微控制器用于将所述温度与预设的阈值范围进行对比，根据对比结果控制所述加热器的工作状态。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述预设的阈值范围高于室温。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述预设的阈值范围为70±5℃。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述加热器为电热丝。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述温度传感器为热敏电阻。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述微控制器为FM33A034芯片。

7.一种电能表，其特征在于，包括调整电路、计量芯片和权利要求1-6任一项所述的恒温装置；

所述调整电路与所述计量芯片连接，所述计量芯片还与所述恒温装置的微控制器连接，所述调整电路和所述计量芯片焊接于所述恒温装置的铝基板上；

所述调整电路用于对输入的电信号进行处理，并将处理后的电信号发送至所述计量芯片；所述计量芯片用于对接收到的电信号进行转换得到脉冲信号；所述微控制器对所述脉冲信号进行处理，得到用电度数；所述恒温装置用于实时调整所述调整电路和所述计量芯片的温度。

8.根据权利要求7所述的电能表，其特征在于，所述恒温装置的加热器通过所述铝基板对所述调整电路和所述计量芯片进行加热。