CN1153979C - 在电源中断时有显示的需给电表 - Google Patents

Abstract

连接到设备电力系统上的一种电子需给电表包括一个能量消耗信息源，一个显示器，用来将从一个外部电源接收的AC供电转换成偏置电源的一个电源和一个处理器。处理器耦合到能量消耗信息源，从中接收能量消耗信息。处理器在工作中根据至少一部分上述能量消耗信息产生计量信息，并且将计量显示信息提供给显示器。处理器还能确定电源是否不能从外部电源接收AC供电，或者说是电源是否中断。处理器在电源不能从外部电源接收AC供电时还能检测一个由操作人员起动的显示请求信号，并且响应这一信号而显示计量信息。

Description

在电源中断时有显示的需给电表

发明领域

本发明一般涉及到仪表设备，特别涉及到需给电表(utilitymeter)。

需给电表主要是用来测量住所、工厂、商业设施或其他此类场所对公用事业产生的定量的消耗，例如是电能，气体或是水。公用事业在许多方面依赖于收费仪表，包括记帐消费者和对有关资源消耗需求的跟踪。需给仪表典型地包括测量资源消耗的装置，以及完成资源消耗测量值显示的装置。

例如，一般形式的电能需给电表包括一个感应驱动器，它按照与电源消耗量成正比的角速度转动一个旋转盘。旋转盘驱动一个机械计数器，该计数器提供一个随着时间功率消耗的指示。

近年来出现的电子仪表可以代替旋转盘仪表设计来测量电能消耗。电子仪表使用电子电路测量、定量并且显示能量消耗信息。一般来说，电子仪表可以分为两部分，传感器部分和一个测量部分。传感器部分包括传感器形式的初级模拟电路，它连接到一个设施的电力系统具体地是电源线上。传感器装置产生的信号指示电源线中的电压和电流。一般来说，一个收费仪表的传感器部分是用出现在电源线上的高电压和电流来运行的。

电子仪表的测量部分包括初级数字电子电路，它接收和处理传感器部分产生的信号，以确定瓦特-时，伏-安(“VA”)，无功伏安(“VAR”)，和设施所消耗的电源的其他定量信息。数字电路典型地包括一或多个微处理器、微型控制器或者是数字信号处理器，以及用来显示电源信号信息的显示器。

测量部分内的数字电路需要有偏置电源才能工作。这种电源往往是由仪表内的电源提供的。为此，仪表内的电源典型地是AC到DC转换器，其用来将来自电源线的AC供电转换成5-12伏DC的偏置电源。

在电源断电或是电源的AC供电的其他中断情况下会出现与这种仪表相关的一个缺点。AC供电的中断是指从电源线接收不到AC供电的任何情况，无论是设计还是事故造成的。在AC供电中断的情况下，测量部分内的数字电路就会失去从AC供电获取的偏置电源。如果完全去掉数字电路的电源，数字电路就不能执行收费仪表功能。另外，还可能永久性丢失存储在存储器中的有价值的信息，包括能量消耗信息和记帐信息。

为此已经开发了在检测到电源的AC供电中断时将临界数据写入非易失性存储器的技术，例如是可用电信号擦除的可编程只读存储器(“EEPROM”)。例如Germer的美国专利U.S.4,999,575提供了一种供仪表系统使用的电源，在检测到电源断电时将某些数据保存在非易失性存储器中。

有些仪表装置还包括电池，允许数字电路部分在电源断电时以简化的操作模式工作，在电源断电时允许时钟和其他电路继续工作。Jerrim的美国专利U.S.4,335,447提供了一种带电池的需给电表，在电源断电时允许一些时钟和必要的记录操作。

Jerrim的装置和现有技术的其他装置没有解决的一个问题是在仪表的AC供电中断时使仪表能够读数。特别是，为了在AC供电中断时保存电池电源而禁止仪表装置的数字显示。因为和数字显示有关的电源消耗往往很大，禁止显示能大大延长电池为数字电路的操作供电的时间。

由于在AC供电中断时没有仪表显示，并且AC供电中断往往是不可预料的，而公用事业部门的读表人员在仪表的AC供电中断时可能想随时读表。由于在AC供电中断时禁止显示，读表人无法获得读表数据，因而会白白浪费时间。不仅是住宅区的AC供电有可能频繁中断，在郊区和大范围分布着附属建筑物和其它无人居住建筑的其它区域，AC供电中断的情况更常见。特别是此类建筑的结构允许用户切断仪表“上游”设备的电源，从而导致仪表和用户建筑的AC供电同时中断。由于在此类地区电源中断的概率更大，并且在这种地区和读表有关的费用会更大，在仪表的AC供电中断时无法获得仪表读数可能会增加公用事业供应商的成本。

因此就需要在仪表的外部AC供电中断时让电子仪表能够提供仪表读数。还要求这种电子仪表不会明显地泄漏备用电池电源。

发明简述

本发明所提供的仪表能满足上述及其它需求，在仪表的AC供电中断时，检测一个由操作人员起动的显示请求信号，并且响应上述显示请求信号在有限时间内显示计量信息。备用电源在电源中断时为显示器提供电源。然而，为了节省备用电源，仅仅响应操作人员起动的显示请求信号才操作显示器。

本发明的一个实施例包括连接到设备电力系统上的一种电子需给电表。这一电子需给电表包括一个能量消耗信息源，一个显示器，用来将来自外部电源的AC供电转换成偏置电源的一个电源，和一个处理器。处理器耦合到能量消耗信息源，从中接收能量消耗信息。处理器在工作中根据至少一部分上述能量消耗信息来产生计量信息，并且将计量信息提供给显示器。处理器在工作中还能确定电源是不是没有从外部电源接收到电源，或是说电源是否已中断。如果电源不是从外部电源接收的AC供电，处理器在工作中还能检测由操作人员起动的显示请求信号，并且响应这一信号而显示计量信息。

本发明的仪表能够在不消耗大量功率的AC供电操作期间显示计量信息。这样就有可能适合在AC供电中断时用一个电池为显示器供电。因为在电源中断时仅仅是响应操作人员产生的请求来操作显示器，可以节省电池功率。

本领域的技术人员参阅以下的详细说明和附图就能够理解本发明的上述特征及其优点。

附图简述

图1表示按照本发明的一例电子需给电表的框图；

图2表示在本发明的电表中使用的电源故障检测电路的一个实施例的示意图；

图3表示在图1的电表中使用的一例备用电源电路的示意图；

图4表示图1电表中的处理器的一组操作流程图。

发明详述

图1表示按照本发明的一例电子需给电表10的框图。按照下文中进一步的解释，电子需给电表包括在电表10的AC供电中断时为显示器提供电源的装置。

概括地说，电表10包括一个传感器部分或传感器电路12和一个测量部分或测量电路14。传感器电路12在工作中与多条电力线耦合，包括A相电力线φA，B相电力线φB，C相电力线φC，和一条中性线N。多条电力线φA，φB，φC和N连接到没有表示的市电(electrical utility)，从市电向没有表示的负载供电，用电表10测量功率消耗。合适的负载有住宅设施，工业设施，商业设施等等的电力系统。

值得注意的是，所述的实施例是按照构成三相电力线φA，φB，φC的三相电源构造来安装的。然而，本发明并不限于使用任何特定的电源构造，本领域的技术人员很容易将电表10改成在单相和其他电源构造中使用。

仍然参见图1的实施例，传感器电路12包括用来产生信号的电路，这些信号可以指示在电力线φA，φB，φC和N上提供给负载的功率。为此，传感器电路12可能包括多个电流检测装置，例如是电流互感器，电流分流器，嵌入式线圈等等，它们提供的输出测量信号IA，IB和IC代表各条电力线φA，φB和φC上的电流波形。同样，传感器电路12还可以包括多个电压检测装置，例如是分压电路，它们提供的输出测量信号VA，VB和VC代表各条电力线φA，φB和φC上的电压波形。

测量电路14总而言之是用来接收信号并产生计量信息的一种电路，这些信号代表电力线φA，φB和φC上的功率。这种计量信息主要是跟踪负载消耗的功率或能量值。在本文所述的实施例中，测量电路14包括一个能耗电路16，一个处理器18，一个非易失性存储器20和一个显示装置22。测量电路进一步包括为上述部件提供偏置电源的电路，这其中包括一个电源24，电源故障检测电路26，第一备用电源28，和第二备用电源30。

能耗电路16是一个在操作中从传感器电路14接收模拟测量信号并且提供原始能耗数据及其它数据的装置。本文中所说的“能耗数据”是指这样的数据，它包括关于流过电力线φA，φB和φC的电能，并且可以采取代表瓦特值，VA，VAR，瓦特-时，VA-时，VAR-时甚至是由Vrms，Irms值或功率因数信息构成的数字形式。这种电路可以集成在单个集成电路封装中。这种电路的一个例子包括由Siemens Power Transmission &Distribution，LLC，in Lafayette IN提供的S-4型仪表所采用的PowerMeasurement Intgrated Circuit(电力测量集成电路)。这种电路的其它例子包括Hammond的美国专利4,884,021的数字放大和DSP电路20，美国专利5,059,896的数字信号处理器14，Briese等人的美国专利5,471,137中的前端CPU 44，以及Hemminger等人的美国专利5,544,089中的A/D和DPS 14，这些都可以作为本申请的参考资料。

处理器18优选地是一种微处理器或微型控制器，它包括中央处理单元(“CPU”)32，只读存储器(“ROM”)34，随机存储器(“RAM”)36，和一个输入/输出(“I/O”)装置39。在本文的实施例中，处理器18包括一个显示寄存器38，显示驱动器40，第一偏置接头42和第二偏置接头44。

处理器18是按照现有技术公知的方法构成的，用来获得能耗数据并且产生有关的计量信息。为此，由CPU32执行存储在ROM34中的程序，控制处理器18中各种装置的操作。具体地说，CPU32通过I/O装置39从能耗电路16接收能耗数据。然后，CPU32用RAM36和/或CPU32内部或外部的寄存器存储包括中间计算在内的各种数值，以便执行产生计量信息的过程。计量信息中例如可以包括累计的能耗信息，以及需要测量和使用测量的时间有关的数值。

显示寄存器38是一个能够存储准备显示在显示器22上的计量信息的装置。显示驱动器40是一个能够将存储在显示寄存器38中的计量信息转换成适合显示器22的一种格式的装置。

用来获得能耗信息并对这种数据执行进一步处理以产生显示信息并且执行其它功能的处理器的例子可参见上述的美国专利4,88,021；5,059,896；5471137和5,544,089。

第一偏置接头42是处理器18上的一个针插头，它分别通过第一和第二保护二极管46和48耦合到电源24。第一偏置接头42可操作地连接到电源24，用其产生的电源向处理器18内包括但并不仅限于CPU32、RAM36、显示寄存器38和显示驱动器40的许多装置提供偏置电源。

第二偏置接头44可操作地连接到第一备用电源28。第二偏置接头44还能可操作地连接成从第一备用电源28至少向显示寄存器38和显示驱动器40提供偏置电源。

在本文的实施例中，显示器22还能可操作地连接成通过处理器18分别由第一和第二偏置接头42和44从电源24或第一备用电源28接收电源，

按照本发明，可以通过适当的程序和/或物理构造来配置处理器18的操作，以确定电源24能否从外部电源接收电功率。为此就需要连接I/O装置39从电源故障检测电路26接收一个电源故障信号。CPU32在工作中能够根据电源故障信号确定电源24是不是没有从外部电源接收电能。

如果确定电源24不是从外部电源接收的，CPU32的操作就进入低功率模式，从总体上限制测量电路14的功率消耗。为此，除了其他的之外，CPU32需要操作显示器22不显示计量信息，除非是在下述的特定状态下。只要禁止显示器22，就能降低测量电路14的功率消耗。

如果上述电源不能从外部电源接收AC供电，处理器18还能在工作中检测操作人员启动的显示请求信号。为此要将处理器18的I/O装置39可操作地连接到一个按钮开关50。当操作人员按下按钮50时，就会产生操作人员启动的显示请求信号。

如果电源不能从外部电源接收AC供电，处理器18在工作中还能响应检测到的显示请求信号而显示计量信息。在这种情况下，最好是操作处理器18在一个有限时间内显示计量信息。这样，处理器18就能在电源中断时显示计量信息，又不用消耗大量功率。特别是显示器22仅仅在出现操作人员发出的显示请求信号时才工作(因而会消耗功率)，并且仅仅在有限的时间内工作。

需要指出的是，使用按钮50仅仅是为了举一个例子。也可以用其它由操作人员启动的机构来产生显示请求信号，例如是一个舌簧接点或是一个读卡器。

在任何子件中，电源24是这样一种可操作的电路，用来将从一个外部电源在本实施例中也就是C相电力线φC接收的AC供电转换成一个偏置电压，最好是一个DC偏置电压。特别是这种电源能够适合作为开关式逆变器型电源，能将其输入24a上接收的电力线AC电压转换成一或多种DC偏置电压提供给它的输出24b。电源输入24a被跨接在C相电力线φC和中线N上，而电源输出24b分别通过第一和第二保护二极管46和48连接到处理器18的第一偏置接头42。

一个储存电容器52被连接在第一保护二极管46的输出和地之间。储存电容器52在正常工作中或者说是在没有发生AC供电中断时可以储存电源24产生的电能。储存电容器还能在AC供电中断时可操作地使用储存的电能为测量电路14短时间供电。这种储存电容器52允许在AC供电刚刚中断之后短时间内的大功率消耗。

第二备用电源30被连接在第二保护二极管48的输出。在本文的典型实施例中，第二备用电源30包括一或多个电池。电源30的电池通过二极管54连接到第二保护二极管48的输出。在电源中断期间可操作第二备用电源30为处理器18提供偏置电源。

电源故障检测电路26是这样一个装置，它所产生的电源故障信号能指示电源24的AC供电是否已经中断。在本文的具体实施例中，电源故障检测电路26被连接到电源输出24b和处理器18的I/O装置39。下文中结合着图2提供了关于电源故障检测电路26的一个具体实施例的细节。

第一备用电源28是这样一个装置，操作它可以为显示器22提供偏置电源，特别是在电源24的AC供电已经中断并且处理器18已经检测到一个操作人员发出的显示请求信号时。为此需要将第一备用电源28连接到I/O装置39以接收一个控制信号，并且还能在操作中连接成响应接收到的控制信号为第二偏置接头44提供偏置电源。下文中结合着图3提供了关于第一备用电源28的一个具体实施例的细节。

在工作中，通过电力线φA，φB，φC和N从市电为负载提供AC供电。一般来说都是用三相为大型工业和商业设施供电。在任何情况下都是用传感器电路12来检测提供给负载的功率，它产生的测量信号能代表这种功率流。传感器电路12向能耗电路16提供测量信号。具体地说，传感器电路12产生三个电压测量信号VA，VB和VC以及三个电流测量信号IA，IB和IC。三个电压测量信号都是模拟信号，各自代表一条电力线上的电压波形。三个电流测量信号都是模拟信号，各自代表一条电力线上的电流波形。

能耗电路16根据这些测量信号产生能耗数据。例如，能耗电路16所产生的数字信号可能包括关于瓦特，VA，VAR，瓦特时，VA-时，VAR-时或者是其分量信号。

为提供用于能耗电路16、处理器18和LCD22所运行的电源，电源24将由电力线φC接收到的电能转换成以DC电压形式的偏置电源。

在本文的典型实施例中，电源24在其输出24b上产生一个大约5.7伏DC的调整输出电压。这一调整输出电压通过隔离二极管46将电容器52充电到大约5.0伏DC。然后，这一调整输出电压再通过隔离二极管48为处理器18的第一偏置接头42提供4.3伏的偏置电压。能耗电路16和非易失性存储器20的偏置电压抽头处在第一和第二隔离二极管46和48之间。

电源故障检测电路26还从输出24b接收偏置电压，并且向处理器18提供用来指示在电源24上有AC供电的一个电源故障检测信号。换句话说，在没有AC供电中断时，电源故障检测电路26提供给处理器18的信息向处理器表示电源24能产生正常的偏置电压。这一电源信号可以是逻辑高信号或者逻辑低信号。下文中结合着图2提供了关于一例电源故障检测电路26的具体操作细节。

回顾电能测量操作，能耗电路16通过I/O装置39向处理器18提供能耗信息。处理器18利用这一能耗信息执行许多功能，从中产生计量信息。

计量信息可以包括标准单位的累计能耗信息，使用计量信息的时间，需要的计量信息，以及一般由电表产生的其它信息。例如，处理器18，具体地CPU32按照标准单位对一或多种瓦特时，VA-时和VAR-时累计能耗信息。计量信息在本地存入RAM36或者可选择地，CPU32内部的寄存器。

CPU32还使显示器显示至少一些产生的计量信息。例如，CPU32能以标准单位显示累计的能耗。为此需要由CPU32向显示寄存器38提供一个计量信息的选择值，例如是累计的能耗信息。然后通过显示驱动器40将这一计量信息的选择值提供给显示器22。

CPU22也能够按顺序显示多种计量信息值。用户可以按照公知的现有技术在电表10中为这种顺序编程。CPU32还能够存储任何计量信息的复制版本。

在电源24的AC供电中断的情况下，或者是说如果电力线φC上供电中断，电源24的输出24b上的电压电平就会开始下降。响应输出24b上的电压电平下降，电源故障检测电路26会向处理器18的I/O装置39提供一个指示AC供电中断的电源故障信号。

当输出24b上的偏置电压下降到电容器52的电压以下时，电容器52开始放电，临时为处理器18和能耗电路1 6提供偏置电源。几乎是在同时，CPU32就会从I/O装置39接收到电源故障信号，并且响应这一信号进入一种低功率操作模式。在进入低功率操作模式之前，CPU32将其寄存器和/或RAM36中的临界数据写入例如是由一个EEPROM构成的非易失性存储器20。由于非易失性存储器20的偏置电源抽头被设在两个隔离二极管46和48之间，非易失性存储器20能够从放电的电容器52获取其偏置电源。写入非易失性存储器20的“临界数据”中可以包括累计的能耗信息和电源中断的时标。

CPU32还将LCD22从第一偏置接头42上断开。这样，LCD22就无法从连接到第一偏置接头42上的任何装置接收电源了。同样，CPU32还将显示寄存器38和显示驱动器40从第一偏置接头上断开。

进一步的细节还应该注意到，许多包括显示驱动器的微处理器例如有NEC，Santaclara，California出产的NEC78064处理器能够从主偏置电源接头(也就是第一偏置接头42)或者是辅助显示器偏置电源接头(也就是第二偏置接头44)为内部显示电路供电。另外，这种微处理器还能由微处理器内部的独立封装的显示电路为显示器自身供电。这样，用做处理器18的这种微处理器就能从主偏置电源上断开显示器22，显示寄存器38和显示驱动器40，从内部将这些电路的偏置电源接头切换到第二偏置接头44。然而还应该注意到，如果处理器内部不具备这种能力，采用单独的外部开关装置也能够实现上述的偏置电源切换能力。

无论在何种情况下，当电容器52放电到3.8伏以下时，第二备用电源30就开始通过第一偏置接头42为处理器提供偏置电源。第二隔离二极管48可防止能耗电路16和非易失性存储器20成为第二备用电源30的负载。另外，处理器18在此时按低功率模式工作，减少第二备用电源30的功率消耗。

在低功率模式下，处理器18为节省功率可采用低速时钟来工作。最终进一步减少第二备用电源30上的负载，因为显示器22显示寄存器38和显示驱动器40如上所述都已经从第一偏置接头42上断开了。

在低功率模式下，处理器18执行最低保留功能并且周期性检查是否有操作人员发出的显示请求信号。为此，CPU32要确定I/O装置39是否指示按钮50已经被按下。如果按钮50已经被按下，处理器18就在显示器22上显示计量信息。

为此，处理器18需要为显示器22供电并且还要将RAM36中的计量信息提供给显示器22。具体地说，CPU32首先令I/O装置39向第一备用电源28提供一个控制信号。该控制信号使第一备用电源28向第二偏置接头44提供一个偏置电压。这样就能用备用电源28的偏置电压为显示寄存器38、显示驱动器40和显示器22提供偏置电源。然后，CPU32下令从RAM36向显示寄存器38复制计量信息，并且最终显示在显示器22上。

在经过一段有限的时间之后，CPU32令第一备用电源28停止为第二偏置接头44提供偏置电压。这样就再次去掉了显示寄存器38、显示驱动器40和显示器22的偏置电压，以便节省电能。

然后，CPU32继续周期性监视按钮50的状态，等待下一个显示请求信号。

当AC供电恢复时，电源24就会在输出24b上重新产生大约5.7伏的DC偏置电压。来自电源24的这一DC偏置电压提供给第一偏置接头42，该电压会超过来自第二备用电源30的电压。这样，第二备用电源30产生的电压就不能通过二极管54，从而有效地切断了第二备用电源30。

随着输出24b上的DC偏置电压增大，电源故障检测电路26向I/O装置39提供一个表示有AC供电的电源故障信号。CPU32获得这一代表有AC供电的电源故障信号，换句话说也就是电源中断已结束，使操作恢复到上文所述的正常计量操作。

另外，还要用电源24产生的偏置电压为非易失性存储器20和能耗电路16供电。CPU32进而使显示寄存器38、显示驱动器40和显示器22重新从第一偏置接头42也就是电源24获得偏置电源。

按照本发明的电表10及其在电源中断时用来显示计量信息的装置即使在电表的AC供电被中断时也能显示计量信息。另外，实现这种显示不会使一般都是从电池荻取电能的备用电源负载过重，它只是在接收到操作人员发出的显示请求信号时才显示计量信息，并且仅仅显示有限的时间。

图2表示图1中的电源故障检测电路26的一个实施例的具体细节。总地来说，电源故障检测电路包括一个比较器或运算放大器U18B，它的第一差分输入通过一个铁氧体磁头L2连接到由一个输入电阻R40和两个分压电阻R36和R38构成的分压器。运算放大器U18B的第二差分输入连接到一个参考电压输入62。一对反馈电阻R38和R41将运算放大器U18B的输出64连接到第一差分输入端。分压器的输入60连接到输入电阻R40。

输入60优选地可通过一个二极管或是没有表示的其它装置连接到输出24b(参见图1)，其在正常操作期间使输入60上的电压降低到5.0伏。参考电压输入62最好是连接到一个能够在图1的电源24的AC供电中断时(至少是暂时)保持稳定的2.5伏电压源。例如，图1中电容器52的输出就能适合提供一个稳定的2.5伏稳定参考点。

在工作中，当输入60上的输入电压处在大约5伏时，由电阻R36，R39和R40构成的分压器产生的分压电压稍稍大于参考电压。为此而选择的输入电阻R40的电阻值是47KΩ，而分压电阻R36和R39的合成电阻值是51.7KΩ。

这样，运算放大器U18B的第一差分输入上的电压就会超过出现在运算放大器U18B的第二差分输入上的2.5伏参考电压。结果，运算放大器就会在其输出64提供大约5伏的高逻辑输出。因此，图2的电源故障检测电路26在AC供电没有中断时提供一个逻辑高电压。

当供给图1的电源24的AC供电中断时，输入60上的电压就会下降。当电压下降到某一点约4.7伏以下时，分压器在运算放大器U18B的第一差分输入上产生的电压就会降到2.5伏以下。结果，第二差分输入上的2.5伏参考电压就会超过运算放大器U18B的第一差分输入上的电压。这样，输出64上的电压就会下降到零或是一个低逻辑电压。因此，图2的电源故障检测电路26在提供给电源24的AC供电中断时就会提供一个低逻辑电压或是零伏。

反馈电阻R38和R41提供一些滞后，让电源故障信号从低逻辑电平变成高逻辑电平的门限稍稍高于电源故障信号从高逻辑电平变成低逻辑电平的门限。另外，铁氧体磁头L2防止电源故障信号状态变化所造成的虚假过渡。这种滞后和铁线圈L2有助于防止电源故障检测电路26产生的电源故障信号中虚假的状态变化。制止电源故障信号中的虚假状态变化是重要的，因为图1的处理器18在工作中如上文所述会根据在电源故障信号中检测到的任何变化而执行明显的变化。

需要指出的是，图2的电路仅仅是一个例子，本领域的技术人员很容易为用来检测图1中电源24的输出的电路提出其它实施方案，并且提供一个用来指示状态输出的信号，它对应着电源的输入24a上的AC供电的有或是无。

另外还有其它电源故障检测电路能够直接从一或多条AC电力线本身或者是从来自图1的传感器电路12的一个电压测量信号获得信息。例如，这种可选的电源故障检测电路可以包括一个提供脉冲输出的装置，用脉冲的宽度代表电力线上的电压幅值。这种装置是公知的，并且可以包括一个比较器。可以由脉冲输出构成提供给处理器18的电源故障信号。在这种情况下，处理器18会执行运算以确定电源故障检测信号的脉冲宽度是否符合AC供电的存在或者是AC供电的中断。

在任何情况下，电源故障检测电路26仅仅需要为处理器18提供一个指示AC供电中断的信号。本领域的技术人员很容易实现适合自己具体需要的这样一种电源故障检测电路。

图3表示图1中第一备用电源28的一个实施例的示意性电路图。从有关的部分来说，第一备用电源包括至少一个电池B1和一个低泄漏隔离开关U20。开关U20可以采用Sunnyvale，California的Maxim出产的MAX4501集成电路开关。电池B1通过一个二极管D18连接到开关U20的开关输入70。开关U20的控制输入68被连接到处理器18的I/O装置39(参见图1)。开关U20的偏置电压输出66被连接到处理器18的第二偏置接头44(参见图1)。

在工作中，当控制输入68从处理器18(图1)接收到一个请求使用第一备用电源28的控制信号时，如在AC供电中断期间检测到一个显示请求信号的情况下，开关U20就将开关输入70连接到偏置电压输出66。这样就能连接电池B1为图1中的第二偏置接头44提供偏置电源。

当处理器18(图1)不向控制输入68提供控制信号时，开关U20就使开关输入70从偏置电压输出66上断开。这样，电池B1就不会向处理器18的第二偏置接头44(参见图1)提供偏置电源。

图4表示可以在本发明的电表中使用的一个处理器如处理器18的具体的一组运行的流程图。具体地说，如图4所示并且如下文所述的这些操作适合由图1的处理器18来执行，但是也可以由作为任何一种电表中一部分的一个处理器来执行，只要是这种电表包括从外部电源接收AC供电的一个电源，一个能耗信息源，还有一个显示器。

该流程图包括处理器18在正常计量工作中的运行以及和电源故障期间涉及显示的运行。处理器18的正常计量操作诸如是那些与执行计量计算有关的操作是极为普通的，并且在本文中仅仅说明用来安排与电源故障期间的显示有关的操作。

步405表示的第一步是在电表10初次接通电源时执行。初次接通电源可能发生在电表10初次连接到电力线φA，φB，φC和N上时。在步405中，CPU32初始化程序参数，并且执行其它起动操作。然后，CPU32在步410中确定是否存在AC供电。为此，处理器18需要通过I/O装置39从电源故障检测电路26接收电源故障信号。然后由CPU32确定电源故障信号是否指示存在AC供电。

在步410中，如果CPU32确定存在AC供电，CPU32就继续执行步415。在步415中，CPU32通过I/O装置39接收能耗数据。然后，CPU32在步420中产生计量信息。为此，CPU32可以将从能耗电路1 6接收的原始能耗数据转换成标准单位以便存储和显示。这种操作是公知的。CPU32能够以任何形式产生计量信息，这其中包括但并不仅限于瓦特时，VA-时，VAR-时，RMS电压和电流信息。CPU32当然也能产生那些不需要显示的标准计量值。

在步420一旦产生了计量信息之后，CPU32在步425将计量信息提供给RAM36。CPU32还要在步430中将至少一些计量信息提供给显示寄存器38。然后，CPU32回到步410并且继续执行。步415到430的流程表示CPU32在存在AC供电时的“正常”操作。值得注意的是，CPU32在“正常”期间可能还适合执行多种其它功能，这些并不是本发明的核心内容，因此，为了便于解释而省略了。

无论在何种情况下，如果CPU32在执行步410时确定AC供电已经中断，CPU32就进到步435。在步435中，CPU32将一些临界数据传送到非易失性存储器20。具体地说，有些计量信息在电源故障甚至是备用电源故障时必须要加以保存。这种信息往往包括累计的瓦特时能耗信息以及时标信息。无论在何种情况下，CPU32都要从它的内部寄存器或者是其它寄存器或者是RAM36将这些信息传送给非易失性存储器20。

然后，在步440中，CPU32进入低功率模式。在低功率模式下按照现有技术公知的方式降低CPU32的时钟速度，并且CPU32令显示寄存器38、显示驱动器40和显示器从第一偏置接头42上接收的偏置电源上断开。

然后，CPU32在步445中设置一个中断定时器TIMER。CPU32在TIMER到时之前不执行其它功能。当TIMER到时，CPU32就在步450中确定从I/O装置39接收的电源故障信号是否指示AC供电已经恢复。如果不是，CPU32就在步455中令处理器18内部的时钟计数器增值。该时钟计数器在AC供电中断期间跟踪该时间。这一时钟计数器可以存储在RAM36中。

一旦时钟计数器被增值，CPU32在步460中如上文参照图1所述检测有没有操作人员发出的显示请求信号。如果没有，CPU32就回到步445并且复位TIMER。然而，如果CPU32检测到一个操作人员发出的显示请求信号，CPU32就执行步465。

在步465中，CPU32首先确定显示计数器DC是否小于三。计数器DC追踪AC供电中断期间接收到的显示请求信号的次数。如果CPU32确定DC不小于三，CPU32就回到步445而不起动显示器。因此，电表10在一次AC供电中断期间仅仅遵守或是响应多至三次显示请求。

然而，如果CPU在步465中确定DC小于三，CPU32就进到步470。在步470中，CPU32设置一个中断定时器DISPLAY。在定时器到时之前，CPU32在显示器22上显示计量信息。为此，CPU32需要按有限的时间量设置中断DISPLAY，即有足够的时间显示计量信息又避免过多地消耗功率。例如可以将定时器DISPLAY设置在128秒。

若定时器DISPLAY没有到时，CPU32就要为显示器22以及显示寄存器38和显示驱动器40提供偏置电源。为此，CPU32需要通过I/O装置39向第一备用电源28提供控制信号。然后，第一备用电源28响应这一控制信号按上文所述向第二偏置接头44进而是显示电路提供偏置电源。CPU32再按照上文中参照图1所述在显示器22上显示计量信息。

值得注意的是，按照上文中结合着步430所述，在正常操作期间可以显示第一选择组的计量信息，而在AC供电中断期间按照上文中结合着步470所述显示第二选择组的计量信息。第一选择组的计量信息可以和第二选择组的计量信息相同或者是不同。产生的计量信息当中构成计量信息中被显示的第一和第二选择组的那部分计量信息可以适合于由用户来编程。

一旦定时器DISPLAY到时，CPU32就在步475去掉显示器22以及显示寄存器38和显示驱动器40的偏置电源。为此，CPU32需要停止向第一备用电源28提供控制信号。

然后，CPU32在步480中将DC增值，然后返回步445使中断定时器TIMER复位。CPU32如上所述维持步445到480的循环，直至AC供电恢复。

与此相应，如果CPU32在执行步450时确定AC供电已经恢复，CPU32就执行步485。在步485中，CPU32退出低功率模式。具体地说，CPU32可以适当切换到用于“正常”计量操作的高速时钟。另外，CPU32使显示寄存器38、显示驱动器40和显示器22重新连接到第一偏置接头42上接收偏置电源。

然后，CPU32在步490中将存储在非易失性存储器20中的数据恢复到寄存器和这些数据在电表10“正常”操作期间存储的其他位置。在步490之后，CPU32复位计数器DC，然后返回步410。从步410起，CPU32的操作如上所述。

由于在AC供电中断期间能够显示计量信息以及上文所述的其他特征，本发明具有多方面的优点。值得注意的是，本发明的变更实施例也许不能包括本文所述的所有特征，但是仍然得益于本发明的至少一些优点。本领域的技术人员很容易根据属于本发明原理和范围内的一或多个特征自己来设计实施方案。

值得注意的是这样一个替代实施例，可以用单个备用电源提供上述实施例中第一备用电源28和第二备用电源30二者的功能。例如，图1中的第二备用电源30可以作为唯一的备用电源。为此，处理器18所需要的修改仅仅是在电源中断期间检测到一个显示请求信号时将显示器22(以及显示寄存器38和显示驱动器40)连接到第一偏置接头42。然后，在一个有限时间段显示计量信息之后，处理器18就会再次从第一偏置接头42上断开显示器22(和显示电路)。

这一实施例因需要较少的电池并且取消其他第一备用电源电路而能够降低材料成本。然而，用两个独立的备用电源能够防止在电源断电工作期间因过度使用显示器而耗尽处理器的电源，而处理器在电源断电期间要执行更关键的功能。本领域的技术人员很容易根据自身的要求来确定合适的方案。

另外还应该意识到，在AC供电中断期间用来提供能耗信息的电子显示的上述装置很容易在其他类型的电子需给电表中采纳，这其中包括气、水或其他需给电表。这种需给电表都典型地包括一个资源消耗数据或是信息以及用来产生用于显示的计量信息的处理器。例如，一个电子煤气表包括一个煤气消耗信息源和一个根据煤气消耗信息产生计量信息的处理器。本领域的技术人员很容易利用上述装置在AC供电中断期间显示计量信息。

Claims (25)

1.一种连接到设备电力系统上的电子需给电表(10)，所述电子需给电表(10)包括：

a)一个能量消耗信息源(16)；

b)一个显示器(22)；

c)将从一个外部电源接收的AC供电转换成偏置电源的一个电源(24)；

d)一个处理器(18)，基耦合到能量消耗信息源(16)，从中接收能量消耗信息，所述处理器(18)在工作中

根据至少一部分所述能量消耗信息来产生计量信息；

当所述电源(24)从所述外部电源接收AC供电时，提供计量信息的显示；

确定所述电源(24)是否没有从所述外部电源接收到AC供电；

当所述电源(24)没有从所述外部电源接收到AC供电时，检测一个由操作人员起动的显示请求信号；并且

响应检测到的所述显示请求信号而显示计量信息，其中备用电源可操作地为显示器(22)提供偏置电源。

2.按照权利要求1所述的电子需给电表(10)，其特征在于，所述电源(24)可操作地将来自所述外部电源的AC供电转换成偏置电源，所述外部电源是所述电力系统。

3.按照权利要求1或2所述的电子需给电表(10)，其特征在于，还包括一个第二备用电源(30)，在所述电源(24)不从所述外部电源接收AC供电时，该第二备用电源可操作地为所述处理器(18)提供偏置电源。

4.按照权利要求3所述的电子需给电表(10)，其特征在于，所述第二备用电源(30)包括设在所述电子需给电表(10)内部的一个电力源。

5.按照权利要求4所述的电子需给电表(10)，其特征在于，所述电力源(30)包括至少一个电池。

6.按照权利要求4所述的电子需给电表(10)，其特征在于，一个第一备用电源(28)包括设在电子需给电表(10)内部的一个电力源。

7.按照权利要求6所述的电子需给电表(10)，其特征在于，所述第一备用电源的电力源(28)包括至少一个电池。

8.按照权利要求1所述的电子需给电表(10)，其特征在于，还包括连接到所述处理器(18)的一个按钮(50)，并且其中所述按钮(50)可操作地产生所述显示请求信号。

9.按照权利要求1所述的电子需给电表(10)，其特征在于，还包括一个电源故障检测电路(26)，它可操作地提供一个用于指示向电源(24)的AC供电中断的电源故障信号，并且其中所述处理器(18)还可操作地响应所述电源故障信号来确定所述电源(24)不从外部电源接收到AC供电的时间。

10.一种操作一个电子需给电表(10)的方法，所述电子需给电表包括将从一个外部电源接收的AC供电转换成偏置电源的一个电源(24)，由此当所述电源(24)从一个外部电源接收到AC供电时，显示计量信息，并且在所述AC供电中断期间，所述方法包括以下步骤：

a)用处理器(18)接收能量消耗信息并且由此产生计量信息；

b)确定所述电源(24)是否不从所述外部电源接收AC供电；

c)在所述电源(24)不从所述外部电源接收AC供电时，检测一个由操作人员起动的显示请求信号；并且

d)响应检测到的显示请求信号使电表显示器(22)显示至少一些所述计量信息，使一个备用电源为显示器提供偏置电源。

11.按照权利要求10所述的方法，其特征在于，所述步骤b)还包括将所述电源(24)的输出和一个内部参考电压相比较，并且根据所述比较来确定所述电源(24)是否不从外部电源接收AC供电。

12.按照权利要求10所述的方法，其特征在于，所述步骤c)还包括通过检测装在电子需给电表(10)上的一个按钮(50)的状态来检测操作人员产生的显示请求信号。

13.按照权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤，在所述电源(24)不从所述外部电源接收AC供电时，采用一个第二备用电源(30)为处理器(18)提供偏置电源。

14.按照权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤，在所述电源(24)不从所述外部电源接收AC供电时，采用一个电池为处理器(18)提供偏置电源。

15.按照权利要求10所述的方法，其特征在于，所述电子需给电表(10)还包括一个电池，并且其中步骤d)还包括在所述所述电源(24)不从所述外部电源接收AC供电时，响应检测到的所述显示请求信号将所述电池连接到显示器(22)上。

16.一种用于在连接到设备电力系统的电子需给电表(10)中显示信息的装置，该装置包括：

a)一个用来将从外部电源接收的AC供电转换成偏置电源的电源(24)；

b)一个可操作地连接用来从所述电源(24)接收偏置电源的一个显示器(22)；

c)一个可操作地产生偏置电源的第一备用电源(28)；

d)一个处理器(18)，在所述电源(24)从所述外部电源(24)接收AC供电时，可操作地用来为所述显示器(22)提供偏置电源，并且，

确定所述电源(24)是否不从所述外部电源接收AC供电；

在所述电源(24)不从外部电源接收AC供电时，检测一个由操作人员起动的显示请求信号；并且

当所述电源(24)不从所述外部电源接收AC供电时，响应检测到的操作人员起动的显示请求信号，使所述备用电源(28)为所述显示器(22)提供偏置电源。

17.按照权利要求16所述的装置，其特征在于，所述处理器(18)还可操作地使当所述电源(24)从所述外部电源接收AC供电时，使所述第一备用电源(28)不为所述显示器(22)提供偏置电源。

18.按照权利要求16所述的装置，其特征在于，所述电源(24)可操作地将从所述外部电源接收的AC供电转换成偏置电源，所述外部电源是所述电力系统。

19.按照权利要求16所述的装置，其特征在于，还包括一个第二备用电源(30)，它在所述电源(24)不从外部电源接收AC供电时，可操作地为处理器(18)提供偏置电源。

20.按照权利要求19所述的装置，其特征在于，所述第二备用电源(24)包括设在电子需给电表(10)内部的一个电力源。

21.按照权利要求20所述的装置，其特征在于，所述电力源包括至少一个电池。

22.按照权利要求16所述的装置，其特征在于，所述第一备用电源(28)包括设在电子需给电表(10)内部的一个电力源。

23.按照权利要求22所述的装置，其中所述电力源包括至少一个电池。

24.按照权利要求16所述的装置，其特征在于，还包括连接到所述处理器(18)的一个按钮(50)，并且其中所述按钮(50)可操作地产生所述显示请求信号。

25.按照权利要求16所述的装置，其特征在于，还包括一个电源故障检测电路(26)，它可操作地提供一个用来指示向所述电源(24)的AC供电中断的电源故障信号，并且其中所述处理器(18)还可操作地响应所述电源故障信号来确定所述电源(24)不从所述外部电源接收到AC供电的时间。

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