CN202404153U - 单相锰铜分流器采样式预付费宽量程电能表 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种单相锰铜分流器采样式预付费宽量程电能表，属于电表领域。本实用新型计量处理模块采用90E23计量芯片，220V市电电源与计量处理模块之间设有锰铜分流器采样装置，微处理器主芯片与电磁继电器模块连接，电磁继电器模块与空气开关连接，空气开关与220V市电电源连接。本实用新型L相电流回路选锰铜阻值为120μΩ的锰铜分流器采样装置进行采样，接着经模拟低通滤波器后送至采样转换电路。同时在电流设计中为满足小电流取样的信噪比、大电流的精确计量，选择高精度、宽量程的计量芯片有效保障电能表的高、精、准、宽的计量性能，有效地节省资源，降低成本。

Description

单相锰铜分流器采样式预付费宽量程电能表

技术领域

本实用新型涉及一种单相锰铜分流器采样式预付费宽量程电能表，属于电表领域。

背景技术

随着高新技术尤其是电子信息技术的快速发展，电子式、多功能、高精度、自动抄表、防窃电、多费率等产品的优势突显，但居民的用电需求可能在电能表安装几年后出现较大的增长，尤其在每年都出现的高峰用电时段，使得最大用电负荷可能直接超过电能表的最大电流。目前市场上的单相电子式电能表的电流规格有小电流、中电流、大电流，当电流在5％Ib～Imax时，电能计量是不准确；一般地，单相电能表采用电流采样装置，即采用磁保持继电器上带有的锰铜片进行计量中的电流采样，这样的锰铜精度不是很高，而且在较宽的动态范围内研制此锰铜很难做到线性的一致性，同时，易受继电器的阻抗变化的影响，且继电器在过大电流的情况下，易随着温度的变化，继电器上锰铜的温度随之升高，进而，阻值变化，则在小电流与大电流之间线性很难一致。

另外，由于电流规格的范围与计量部分A/D采样的动态范围较小、量程较窄的缺陷，导致电能表电流规格较多。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种能够增加计量部分A/D采样的动态范围，加宽电能表计量量程，生产成本低的单相锰铜分流器采样式预付费宽量程电能表。

技术解决方案

本实用新型包括：微处理器主芯片，主控芯片电源处理模块、计量处理模块，计量处理模块采用90E23计量芯片，220V市电电源与计量处理模块之间设有锰铜分流器采样装置，微处理器主芯片与电磁继电器模块连接，电磁继电器模块与空气开关连接，空气开关与220V市电电源连接。

所述微处理器主芯片采用STM8微处理器。

所述锰铜分流器采样装置的阻值：120μΩ。

所述电磁继电器模块采用型号为：HF32F-009-ZSLQ，即电流为5A，电压为12V的强灵敏电磁型继电器。

本实用新型由于内置锰铜分流器采样装置采样电流，电磁继电器模块控制空气开关，实现控制电流通断，采用5A，12V的强灵敏型常开继电器HF32F-009-ZSLQ，保障了电能表的计量准确和电能表性能稳定可靠。

本实用新型宽量程设计能够适应在线电流的大范围变化，适合各行业使用，实现实时数据抄收，电流规格为1(100)A的单相宽量程电能表，现采用90E23计量芯片，实现了在20mA～100A电流规格内动态范围高达5000∶1，计量误差优于±0.1％，温度系数优于±150ppm/℃的计量性能。

锰铜分流器的做电流采样优势：

◆采用锰铜分流器来做电流采样不仅能有效地抗直流分量和偶次谐波，而且能有效地抗外部强磁干扰；

◆体积小，成本低，则给整款产品带来了很大的利润空间。

◆锰铜分流器用于数字电能表中作电量计量组件；微欧取样电阻采用锰铜精密电阻合金材料制造，锰铜具有优良的电阻温度特性，便于制造出各种不同结构或不同连接方式的分流器。

本实用新型区别于其他同类产品的重要特点有：

1)能有效地抗直流分量和偶次谐波，而且能有效地抗外部强磁干扰；

2)利用锰铜分流器采样，体积小，成本低；

3)利用锰铜分流器做电流采样，大大降低了产品的研发、生产成本，提高了产品的市场利润；

4)产品在研发和生产中更加简单，对于电路设计限制更轻松一些，不必为了空间的局限、电路设计方面的性能顾虑太多；

5)软硬件特殊的补偿设计，大大节省了开发资源；

6)产品的差异化带来更大利润空间；

7)提供一种单相电能表比使用其他电能表校表更简单；

8)提供一种单相电能表只有一种规格，且原材料统一；

本实用新型能覆盖各种电流规格的电能表，以适应不同用电负荷用户需求，具有兼容国网标准电能表的特点，并将成本最低化，是具有市场前景的超宽量程、且计量线性极佳的电能表.

表-1计量动态范围线性数据

表-2温度系数测试数据

附图说明

图1为本实用新型工作原理框图；

图2为本实用新型计量芯片原理框图；

图3为本实用新型主控芯片电路连接图；

图4为本实用新型外部存储模块电路连接图；

图5为本实用新型IC卡接口电路连接图；

图6为本实用新型电池电压检测模块及时钟电池检测电路连接图；

图7为本实用新型内置电磁继电器模块控制电路连接图；

图8为实本用新型电力线接口，主芯片电源处理、485电源处理、计量电源处理模块及计量模块电路连接图；

图9为本实用新型SPI串行口四线模式电路模块连接图；

图10为本实用新型电量脉冲输出电路连接图；

图11为本实用新型L相锰铜分流器接线端子与N相电流互感器接线端子；

图12为本实用新型软件整体工作流程框图；

图13为本实用新型主程序工作流程框图；

图14为本实用新型通讯模块工作流程框图；

图15为本实用新型计量模块工作流程框图；

图16为本实用新型秒任务处理模块工作流程框图；

图17为本实用新型秒任务处理模块工作流程框图；

图18为本实用新型毫秒任务处理模块工作流程框图；

图19为本实用新型分钟任务处理模块工作流程框图；

图20为本实用新型卡任务处理模块工作流程框图。

具体实施方式

实施例1

见图1，本实用新型微处理主芯片1采用STM8微处理器，微处理器主芯片1分别与RS485通讯模块2、红外通讯模块3、LCD液晶显示模块4、外部存储模块5、大盖小盖检测模块6、声光报警模块7、时钟电池模块8、脉冲输出装置模块9、主控芯片电源处理模块12、计量处理模块13、载波通信模块16、循环显示检测模块17、IC卡接口模块18、SAM加密保护模块19连接，主控芯片电源处理模块12、计量电源处理模块14、RS485电源处理模块20分别与220V市电电源连接；220V市电电源与计量处理模块13之间设有锰铜分流器采样装置15，微处理器主芯片1与电磁继电器模块10连接，电磁继电器模块10与空气开关11连接，空气开关11与220V市电电源连接。

计量处理模块13采用IDT90E23计量芯片，计量电源处理模块14为90E23计量处理模块13提供工作电压；RS485通讯模块2与RS 485电源处理模块20连接，RS 485电源处理模块20为RS485通讯模块2提供工作电压。

锰铜分流器采样装置15采用锰铜阻值：120μΩ。电磁继电器模块10采用型号为：HF32F-009-ZSLQ，即电流为5A，电压为12V的强灵敏电磁型继电器。

计量处理模块13是通过四线模式SPI串行通讯模式进行微处理器主芯片1与计量处理模块13之间的通讯，并且完成计量校表功能；

L线计量功能的实现方式：

锰铜分流器采样装置15与计量处理模块13连接，锰铜分流器采样装置15的电流输入端与计量处理模块的IN1端连接，电流输出端与计量处理模块的IN2端相连接，把采样后的电流信号进行计量处理模块13内部调整、数字处理之后，完成计量20mA～100A整体线性的一致性；

电磁继电器模块10工作方式：

微处理器主芯片模块1与电磁继电器模块10连接，电磁继电器模块10与外置空气开关装置11连接，则完成了继电器模块10控制电路。

当微处理器主芯片1通过程序判断，检测到电量在供电局规定用电范围之外，需要给用户断电时，则电磁继电器模块10处于断开状态，则电磁继电器模块10控制外置空气开关11断开；当用户进行用电缴费，则电磁继电器模块10闭合，电磁继电器模块10控制外置空气开关11闭合。

1)硬件主要电路模块电路连接及工作原理：

参照图2：本实用新型采用的计量处理模块具有以下特性：

在5000∶1的动态范围内只需单气校准有功电能，无功电能无需校准；

电参量测量功能：电压/电流有效值、平均有功/无功/视在功率、频率、功率因数和相角的引用误差均小于±0.5％；

正反向有功/无功电能均具有独立的电能寄存器；

可编程的起动和潜动功率阈值；

L线和N线的计量方式配置：防窃电模式(较大功率)、L模式(固定L线)、L+N模式(单相三线适用)和灵活模式(通过寄存器指定)；

防窃电功能下，L和N线功率比较阈值可编程设置。

其它特性

3.3V单电源供电，工作电压范围：2.8V～3.6V；3.0V～3.6V电压范围内保证芯片的计量精度；芯片数字输入引脚可兼容5V系统；

晶振频率：8.192MHz；芯片内置10pF电容，无需外置电容。

参照图3：电能表采用STM08GC101CB系列微处理器主控芯片1，是一款8字节超低功耗的MCU，高达128KB的闪存，4KB的EEPROM，包括有实时时钟、LCD、定时器、串行口、I2C、SPI串行口、A/D、D/A转换，微处理器主控芯片1的1～5脚分别为：BLCK是背光控制管脚，与图8中的R62的一脚相连；UP是循显按钮控制脚；TZ-LED是跳闸指示信号的控制引脚；SPK是报警/编程按钮控制引脚；SWIM是载波复位/编程控制引脚。

6脚NRST是编程/复位控制脚，并通过巧妙设计，选用一款复位芯片VDA3510NTA进行软件复位和编程控制，保证MCU的运行中的正常复位；

7～8脚XT21与XT22与16M晶振连接，两个22P的起振电容C22与C19给出16M的震荡，以保证电能表的正常通讯；XT1、XT2与32768HZ晶振的输入输出脚相连接，两个8P的起振电容给出32768HZ的实时时钟振荡；

LVD电源检测电路，电路中配置了一个103的退耦电容C13，一个12K的分压电阻，一个上拉电阻R31，保证完成一个电源检测电路，当LVD处于1.6V～1.8V时微处理器主芯片模块1处于正常工作状态；

S0～S17与COM1～COM7分别为液晶显示屏的横向和纵向数据通路，详见图7液晶显示电路；

微处理器主芯片模块1的59脚的SP端与一个1.2K的电阻R42相连接，通过LTV-816S光耦，进行高电平的开关电源，完成了时段投切/秒脉冲输出/需量周期输出；

I2CSCL与I2CSDA分别为串行时钟输入与串行数据输入/输出端，完成与外部存储模块的通讯；

参照图4：外部存储模块5，即M24C128-RMN6TP芯片，ISP编程接口的串行总线包括两个信号：I2CSCL、I2CSDA。同样加两个20K的上拉电阻，保证处于输入状态时处于高电平；

SCL送时钟信号，SDA送数据信号。通过SCL和SDA的配合，可以给编程逻辑传送不同的命令。编程逻辑负责将这些命令转换成EEPROM编程所需的数据和地址，并控制EEPROM做不同的操作，实现EEPROM编程。

参照图5：IC卡接口模块18电路，采用一个常闭的IC卡座MUP-C810和一款PTCM5-05B301-501/300-600抗攻击模块组合使用，进行IC卡及与SAM加密保护模块19系统进行整体的插卡加密测试及加电等功能。

参照图6：采用BAV70做限幅，组成了电池电压检测电路与时钟电池电路模块；

参照图7：该实用新型采用锰铜分流器采样装置15进行电流的采样。90E23计量芯片的10、11引脚是L线电流输入、输出端，通过锰铜分流器采样装置15进行采样，然后送入计量处理模块13的1通道，计量处理模块13再通过内部的集成电路的信号调整，进行数模转换，最终完成了电流采样。

电磁继电器模块10采用强灵敏型5A，12V，型号：10HF32F-009-ZSLQ，并通过软件来控制，当程序命令需要断电状态下，则电磁继电器模块10断开，控制外部的空气开关11执行命令，将空气开关11断开；

常开触点T7C连接NPN开关管T7的集电极，即通过电磁继电器模块10的JK1H和JK3分别连接空气开关11的输入和输出脚，则电磁继电器模块10的通断来控制外置空气开关11。电磁继电器模块10的工作原理及应用：

只要在电磁继电器模块10线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点(常开触点)吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点(常闭触点)释放。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。

可以实现低电压弱电流控制高电压强电流，继电器具有动作快、工作稳定、使用寿命长、体积小等优点。还可以实现远距离控制及自动控制等，因此在现代生活中起着越来越重要的作用。

参照图8：该图中具有计量处理模块13、电力线接口、计量电源处理模块14、主控芯片电源处理模块12和RS 485电源处理模块20；

计量处理模块13采用了一款专用的90E23芯片，其中MMD1和MMD0配置计量模式，通过软件设置即可实现。

4脚/RSTJ是所述90E23芯片复位引脚，该引脚对地接0.1uF电容滤波。应用中也可与MCU的一个输出引脚直接相连。兼容5V系统。

7、8引脚I2P、I2N分别是N线电流信号输入正端、负端，通道增益为1倍时，信号输入范围为120uVrms～600mVrms；

10、11引脚11P、I1N分别是L线电流信号输入正端、负端，通道增益为24倍时，信号输入范围为5uVrms～25mVrms；

15、16引脚VP、VN分别是电压信号输入正端、负端，信号输入范围为120uVrms～600mVrms；

WarnOut是严重错误报警引脚，当计量参数校验错误和电压失压时，严重错误报警引脚WarnOut输出高电平；

CF1是有功电能脉冲输出，电能脉冲输出宽度为80ms的高电平，该脚的输出电流最大达10mA；

IRQ是中断输出脚，当系统状态字寄存器(SysStatus，01H)中一位或多位数据被置位，IRQ输出高电平。当系统状态字寄存器(SysStatus，01H)中无有效置位值，IRQ自动回复电平；

OSCI、OSCO是计量处理模块13外置晶体的输入、输出端，在两脚之间接一个频率为8.192MHz的晶体芯片内置10pF电容，无需外置电容，这样同时具有节省资源的优势；

/CS是SPI串行通信接口的片选信号，在标准的四线SPI接口模式中，每次读写操作都必须伴随一次/CS脚的高低转换，在SPI操作完成前/CS脚必须维持低电平。

SCLK该引脚用作SPI接口时钟。SDI上的数据在SCLK的上升沿输入，SDO的数据在SCLK的下降沿输出；

读序列，首先SDI置高标志位读操作，随后SDI输入7为寄存器地址，然后该寄存器16位数据在SDO上输出。

写序列，首先SDI置低标志位写操作，随后SDI上输入7为寄存器地址，然后输入16为数据。

SPI接口具有超时和保护作用，在读写过程中，如果SCLK保持不变超过6ms，读写操作会中止，在写操作时进入高阻状态。

如果/CS置低或者两个开始指令之间超过24个SCLK周期，写错会不进行使能，读操作会取钱24个SCLK周期完成。

在读操作时，如果地址无效，读出值为全0。在写操作时，如果地址无效，没有任何寄存器会被写入。

2)电源处理部分：

220V市电电源经过低压电力线，连接一个变压器FY-DP-2818B04A，则变压器初级线圈2脚引出了计量电源处理模块14，次级线圈耦合的电压工RS485电源模块20与主控芯片电源模块12。

计量电源处理模块14中采用了一款三端稳压模块HT7533，稳压输出3.3V的电源，供计量处理模块13正常工作；

变压器次级线圈的6、7连接两个BAV99整流输出12V，再经过滤波，之后两个并联的滤波电容连接一个功耗极小的DC/DC模块MC34063AP1，再连接一个220uH的电感，最后稳压输出一个5V的电压供主控芯片正常工作；

变压器次级线圈的4、5脚通过一个限幅二极管，再通过一个三端稳压模块LM78L05，稳压后输出5V电压，供4RS 485通讯模块2正常工作；

参照图9：该图为SPI串行通信口电路设计，采用了5个LTV-816S光耦合器，进行了信号的隔离，保证电能表的安全、可靠性；

参照图10：有功电量脉冲输出模块，此电路中采用了2个LTV-816S光耦合器，CF为有功电能脉冲输出端。

参照图11：分别是L相锰铜分流器采样电路和N相电流互感器采样电路，现电路中L、N线电流采样，来完成计量信号的采集，通过参数配置完成电流采样。

3)计量处理模块功能描述：

◆计量起动功率一般不大于5％Ib对应的功率，因此，在达到起动功率但功率较小的状态下芯片并不保证计量的准确度。

◆芯片可在标准的启动功率所对应起动时间的1.2倍内起动，起动时间是两个连续的电能脉冲的间隔时间。

◆该计量模块具有N线计量与防窃电功能

计量模式可通过比较阀值

比较阀值方式：

在防窃电模式下，功率差值的比较方法为：

如果当前是L线计量，当

切换到N线计量，否则仍然维持L线计量。

如果当前是N线计量，当

切换到L线计量，否则仍然维持N线计量。

◆功率较小时的特殊处理和测量与过零输出功能

过零输出

采样电压信号过零时，芯片的ZX引脚输出宽度为5ms的过零信号。过零输出方式可由Zxcon[1:0]位(MMode，2BH)配置为正过零/负过零/全过零。

芯片输出的过零信号，可有助于系统应用中MCU在过零瞬时间的操作，如继电器拉闸、载波发送。

计量处理模块13复位功能

该电路具有滞回比较器式电源监测电路，在规定的电压范围内芯片才可正常工作。

具有两种复位方式：硬件复位和软件复位。

硬件复位：芯片具有外部复位引脚

信号低电平有效，低电平脉冲长度应大于200us。

软件复位：芯片具有软件复位寄存器(SoftReset，00H)，向该寄存器写入789AH，计量处理模块13即自动复位。

校表方式

根据引入误差原理，电能误差的校表采用先校准增益再校准角差的方法。在电能表的整个计量的动态范围内，设计中只需要单点校表。

然而，考虑到在空载或小电流情况下，因电能表用变压器对电流采样回路如锰铜电阻会引起外部干扰，芯片提供了功率失调的校准。

4)程序整体工作流程：

参照图12：

程序开始执行，然后进入RAM初始化，接着进入时钟初始化，而后进入系统检测LVD电压，当检测到低压时，电能表将会被设置停电标志。

接着系统进入中断初始化，若为上电状态，则系统会做上电I/O初始化及通讯初始化；若为掉电状态，则系统会做掉电I/O初始化。

随后，系统依次进入温度时钟校正初始化、定时器初始化、使能中断，到此，硬件初始化部分完成；

接下来，若为掉电状态，则进入掉电处理程序，若为上电状态，则进入上电处理程序。

上电处理内容如下：

系统循环等待电压升高(LVD＞1.4V)，再此期间若超过50毫秒驱动液晶全显，若LVD＜1.0V，系统复位；当电压升高后，初始化全显，接着系统会检查内部数据，如果内部数据错误延时5秒后初始化内部数据，则接下里电能表系统会处理剩余金额(同步钱包)，然后初始化继电器输出、初始化继电器输出、初始化RTC，若RTC错误时，会显示ERR-08，而后，电能表系统做上电记录，并检查ESAM安全模块，若检测到ESAM出错时，则会显示ERR-02。

接着，系统会检查报警状态，而后计算费率，接着初始化计量芯片，并检查编程记录，到此，软件初始化完成，接着进入主循环；

系统在主循环运行中，首先处理毫秒任务，接着处理半秒任务，再次处理分钟任务、通讯任务、按键任务、红外唤醒任务、处理开盖事件、处理插卡任务，最后再次重复主循环。

主程序部分参照图13：

设备上电后，首先进入系统初始化模块，对各个管脚、参数设置默认值，在初始化模块中首先对看门狗进行设置，再对毫秒标识符进行判断，若对毫秒标识设置，则进行毫秒任务处理，接着进行半秒标识设置，若未对毫秒标识设置，直接退出，对半秒标识进行设置；

如果对半秒标识进行设置，则进行秒任务处理，依次对时钟进行，费率时段进行检查，接着进行用电处理；若未对半秒标识进行设置，则退出；

再次对半秒标识进行判断，若半秒标识判读通过，则进行分钟任务处经理，否则进入通讯标识判断，若对通讯标识设置，则进入通讯处理，否则进行按键中断判断，若对按键进行设置，则进行按键处理，否则退出；

接着进行下一个程序开盖时间判断，若有开关事件发生，则进行开盖处理，否则进行插卡事件判若对插卡事件进行判断；

若有插卡事件的发生，则对IC卡进行处理，否则，退出，跳转返回到毫秒标识判断，如同上面的工作流程。

通讯处理部分参照图14：

在RS485通讯模块2处理中，首先，对串行口进行中断响应，接着对串行口数据进行接收，而后，对RS485通讯模块2时间进行判断，若通过RS485串行通讯口判断到有事件发生，则对通讯帧格式进行检测判断，否则，退出，进行红外通讯模块3进行时间判断，若检测到通过红外通讯模块3有事件发生，则进行通讯帧格式检测判断，否则，退出，进行载波通讯模块16事件判断，若检测到载波通讯模块16事件，则对通讯帧格式进行判断，否则退出，跳转到各信道肯定\否定应道；

1)当未检测通讯帧格式时，各信道肯定\否定应答，直到各通讯结束；

2)当检测到通讯帧格式，则各信道通讯状态显示进行设置，接着校表指令判断，若需校表操作，则RS485通讯模块2进行通讯处理，完成校表功能；若不需校表操作，则进入参变量设置判断，若判断到需要参变量执行设置命令，则进行参变量设置操作，否则退出，跳到读数据操作，接着各信道进行肯定\否定应答，各通讯结束。

计量处理部分参照图15：

在计量处理模块13中，首先进行定时中断脉冲扫描，接着进行脉冲计数，每发生3200个脉冲，则计量处理模块13进行采样之后，计量居民用户已用1度电量。依次，计量处理模块13中会一直进行脉冲计数，并对电量、金额转换，计量芯片并通过四线模式SPI串行口与CPU进行通讯，进行数据的采集、计算、转换及存储等处理，接着进行潜动判断，若判断到电能表计量具有潜动，则电能表会进行脉冲计数防潜动处理，则进入电流方向反向判断，若电能表无潜动现象，则直接进入电流方向反向判断；

1)若判断到电流方向是反向，则进行电流反向显示，然后电流反向延时，接着计算反向费率总电量，而后计算总用电量，并且增加用电金额处理，最后进入数据保存、备份处理状态；

2)若判断到电流方向没有反向，则电能表开始计算费用电量，计算总用电量，然后增加用电金额，最后进行数据保存、备份处理。

3)在校表中，根据引入误差的原理，电能表采用先校准增益，再校准角差的方法。在电能表的整个计量的动态范围内，设计中只需要单点校表；

4)考虑到在空载或小电流情况下，因电能表用变压器对电流此案样回路如锰铜电阻会引起外部干扰，芯片提供了功率失调的校准。

秒任务处理部分

参照图16：当设备上电后，首先进入上电延时1分钟处理，接着判断10秒延时时间是否已到？

若10秒延时时间已到，则执行下一个命令，进入了电池电压检测操作，若未判断到10秒延时时间未到，则再次返回到上电延时1分钟处理命令；若10秒延时时间已到，则执行下一个命令，进入了电池电压检测操作，接着对计量芯片进行处理，接着依次执行电流隐藏处理、电流电压显示处理、开盖信号检测，最终保障每轮循环检测时，设备的状态时笔记哦啊稳定的，避免了外界或因自身原因造成的设备初始时状态意外修改。

参照图17：在设备上电后，首先，获取当前时间，防潜动设置，接着依次对电能表进行继电器错误检测、ESAM错误检测、温度检测，而后判断电能表的通讯地址改变延时时间是否已到？若延时时间未到，则执行判断是否有低压、升压检测，否则退出，载波模块进行复位操作，接着进行判断低压升压检测；

1)若判断到电能表实施了低压升压检测动作，则继电器状态进行重置，接着进行判断是否具有过压检测，否则直接进入判断过压检测命令；

2)若电能表有过压检测操作，则会显示过压错误状态，接着进行判断超功率因数是否超限，

3)若判断到有超功率因数超限检测动作，则会显示功率因数超限状态，否则退出，执行下一个检测命令，即潮流反向检测，同样地，直到判断密码错误延时检测，若判断到电能表具有密码错误延时检测操作，则电能表对密码验证错误处理并进行状态显示操作，否则直接结此部分。

分钟任务处理部分参照图18：

在分钟任务处理模块中，首先，进行分钟任务标识清零操作，接着电能表进行获取当前费率时段操作，而后进行费率时间段切换判断，

1)当进行费率使劲段切断处理，接着保存费率时段动作，而后进行更新当前费率时段操作、更新当前费率电价处理，接着进行判断是否为月冻结日？

2)若为月冻结日，则进行保存当月冻结数据操作，接着执行下一个判断，即定时冻结判断，否则，直接退出，跳转到定时冻结判断；

3)若判断到有定时冻结，则保存定时冻结数据，接着进行日冻结操作判断，否则直接退出，跳转执行日冻结判断；

4)若判断为日冻结时，则电能表会执行保存日冻结数据操作，接着执行零点冻结判断，否则退出，直接跳转执行零点冻结判断；

5)若判断到零点冻结时，则进行保存零点冻结数据操作；否则结束分钟任务操作。

6)在计量电流采样部分，锰铜的处理方式通过了温度线性补偿，通过程序的配合巧妙设计做到对主控、计量的温度线性补偿处理，来提高计量的线性的一致性。

毫秒任务处理部分参照图19：

在秒任务处理模块中，依次进行低压检测、按键检测、红外处理延时操作，接着进行50毫秒标志位检测操作，接着对继电器处理延时操作进行判断，若判断到继电器处理有延时动作，则电能表开始继电器控制处理，否则直接进入蜂鸣器处理延时判断，

当判断到有蜂鸣器处理延时动作，则电能表进入了蜂鸣器控制处理操作，否则，再次进行蜂鸣器延时判断，若判断到电能表具有蜂鸣器延时处理情况下，则电能表进行通讯倒计时处理，否则，退出。接着直接对按键进行判断，是否被按下，若被按下，则对按键进行延时处理；若按键未被按下，则电能表进入载波通讯检测状态，接着进行插卡信号检测操作，最后毫秒任务结束。

卡操作处理部分参照图20：

在IC卡接口模块18中，首先，对电能表进行判断插卡状态，检测有无插卡信号？

1)若有插卡信号指示，则电能表进入插卡状态显示，接着ESAM/IC卡进行复位，接着进行，IC卡是否识别判断，若IC卡被识别，随后，进行判断是否选择主文件？若需要选择主文件，则更新用电数据操作，接着进行卡类型判断若判断到卡类型，则判断内部认整是否通过？

2)若未识别到IC卡，则退出，直接跳转到卡操作错误状态显示；若不需要选择主文件时，同样直接退出，跳转到卡操作错误状态显示

3)当未判断到卡类型，则电能表会显示卡操作错误状态

4)当内部认证通过时，则执行非公开密钥认证判断，否则，直接显示认证错误信息；

5)当判断到没有非公开密钥认证，则电能表会显示出认证错误信息。

6)当判断到有非公开密钥认证，则电能表会进行更新用电数据操作，接着电能表会显示卡操作成功信息，最后结束此部分操作。

本实用新型采用三相宽量程电能表时，只需要在设计到电源部分时，单项电源扩为三相电源，单项载波扩为三相载波即可。工作方式与上述实施例相同。

Claims (4)

1.单相锰铜分流器采样式预付费宽量程电能表，包括：微处理器主芯片，主控芯片电源处理模块、计量处理模块，其特征在于，计量处理模块采用90E23计量芯片，220V市电电源与计量处理模块之间设有锰铜分流器采样装置，微处理器主芯片与电磁继电器模块连接，电磁继电器模块与空气开关连接，空气开关与220V市电电源连接。

2.根据权利要求1所述的单相锰铜分流器采样式预付费宽量程电能表，其特征在于，微处理器主芯片采用STM8微处理器。

3.根据权利要求1所述的单相锰铜分流器采样式预付费宽量程电能表，其特征在于，所述锰铜分流器采样装置的阻值：120μΩ。

4.根据权利要求1所述的单相锰铜分流器采样式预付费宽量程电能表，其特征在于，所述电磁继电器模块采用型号为：HF32F-009-ZSLQ，即电流为5A，电压为12V的强灵敏电磁型继电器。

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