CN203643504U - 基于soc技术的单相智能电能表 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种低成本、可靠性高的基于SOC技术的单相智能电能表，包括核心芯片组，所述核心芯片组分别连接有供电系统、电压分压电路、电阻分流电路和电流互感电路，所述供电系统包括电源电路和电池模块；所述核心芯片组包括计量芯片、MCU模块、带有数字补偿的低功耗实时时钟(RTC)、闪存存储器和LCD驱动器。本实用新型基于SOC技术的单相智能电能表，减少了外围元器件数量、压缩产品体积；数字信号处理单元替代模拟器件，对电磁环境、温度、湿度和工作漂移的敏感度大大降低；具有低成本、低功耗、高精度的优势，性能远超传统“计量芯片+MCU+时钟芯片”的设计方案。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电能表，尤其是一种基于SOC技术的单相智能电能表。
背景技术
随着我国经济高速发展，电力行业也得到了迅猛的发展，尤其智能电网概念提出后，大大带动了电能表的需求。由于需求量增加，单相智能电能表也迎来了蓬勃发展的机会。同时，随着电网集中招标政策的强势推行，性能优良、价格低廉的单相智能电能表是各厂家追逐的趋势。在国内市场上，单相智能电能表已进入微利时代，其成本压力之大，将本来就处于利润底端的单相智能电能表推到了风口浪尖。如何在满足电网公司所有规范的条件下，降低电表成本，成为各大电表企业迫切急待解决的问题。
随着IC技术的发展，我们把越来越多的功能集成到一个单硅片上已成为可能。一般说来， SOC称为系统级芯片，意指它是一个产品，是一个有专用目标的集成电路，其中包含完整系统并有嵌入软件的全部内容。同时它又是一种技术，用以实现从确定系统功能开始到软/硬件划分，并完成设计的整个过程。SOC芯片不仅可以减少单相智能电能表外围元器件数量、压缩产品体积；降低功耗，还可以极大提高其性能。在SOC方案中，由于数字信号处理单元替代模拟器件，使单相智能电能表对电磁环境、温度、湿度和工作漂移的敏感度大大降低，性能远超传统“计量芯片+MCU+时钟芯片”的设计方案，且由于去掉了价格较高的时钟芯片、计量芯片等关键元器件，降低了硬件方案成本，为电表厂商争取了更大的利润空间。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种低成本、可靠性高的基于SOC技术的单相智能电能表。
实现本实用新型目的的基于SOC技术的单相智能电能表，包括核心芯片组，所述核心芯片组分别连接有供电系统、电压分压电路、电阻分流电路和电流互感电路，所述供电系统包括电源电路和电池模块；所述核心芯片组包括计量芯片、MCU模块、带有数字补偿的低功耗实时时钟(RTC)、闪存存储器和LCD驱动器。
所述电压分压电路为电阻串联分压电路，电阻电流电路的 L线电流的采样采用锰铜分流器，电流互感电路的N线（零线）电流采样采用电流互感器。
所述计量芯片采用具备宽电流计量功能的RN8213。
所述核心芯片组还连接有通信模块。
所述核心芯片组还连接有人机交互模块。
所述核心芯片组还连接有费控加密模块。
所述核心芯片组还连接有扩展外部存储器。
所述核心芯片组还连接有脉冲输出模块。
所述脉冲输出模块包括秒脉冲输出和功率脉冲输出电路。
本实用新型的有益效果如下：与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：1）减少外围元器件数量、压缩产品体积；2）高精度、低成本、低功耗；3）数字信号处理单元替代模拟器件，对电磁环境、温度、湿度和工作漂移的敏感度大大降低，性能远超传统“计量芯片+MCU+时钟芯片”的设计方案；4）电源、高性能电池组成供电系统采用变压器降压电源，一方面大大降低了系统成本，另一方面保证了系统电源的稳定性。整个电路，将电网电压信号经变压器降压后，再经过整流、滤波、稳压环节，最后给系统供电。
附图说明
图1为本实用新型的基于SOC技术的单相智能电能表的结构示意图。
具体实施方式
本实用新型的实施例如下：如图1所示，本实用新型的基于SOC技术的单相智能电能表，包括核心芯片组，所述核心芯片组分别连接有供电系统、电压分压电路、电阻分流电路和电流互感电路，所述供电系统包括电源电路和电池模块；所述核心芯片组包括计量芯片、MCU模块、带有数字补偿的低功耗实时时钟(RTC)、闪存存储器和LCD驱动器。
所述电压分压电路为电阻串联分压电路，电阻电流电路的 L线电流的采样采用锰铜分流器，电流互感电路的N线（零线）电流采样采用电流互感器。
所述计量芯片采用具备宽电流计量功能的RN8213。
所述核心芯片组还连接有通信模块、人机交互模块、费控加密模块、扩展外部存储器和脉冲输出模块。脉冲输出模块包括秒脉冲输出和功率脉冲输出电路。
通信模块，主要由三个独立的物理通信接口（RS-485通信、红外通信和载波通信），三个通信方式互不干扰，都支持半双工的传输模式。
人机交互模块主要包括显示与按键，本设计的智能电能表采用LCD(Liquid Crystal Display)液晶显示屏作为显示器件，可用于显示当前和历史月度电量数据，电压、电流、用功功率、功率因数、频率等电参量数据；按键电路一共由循显按键、编程按键和开盖检测按键组成。
费控加密模块在电能表中作为钱包使用，存储充值及消费金额以及其他一些重要的参数，同时具有身份识别功能，与外部卡片进行双向身份认证。还可以实现数据的安全存储、数据的加解密、终端身份的识别与认证等功能。
外部扩展存储器采取的是I2C总线电路，主要用于保存重要数据和今后扩容保留空间。
脉冲输出模块包括秒脉冲输出和功率脉冲输出电路。秒脉冲电路用于测试内部时钟的误差，其输出的周期为1s的方波信号。功率输出电路包括光指示和测试辅助端，可通过二极管闪烁的频率判断当前的有功功率大小，辅助端子主要进行误差的精确测量。
本实用新型的基于SOC技术的单相智能电能表，实现了有功电能误差在5000:1动态范围内<0.1%，两路电流和一路电压有效值测量在1000:1动态范围内，有效误差<0.1%。最大限度减少外围元器件数量、压缩产品体积、降低功耗、降低电磁环境、温度、湿度和工作漂移的敏感度。
本实用新型的基于SOC技术的单相智能电能表，极大地简化电能表的软件和硬件设计，减少电能表系统芯片数量，不仅提高了系统的可靠性，还降低了生产成本，是一款值得推广的新型电能表产品。
上面所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神前提下，本领域普通工程技术人员对本实用新型技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。
Claims (9)
1.一种基于SOC技术的单相智能电能表，其特征在于：包括核心芯片组，所述核心芯片组分别连接有供电系统、电压分压电路、电阻分流电路和电流互感电路，所述供电系统包括电源电路和电池模块；所述核心芯片组包括计量芯片、MCU模块、带有数字补偿的低功耗实时时钟、闪存存储器和LCD驱动器。
2.根据权利要求1所述的基于SOC技术的单相智能电能表，其特征在于：所述电压分压电路为电阻串联分压电路，电阻电流电路的 L线电流的采样采用锰铜分流器，电流互感电路的N线电流采样采用电流互感器。
3.根据权利要求1所述的基于SOC技术的单相智能电能表，其特征在于：所述计量芯片采用具备宽电流计量功能的RN8213。
4.根据权利要求1～3任一所述的基于SOC技术的单相智能电能表，其特征在于：所述核心芯片组还连接有通信模块。
5.根据权利要求1～3任一所述的基于SOC技术的单相智能电能表，其特征在于：所述核心芯片组还连接有人机交互模块。
6.根据权利要求1～3任一所述的基于SOC技术的单相智能电能表，其特征在于：所述核心芯片组还连接有费控加密模块。
7.根据权利要求1～3任一所述的基于SOC技术的单相智能电能表，其特征在于：所述核心芯片组还连接有扩展外部存储器。
8.根据权利要求1～3任一所述的基于SOC技术的单相智能电能表，其特征在于：所述核心芯片组还连接有脉冲输出模块。
9.根据权利要求8所述的基于SOC技术的单相智能电能表，其特征在于：所述脉冲输出模块包括秒脉冲输出和功率脉冲输出电路。
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|---|---|---|---|---|
| CN105759089A (zh) * | 2014-10-27 | 2016-07-13 | 马克西姆综合产品公司 | 温度补偿实时时钟 |
| CN106569029A (zh) * | 2016-11-25 | 2017-04-19 | 华立科技股份有限公司 | 单相智能电表 |
| CN112147390A (zh) * | 2020-09-23 | 2020-12-29 | 国网山东省电力公司莒县供电公司 | 一种自动报警防窃电能表 |
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