CN203981869U - 基于FlexRay总线电能表误差检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于FlexRay总线电能表误差检测系统，该系统包括N个误差仪单元、上位机、主控系统、标准时钟、标准表、N个被检电能表，误差仪单元通过双通道的FlexRay总线与上位机与主控系统进行通信，FlexRay总线有两个通道，可以进行独立地数据传输，也可以把一个通道当作另一个通道的冗余备份。每一个误差仪单元与一块被检电能表相连，标准表输出的标准脉冲信号并接到各个误差仪单元，标准时钟模块产生的时钟脉冲信号也与各个误差仪单元并接。本实用新型接的误差仪单元的数量更多，通信速度更快，通信距离更长，通信的可靠性更好，且校验的时间更短。

Description

基于FlexRay总线电能表误差检测系统

技术领域

本实用新型涉及电能表校验技术领域，特别是涉及一种基于FlexRay总线多工位电能表误差检测系统。

背景技术

随着电能表校验台CPU运算速度的大幅度提高使得系统对通讯质量和速度提出了更高的要求。为了提高电能表检定效率，电能表误差检测仪并行检测的数量也越来越多，通信数据量越来越大。485通讯方式在速度和实时性已经很难满足要求。CAN相对485来说，有了很大的改进，但CAN的传输速率最快只有1MHz，并且在现场多表位情况下，要达到可靠通信，通信速率往往只能达到100KHz。新兴的FlexRay总线采用冗余备份的方法进行双线通信，当其中一根通信线路故障时，可以由另一根承担单线通信任务；在速度方面，FlexRay可以达到20Mbps的通信速率。所以，在可靠性和速度上都能很好地满足多表位电能表误差检测仪要求。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种FlexRay总线电能表误差检测系统。主要解决原有电能表误差检测设备存在通讯慢、工位数量少、可靠性不够理想等缺陷，影响了电能表的检定和校验的技术问题。本实用新型提供的一种基于FlexRay总线的多工位电能表误差检测系统，其工位数量可达124个，可靠性高，数据传输速度快，电能表误差检测效率高。

本实用新型一种基于FlexRay总线多工位电能表误差检测系统，包括N个误差仪单元、上位机、主控系统、标准时钟、标准表、N个被检电能表。

每个误差仪单元通过双通道的FlexRay总线与上位机与主控系统进行通信，N个误差仪单元、上位机、主控系统都挂载在同一条FlexRay总线上。FlexRay总线有两个通道，分别为通道1和通道2，通道1和通道2可以进行独立地数据传输，也可以把一个通道当作另一个通道的冗余备份。每一个误差仪单元与一块被检电能表相连，即将被检电能表输出的被检脉冲信号和被检时钟信号连接到误差仪单元。标准表输出的标准脉冲信号并接到各个误差仪单元，标准时钟模块产生的时钟脉冲信号也与各个误差仪单元并接。

误差仪单元包括单片机模块，脉冲整形模块，温度检测模块，显示模块，FlexRay总线模块，串口485模块。其中脉冲整形模块6路施密特触发反相器中的4路与与单片机模块的4个定时器接口相连，温度检测模块与单片机的AD口相连，显示模块通过FSMC总线与单片机相连，FlexRay总线模块与单片机的串口相连，串口485模块与单片机串口相连；

单片机模块选择基于Cortex-M3内核的MCU，和相同价位普通内核的MCU相比，该类型的MCU有更强的控制和运算能力。单片机模块和显示模块之间通过FSMC总线相连，显示屏选择带有ILI9325驱动的TFT屏。用TFT屏代替在传统使用中的数码管，显示信息更加丰富，显示界面更加美观。脉冲整形模块与单片机定时器接口相连，对标准表脉冲、标准时钟脉冲、被检表脉冲、被检表时钟脉冲进行整形，降低脉冲的干扰信号，提高单片机对脉冲信号捕捉计数的准确性。温度检测模块与单片机AD口相连。FlexRay总线模块与单片机的串口相连，利用单片机自身的串口作为通信控制器，总线控制器采用恩智浦公司的TJA1080，主要负责与上位机和主控系统进行通信。串口485模块与单片机串口相连。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是误差仪单元的的数量更多，通信速度更快，通信距离更长，通信的可靠性更好，误差测试与频率测试能够同时进行，并且能将测试数据实时上传到上位机，校验过程更智能化，校验的时间更短。

附图说明

图1为电能表误差检测系统框图；

图2为电能表误差检测系统误差仪单元硬件框图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

  如图1所示，电能表误差检测系统包括上位机、主控系统、N个误差仪单元、标准时钟、标准表、N个被检表。上位机、主控系统、N个误差仪单元三者之间通过FlexRay总线进行通信，上位机、主控系统、N个误差仪单元都挂载在同一条FlexRay总线上。FlexRay总线有两个通道，分别为通道1和通道2，双通道可以独立进行数据传输，也可以将一个通道作为另一个通道的冗余备份。每一个误差仪单元与一块被检表相连，将被检表的被检脉冲信号和被检时钟信号接到误差仪单元。标准表与N个误差仪单元并连，将标准表输出的标准脉冲信号并接到各个误差仪单元。标准时钟也与N个误差仪单元并连，将标准时钟输出的时钟脉冲信号并接到各个误差仪单元，标准时钟的频率为500KHz。综上可知，每一个误差仪单元都接有四路脉冲信号，分别为标准表脉冲信号，500KHz的标准时钟信号，被检表脉冲信号和被检表时钟信号。通过对标准脉冲和被检脉冲进行捕捉计数，可以算出电能表的误差，通过对时钟脉冲和被检表的时钟脉冲进行捕捉计数，可以算出被检表的时钟频率，从而算出电能表日计时误差。

如图2所示，电能表误差检测仪包括单片机模块，脉冲整形模块，温度检测模块，显示模块，FlexRay总线模块，串口485模块。

作为优选，单片机模块可选择STM32单片机作为处理器，该单片机主频可达72MHz，具有多路定时器和丰富的外设，性价比很高，非常适合用来作为误差仪的处理器。

图1所示的标准表脉冲信号，标准时钟信号，被检表脉冲信号和被检表时钟信号都与脉冲整形模块相连。脉冲整形模块可选择一款施密特触发器类型的芯片，如74HC14，该芯片共有6路施密特触发反相器，此处只需用到其中4路。脉冲整形模块与单片机模块的4个定时器接口相连。

温度检测模块与单片机的AD口相连，温度传感器可选择NTC热敏电阻，采样电压通过运算放大器进行调理后连到单片机的AD口，运算放大器可选择LM324。

显示模块通过FSMC总线与单片机相连，屏幕可选择2.4寸ILI9325驱动的TFT屏，屏幕的分辨率为320*240,颜色深度为16位，用该屏幕来显示，显示内容丰富，显示效果较好。

FlexRay总线模块与单片机的串口相连，FlexRay总线模块总线控制器可选择TJA1080芯片，每一个FlexRay总线模块需要两片TJA1080芯片。通信控制器利用单片机本身的串口外设。

串口485模块与单片机串口相连，总线控制芯片可选择MAX485。

基于FlexRay总线多工位电能表误差检测方法，具体包括以下步骤：

步骤1：系统上电后，主控系统通过FlexRay总线向误差仪单元发送被检表常数，误差仪接收到数据后存储数据并显示。

步骤2：上位机通过FlexRay总线给主控系统发送测试内容命令。

步骤3：主控系统根据测试内容命令，调整信号源和功率放大器，输出设定的三相电压电流信号。

步骤4：待信号源输出稳定后，主控系统通过FlexRay总线向误差仪单元广播测试命令。其中误差和频率同时测试命令包含标准表常数、被检表的脉冲数、标准时钟脉冲数。

步骤5：误差仪单元在接收到测试命令后，根据测试内容开始相应测试。误差仪同时对被检表被检脉冲与被检时钟，标准表的标准时钟脉冲，标准时钟脉冲进行捕捉计数。

误差与频率计算公式如下：

被检表误差计算公式：                                               ，其中K系数为，N为被检表的脉冲数，n为标准表脉冲数。

被检表时钟频率计算公式：,其中N为被检表的时钟脉冲数，n为标准时钟脉冲数。

步骤6：误差仪单元在测得误差数据或频率数据后，通过FlexRay总线将数据返回给上位机，接着进行下一次测试。

步骤7：上位机向主控系统和误差仪单元发送停止测试命令，信号源将电压电流降为0，误差仪单元变为停止测试状态。

Claims (2)

1. 基于FlexRay总线电能表误差检测系统，包括N个误差仪单元、上位机、主控系统、标准时钟、标准表、N个被检电能表；

其特征在于：每个误差仪单元通过双通道的FlexRay总线与上位机与主控系统进行通信，N个误差仪单元、上位机、主控系统都挂载在同一条FlexRay总线上；FlexRay总线有两个通道，分别为通道1和通道2，通道1和通道2可以进行独立地数据传输，也可以把一个通道当作另一个通道的冗余备份；每一个误差仪单元与一块被检电能表相连，即将被检电能表输出的被检脉冲信号和被检时钟信号连接到误差仪单元；标准表输出的标准脉冲信号并接到各个误差仪单元，标准时钟模块产生的时钟脉冲信号也与各个误差仪单元并接。

2.根据权利要求1所述的基于FlexRay总线电能表误差检测系统，其特征在于：误差仪单元包括单片机模块，脉冲整形模块，温度检测模块，显示模块，FlexRay总线模块，串口485模块；其中脉冲整形模块6路施密特触发反相器中的4路与与单片机模块的4个定时器接口相连，温度检测模块与单片机的AD口相连，显示模块通过FSMC总线与单片机相连，FlexRay总线模块与单片机的串口相连，串口485模块与单片机串口相连。