CN213023329U - 一种基于罗氏线圈的电能计量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于罗氏线圈的电能计量装置，包括依次连接的罗氏线圈、取样电路、计量芯片差动放大电路和微处理器，所述的计量芯片为ATT7022E，所述的罗氏线圈、差动放大电路和微处理器依次连接。与现有技术相比，本实用新型具有计量精度高、结构简单和量程大等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力计量仪器仪表领域，尤其是涉及一种基于罗氏线圈的电能计量装置。
背景技术
随着罗氏线圈电流互感器技术的逐渐成熟，在电力行业电能计量的使用也越来越广泛。尤其在大动态电流变化的场合，许多电器设备已经采用罗氏线圈替代CT做大动态范围电流采样。目前，校准是提高计量精度的最可靠的方法，传统的校准方法存在以下问题：
使用分段标定方法软件编写复杂，且在换挡点容易来回反复切换，造成数据不稳定；
校准过于依赖原始校准传感器，对于外置罗氏线圈或使用第三方传感器的使用场合，匹配度差造成精度变差；
一般罗氏线圈的测量范围比较大，如果分段一一标定工作量比较大，增加生产成本。
实用新型内容
本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于罗氏线圈的电能计量装置，计量精度高，结构简单，量程大。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种基于罗氏线圈的电能计量装置，包括依次连接的罗氏线圈、取样电路、计量芯片和微处理器，还包括差动放大电路，所述的计量芯片为ATT7022E，所述的罗氏线圈、差动放大电路和微处理器依次连接。
进一步地，所述的微处理器为ARM CORTEX-M3。
进一步地，所述的取样电路包括第七电阻R112和第八电阻R113，所述的R112的两端分别连接地线以及罗氏线圈的一个自由端，所述的R113的两端分别连接地线以及罗氏线圈的另个自由端，所述的计量芯片的正模拟输入引脚连接在R113与罗氏线圈之间，所述的计量芯片的负模拟输入引脚连接在R112与罗氏线圈之间。
进一步地，还包括前级滤波电路，该前级滤波电路包括第三电阻R116、第四电阻R117、第七电容C67和第八电容C68，所述的R116串联在计量芯片的正模拟输入引脚与罗氏线圈之间，所述的R117串联在计量芯片的负模拟输入引脚与罗氏线圈之间，所述的C67一端连接在R117和ATT7022E之间，另一端接地，所述的C68一端连接在R116和ATT7022E之间，另一端接地。
进一步地，所述的差动放大电路包括运算放大器U13A、第一电阻R114、第二电阻R115、第九电阻R118和第五电阻R119，所述的R114一端连接罗氏线圈，另一端连接U13A的反向输入端，所述的R115一端连接罗氏线圈，另一端连接U13A的同向输入端，所述的R119两端分别连接U13A的输出端和反向输入端，所述的R118一端连接电源，另一端连接U13A的同向输入端，所述的R118两端并联有第三电容C66。
进一步地，所述的差动放大电路还包括第六电阻R120，所述的R120分别连接U13A的输出端和微处理器，所述的R120和微处理器之间下拉有第五电容C70。
进一步地，所述的R119两端并联有第四电容C69。
进一步地，所述的U13A的反向输入端和同向输入端之间连接有第二电容C65。
进一步地，所述的罗氏线圈两端并联有第一电容C64。
进一步地，所述的微处理器连接有RS485接口。
与现有技术相比，本实用新型具有以如下有益效果：
(1)本实用新型依次连接的罗氏线圈、计量芯片和微处理器，计量芯片为ATT7022E，ATT7022E具备罗氏线圈直接接入计量的功能，ATT7022E内置的积分电路功能可以针对罗氏线圈进行信号恢复，微处理器通过差动放大电路监测罗氏线圈的电流值，微处理器根据电流值大小实时校准ATT7022E，实现对罗氏线圈内大范围的电流值的精确计量，利用ATT7022E自身的具备罗氏线圈计量功能，结构简单，校准过程简单，成本低，ATT7022E进行多量程计量，计量的范围广且计量精度高；
(2)本实用新型在ATT7022E与罗氏线圈之间设有前级滤波电路，提高了ATT7022E的计量精度；
(3)本实用新型在U13A的输出端和微处理器之间串联有第六电阻，第六电阻和微处理器之间下拉有第五电容，用于信号滤波，提高信号的稳定性；
(4)本实用新型在第五电阻两端并联有用于滤波的第四电容，提高信号的稳定性；
(5)本实用新型在运算放大器的反向输入端和同向输入端之间连接有第二电容，在罗氏线圈两端并联第一电容，用于滤波，提高信号稳定性。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。
一种基于罗氏线圈的电能计量装置，罗氏线圈、取样电路、前级滤波电路、计量芯片、差动放大电路和微处理器，计量芯片为ATT7022E，罗氏线圈、差动放大电路和微处理器依次连接，微处理器为ARM CORTEX-M3，微处理器连接有用于与外界通信的RS485接口；
取样电路包括第七电阻R112和第八电阻R113，R112的两端分别连接地线以及罗氏线圈的一个自由端，R113的两端分别连接地线以及罗氏线圈的另个自由端，计量芯片的正模拟输入引脚连接在R113与罗氏线圈之间，计量芯片的负模拟输入引脚连接在R112与罗氏线圈之间；
前级滤波电路包括第三电阻R116、第四电阻R117、第七电容C67和第八电容C68，R116串联在计量芯片的正模拟输入引脚与罗氏线圈之间，R117串联在计量芯片的负模拟输入引脚与罗氏线圈之间，C67一端连接在R117和ATT7022E之间，另一端接地，C68一端连接在R116和ATT7022E之间，另一端接地；
差动放大电路包括运算放大器U13A、第一电阻R114、第二电阻R115、第九电阻R118、第五电阻R119，第六电阻R120、R114一端连接罗氏线圈，另一端连接U13A的反向输入端，R115一端连接罗氏线圈，另一端连接U13A的同向输入端，R119两端分别连接U13A的输出端和反向输入端，R119两端并联有用于滤波的第四电容C69，R118一端连接电源，另一端连接U13A的同向输入端，R118两端并联有第三电容C66，R120分别连接U13A的输出端和微处理器，R120和微处理器之间下拉有第五电容C70，R120和C70用于滤波。
U13A的反向输入端和同向输入端之间连接有第二电容C65，罗氏线圈两端并联有第一电容C64，C65和C64用于滤波。
ATT7022E为针对电能计量设计的大规模集成电路，具备罗氏线圈直接接入计量的功能，ATT7022E内置的积分电路功能可以针对罗氏线圈进行信号恢复，实现较高的测量精度。
微处理器通过差动放大电路获取罗氏线圈的电流值并根据该电流值大小实时校准ATT7022E，ATT7022E通过取样电路进行电能计量，并将计量数据传输给微处理器，实现电流段的精确计量。
本实用新型提出了一种基于罗氏线圈的电能计量装置，利用ATT7022E自身的具备罗氏线圈计量功能，方案更简单，综合成本较低，外围辅助电路较少，可以制作更小的体积电能计量装置，利用集成电路自身的校准，面对大动态范围计量，校准方法简单，降低生产成本。
以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种基于罗氏线圈的电能计量装置，包括依次连接的罗氏线圈、取样电路、计量芯片和微处理器，其特征在于，还包括差动放大电路，所述的计量芯片为ATT7022E，所述的罗氏线圈、差动放大电路和微处理器依次连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于罗氏线圈的电能计量装置，其特征在于，所述的微处理器为ARM CORTEX-M3。
3.根据权利要求1所述的一种基于罗氏线圈的电能计量装置，其特征在于，所述的取样电路包括第七电阻R112和第八电阻R113，所述的R112的两端分别连接地线以及罗氏线圈的一个自由端，所述的R113的两端分别连接地线以及罗氏线圈的另个自由端，所述的计量芯片的正模拟输入引脚连接在R113与罗氏线圈之间，所述的计量芯片的负模拟输入引脚连接在R112与罗氏线圈之间。
4.根据权利要求3所述的一种基于罗氏线圈的电能计量装置，其特征在于，还包括前级滤波电路，该前级滤波电路包括第三电阻R116、第四电阻R117、第七电容C67和第八电容C68，所述的R116串联在计量芯片的正模拟输入引脚与罗氏线圈之间，所述的R117串联在计量芯片的负模拟输入引脚与罗氏线圈之间，所述的C67一端连接在R117和ATT7022E之间，另一端接地，所述的C68一端连接在R116和ATT7022E之间，另一端接地。
5.根据权利要求1所述的一种基于罗氏线圈的电能计量装置，其特征在于，所述的差动放大电路包括运算放大器U13A、第一电阻R114、第二电阻R115、第九电阻R118和第五电阻R119，所述的R114一端连接罗氏线圈，另一端连接U13A的反向输入端，所述的R115一端连接罗氏线圈，另一端连接U13A的同向输入端，所述的R119两端分别连接U13A的输出端和反向输入端，所述的R118一端连接电源，另一端连接U13A的同向输入端，所述的R118两端并联有第三电容C66。
6.根据权利要求5所述的一种基于罗氏线圈的电能计量装置，其特征在于，所述的差动放大电路还包括第六电阻R120，所述的R120分别连接U13A的输出端和微处理器，所述的R120和微处理器之间下拉有第五电容C70。
7.根据权利要求5所述的一种基于罗氏线圈的电能计量装置，其特征在于，所述的R119两端并联有第四电容C69。
8.根据权利要求5所述的一种基于罗氏线圈的电能计量装置，其特征在于，所述的U13A的反向输入端和同向输入端之间连接有第二电容C65。
9.根据权利要求1所述的一种基于罗氏线圈的电能计量装置，其特征在于，所述的罗氏线圈两端并联有第一电容C64。
10.根据权利要求1所述的一种基于罗氏线圈的电能计量装置，其特征在于，所述的微处理器连接有RS485接口。
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