一种智能电能表用双时钟源采样装置，它包括电网电压检测模块、电网频率时钟采样模块、晶体时钟采样模块、MCU和电池，所述的电网电压检测模块用于检测交流电网的电压状态，其信号输出端与MCU的对应电压检测信号输入端相连，所述的电网频率时钟采样模块和晶体时钟采样模块分别接交流电网和晶体，用于对时钟信号进行采样，电网频率时钟采样模块和晶体时钟采样模块的信号输出端均与MCU的对应时钟信号输入端相连，所述的晶体时钟采样模块的电源信号端接电池。本实用新型专利技术能够根据电网有无电情况切换时钟，实现时钟长期精确计时。
【技术实现步骤摘要】
一种智能电能表用双时钟源采样装置
本技术涉及电能表的电能计量领域，具体而言是在智能电能表上利用交流电网频率源长期稳定性的特点和晶体在电网停电后依靠电池供电仍能正常工作的特点来实现电能表实时时钟长期准确计时的装置。
技术介绍
目前，随着智能电网的高速发展，智能电能表需要有一个内置时钟基准来对电能量进行分时计费，对事件记录，负荷曲线，结算数据按照时间进行记录，便于以后查询统计。智能电能表上的时钟要满足IEC62054-21标准，其在常温23°下时钟精度误差满足<±0.5s/d，在-20℃~70℃下保证时钟精度在±0.15s/℃/d以内。目前绝大多数的电能表时钟源来源为内部32.768KHZ晶振，通过对晶振频率的采样实现电能表时钟运行。晶振个体差异比较大，外部环境温度，湿度对振荡频率有影响，如果未及时进行时钟温度补偿则导致时钟精度偏差较大，时间不准确，最终使费率计量失去准确性。因此都采用补偿晶振受温度影响的频偏，保证晶振在各种温度环境下都能输出正确的频率。另外即使通过温度补偿后能提高晶体频率的准确性，但晶体在长期工作后有一个频率老化率（在恒定的环境条件下测量振荡器频率时，振荡器频率和时间之间的关系。这种长期频率漂移是由晶体元件和振荡器电路元件的缓慢变化造成的，±2ppm/（第一年）和±20ppm/（十年））。因此在运行数年后，晶体的频偏对时钟的影响比较大，时钟精度可能会超过标准要求。用对交流电网频率作为时钟采样源的计时方案，能够不受晶振频偏的影响，电网频率长期稳定并且频偏很小而且不受温度的影响，因此在电能表生命周期内都能够满足时钟精度的要求。但是在电能表实际运行过程中，电网偶尔会停电这样电能表就采样不到电网的频率输出，也就没有时钟源，电能表会失去时钟计时功能。
技术实现思路
本技术的目的是为了解决电能表上对实时时钟长期稳定精确计时的要求而提出一种智能电能表用双时钟源采样装置，能够根据电网有无电情况切换时钟，实现时钟长期精确计时。本技术的技术方案是：一种智能电能表用双时钟源采样装置，它包括电网电压检测模块、电网频率时钟采样模块、晶体时钟采样模块、MCU和电池，所述的电网电压检测模块用于检测交流电网的电压状态，其信号输出端与MCU的对应电压检测信号输入端相连，所述的电网频率时钟采样模块和晶体时钟采样模块分别接交流电网和晶体，用于对时钟信号进行采样，电网频率时钟采样模块和晶体时钟采样模块的信号输出端均与MCU的对应时钟信号输入端相连，所述的晶体时钟采样模块的电源信号端接电池。本技术的MCU内部设有两套对应于电网频率时钟采样模块和晶体时钟采样模块的时钟寄存器。本技术的晶体时钟采样模块为外置采样模块或者MCU内部的采样模块。本技术的电网电压检测模块包括电阻R171-R172、R175-R177，电容C121、C124，稳压二极管D42和三极管Q12，所述电阻R175一端接入直流电压DC16V，另一端与稳压管D42负极连接，稳压管D42正极与电阻R176、电容C124、电阻R177一端连接，电容C124与电阻R177并联且另一端接地，电阻R176另一端与三极管Q12基极连接，三极管Q12发射极接地，三极管Q12集电极与电阻R171、电阻R172一端连接，电阻R171另一端接交流电网的电压信号采集端VDD3V3，电阻R172另一端与电容C121一端连接后作为电网电压检测模块的检测信号输出端接至MCU引脚VININT，电容C121另一端接地。本技术的电网频率时钟采样模块包括电阻R5-R13、R15以及电容C3，所述电阻R5的一端作为电网频率时钟采样模块的时钟采样信号端接交流电网即单相电压U，电阻R5的另一端依次串联电阻R6-R12，电阻R12另一端与电阻R13、电阻R15的一端连接，电阻R15另一端接地，电阻R13另一端与电容C3一端连接后作为电网频率时钟采样模块的输出接至MCU引脚VP1，电容C3另一端接地。本技术的有益效果：本技术中，在电网有电的时候这个电网频率完全可以满足电能表计时时钟的要求，现在每年停电的次数和时间都很少，这个数据是供电部门的一个重要控制数据，因此实际使用中断电后电能表将失去对电网频率采样的信号，这个时候电能表还是可以通过电池来对部分电路进行供电如晶振电路，电能表上的晶振考虑到成本的原因，它的精度可以不做太高要求，并且是可以通过其他设备进行厂内校准。因此它的精度也是完全符合时钟的要求，因此电网断电后时钟源就可以切换到晶振供电模式，这样的结构简单、使用方便，能够满足市场需求。附图说明图1是本技术的原理框图。图2是本技术的电网电压检测模块的电路图。图3是本技术的电网频率时钟采样模块的电路图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术作进一步的说明。如图1所示，一种智能电能表用双时钟源采样装置，它包括电网电压检测模块、电网频率时钟采样模块、晶体时钟采样模块、MCU和电池，所述的电网电压检测模块用于检测交流电网的电压状态，其信号输出端与MCU的对应电压检测信号输入端相连，所述的电网频率时钟采样模块和晶体时钟采样模块分别接交流电网和晶体，用于对时钟信号进行采样，电网频率时钟采样模块和晶体时钟采样模块的信号输出端均与MCU的对应时钟信号输入端相连，所述的晶体时钟采样模块的电源信号端接电池。具体实施时：在交流电网有电时，电能表的时钟采用电网频率源时钟寄存器的值。对交流电网的频率采样方案为，把电网的电压信号做调制转换成可以被电表的主控制器MCU能识别的电平信号，当电表上电时，把晶体时钟源的时钟寄存器值同步到交流电网时钟源寄存器中，然后利用智能电能表上的MCU的A/D接口实现电网频率采样，通常电网频率为50Hz,也就是一个周波为20ms，每20ms电网有两次过零信号产生，因此通过检测过零信号就可以给电能表计时，每检测到一次过零信号，时钟累加10ms，通过电能表上时间计算函数把时间数据转换成电表可以使用的时钟数据，并实时更新到电网频率时钟寄存器中。当电表断电时，把交流电网时钟源寄存器值同步到晶体时钟源的时钟寄存器中，电表在断电后依靠后备电池对时钟电路供电实现实时时钟功能。这种根据电网有电与否进行时钟源切换的方法满足了时钟长期可靠精确计时的要求。本技术未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种智能电能表用双时钟源采样装置，其特征是它包括电网电压检测模块、电网频率时钟采样模块、晶体时钟采样模块、MCU和电池，所述的电网电压检测模块用于检测交流电网的电压状态，其信号输出端与MCU的对应电压检测信号输入端相连，所述的电网频率时钟采样模块和晶体时钟采样模块分别接交流电网和晶体，用于对时钟信号进行采样，电网频率时钟采样模块和晶体时钟采样模块的信号输出端均与MCU的对应时钟信号输入端相连，所述的晶体时钟采样模块的电源信号端接电池。
【技术特征摘要】
1.一种智能电能表用双时钟源采样装置，其特征是它包括电网电压检测模块、电网频率时钟采样模块、晶体时钟采样模块、MCU和电池，所述的电网电压检测模块用于检测交流电网的电压状态，其信号输出端与MCU的对应电压检测信号输入端相连，所述的电网频率时钟采样模块和晶体时钟采样模块分别接交流电网和晶体，用于对时钟信号进行采样，电网频率时钟采样模块和晶体时钟采样模块的信号输出端均与MCU的对应时钟信号输入端相连，所述的晶体时钟采样模块的电源信号端接电池。2.根据权利要求1所述的智能电能表用双时钟源采样装置，其特征是所述的MCU内部设有两套对应于电网频率时钟采样模块和晶体时钟采样模块的时钟寄存器。3.根据权利要求1所述的智能电能表用双时钟源采样装置，其特征是所述的晶体时钟采样模块为外置采样模块或者MCU内部的采样模块。4.根据权利要求1所述的智能电能表用双时钟源采样装置，其特征是所述的电网电压检测模块包括电阻R171-R172、R175-R177，电容C121、C124，稳压二极管D42和三极管Q12，所述电阻R175...
【专利技术属性】
技术研发人员：张健辉，米小兵，宋蒙，
申请(专利权)人：江苏林洋能源股份有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。