超低功耗全失压测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种超低功耗全失压测量装置，主要用于电子式电能表用电量的测量，特别是三相电能表用电量的测量，采用ＭＣＵ内部的模数转换器进行电能计量，在全失压状态下，采用电池供电时，对电流和电压通道进行采样，每相电流信号通过两路不同放大倍数的电路，同时输入至微控制器的ＡＤＣ输入口且把电流分为两个不同的范围段，当电流处于不同的段时，通过微控制器内部的软件来判断，采用相应的那一路的电流采样数据来进行计量。优点：一是电路结构简单、稳定、可靠；二是超低能耗，能实现全失压测量；三是制造成本低，便于推广应用。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种超低功耗全失压测量装置，主要用于电子式电能表用电量的测量， 特别是三相电能表用电量的测量，属电能表电子测量装置制造领域。
技术介绍
CN2578837Y、名称"三相电能表"，1 、 一种三相电能表，其特征是由三个分流器分别 作为三个单相电流取样部件，同时还包括三个单相电压取样部件、三个单相电能计量芯片、 六个光辊耦、采集各相电压相位和幅值的电阻分压器和放木器，以及EPLD 、 CPU 、存储器、 显示器、通讯接口、按键组成，各相的分流器的电流相位信号输出接口通过光电隔离部件与 CPU相连，各相的分流器的电流信号输出接口以及各相的电压取样部件的电压信号输出接口 与电能计量芯片相连，电能计量芯片的电能信号输出接口通过光电隔离部件(光藕)与CPU相 连，电阻分压器和放大器的电压相位信号、幅值信号的输出接口与EPLD 、 CPU附相连，CPU 连接存储器、显示器、通讯接口、按键。其不足之处 一是电路结构复杂，制作成本高，可 靠性差；二是测量精度低，能耗高。
技术实现思路
设计目的避免
技术介绍
中的不足之处，设计一种电路结构简单、制作成本低、性能稳 定可靠、测量精度高且能耗超低的超低功耗全失压测量装置。设计方案为了实现上述设计目的。1、本技术采用MSP430系列单片机，是本技术的特征之一。MSP430系列单片机是一款超低功耗，16位RISC架构的单片机，目前有 MSP430Flxxx，MSP430F2xxx和MSP430F4xxx等子系歹lj，其中有MSP430F13x、MSP430F14x、 MSP430F15x、 MSP430F16x、 MSP430F43x、 MSP430F44x禾卩MSP430FG461x等系列都有 ADC12模块，将其用于三相电能表的测量装置中，每相电流信号通过两路不同放大倍数的电 路，同时输入微控制器的ADC输入口，这样把电流分为两个不同的范围段。当电流处于不 同的段时，通过微控制器内部的软件来判断，采用相应的那一路的电流采样数据来进行计量。 使用这种计量方案，采用12bit的ADC可实现0.5级精度的三相电能计量。由于此方案是采 用MCU内部的模数转换器，而不是采用MCU+电能计量芯片的方案来进行电能计量的，因 此，应用很灵活，可在全失压状态下，采用电池供电时，对电流和电压通道进行采样。技术方案超低功耗全失压测量装置，电池的输出端接MSP430单片机电源端，电流和 电压通道电流信号输出端分别接电阻分压和电流互感器的输入端，电阻分压的输出端接 MSP430单片机信号端，电流互感器的输出端接大小放大电路的输入端，大小放大电路的输 出端接MSP430单片机的信号端。本技术与
技术介绍
相比， 一是电路结构简单、稳定、可靠；二是超低能耗，能实现 全失压测量；三是制造成本低，便于推广应用。附图说明图1是采用MSP430的单芯片的三相电能表方框示意图。图2是三相多功能电能表电流通道中，其中一相的电流通道的电路图示意图。图3是三相多功能电能表电流通道中，其中一相的电压通道的电路图示意图。图4是三相多功能电能表的外部电压检测电路示意图。图5是三相多功能电能表主程序及中断程序流程图。图6是三相多功能电能表全失压状态下功耗示意图。具体实施方式实施例1:参照附图1~6。超低功耗全失压测量装置，采用MCU内部的模数转换器进行 电能计量，在全失压状态下，采用电池供电时，对电流和电压通道进行采样，每相电流信号 通过两路不同放大倍数的电路，同时输入至微控制器的ADC输入口且把电流分为两个不同 的范围段，当电流处于不同的段时，通过微控制器内部的软件来判断，采用相应的那一路的 电流采样数据来进行计量。电流通道由PHASE、电阻Rw、电容C,、 二极管D^、运算放大器IC1A IC2A构成， PHASE的1脚和2脚分别接R！和C,两端、D,负极、Ds的正极及R2、R3、R6的一端至VREF/2, D2负极接VDD, D!的正极接地，R2的另一端接IC1A的同相输入端(第3脚)，113的另一端 接IC1A的反相输入端(第2脚及R4的一端，R4的另一端接IC1A的输出(第l脚)、Rs的 一端至M-HIGH, R6的另一端接IC2A的同相输入端(第3脚)，R5的另一端接IC2A的反 相输入端(第2脚)和R7的一端，117的另一端接IC2A的输出(第l脚)至1A-L0W。电流 通道通过两级运放同时输入到ADC12模拟端口 ， VREF/2为电流通道的提升电压，由ADC12 的参考电压源提供，VDD为可控电源，由MCU控制它的通断。电压通道由电阻R22~28、电容C5 C4、 二极管D4~D5构成，1122的一端接R23的一端，R23的另一端接R24的一端，R24的另一端接R25、 R26、 R28的一端及D4负极和D5的正极,1125的另一 端接C5和C4 一端、D4的正极及地,Cs和C4的另一端接R26的另一端及R27的一端，R27的另一 端接D5负极及VDD，R28的另一端接VA.电压通道通过电阻网络分压,然后通过电阻接到ADC12的模拟输入端口， VDD为可控电源。超低功耗全失压测量装置的测量方法，(1)在正常工作状态下，MCU处于活动状态， ADC12等各个模块均处于打开状态，ADC12的工作模式为序列通道单次采样模式，由 Timer-A的0UT1触发，触发频率为3276.8 Hz，当采样次数达到之后，就可计算有功，无功， 电压，电流，功率因数和频率等参数；(2)在全失压状态下，MCU绝大部分时间处于低功耗 模式，只有时钟，LCD显示的更新及定时打开ADC12测量电压和电流时，MCU启动，同时， ADC12，定时器等模块及可控电源VDD处于关闭状态；(3)定时测量电压，电流的时间间隔 一般60秒钟测一次，ADC12的采样频率为3276.8Hz，采样次数为1 2个周波的次数；当 ADC12的采样次数到了之后，即可关闭VDD电源，同时MCU进入活动状态，开始计算参 数，计算完成后又进入到低功耗模式。超低功耗全失压测量装置的主程序及中断程序，见附 图7。一、 MSP430的超低功耗特性要实现全失压测量，要求MCU的功耗低，功能强大。MSP430系列单片机是一款超低 功耗单片机，具有以下一些特性-1、 工作电压1.8V-3. 6V2、 超低功耗活动模式200 μ A (2. 2V, lMHz)待机模式1. 1μ A 关闭模式(RAM保持)0. 1μ A3、 5种省电模式从待机模式唤醒少于6微秒，MSP430F2xxx系列从待机模式唤醒少于 l微秒；16位RISC结构，125纳秒指令周期；MSP430F2xxx系列指令周期为62.5纳秒；4、 具有丰富的外围模块ADC12,16位定时器Timer—B (7个捕获/比较寄存器)16位定时器Timer—A (3个捕获/比较寄存器)两路串行通讯接口 USARTO， USART1硬件乘法器集成160段LCD驱动内置模拟比较器Comparator_A5、上电复位电路，供电电压管理监视模块。二、 三相多功能电表电流通道，电压通道及系统电压监测1、 图2是其中一相的电流通道的电路图电流通过两级运放同时输入到ADC12模拟端 口， VDD为可控电源，在全本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超低功耗全失压测量装置，其特征是：电池的输出端接ＭＳＰ４３０单片机电源端，电流和电压通道电流信号输出端分别接电阻分压和电流互感器的输入端，电阻分压的输出端接ＭＳＰ４３０单片机信号端，电流互感器的输出端接大小放大电路的输入端，大小放大电路的输出端接ＭＳＰ４３０单片机的信号端。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵振东，周震宇，梁源，陈贤兴，
申请(专利权)人：杭州利尔达科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：86[中国|杭州]