一种单相智能电表及其计量模组制造技术

本实用新型专利技术公开一种计量模组，包括与市电连通并用于计量电能参数的计量芯片、与计量芯片信号连接并用于控制其运行状态的计量MCU、与计量MCU信号连接并进行数据互通的管理MCU，以及连接于计量芯片的信号接口与计量MCU的信号接口之间、用于在两者间形成电气隔离的隔离电路。本实用新型专利技术将单芯片Soc拆分为执行不同功能的计量芯片与计量MCU，如此只需对计量芯片与计量MCU之间执行电气隔离，无需在计量MCU与管理MCU之间再设置隔离电路，从而避免对两者之间的通信造成影响，因此能够在对计量模组的强电部分实现电气隔离的基础上，简化计量模组与管理模组间的连接结构，保证计量模组与管理模组间的通信稳定。本实用新型专利技术还公开一种单相智能电表，其有益效果如上。其有益效果如上。其有益效果如上。

【技术实现步骤摘要】
一种单相智能电表及其计量模组


[0001]本技术涉及智能电表
，特别涉及一种计量模组。本技术还涉及一种单相智能电表。

技术介绍

[0002]随着电气技术的发展，各式各样的电气设备已得到广泛应用。
[0003]以智能电表为例，智能电表是智能电网数据采集的基本设备之一，承担着原始电能数据采集、计量和传输的任务，是实现信息集成、分析优化和信息展现的基础。
[0004]目前，智能电表一般采用多模块设计，主要由计量模组、管理模组、功能扩展模组和上行模组等组件构成，其中计量模组主要负责电能的计量，是电能表的核心模组，其直接与强电连接，且和管理模组之间通过管理MCU实现大量数据交互。在安装使用时，计量模组和底壳、上盖组件组装成一个整体和电力线相连，而管理模组、上行模块、功能扩展模块及电池组件等在得到许可的情况下可以进行热插拔更换。为了确保人员的安全，计量模组和管理模组之间必须进行电气隔离。
[0005]在现有技术中，智能电表的计量模组主要采用单芯片Soc来实现电能参数计量，该Soc芯片集成了计量功能、MCU功能和RTC等外设，基本实现了计量模组的全部功能。由于单芯片Soc需要与强电连通，因此整个计量模组实际上均为强电区，为了确保管理模组的安全热插拔要求，计量模组和管理模组的接口之间需采用耐压强度为4KV的电气隔离措施。
[0006]然而，计量模组和管理模组之间的接口较多且功能复杂，其中既有模拟信号，也有数字信号，既有高速通信口，也有逻辑电平接口，因此若在两者间的接口处实现电气隔离，隔离电路的结构将非常复杂，大幅增加了设计难度和设计成本。并且，管理模组和计量模组之间的数据交换频繁，比如SPI接口通信速率要求到达2Mbps，而串口的通信速率要求到达115200bps，在通过隔离电路进行电气隔离的情况下，如此高的通信速率将很难保证通信的稳定性，尤其是高温等极端环境下，由于隔离电路不可避免地受到温度的影响，管理模组与计量模组之间的通信可靠性更难保证。
[0007]因此，如何在对计量模组的强电部分实现电气隔离的基础上，简化计量模组与管理模组间的连接结构，保证计量模组与管理模组间的通信稳定，是本领域技术人员面临的技术问题。

技术实现思路

[0008]本技术的目的是提供一种计量模组，能够在对计量模组的强电部分实现电气隔离的基础上，简化计量模组与管理模组间的连接结构，保证计量模组与管理模组间的通信稳定。本技术的另一目的是提供一种单相智能电表。
[0009]为解决上述技术问题，本技术提供一种计量模组，包括与市电连通并用于计量电能参数的计量芯片、与所述计量芯片信号连接并用于控制其运行状态的计量MCU、与所述计量MCU信号连接并进行数据互通的管理MCU，以及连接于所述计量芯片的信号接口与所
述计量MCU的信号接口之间、用于在两者间形成电气隔离的隔离电路。
[0010]优选地，所述隔离电路包括连接于所述计量芯片的低速信号接口与所述计量MCU的低速信号接口之间的低速隔离连接器，以及连接于所述计量芯片的高速信号接口与所述计量MCU的高速信号接口之间的高速隔离连接器。
[0011]优选地，所述低速隔离连接器具体为低速光耦，所述高速隔离连接器具体为高速光耦或容隔电路。
[0012]优选地，所述低速隔离连接器连接于所述计量芯片与所述计量MCU的若干个能量脉冲接口之间和/或若干个通信接口之间，且所述高速隔离连接器连接于所述计量芯片与所述计量MCU的若干个通信接口之间和/或若干个波形数据接口之间。
[0013]优选地，还包括可拆卸地设置于壳体内并与所述计量MCU信号连接、用于对其内部的RTC模块进行供电的电池组。
[0014]优选地，还包括与所述计量芯片信号连接、用于对所述壳体上的各个接线端子进行实时测温的测温模块。
[0015]优选地，所述测温模块包括嵌设于各所述接线端子内的热敏电阻，以及与各所述热敏电阻信号连接、用于对其阻值变化进行采样并与所述计量芯片信号连接的ADC芯片。
[0016]本技术还提供一种单相智能电表，包括壳体和设置于所述壳体内的计量模组，其中，所述计量模组具体为上述任一项所述的计量模组。
[0017]本技术所提供的计量模组，主要包括计量芯片、计量MCU、管理MCU和隔离电路。其中，计量芯片为计量模组的核心元器件，并与市电网络(即强电)保持连通，主要用于计量相关电能参数。计量MCU与计量芯片信号连接，主要用于与计量芯片通信，以控制计量芯片的运行状态，以及实现计量模组的其余功能。管理MCU与计量MCU信号连接，并保持数据互通，可通过管理MCU对计量MCU下达控制指令，或者通过计量MCU对管理MCU反馈相关数据，即管理MCU是计量模组与管理模组间的通信桥梁。隔离电路连接在计量芯片的信号接口与计量MCU的信号接口之间，主要用于在两者之间形成电气隔离，从而在智能电表的壳体内将计量芯片所处的强电区域与计量MCU、管理MCU等其余元器件所处的弱电区域间隔开。如此，通过计量芯片的作用即可实现智能电表的电能参数计量功能，同时通过计量MCU与管理MCU间的通信连接即可实现参数收发、状态控制等其余功能，并且利用隔离电路在计量芯片与计量MCU之间形成电气隔离。相比于现有技术，本技术将单芯片Soc拆分为执行不同功能的计量芯片与计量MCU，如此只需对计量芯片与计量MCU之间执行电气隔离，即可使计量MCU与管理MCU之间保持正常信号连接和通信，无需在计量MCU与管理MCU之间再设置隔离电路，从而避免对计量MCU与管理MCU之间的通信造成影响，因此能够在对计量模组的强电部分实现电气隔离的基础上，简化计量模组与管理模组间的连接结构，保证计量模组与管理模组间的通信稳定。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0019]图1为本技术所提供的一种具体实施方式的整体结构示意图。
[0020]图2为图1中所示的隔离电路的一种具体结构示意图。
[0021]图3为图1中所示的隔离电路的另一种具体结构示意图。
[0022]图4为图1中所示的测温模块的具体结构示意图。
[0023]其中，图1—图4中：
[0024]计量芯片—1，计量MCU—2，管理MCU—3，隔离电路—4，电池组—5，测温模块—6；
[0025]低速隔离连接器—41，高速隔离连接器—42，热敏电阻—61，ADC芯片—62。
具体实施方式
[0026]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种计量模组，其特征在于，包括与市电连通并用于计量电能参数的计量芯片(1)、与所述计量芯片(1)信号连接并用于控制其运行状态的计量MCU(2)、与所述计量MCU(2)信号连接并进行数据互通的管理MCU(3)，以及连接于所述计量芯片(1)的信号接口与所述计量MCU(2)的信号接口之间、用于在两者间形成电气隔离的隔离电路(4)。2.根据权利要求1所述的计量模组，其特征在于，所述隔离电路(4)包括连接于所述计量芯片(1)的低速信号接口与所述计量MCU(2)的低速信号接口之间的低速隔离连接器(41)，以及连接于所述计量芯片(1)的高速信号接口与所述计量MCU(2)的高速信号接口之间的高速隔离连接器(42)。3.根据权利要求2所述的计量模组，其特征在于，所述低速隔离连接器(41)具体为低速光耦，所述高速隔离连接器(42)具体为高速光耦或容隔电路。4.根据权利要求2所述的计量模组，其特征在于，所述低速隔离连接器(41)连接于所述计量芯片(1)与所述计量M...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈波，林玲，
申请(专利权)人：杭州万高科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：