专利名称：基于以太网的嵌入式电能表的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种嵌入式电能表，尤其涉及一种基于以太网的嵌入式电能表。
背景技术：
电能在现代社会中起着非常重要的作用，各个行业以及人民的日常生活都离不开它。因此，电能也就成为了一种特殊的商品进入市场，如何对用户所消耗的电能进行精确的计量核算以及对电能的控制与管理就成为了我们所必须面对的一个问题。在这种情况下，电能表应运而生了。当前电能表作为衡量电能使用数量的计量仪器，其技术性要求很高，不仅要求精确和稳定，而且必须保证长期可靠挂网运行，随着我国电力市场的逐步建立和完善，作为电力系统重要组成部分的电能表受到了越来越多的关注。如单相电能表就被广泛应用于居民住宅小区当中，是一种最为简单的电能表。有了计量电表之后，如何将电表所计量的电量传送到电力部门又成为了我们必须面对的另一个问题。传统的运作模式都是依靠人工抄表，不仅效率低下，而且容易产生误差，并且在使用之初，也存在各种诸如施工、布线 之类的问题。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供了一种基于以太网的嵌入式电能表，包括数据采集模块、控制模块、以太网通信模块、工作电源、数据RAM、显示电路。数据采集模块包括电能计量芯片、电流采样电路及电压采样电路，电流采样电路及电压采样电路分别与电能计量芯片的电流输入通道和电压输入通道相连；电能计量芯片通过SPI总线与控制模块相连；控制模块上连接有数据RAM及显示电路；以太网通信模块包括以太网控制器、网络变压器、RJ45接口，它们顺序相连；控制模块通过SPI总线与以太网控制器相连；工作电源分别给电能计量芯片、控制模块及以太网控制器供电。电能计量芯片采用ADE7758电能计量芯片；控制模块采用单片机MC68HC11A8 ；以太网控制器采用以太网控制器ENC28J60。本实用新型的基于以太网的嵌入式电能表提高了用电管理要求，使电表最终达到精度高、功耗低、受谐波影响小等优点，又能实现远程控制、自动抄表等功能。
图I是基于以太网的嵌入式电能表的结构原理图；图2是电流采样电路图；图3是电压采样电路图。
具体实施方式
本实用新型的基于以太网的嵌入式电能表包括数据采集模块I、控制模块2、以太网通信模块3、工作电源4、数据RAM5、显示电路6。[0010]图I是基于以太网的嵌入式电能表的结构原理图。其中数据采集模块I包括电能计量芯片11、电流采样电路12及电压采样电路13。电能计量芯片11优选采用ADE7758电能计量芯片，该芯片是由美国模拟器件公司开发的一款高精度三相电量测量装用芯片，具有三个电压输入通道和三个电流输入通道。电流采样电路12及电压采样电路13与电能计量芯片11的电流输入通道和电压输入通道相连。电流采样电路12及电压采样电路13分别如图2、3所示。电流采样电阻和分压电阻大小的选择既要充分利用电能计量芯片ADE7758的A/D转换位数，以便提高测量的精度，同时还要防止过量程时不至于使测量溢出。由于电能计量芯片APE7758的差分输入电压低于O. 5 V，因此电流和电 压采样通道第一个作用就是将输入到芯片的电压限制在O. 5V以下。电路中简单的RC网络起着抗混叠的作用，以A相为例，图2中，Rl, R2，R7，R8，Cl，C2构成输入端子的抗混叠滤波网络。频率混叠是数字采样处理中的特有现象，当采样频率小于两倍的信号最高频率时就会产生混叠现象，由此产生的假频将严重影响测量结果。由于电能计量芯片ADE7758芯片具有较高的采样频率，而所设计的LPF滤波器的截止频率远低于它，这样可以衰减高频信号，从而有效阻止混叠现象的产生。图3中，R20, R21，R22, R15构成A相电压通道的衰减网络。回到图1，电能计量芯片11通过串行外围设备(SPI)总线与控制模块2相连，控制模块2上连接有数据RAM5及显示电路6。控制模块2优选采用单片机MC68HC11A8，该单片机是Motorola公司开发的高性能单片机。以太网通信模块3包括以太网控制器31、网络变压器32、RJ45接口 33，它们顺序相连。控制模块2通过串行外围设备(SPI)总线与以太网控制器31相连。以太网控制器31优选采用Microchip Technology公司生产的以太网控制器ENC28J60。工作电源4分别给电能计量芯片11、控制模块2及以太网控制器31供电。电能计量系统最重要的功能是精确测量各种电能参数，如电压、电流、有功功率、无功功率、频率、功率因数，欠压和断相检测、谐波分析等。目前测量方式主要有两种一种是采用专用测量芯片，将其检测到的数据加以处理，得到想要测量的参数；另一种是直接对电流、电压进行采样，并通过计算得到电能参数。为了提高系统的测量精度和可靠性，本系统采用专用电能计量芯片ADE7758来采样信号，配以单片机MC68HC11A8编程实现多种功能。采样部分由电流互感器、电压互感器和外围处理电路组成，从而得到电流、电压、频率、相位等实时数据，并输入到计量芯片中。计量芯片通过对各个输入信号计量之后，将计量得到各种电能参数输入到主控单片机中，由它决定将所需参数经过处理后送到存储器中储存，并送到显示部分进行显示。通信接口采用以太网控制器ENC28J60和上位机进行通信。如果通信接口接到上位机的命令，则将命令传输到单片机中，根据命令可将电能参数传送到上位机，即可对电能进行集中管理，实现自动抄表、远程控制等功能。
权利要求1.一种基于以太网的嵌入式电能表，包括数据采集模块(I)、控制模块(2)、以太网通信模块(3)、工作电源(4)、数据RAM (5)、显示电路(6)，其特征是数据采集模块(I)包括电能计量芯片(11)、电流采样电路(12 )及电压采样电路(13 )，电流采样电路(12 )及电压采样电路(13 )分别与电能计量芯片(11)的电流输入通道和电压输入通道相连；电能计量芯片(11)通过SPI总线与控制模块(2)相连；控制模块(2)上连接有数据RAM (5)及显示电路(6);以太网通信模块(3)包括顺序相连的以太网控制器(31)、网络变压器(32)和RJ45接口(33);控制模块(2)通过SPI总线与以太网控制器(31)相连；工作电源(4)分别给电能计量芯片(11)、控制模块(2)及以太网控制器(31)供电。
2.根据权利要求I所述的一种基于以太网的嵌入式电能表，其特征是电能计量芯片(11)采用ADE7758电能计量芯片。
3.根据权利要求I所述的一种基于以太网的嵌入式电能表，其特征是控制模块(2)采用单片机MC68HC11A8。
4.根据权利要求I所述的一种基于以太网的嵌入式电能表，其特征是以太网控制器(31)采用以太网控制器ENC28J60。
专利摘要一种基于以太网的嵌入式电能表，包括数据采集模块、控制模块、以太网通信模块、工作电源、数据RAM、显示电路。数据采集模块包括电能计量芯片、电流采样电路及电压采样电路，电流采样电路及电压采样电路分别与电能计量芯片的电流输入通道和电压输入通道相连；电能计量芯片通过SPI总线与控制模块相连；控制模块上连接有数据RAM及显示电路；以太网通信模块包括以太网控制器、网络变压器、RJ45接口，它们顺序相连；控制模块通过SPI总线与以太网控制器相连；工作电源分别给电能计量芯片、控制模块及以太网控制器供电。提高了用电管理要求，使电表最终达到精度高、功耗低、受谐波影响小等优点，又能实现远程控制、自动抄表等功能。
文档编号G01R22/10GK202649307SQ20122031236
公开日2013年1月2日 申请日期2012年7月1日 优先权日2012年7月1日
发明者徐斌, 古雄文, 刘岩 申请人:珠海派诺科技股份有限公司