专利名称：具有由外部信号供电的收发信机的公用表的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及到公用表，更特别地，涉及具有自动的测量表读取能力的公用表。
背景技术：
公用表为测量诸如煤气、水、电之类的物品消耗和流量的设备。传统的公用表通过一个设施来测量物品消耗，例如住宅，工厂或者商用机构的消耗。其它的公用表可测量出自诸如发电站或者分布式网络等设施的物品流量。
但是通常，公用表测量物品消耗并保留物品消耗数据以供公共事业服务提供者使用。物品消耗数据可包括消耗的电量或消耗的煤气或水的体积。公共事业服务提供者尤其使用物品消耗数据执行它的计费功能。
许多类型的测量表，特别包括电表，使用电子电路来获得并记录消耗的数据。电表使用这样的电子电路典型地来数字的电流和电压信号，之后对数字化的信号执行代数运算以获取能源消耗数据。之后能源消耗数据通常显示在数字显示器上。
电子电路的电源从被测的电源线导出。结果，“外部”电源都不是必须的。此外，如果发生停电之类的情况，电子电路缺电的后果是无关紧要的，因为在此没有耗电量需要测量。由此，使用由电源线供电的电子测量电路的电表的模型已经被广泛采用。
使用电子测量表的一个优点在于，更高的数据处理功能可以被容易地合并到测量表中。例如，一个单个的测量表平台只通过一个简单的软件的调整，就可以容易地被适配到执行使用时间测量，需求量测量，或者其它类型的测量中。另外一个单个的测量表平台可以通过使用软件的改变，容易地被适配以安装到各种类型的电子线路配置中(三线三角形，四线三角形，三线Y形，四线Y形)。
为此目的，测量表典型地包括在出厂之后从外部接收测量表程序数据(例如程序参数)的功能。举例来说，许多测量表包括光端口，通过该光端口，测量表参数和测量表校准数据可以从外面装载到测量表中。在这样的测量表中，诸如电可擦除可编程的只读存储器(“EEPROM”)之类的非易性存储器用来存储已编程的值。非易性存储器用于在出货给用户时从测量表移开电源后确保编程数据保留在测量表之中，使用测量表的EEPROM中存储的可调整程序参数的优点在于，制造商可以只生产单个的适用于大量的不同客户配置的测量表。结果，不需要库存大量不同的测量表。而只库存一种类型的测量表，之后该测量表可以被编程以满足生产商收到的客户订单。
虽然上述的处理在测量表基本完成后方便了测量表许多功能和操作的配置，这仍然需要大量的时间和设备。特别地，将操作参数存入测量表要求对测量表供电以完成编程任务。因此，举个例子，如果几个测量表应当“被编程”以符合特定的客户的要求，所有的测量表应当被连接到电源以及编程设备。
因此，这需要一种方法和装置，该方法和装置能进一步地便于测量表的配置，所述的配置要求减少时间和设备。这样的方法和装置最终在应不同的要求配置测量表时，提供了较大的灵活性和/或较少的花费。
发明内容
通过提供一个测量表满足本发明上述的需要，还满足其它的需要，该测量表包括一个收发信机，该收发信机可操作地接收外部信号，从外部信号导出偏压电源，并在测量表的非易性存储器中利用偏压电源执行数据传送操作。因此，比如，这样的测量表可用于接收包括测量表程序(参数)数据的外部信号，并且将参数数据存储在非易失性存储器中，而不要求测量表接通供电电源。换言之，外部编程信号自身在测量表内提供电源以存储编程信息。在其它实施例中，这样的测量表即使在供电电源不能用时也能被读出，这是通过使测量表的测量电路在常规操作中在非易失性存储器中存储消费数据来实现的。之后，如果供电电源在技术员来读取测量表时中断，外部信号可以用来供电以恢复消耗数据。
本发明的一个实施例为一个设备，该设备用于一个包括非易失性存储器和RF收发信机的公用表。该非易失性存储器具有第一端口和第二端口，第一端口配置为获得物品消耗数据。该射频(RF)收发信机配置为从一个外部信源接收RF信号，并从RF信号获得能源，并将该能源供给非易失性存储器的偏压电源输入。RF收发信机还可操作地执行数据传送操作，以响应于接收的RF信号，数据传送操作包括在非易失性存储器和RF收发信机之间使用非易失性存储器的第二端口传送与测量表有关的数据的操作。
用于公用表中的设备的另一个实施例，收发信机可操作地从一个外部信源接收外部信号，并从外部信号中获得偏压电源和第一测量表数据。该收发信机还可操作地发射输出信号到外部信源，该输出信号包含第二测量表数据。非易失性存储器具有第一和第二端口。第一端口配置为向公用表的测量电路提供第一测量表数据，并从测量电路接收第二测量表数据，并且该第二端口可操作地从收发信机接收第一测量表数据并向收发信机提供第二测量表数据。非易失性存储器可操作地藕合了偏置电压输入以从收发信机接收偏压电源。
参考下面的细节性描述以及附图，上述的以及其它的功能及优点，对本领域的普通技术人员来说十分明显。
附图的简要说明
图1示出了根据本发明和与其使用的示例外部设备的一个典型的物品消耗测量表；图2示出了图1所示的外部设备和物品消耗测量表按照本发明的一种典型的方法的操作的流程图；图3示出了图1所示的外部设备和物品消耗测量表按照本发明的一种典型的方法的操作的流程图；图4示出了根据本发明的一个典型的电表；和图5示出了图4中的依照本发明的RF收发信机、非易失性存储器以及用于电表中的相关的元件的一个典型的实施例；详细说明图1示了根据本发明和与其使用的典型外部设备30的一个典型的物品消耗测量表10。通常外部设备30传递数据至物品消耗测量表10和/或从物品消耗测量表10传送数据。外部设备30还将信号供给物品消耗测量表10，测量表10中的元件从物品消耗测量表10导出实现数据传送操作的电源。
为此目的，物品消耗测量表10包括测量电路12、非易失性存储器14、电源16和收发信机18。明显地，物品消耗测量表10可任意包括其它装置，诸如其它的通信电路、电子或机械式的显示器、以及其它能在物品测量表中通常可得的外围设备。
典型的外部设备30包括收发信机32、处理器34、内存36和电源38。该外部设备30可以包含一个便携式的膝上型个人计算机，或一个特别设计的计算装置。
具体地参见物品消耗测量表10，测量电路12为产生物品消耗数据的电路。物品消耗数据可以是数字信号的形式，像那些用于处理电路中的，或者可以包括表示一定数量的消耗物品的脉冲。例如，在水表和煤气表中，连接到流量测量的装置的电路产生多个脉冲信号，每个脉冲信号表示流量的某个数量。这样的装置为公知的，并且在U.S专利号为NO.4132981的专利申请中论及，这被引证在此作为参考。在电表中，测量电路12可以包括一个或多个用被测电流和电压信号来计算能源消耗数据的处理装置。用于电、气、水的测量的测量电路为本领域公知的。
非易失性存储器14为一个存储装置，该装置即便在没有偏压电源的情况下也能保留数据。因此，非易失性存储器14最好为一个电可擦除的可编程只读存储器(“EEPROM”)。然而，非易失性存储器14也可以为可从RAMTRON，Colorado Springs，Co得来的FRAM装置。非易失性存储器14可被耦合用作与来往于测量电路12的数据通信。
优选地，非易失性存储器14既能与来往于测量电路12也能与来往于测量表收发信机的数据通信。为此目的，非易失性存储器14包括多个通信端口，特别的，第一端口14a耦合到测量电路并且第二端口耦合到测量表收发信机16。
电源18为一个装置，它为测量电路12生成偏压电源。在一个例子中，电源18可以被连接到供电电源线，并在18中为测量电路生成偏压电源，但是电源18也可以选择地从电池、光电源之类的得到电源。根据本发明的实施例，电源18提供必要的电力以允许在测量电路12和非易失性存储器14之间的数据交互。
测量表收发信机16为收发信机电路，配置为从外部信源接收信号、从信号获取能源并将能源转换为非易失性存储器14使用的偏压电源。为此目的，测量表收发信机16被连接到非易失性存储器14的偏压电源输入14c。另外，测量表收发信机16可操作性地执行响应于信号的数据传送操作，数据传送操作包括在非易失性存储器14和测量表收发信机16之间使用非易失性存储器14的第二端口14b传输第一数据。
数据传送操作包括将接收的在外部信号中的控制数据或程序数据传送到非易失性存储器14，随后由测量电路12使用。由于测量表收发信机16获得并使用外部信号中的能源，即便在测量表10中电源18断开或者不能生成偏压时也能执行数据传送操作。可选择地，或另外，数据传送操作可以包括将来自非易失性存储器14物品消耗数据或者其它数据传送到收发信机16。在此情况下，收发信机16优选地利用了来自外部信号的能源以为发射一个输出信号供电，在后面将一步对此进行讨论。
优选地，收发信机为一个RF收发信机，并因此可操作地在接收RF信号后执行上述功能功能。为此，收发信机16可以适当地为RF收发信机以及RFID装置的相关模拟电路。RFID装置为已知的装置，该装置从接收的RF信号中导出操作电源。RFID装置配置为使用来自接收的RF信号的电源发射一个响应信号。一个合适的装置，可以从AtmelCoperation of San Jose，California得到模型AT24RF07C，它既含括了收发信机16又包括了非易失性存储器14。
在另一个的实施例中，收发信机可以为一感应耦合器，如专利号为NO.4132981的美国专利中所示的耦合器，该专利引证在此作为参考。虽然感应耦合器的使用不具有本发明的许多优点，这样的装置将得益于多端口存储器的使用，多端口存储器允许来往于测量电路12的数据传送，也允许来往于收发信机16的数据传送。
现在具体来参见外部设备30，收发信机32为操作性地将外部信号发射到测量表收发信机16的装置。外部信号包含能由接收测量表的收发信机16获取的能源。为此，收发信机32操作性地连接到电源38以接收在此的传输电力。收发信机操作性地和RFID通信，这是已知的。因此，如果测量表收发信机16为RFID装置的一部分，收发信机32将采取相应的形式。如果测量表收发信机16为一个感应式的耦合装置，如专利号为NO.4132981的美国专利中所示的耦合器，则收发信机32将采取那种相应的形式。
处理器34为任意的处理电路，它操作性在处理通过收发信机32接收的数据。另外，处理器34操作性地生成(或从存储器36传送)将由收发信机32发射的数据。存储器36操作性地存储发射到一个或多个测量表的数据，还可操作地存储从一个或多个测量表接收的数据。
通常，外部设备30用于和物品消耗测量表以一种方式交换数据，该方式不要求物品消耗测量表10利用一个单独的偏压电源。
图2示出了依据本发明的一个方面的物品消耗测量表10和外部设备30的第一典型的操作的流程图。在图2中的操作示意图中，外部设备30将第一测定的数据以测量控制数据的形式供给测量表10，该数据适当适当地包括操作参数、校准信息或者程序数据。操作参数和/或程序数据特定的安装数据，该安装置数据编程到测量表以适应某个客户订单。操作参数可以定义能在测量电路12中进行的选项的类型、测量的数量的类型、由测量表10保留的统计数据、或者其它的参数。校准信息包括用于纠正测量电路12中测量偏差的数据。最后，程序数据可用于改变测量表执行其基本计算的方式。例如，在测量电时，对于不同的测量表安装要求不同的精确的能源计算。为适应这样的不同，测量表10中程序数据为可变的。专利号为NO.5548527的美国专利申请，引证在此作为参考，示出了一个典型的具有可变字段测量表程序的测量表。
现在参见流程图200，图2的操作可以在工厂中或分销中心环境下完成，而不用将测量表电线连接到任何的外部电源。可选择地，图2的操作可以在用户场所中或者在安装之后进行。
在步骤202，外部设备30的处理器34生成一个消息，该消息包括将传送到物品消耗测量表10的第一测量表数据。为此，处理器34从存储器36中获得第一测量表数据。第一测量表数据可经由用户接口(未示出)、一个存储介质驱动器(未示出)、一个通信端口(未示出)或通过另一个设备的收发信机32(未示出)进入存储器36。结果，第一测量表数据最好包括测量表10的控制数据，如上所述。
在步骤202之后，收发信机32在步骤204向测量表收发信机16提供一个外部信号到，该外部信号包含处理器34生成的消息。在一个典型的实施例中，其中收发信机32为一个RF收发信机，该收发信机32将消息调制到具有在测量表收发信机16的调谐频率之内频率的RF载波上。外部设备30最好处于常规的临近于测量表10的地方以增加由测量表收发信机16检测到的信号功率。
此后，在步骤206，测量表收发信机16接收外部信号。在步骤208，测量表收发信机16从接收的信号中获得能源/偏压电源。测量表收发信机16利用该能源为其自身的操作供电，在步骤210还提供偏压电源到非易失性存储器14。测量表收发信机16还在步骤212，从外部信号获得第一测量表数据。RFID电路，如Atmel的AT24RF08C，具有适当的能从一个接收的RF信号中获得数字信号的电路。同样地，序号为NO.4132981的美国专利示出了从感应的耦合信号获取数据的电路。
测量表收发信机16在步骤214将第一测量表数据存储在非易失性存储器14中。为此，测量表收发信机16向非易失性存储器14的第二端口14b提供第一测量表数据。步骤214的操作的偏压电源，如上所述，是从接收的外部信号中导出的。从而可以在缺少来自电源18的偏压的情况下完成步骤202-214。因此，步骤202-214可以在测量表10的安装之前或者在电源18不运行时完成。
作为时间上的后续点，测量电路12开始(或重新开始)执行物品消耗测量以生成物品消耗量数据。测量电路12之后在步骤216从非易失性存储器14恢复第一测量表数据，之后部分地基于第一测定的数据执行一个或多个测量。例如，如果第一测量表数据包括一个测量的参数，之后测量电路12至少部分地基于接收的参数执行一个或多个后续测量。如果第一测定的数据为校准信息，测量电路12则用基于接收的校准信息的调整执行后续的测量。如果第一测定的数据为程序信息，则测量电路12在后续的测量中基于接收的程序信息执行不同的操作。
因此，测量表正在进行的常规操作被修改，被改变或被配置，所述的修改，被改变或被配置是使用上述的操作而不管电源18是否可用，或者在一些场合下不管测量表10是否包括电源18。本发明的一个优点是测量的信息可以在测量表10的连接或安装之前供给测量表10。结果，测量操作的特征可以被修改，既便在不便于连接测量表时。另一个优点在于和测量表10的通信在供电断电时也可以进行。
图3示出了一个典型的操作，其中第二测量表据从测量表10使用从外部设备产生的外部信号中导出的能源传送到外部设备30。在此操作中，外部设备30可以在断电的情况下“读”物品消耗数据，或者获得测量表统计或其它测量的信息，而不要求电源接到测量表10。
在步骤302，测量电路12不断地在非易失性存储器14中存储测定的数据。为此，测量电路12通过第一端口14a传送测定的数据到非易失性存储器14。最好地，测量表数据包括物品消耗数据。物品消耗数据包括一个代表累积消耗的电量、煤气或水的单位的值，或者关于最高需求的周期的信息。物品消耗数据包括涉及消耗物品的统计信息。其它类型的测定的数据包括诊断警报数据，电力品质数据，或者其它的与测量有关的数据。测量电路最好存储测定的数据，该测定的数据为1)偶尔或在断电的情况下需要被交互和/或2)在断电的情况下需要被保持的。“电源中断”意指在一段时间内电源18不能为各种电路提供偏压电源。
周期性地，一个技术员、用户或其它人通过外部设备30从非易失性存储器14获得测定的数据。对数据的请求被键入外部设备30或使用已知的接口装置(未示出)输入外部设备30。
为此，在步骤304，外部设备30的处理器34使收发信机32发射一适于被测量表收发信机16接收的外部信号。在一些实施例中，最好地由处理器34生成表示一个“读”请求的信息，之后使用信息插入到外部信号。该“读”请求适于被测量表收发信机16处理以标识非易失性存储器的某些或全部内容将被读出。在其它实施例中，仅由测量表收发信机16接收外部信号导致测量表收发信机读出非易失性存储器14的内容。
在步骤306，测量表收发信机16接收外部信号，大约在同一时间，在步骤308测量表收发信机16从外部信号获得偏压电源。之后在步骤310，测量表收发信机16将偏压电源提供给非易失性存储器14。在非易失性存储器14有了偏压电源之后，测量表收发信机16在步骤312从非易失性存储器14获得至少一部分测定的数据。
此后在步骤314，测量表收发信机16在一个输出信号中发送测定的数据。为此，测量表收发信机16运用从接收的外部信号中导出的偏压。
在输出信号的传输之后，外部设备30的收发信机32接收输出信号，并在步骤316提供包含在其中的测定的数据给处理器34。处理器34之后在存储器36中存储测定的数据，在显示器(未示出)上显示测定的数据，或在一个可移动存储装置(未示出)上存储测定的数据。
在任何情况下，在步骤316之后，存储在测量表10中的非易失性存储器14中的测定的数据已经被恢复，都不要求电源18提供任何的偏压电源。结果，即使在供电电源不能用时测定的数据也可以从电量测量表中恢复。图3的步骤也可以被用于使用供电脉冲将测定的数据存储在非易性存储器中的水表或电表，如同上面讨论的在美国专利NO.4132981中教导的一样。
图4示出了根据本发明的一个典型的电表100。该电表100为图1中所示的测量表10的一个更详细的例子。
现在参见图4，图4示出了适于实践本发明的一个典型的测量表的示意图。只为了解释和举例的目的，图4所示的测量表为一个电表以监视三相电源。然而本发明的原则可适用于其它类型的测量表，或者为电表，其中它利于在测量表没有电源的情况下将测量设备生成的数据传送到外部设备。
在图4中，典型的测量表100尤其是一个试图测量连接到一个电源设施(未示出)的一个负载(未示出)所消耗电力的测量表，。正如在此将要说明的，测量表100的所有的功能由两个处理装置控制。由于处理装置控制测量表的功能，测量表的操作可以通过处理装置使用的调整程序、参数、校准值来修改。正如下面将要讨论的，测量表100包括一个电路，该电路即使在测量表不连接到电源线时，也允许程序、参数、校准值的调整。
该典型的测量表100包括多相的电流传感器70，72和74以及多相电压传感器76、78和80。测量表100进一步包括转换电路105，处理器或微处理器控制器108，RF/存储电路110、显示器112和通信端口114。传换电路105包括第一多路复用器116，第二多路复用器118，第一模拟-数字(“A/D”)传换器122，第二A/D转换器124、数字信号处理器(“DSP“)128。应当注意到三相电表只是以例子的形式给出。本领域的普通技术人员能够容易地将本发明的有创造性的方面结合到其它类型的测量表中，比如单相电表或网络测量表中。
测量表100还包括一个电源133，133配置来为转换电路105、控制器108、RF/存储器电路110、显示器112和通信端口114生成偏置电压。这样的一个电源133适当地为切换模式的电源电路，它将从一个供电电源线接收的线电压转换为适当的DC偏压。这样的电路是已知的。
电流传感器70、72和74分别连接到表示电流流过三相中的一相电源线(如，A相，B相，和C相)的接收信号。在此描述的一个典型的实施例的电流传感器70、72和74最好每个包括变压器(图4中未示出)，这有利于检测在电源线的每个相上的电流。电流传感器70、72和74还通过第一多路复用器116连接到转换电路105。
电压传感器76、78和80每个都连接到电源线相应的相(例如A相、B相、和C相)以从中获得电压测量。为此，电压传感器76、78和80可包含高电阻的分压器。可选择地，电压传感器76、78和80可以为电势变压器。电压传感器76、78和80还通过第二多路复用器118连接到转换电路105。
转换电路105为一个可操作地接收多相电压和多相电流测量信号并从中生成数据信号的电路，该数据信号包括一个电力消耗信号和电压和电流信号。在此说明的典型的实施例中，该转换电路105分别地包括第一和第二多路复用器116和118，分别地包括第一和第二A/D122和124，以及DSP128。上面列出的转换电路的元件可以合并到一个单个的半导体基片上。这样的装置为公知的并且合适的装置的例子在No.6112158美国专利中说明，该专利被引证在此作为参考。
控制器108可操作地配置，并执行程序指令以从转换电路105接收数字信号、用数字信号监视并记录电力消耗，并分析数字电压和电流测量信号和相关的相位角数据，以确定是否有一个或多个测量错误存在。控制器108可以合适地为NEC公司的一个K0系列的微控制器。然而，控制器108可以选择地包括任何其它的适宜的处理装置或电路。控制器108通常包括固件，或者换言之，一个集成的存储器，其中存储了编程指令。可选择地，编程指令可以存储在RF/存储器110中。
RF/存储器110为RF收发信机和双端口存储装置的组合，有时在本领域被叫着RFID装置。一个合适的典型的装置为Atmel Coperationof San Jose，California提供的AT24RF08C。图5示出了RFID装置的一个典型实施例的方框图。
现在参见图5，该典型的RF/存储器110包括一个EEPROM电路402，该电路包括一个仲裁电路404和一个8K的EEPROM405。该8K的EEPROM由8个1K的页组成，每页包括8个128个字节的块。该仲裁电路404提供经由两个端口406和408到8K的EEPROM405的控制接入。第一端口406被连接到RF控制方块410，第二端口408被连接到串联控制块412。RF控制块410插入到RF收发信机414和EEPROM电路402的第一端口之间。该串联的控制块412被插入到一个标准的串联数据总线端口416和第二端口408之间。
RF收发信机414包括一个线圈电路418和一个模拟接口电路420。线圈电路418操作性地接收RF信号并将RF信号提供给模拟接口420。该模拟接口420可操作地解调在所接收的RF信号中被发射的数字信号。模拟接口420还可操作地从接收的RF信号中获得偏压电源并将获取的能源提供给电力控制电路422。电力控制电路422还可操作地连接到一个电源输入424。
有关图5中的典型的RF/存储器110的进一步的细节在ATMLAsset Identification EEPROM AT24RF08C中提供，出版在“Rev.1072E-09/99”，(Atmel Corporation，1999)，它被引证在此作为参考。
在一个优选实施例中，EEPROM电路402运行并以非易失性的方式存储程序数据、参数数据、校准数据和能源消耗数据。通过控制器108访问这样的数据是通过串行总线416(见图4)来提供的。外部访问该数据是通过RF收发信机414提供的。在此说明的典型的实施例中的RF收发信机414使用125kHz的载波信号进行通信。其它的频率也适于使用。整个RF/存储器110可使用从来自测量表电源133的偏压或使用从接收的RF信号中获得的偏压工作，正如下面将要讨论的。
在测量表100的常规操作中，控制器108在一个开始模式或复位模式执行初始的配置操作。复位模式基本上由一个电源上升条件触发，比如当测量表100最初被安装置时，或在供电电源中断之后。作为复位模式操作的一部分，控制器108获得程序数据并将它提供给与DSP128有关的存储器(未示出)，例如一个随机访问存储器。该控制器可以从一个内部存储器、辅助非易失性存储器或掩膜存储器(未示出)或RF/存储器110中接收程序数据。DSP128则基于至少一部分由控制器108传送到存储器的程序数据来执行运算。
这样的程序数据可以选择地永久地存储在掩膜存储器或类似的直接连接到DSP128的存储器中。在此情况下，控制器108不需要从EEPROM电路402传送数据到DSP128。然而，由于能源计算算法可以根据不同的测量表的安装(四线y形对三线三角形)而改变，这有利于在RF/存储器110的EEPROM电路402中(见图5)存储能源计算程序指令以允许改变测量表100的安装。
程序数据可以包括由DSP128完成的能源计算算法，例如，ENERGY＝VAIA+VBIB+VCIC，这在下面将进一步详细地说明。正如将在下面讨论的，该能源计算算法ENERGY＝VAIA+VBIB+VCIC对四线Y形安装是明显的，它是在此说明的一个典型的实施例。
控制器108也可以从EEPROM电路402获得校准常数。特别地，如电流传感器70、72和74(有时为电压传感器)之类的电流传感器引入一些误差到测量信号这是公知的。通过在测量表100上执行校准操作，误差可以相当地接近从而进行了补偿。在公用表中确定和应用补偿的方法为可变的并且是公知的。校准补偿最好应用于转换电路105之中。
特别地，补偿的两种公共的类型，刻度和延迟，分别被用于补偿测量数量和相位误差。这样的刻度和延迟因数易于基于每相的基本原则在转换电路105中实现，正如为本领域的普通技术人员所已知的。特别地，抽样延迟可以引入电压和/或电流抽样流中以补偿相位误差，如同NO.6377037的美国专利中教导的，该专利引证在此作为参考。刻度可以用于刻度数字电流和/或电压值以补偿由传感器引入的任意数量误差。用于完成补偿的补偿因数典型地被存储在EEPROM电路402中以确保它们在断电时不被丢失。
最后，控制器108从EEPRM电路402中获得选项/参数。逐渐地，电表能确定从瓦特-小时到VAR-小时、均方根电压和电流、谐波含量和不同的统计值的多种数量范围。结果，所获得、存储、显示、交互的测定数据类型可以从一个测量表到一个测量表大大地改变。在EEPROM电路402中的可编程的参数可用于为每个分离的测量表识别所获得、存储、显示、交互的数量类型。照此，测量表的用户(比如，公用事业，用户，或者能源分配实体)可以配置测量表以适于他们自己的特定需要。
因此，在此说明的典型的实施例中的EEPROM电路402包括几种类型的测定的数据，这些数据对提供外部、自供电可编程的灵活性是有用的。
在常规的测量的操作中，电流传感器70、72和74分别检测A相电流、B相电流、和C相电流，并从中生成电流测量信号。电流传感器70、72和74可同时或连续地生成三相测量信号。电流传感器70、72和74分别将A相、B相和C相测量信号供给第一多路复用器116。电流测量信号典型地具有电压电平，它表示了在它们相应的相位上的瞬时的电流电平。为多用测量表的使用设计的电流转换器，电流测量信号测量从接近0.0v到最大3v的范围。当然也可以使用其它刻度向量。
第一多路复用器116，在控制器108的控制之下，则提供A相、B相和C相瞬时电流测量信号到第一A/D转换器122。该第一多路复用器116典型地在快速的连续周期内提供每个信号，以便于每个信号在每隔三个周期被提供给第一A/D转换器122。根据在此说明的典型的实施例，第一多路复用器116将这些信号以2721Hz速率提供给第一A/D转换器122。
第一A/D转换器122接收并抽样或数字化由第一多路复用器116提供的该快速连续的信号。之后第一A/D转换器122将数据字流供给DSP128，每个数据字代表三个相位的电流其一在某个瞬间的数量大小。
同时发生的，电压传感器76、78和80分别检测A相电压、B相电压、C相电压，并从中生成电压测量信号。电压传感器76、78和80将A相测量信号、B相电压测量信号和C相电压测量信号分别供给第二多路复用器118。每个电压测量信号典型地为一个具有表示在它相应的相位上的瞬时电压水平的信号。在此说明的典型的实施例中，电压传感器76、78和80被配置为提供电压测量信号，其范围为接近0.0v到最大为0.3v。当然也可以使用其它的刻度向量。
第二多路复用器118从快速连续的序列中的相位电压测量信号提供输出信号，以便于每个信号在该序列的每第三步被提供到第二A/D转换器124。根据在此说明的典型的实施例，该第二多路复用器118以被第一多路复用器116使用的同样的速率向第一A/D转换器122提供信号。另外，第一多路复用器116和第二多路复用器118以协同的形式操作，以在提供某个相位的电压测量信号同时提供某相位的电流测量信号。例如，在一个四线Y型测量器电线配置中，第一多路复用器116提供X相位电流测量信号，同时，第二多路复用器118提供X相的电压测量信号，其中X是A、B和C中的一个。
第二A/D转换器124接收并抽样或数字化由第二多路复用器118提供的快速连续的信号。接着第二A/D转换器124将数据字或抽样的流供给DSP128，数据字或抽样中的每一个代表在某个瞬间该三相电压之一的数量大小。第一A/D转换器122和第二A/D转换器124因此将数字电流和电压测量信号以某个预定的同步关系供给DSP128。
在转换电路105之中的DSP128通过选择性地将从A/D转换器122和124接收的数字电压测量信号抽样乘以数字电流测量信号抽样，之后将它们相加，来确定电力消耗。
特别地，在一个四线的Y字形测量表电线配置中，适当的电力计算为(1)ENERGY＝VAIA+VBIB+VCICDSP128以此后描述的方法完成上述的计算。DSP128分别从第一A/D转换器122和第二A/D转换器124接收数字电流测量信号抽样和数字电压测量信号抽样(例如，对A相)。DSP128接着将电流和电压测量信号的抽样相乘，计算的积加到连续的总和或一个总数上。DSP128接着接收数字电流和电压测量信号抽样(例如，对B相)的下一个集合，并重复前面的过程。换句话说，如果DIG_VOLTx是x相的数字电压测量信号，并且DIG_CURRx是x相调整过的数字电流测量信号，接着DSP128完成下列计算(2)ENERGY＝SUM(DIG_VOLTx*DIG_CURRx)其中x＝{A，B，C，A，B，...}有时，DSP128向控制器108提供从POWER中导出的电力消耗数据。
控制器108累加电力消耗数据直到达到预定的瓦特时门限。在那个点，控制器108产生一个电力消耗脉冲并且增加电力计数器。该电力消耗计数器是一个数字，通过该数字可以跟踪用户消耗的电力。例如，为大家所熟知的，一个公用事业部门通过从一个计费周期结束时的电力消耗计数器值中减去在一个计费周期开始时电力消耗计数器值所得的一个特定的计费周期来确定特定用户的消耗。控制器108最好既向RF/存储器110又向显示器112提供电力消耗计算器信息。显示器112接着提供电力消耗计数器信息的一个可视的表示，公用事业部门员工可从该可视的表示读数。为了在断电时保持的目的，在RF/存储器110中存储电力消耗计数信息。
可选的，控制器108还向通信电路114提供电力消耗计数信息，和其它信息。通信电路114在一个外部设备上将该信息传送到公用事业部门的中央处理设备，所述的外部设备比如一个公用电话网。照此，公用事业部门可以跟踪并计费测量表注册的电力消耗，而不要求雇员5亲自查看该测量表。
控制器108通常还控制转换电路105的运行，具体地，分别地控制第一和第二多路复用器116和118，分别地控制第一和第二A/D转换器122和124，以及DSP128。为了帮助控制这样的装置，控制器108周期性地，或者至少在初始化或复位时，从RF/存储器110的EEPROM电路402中下载测量表控制信息或数据，如再前面讨论的。
例如，控制器108可从DSP128使用的EEPROM 402中下载程序代码。程序代码可定义准确的由DSP用来产生ENERGY值的电力计算。控制器108还可以下载校准信息，诸如延迟和定标补偿因子，延迟和定标补偿因子可以被转换电路105的各种部件使用以补偿传感器以及其它的误差。
除了测量的电力消耗之外，DSP 128还确定并向控制器108提供其它的信息。特别地，DSP 128为每个相提供测量的电压大小及其相位角数据，和测量的电流大小及其相位角数据。为了确定测量的电压和电流大小数据，DSP 128对每个数字电压测量信号和每个调整的电流测量信号执行RMS计算。这个计算例如可以包括，对每相电压和电流，平方数字测量信号的每个抽样，并得出抽样平方在时间上的平均。
为每个电压确定相位角，DSP 128使用相电压信号零点交叉间的时间差。特定信号Vx和信号VA的零交叉之间的差，加上相应的零点交叉的方向，来提供相位信息。电流相位信息使用瓦特每相和VAR每相来确定。特别地，相位x的电流相位角由arc tan(VARx/WATTSx)给出。
DSP 128向控制器108提供测量的电压和电流大小以及相位角数据。表1，下面表示了如此提供的测量值。
表1VRMSA＝A相电压大小VRMSB＝B相电压大小VRMSC＝C相电压大小IRMSA＝A相电流大小IRMSB＝B相电流大小IRMSC＝C相电流大小V＜A＝A相电压相位角V＜B＝B相电压相位角V＜C＝C相电压相位角I＜A＝A相电流相位角I＜B＝B相电流相位角I＜C＝C相电流相位角注意控制器108可被要求执行对测定的数据的一些进一步的转换，以将它变到表1中标识的形式。
控制器108可以使用从DSP接收的信息以进一步地产生并存储其它的测量的信息，诸如要求的最高周期，在多倍周期的能源使用量数据(已知的负载整形)、诊断信息、谐波内容、其它电压、电流和能源值和统计。这些本领域普通技术人员使用上述的DSP 128提供的值能容易地产生这样的数值。这样的信息可容易地一次又一次地存储在RF/存储器110(EEPROM电路402)中。为此目的，控制器108将测定的数据或信息提供到RF/存储器110的串行数据总线端口416(见图4和5)。串行数据总线端口416经由串行控制块412将数据提供到第二端口408。
控制器108可进一步地确定什么附加信息应当提供到显示器112以显示。控制器108还确定什么测量信息应当经由通信端口114通信以及确定通信何时发生。
控制器108可根据存储在EEPROM 402中的用户参数确定产生、存储、显示和/或通信什么测定的数据。这样的灵活性允许单个的测量表设计为可以多种方式配置，允许每个用户或使用者定制他们的测量表的运行。为了获得参数，控制器108从EEPROM 402的第二端口408通过串行控制块412和串行数据总线416获得参数。
在RF/存储器110中存储测量的控制数据，诸如程序数据、校准数据和参数数据的一个优点在于，这样的数据可以下载到测量表100，即使在测量表100和任意的电源断开时。为此目的，测量表控制数据可以从一个外部设备传送到FR/存储器110，通常以前面结合图2描述的方式。
在一个典型的运行中，在测量表连接到电源线之前，测量表控制数据传送到EEPROM 402。在测量器100被连接到电源线之前，电源133不产生由图4或图5的电路使用的偏压电源。在这样的运行中，RF/存储器110接收包括测量表控制信息的RF信号。实际上，RF信号可以包括许多的其它通信信号，例如握手/识别信号，这些信号在实际的测量表控制信息之前。RF信号被线圈电路418接收并提供到模拟接口420。模拟接口420从接收的信号中获得信号能源，并将信号能源提供到电力控制电路422。电力控制电路422使用接收到的信号能源为EEPROM电路产生偏压。
模拟接口420和RF控制块410还联合向EEPROM电路402提供来自于接收信号的测量表数据。特别地，RF控制块410把测量表控制数据供给EEPROM电路402的第一端口406。该数据通过第一端口406传播到校准电路404。如果第二端口408不存取8K EEPROM 405，接着测量表控制数据立即进入8K EEPROM405。但是，如果端口2正在存取8KEEPROM 405，接着校准电路404将经由第一端口406的延迟对EEPROM 405的存取。
如果校准电路404允许测量表控制数据通过8K EEPROM 405传播，接着测量表数据可以任何合适的方式被存入8K的EEPROM 405中。
当测量表被断开时，因为接收到的RF信号为所有的上述的操作供电，所有上述的运行都可以发生。控制器10随后即可以在测量表100电力上升时也可以在测量表的后继的常规操作中存取测量表控制数据。为此目的，控制器108通过串行控制块402和串行数据总线416从第二端口408获得数据。
图4和图5的RF/存储器110的另一个优点在于，当测量表100缺少来自电源133的偏压时，它允许信息从测量表100中恢复。如果在供电中断期间试图读测量表，应可能发生这种情况。此外，作为关闭设备的方法，许多远地方和/或乡村使用连接到被例行断开的供电电源的测量表。例如，一个石油起重机可包括一个远端的断路，这也断开了想测量石油起重机消耗量的测量表。在此情况下，如果试图读取测量表而远端电源断开处于断开状态时，试图获得测量表读取的公用事业部门的职员此时被阻止，。然而，根据本发明的一个方面，即便在测量表没有电源供给时，也可以从测量表中获得数据。
为此目的，控制器108和RF/存储器110基本如上面结合图3的描述。特别地，RF/存储器110从一个外部设备接收RF信号。RF信号通常包括一些指示，该指示代表测量的数据的请求，并且最好地识别请求的测量表数据类型的指示。如上面所讨论的，RF信号还包括其它的通信信号，诸如握手/识别信号。
无论如何，RF信号被线圈电路418接收并供给模拟接口420。模拟接口420从接收的信号中获得信号能源并将信号能源供给电源控制电路422。电源控制电路422从接收信号能源中为EEPROM 402产生偏压。模拟接口420和RF控制块410合在一起将数据信号供给EEPROM402，EEPROM 402配置为从中获得请求的数据。如果校准电路404确定8K的EEPROM 405可以被存取，提供使8K EEPROM 405向RF控制块410提供存储的测量数据的数字信号。RF控制块410，模拟接口420和线圈电路418合在一起产生一个RF输出信号，该输出信号包括来自8K EEPROM 405的请求测量的数据。用于传输的电力从进来的RF信号中导出。
因此，上面的电路运行以接收请求测量的数据的RF信号，并在利用所接收RF信号的电力发射输出RF信号中该请求的数据。此外，从存储了数据的8KEEPROM 405中获取数据所必须的电路也由接收的RF信号供电。结果，测量的数据可以从一个以其它方式不连接到电源的测量表中获取。
明显的上述的实施例只是说明性的，并且明显的结合本发明的原理，本领域的普通技术人员可以容易地结合本发明的原理设计他们自己的实现而不脱离本发明的范围和精神。
权利要求
1.一种用于公用表中的装置，包括一个非易失性存储器，具有第一端口和第二端口，第一端口配置为获得物品消耗数据；一个射频(RF)收发信机，配置为从一外部信源接收RF信号，从RF信号中获得能源并将该能源供给非易性存储器的偏压输入，响应于接收的RF信号，执行数据传送操作，数据传送操作包括在非易失性存储器和RF收发信机之间使用非易失性存储器的第二端口传送与测量表有关的数据。
2.权利要求1所述的装置，其中RF收发信机还被配置为执行数据传送操作以从非易失性存储器中恢复至少一些物品消耗数据。
3.权利要求2所述的装置，其中RF收发信机还被配置为经由第二射频信号发射至少一些物品消耗数据。
4.权利要求1所述的装置，其中与测量表有关的数据包括测量表控制数据，并且RF收发信机进一步地被配置为从RF信号获得测量表数据；并且执行数据传送操作以将测量表控制数据传送到非易失性存储器。
5.权利要求1所述的装置，其中非易失性存储器包括一个电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)。
6.权利要求1所述的装置，它还包括一个耦接到非易失性存储器的校准电路，该校准电路由RF收发信机可操作地控制对非易失性存储器的存取。
7.权利要求1所述的装置，其中第一端口被配置为获得代表电量消耗的物品消耗数据。
8.一种用于公用用测量表中的装置，该装置包括收发信机可操作地从外部信源接收外部信号，从外部信号获得偏压和第一测量表数据，并将输出信号发射到外部信源，该输出信号包含第二测量表数据；和非易失性存储器具有第一和第二端口，第一端口配置为将第一测量表数据供给公用表的测量电路并且从测量电路接收第二测量表数据，第二端口可操作地从收发信机接收第一测量表数据，并将第二测量表数据供给收发信机，具有偏压输入的非易失性存储器可操作地耦合以从收发信机接收偏压。
9.权利要求8所述的装置，其中收发信机包含一个RF收发信机。
10.权利要求8所述的装置，其中非易失性存储器包括一个电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)。
11.权利要求8所述的装置，其中第一测量表数据包括测量表控制数据。
12.权利要求8所述的装置，其中第二测量表数据包括物品消耗数据。
13.权利要求8所述的装置还包括一个耦接到非易失性电路的校准电路，校准电路通过收发信机和测量电路可操作地控制存储非易失性存储器的存取。
14.一种公用表，包括测量电路，可操作地产生物品消耗数据；非易失性存储器，它具有第一和第二端口，第一端口配置为从测量电路接收物品消耗数据，电源，它操作地向非易失性存储器提供第一偏压电源；射频(RF)收发信机，配置为从外部信源接收RF信号，从RF信号获得能源并将第二偏压供给非易失性存储器，响应于RF信号执行数据传送操作，数据传送操作包括在非易失性存储器和RF收发信机之间使用非易失性存储器的第二端口进行的第一数据传送。
15.权利要求14所述的装置，其中RF收发信机还配置为执行数据传送操作以从非易失性存储器中恢复至少一些物品消耗数据。
16.权利要求15所述的装置，其中RF收发信机还配置为借助第二RF信号发射至少一些物品消耗数据。
17.权利要求14所述的装置，其中第一数据包括测量表控制数据，并且RF收发信机还配置为从RF信号中获取测量表控制数据；和执行数据传输操作以将测量表控制数据传送到非易失性存储器。
18.权利要求17所述的装置，其中测量电路可操作地获得测量表控制数据并响应于测量表控制数据调整测量电路的操作。
19.权利要求18所述的装置，其中测量表控制数据包括测量表校准数据。
20.权利要求18所述的装置，其中测量表控制数据包括测量表编程数据。
21.权利要求15所述的装置，其中测量电路还可操作地产生代表电量消耗的物品消耗数据。
22.一种公用表，它包括测量电路，部分地基于第一测量表数据，可操作地执行一种或多种物品消耗测量，测量电路产生代表物品消耗测量的第二测量表数据；收发信机，可操作地从外部信源接收外部信号，从外部信号获得偏压电源和第一测量表数据，并将输出信号发射到外部信源，出信号包括第二测量表数据；和非易失性存储器，具有第一端口和第二端口，第一端口配置为向公用表的测量电路提供第一测量表数据，并从测量电路接收第二测量表数据，第二端口可操作地从收发信机接收第一测量表数据并将第二测量表数据供给收发信机，具有偏压输入的非易失性存储器可操作地耦合以从收发信机接收偏压。
23.权利要求22的装置，其中收发信机包括一个RF收发信机。
24.权利要求22的装置，其中非易失性存储器包括一个电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)。
25.权利要求22所述的装置，其中第一测量表数据包括测量表校准数据。
26.权利要求22所述的装置，其中第一测量表数据包括测量表编程数据。
27.一种方法，包括a)公用表的收发信机接受一个外部信号；b)从外部信号获得第一偏压电源；c)从外部信号获得第一测量表数据；d)将第一偏压电源供给非易失性存储器；e)将第一测量表数据存入非易失性存储器；和f)在测量表中部分地基于第一测量表数据，执行物品消耗测量。
28.权利要求27所述的方法，还包括，在步骤f)之前将第二偏压源供给非易失性存储器；和从非易失性存储器中恢复第一测量表数据。
29.权利要求27所述的方法，还包括g)把第二测量表数据存入非易失性存储器。
30.权利要求29所述的方法，还包括h)收发信机接受第二外部信号；i)从第二外部信号获得第一偏压电源；j)将第一偏压电源供给非易失性存储器；k)从非易失性存储器恢复第二测量表数据；l)向公用表的外部设备发射输出信号，所述的输出信号包括第二测量表数据。
31.权利要求27所述的方法，其中步骤a)还包括公用表的收发信机机接受外部信号，该外部信号包括一RF信号。
32.权利要求27所述的方法，其中步骤c)还包括从外部信号获取第一测量表数据，第一测量表数据包括测量表校准数据。
33.权利要求27所述的方法，其中步骤c)还包括从外部信号获取第一测量表数据，第一测量表数据包括测量表编程数据。
34.一种方法，包括a)公用表的收发信机接受一个外部RF信号；b)从外部RF信号获得第一偏压电源；c)将第一偏压电源供给非易失性存储器；d)从非易失性存储器中恢复与测量表有关的数据；e)向公用表的外部设备发射一个输出信号，所述的输出信号包括测量表有关的数据。
35.权利要求34所述的方法，其中步骤e)还包括利用RF发射机来发射输出信号。
36.权利要求34所述的方法还包括，在步骤a)之前，非易失性存储器从公用表的测量电路接受与测量有关的数据。
37.权利要求34所述的方法还包括，在步骤a)之前，非易失性存储器从公用表的测量电路接受包括物品消耗数据的与测量有关的数据。
全文摘要
一种用于公用表中的装置，它包括一非易失性存储器和一个RF收发信机。该非易失性存储器具有第一和第二端口，该第一端口配置为获得物品消耗数据。射频(RF)收发信机配置为从外部信源接收RF信号并从该RF信号获得能源，并将能源供给非易失性存储器的偏压输入。响应于接收的RF信号，RF收发信机还可操作地执行数据转送操作，数据传送操作包括在非易失性存储器和RF收发信机之间用非易失性存储器的第二端口进行与测量表有关的数据的传送。
文档编号G01D4/00GK1602507SQ02822616
公开日2005年3月30日 申请日期2002年9月13日 优先权日2001年9月14日
发明者J·P·永克, G·R·博恩斯 申请人:兰迪斯 + 盖尔公司