一种具有检测功能的电能表的制作方法

本发明涉及电表领域，尤其涉及一种具有检测功能的电能表。

背景技术：

电能表兼具管理和计量功能，其对异常问题、突发状况的快速检测和判断能力决定了电能表的性能。但现有的电能表均不具有故障诊断和容错机制，大大影响了电能表的使用。

电能表的一个主要作用是计量电量，这导致电能表整体需与强电，也即与市电相连，而内部元器件又均需工作在弱电环境下，这就对电能表计量模块设计提出了较高要求，为了确保强电端出现问题时，电能表弱电端不受影响，需要快速反馈检测机制。

技术实现要素：

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种能快速检测出异常，性能佳的具有检测功能的电能表。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种具有检测功能的电能表，所述电能表包括计量模块、与计量模块电连接的管理模块，其特征在于：

所述计量模块包括计量控制芯片、电源异常检测模块，所述电源异常检测模块输入端与市电相连而输出端连接计量控制芯片，所述计量控制芯片接收电源异常检测模块输出的信号并根据所述信号判断电源异常以控制电能表动作。

优选的，所述计量模块还包括计量采样模块，所述计量采样模块包括分别用于采样流过锰铜的电流的主回路、自检测回路，所述自检测回路的输出端、主回路的输出端均与计量控制芯片的对应输入端相连并将检测信息传输至计量控制芯片，所述计量控制芯片比较来自主回路和自检测回路的信息并作出控制判断。

优选的，所述电源异常检测模块包括输入端与市电的火零线分别相连而输出端连接计量控制芯片的开关器件，所述开关器件根据市电交流电压信号周期性通断并输出方波信号至计量控制芯片。

优选的，所述开关器件为光耦器件。

优选的，所述光耦器件的发光二极管一端通过反向串联的第一二极管连接火线而另一端通过反向串联的稳压管连接零线，光耦器件的光敏二极管一端连接上拉电阻并分出一条支路连接计量控制芯片而另一端接地。

优选的，所述稳压管与零线之间串联多个分压电阻；所述电源异常检测模块还包括正极与稳压管的正极相连而负极与第一二极管的负极相连的第二二极管。

优选的，所述自检测回路包括插接模块、第一电容和第二电容，所述插接模块的一端与锰铜两端相连，插接模块的另一端中的一个引脚接地而另一个引脚通过串联的第一电阻与计量控制芯片相连，所述第一电容与第二电容并联且其中一个并联端连接在所述另一个引脚和第一电阻间而另一个并联端接地。

优选的，所述电能表还包括将市电转化为直流电以给计量模块供电的开关电源模块、直流电池以及超级电容模块，所述直流电池与计量控制芯片的时钟引脚相连以为时钟供电，所述超级电容模块与开关电源模块和计量控制芯片的时钟引脚分别电连接并在直流电池正常供电时由开关电源模块进行充电而直流电池非正常时放电以为时钟供电。

优选的，所述超级电容模块包括超级电容、第二电阻、第三电阻、第三二极管、第四二极管，所述超级电容的正极分为两条支路而负极接地，一条支路依次通过串联的第二电阻、反向设置的第三二极管与开关电源模块电连接，另一条支路依次通过第三电阻、正向设置的第四二极管与时钟引脚电连接。

优选的，所述管理模块具有管理控制芯片，所述管理控制芯片与计量控制芯片相互独立且管理控制芯片与计量控制芯片电连接，所述开关电源模块还与管理控制芯片相连以为管理模块供电。

与现有技术相比，本发明的优点在于：电能表中设置电源异常检测模块，能及时检测市电是否异常，进而电能表根据接收到的异常信号及时作出反馈，能保护电能表内部元器件因外部电源异常而受损，而自检测模块的设置又能用于检测电能表内部是否异常，及时发现问题，排出故障，以确保电能表的稳定性和高质量；超级电容的设置，能使电能表计量控制芯片的时钟始终处于得电状态，确保电能表的计量精准姓；计量模块和管理模块均具有自己独立的控制芯片，很好的实现了权限功能区分明确，进一步保障电能表的稳定性。

附图说明

图1为本发明一种具有检测功能的电能表的模块结构图。

图2为电源异常检测模块的电路原理图。

图3为自检测模块的电路原理图。

图4为计量控制芯片的电路原理图。

图5为超级电容模块与开关电源模块电连接的电路原理图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1-4所示为本发明一种具有检测功能的电能表的优选实施例图示。显然，电能表还包括液晶显示、跳闸指示、无线/有线通信等功能，但这些均非本申请保护的重点，故而此处不详细展开。下文仅对欲保护重点进行阐述。

如图1所示，所述电能表包括计量模块1、与计量模块1电连接的管理模块2，所述计量模块1包括计量控制芯片11。电能表上电后会与市电接通，也即电能表外接强电，而电能表内部各元器件需工作在弱电环境下，市电断开瞬间会对弱电部分产生冲击，造成内部元器件受损。为了能提早发现问题，使电能表尽快做出应对措施，所述电能表还电源异常检测模块3，所述电源异常检测模块3输入端与市电相连而输出端连接计量控制芯片11，所述计量控制芯片11接收电源异常检测模块3输出的信号并根据所述信号判断电源异常以控制电能表动作。

具体的，如图2和图4所示，所述电源异常检测模块3包括输入端与市电的火线ul_out、零线un分别相连而输出端连接计量控制芯片11的开关器件31，所述开关器件根据市电交流电压信号周期性通断并输出方波信号至计量控制芯片。开关器件31可以采用三极管，也可以采用mos管，在本申请中，所述开关器件31为光耦器件。

继续参见图2，所述光耦器件的发光二极管一端通过反向串联的第一二极管vd72连接火线ul_out而另一端通过反向串联的稳压管vd73连接零线un，光耦器件的光敏二极管一端连接串联的上拉电阻r78和r77，同时在上拉电阻r78和r77之间分出一条支路与计量控制芯片11相连，光敏二极管的另一端接地。

当火线与零线间电压为正，也即市电为正相位时，光耦器件导通，计量控制芯片11接收到低电平，当火线与零线间电压为负时，光耦器件不导通，计量控制芯片11接收到高电平，即为周期性方波信号，一旦市电断电，则计量控制芯片11接收到的信号波形保持为高电平，由此，计量控制芯片11可以根据接收到的信号波形判断市电是否异常，同时通过该波形的变化也能检测电能表是否异常掉电。

为了保护电源异常检测电路，所述稳压管vd73与零线un之间串联多个分压电阻，同时，在稳压管vd73的正极与第一二极管vd72的负极之间正向串联第二二极管vd71。

电能表不光要能判断外界异常，也应该在自身内部计量出现异常时及时进行故障检测和诊断，方可具有良好性能，因而，本申请的电能表还具有自检测回路(。具体而言，如图3和图4所示，该计量模块1还包括计量采样模块12，所述计量采样模块12包括分别用于采样流过锰铜(图中未示出)的电流的主回路121、自检测回路122，所述自检测回路122的输出端、主回路121的输出端均与计量控制芯片11的对应输入端相连并将检测信息传输至计量控制芯片11，所述计量控制芯片11比较来自主回路121和自检测回路122的信息并作出控制判断。也即，当自检测回路122检测的电流信号与来自主回路121的电流信号大小一致时，则表示电能表正常，而若二者不一致，则判断出电能表计量异常，计量控制芯片11发出命令，对应指示灯亮，提示操作人员及时检修更换电能表。

所述自检测回路122包括插接模块i3、第一电容c81和第二电容c82，所述插接模块i3的一端与锰铜(图中未示出)两端相连，插接模块i3的另一端中的一个引脚接地而另一个引脚通过串联的第一电阻r171与计量控制芯片11相连，所述第一电容c81与第二电容c82并联且其中一个并联端连接在所述另一个引脚和第一电阻r171间而另一个并联端接地。在图3中，该插接模块i3的一端与锰铜(图中未示出)相连而另一端中的引脚2接地，引脚1通过第一电阻r171与计量控制芯片11的引脚iasp相连，同时，第一电容c81与第二电容c82并联后一端连接在引脚l和第一电阻r17l之间而另一并联端接地。

电能表为了能正常工作，其内部包括能将市电转化成直流电的开关电源模块4，该开关电源模块4用于给计量模块供电，同时，为了进一步保障电能表能在异常情形下也能计数准确，计量控制芯片11的时钟一般由直流电池5驱动，但若更换直流电池5，则会导致时钟断电，影响电能表工作，为了克服该问题，所述电能表还包括超级电容模块6，所述超级电容模块6与开关电源模块4和计量控制芯片11的时钟引脚vbat分别电连接并在直流电池5正常供电时由开关电源模块4进行充电而直流电池5非正常时放电以为时钟供电。

如图4和5所示，所述超级电容模块6包括超级电容cs1、第二电阻r50、第三电阻r49、第三二极管vd9、第四二极管vd10，所述超级电容cs1的正极分为两条支路而负极接地，一条支路依次通过串联的第二电阻r50、反向设置的第三二极管vd9与开关电源模块4电连接，另一条支路依次通过第三电阻r49、正向设置的第四二极管vd10与时钟引脚vbat电连接。

需要说明的是，本申请中采用的是双芯结构，也即所述管理模块2也具有管理控制芯片(图中未示出)，所述管理控制芯片与计量控制芯片11相互独立且管理控制芯片与计量控制芯片11电连接，开关电源模块4还为管理控制芯片供电。但这并非意味着前述保护点仅能用于双芯表，其也可以用于目前的单芯表，原理类似，此处不赘。

本申请的电能表中设置电源异常检测模块，能及时检测市电是否异常，进而电能表根据接收到的异常信号及时作出反馈，能避免电能表内部元器件因外部电源异常而受损，而自检测模块的设置又能用于检测电能表计量是否异常，及时发现问题，排出故障，以确保电能表的稳定性和高质量；超级电容的设置，能使电能表计量控制芯片的时钟始终处于得电状态，确保电能表的计量精准姓；计量模块和管理模块均具有自己独立的控制芯片，很好的实现了权限功能区分明确，进一步保障电能表的稳定性。

除了上述改进外，其他相类似的改进也包含在本发明的改进范围内，此处就不在赘述。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变形，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。