[发明专利]一种分时复用高精度直流电能表

说明书

技术领域

本发明涉及一种电能表，特别是涉及一种分时复用高精度直流电能表。

背景技术

目前市场上的多路直流电能表采用MCU自带的ADC直接测量，但MCU自带ADC精度很低，大多数MCU仅配置12位或16位ADC，无法满足高精度、大动态范围的测量需求。

而一些具有大动态范围、高精度的专用计量芯片或MCU，大多数仅有1~3路ADC，无法满足现场多个电流通道测量的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种分时复用高精度直流电能表，该电能表包括：MCU、计量芯片、模拟开关、电源管理模块、按键处理模块、存储模块、通信模块、显示模块、8个电流通道、1个电压通道；为一种基于分时复用算法的高精度直流电能表，解决直流电能表精度低，测量回路少，无法满足需求的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种分时复用高精度直流电能表，所述电能表电压通道直接通过计量芯片的第3路信号采样接口连接，由计量芯片实时采集并计算该通道的平均电压值；电流通道8为重点检测通道，直接与计量芯片的第2路信号采样接口连接，由计量芯片实时采集并计算该通道的平均电流值；电流通道1~电流通道7与道模拟开关连接，由MCU的GPIO控制模拟开关的选通，同一时段内仅模拟开关仅输出1个电流通道，该电流通道与计量芯片的第1路信号采样接口连接，计量芯片采集并计量该通道的瞬时电流值。

所述的一种分时复用高精度直流电能表，所述电流通道1~电流通道7与MCU的ADC引脚连接，MCU在AD中断程序中读取并计算电流通道1~电流通道7的瞬时电流值，并计算电流通道n的变化值，该电流变化值以ΔIn表示；电流通道1~电流通道7具有优先级，优先级记以Pn表示。

所述的一种分时复用高精度直流电能表，所述电流通道1~电流通道7的优先级Pn按照电流变化值ΔIn的绝对值排序，电流变化值ΔIn越大其对应电流通道n的优先级越高，即该通道的优先级Pn值越大。

所述的一种分时复用高精度直流电能表，所述MCU控制模拟开关切换至优先级最高的电流通道，并将该电流通道的采集标识清零，且将该电流通道的优先级置为0，其它电流通道的采集标识加1；当电流通道m的采集标识大于或等12时，将电流通道m的优先级设置为最高，即将Pm值设置为最大。

所述的一种分时复用高精度直流电能表，所述当所有通道的优先级相同时，MCU将按照1~7的顺序切换电流通道；MCU每隔125ms切换一次电流通道。

所述的一种分时复用高精度直流电能表，所述电流通道8为重点测量通道，MCU通过UART从计量芯片中直接读取平均功率，并按如下公式计算累积电能量：

其中，E为累积电能量，单位KWH；P为平均功率，单位W；t为采样间隔时间，单位ms。

所述的一种分时复用高精度直流电能表，所述电流通道1~7为普通检测通道，MCU通过UART从计量芯片中读取实时电流，并按如下公式计算累积电能量：

其中E为累积电能量，单位KWH；I为瞬时电流，单位A；U为电压通道采集的平均电压值，单位V；t为采样间隔时间，单位ms。

本发明的优点与效果是：

（1）本申请采用分时复用算法，产品整体成本低，使用1个计量芯片即可计量8个电流通道和1个电压通道。（2）使用专用计量，动态范围宽，计量精度高。（3）采用优先级排序算法，反应速度快，测量误差小。（4）保留1个重点电流通道，实时检测重点通道电流变化。

附图说明

图1是本申请的连接关系示意图；

图2是本申请的优先级算法程序流程图。

具体实施方式

下面结合附图所示实施例对本发明进行详细说明。

如图1所示，一种高精度多通道直流电能表包括：MCU、计量芯片、模拟开关、电源管理模块、按键处理模块、存储模块、通信模块、显示模块、8个电流通道、1个电压通道。

MCU与计量芯片通过UART接口连接；MCU通过3个GPIO引脚与模拟开关连接；MCU与电源管理模块直接连接；MCU与按键处理模块通过GPIO连接，MCU与存储模块通过I2C接口连接；MCU与通信模块通过UART接口连接；MCU与显示模块通过SPI接口连接；电流通道1~电流通道7与MCU的ADC引脚连接；电流通道1~电流通道7连接模拟开关的输入端；模拟开关的输出端与计量芯片的第1路信号采样接口连接；电流通道8与计量芯片的第2路信号采样接口连接；电压通道与计量芯片的第3路信号采样接口连接。