本發(fā)明屬于電能計(jì)量的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種電能計(jì)算的控制電路。

背景技術(shù)：

在我們的工作、生活中，為加強(qiáng)經(jīng)營(yíng)管理，節(jié)約能源，考核單位產(chǎn)品耗電量，制定電力消耗定額，提高效益，電能計(jì)量已經(jīng)成為是要的管理措施。

電能計(jì)量的方式比較多，但是在電能計(jì)量的過(guò)程中，由于會(huì)受到各種因素的干擾，容易造成誤差。專利申請(qǐng)201520862855.5公開(kāi)了一種電能計(jì)量裝置誤差校驗(yàn)儀及遠(yuǎn)程在線校驗(yàn)系統(tǒng)，其中，誤差校驗(yàn)儀包括采樣電路、計(jì)量芯片、處理器和電源模塊，采樣電路用于采集三相三線或三相四線上的電壓信號(hào)和電流信號(hào)；計(jì)量芯片具有采樣端，采樣端用于對(duì)電壓信號(hào)和電流信號(hào)進(jìn)行處理生成標(biāo)準(zhǔn)電能脈沖信號(hào)；處理器用于接收被測(cè)電能表輸入的待測(cè)電能脈沖信號(hào)，并將待測(cè)電能脈沖信號(hào)與標(biāo)準(zhǔn)電能脈沖信號(hào)進(jìn)行對(duì)比生成所述誤差值。

目前，采用較多的多功能電能計(jì)量芯片的實(shí)現(xiàn)方式為:在電能計(jì)量芯片外使用晶振產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)給芯片使用,外圍器件產(chǎn)生電壓信號(hào)和電流信號(hào)輸入到電能計(jì)量芯片,信號(hào)都是模擬信號(hào)。然后，電能計(jì)量芯片通過(guò)內(nèi)部的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路把輸入過(guò)來(lái)的模擬電壓信號(hào)和模擬電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，然后通過(guò)濾波器之后進(jìn)行乘法及其他運(yùn)算，電能計(jì)量芯片通過(guò)通訊接口把電壓、電流等信息輸出出去；把通過(guò)電壓、電流運(yùn)算得到的功率值轉(zhuǎn)換為脈沖輸出。

如圖1所示，工控MCU通過(guò)通訊接口與電能計(jì)量芯片進(jìn)行通信，讀取電能計(jì)量芯片內(nèi)部的電壓、電流、功率等信息，實(shí)現(xiàn)多功能電能計(jì)量系統(tǒng)。計(jì)量芯片必須有功率指示脈沖，方便客戶進(jìn)行校表使用。比較典型的通訊方式有SPI、UART、I2C、單線通訊接口，但都存在相應(yīng)的弊端。

SPI接口：標(biāo)準(zhǔn)的SPI接口是四線或者三線的或者兩線，同時(shí)為了及時(shí)讀取計(jì)量芯片的信息，需要一個(gè)中斷指示信號(hào)，占用MCU的IO資源較多；在外部環(huán)境惡略的情況下，SPI接口的時(shí)鐘線SCLK容易受到干擾，造成數(shù)據(jù)傳輸錯(cuò)誤。

UART接口：2線接口，對(duì)波特率要求嚴(yán)格，如果使用內(nèi)部晶振，容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)解析錯(cuò)誤，影響MCU對(duì)數(shù)據(jù)的判斷；如果使用外部晶振，增加電能計(jì)量芯片的IO數(shù)量，同時(shí)增加系統(tǒng)的資源和成本。

I2C接口：2線接口，需要工控MCU發(fā)送SCL和SDA來(lái)完成通信，在外部環(huán)境惡略的情況下，SCL線容易受到干擾，造成數(shù)據(jù)傳輸錯(cuò)誤。

單線接口：目前市面上有各種的單線接口，單線接口類似于UART接口，對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘有嚴(yán)格的要求，要使用外部晶振，增加電能計(jì)量芯片的IO數(shù)量，同時(shí)增加系統(tǒng)的資源和成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種節(jié)省系統(tǒng)資源的多功能電能計(jì)量系統(tǒng)，該電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)方便，可以根據(jù)系統(tǒng)方案的需求進(jìn)一步減小對(duì)MCU的IO需求，具有很高的靈活性。

本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種節(jié)省系統(tǒng)資源的多功能電能計(jì)量系統(tǒng)，該電路通過(guò)指示脈沖頻率隨著電壓或者電流的大小變化，同時(shí)工控MCU根據(jù)指示脈沖的頻率或者周期進(jìn)行電壓、電流、功率的判斷，以實(shí)現(xiàn)對(duì)功率個(gè)數(shù)進(jìn)行累加實(shí)現(xiàn)電能的計(jì)量。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下。

一種節(jié)省系統(tǒng)資源的多功能電能計(jì)量電路，其包括電能計(jì)量芯片及工控MCU，其特征在于所述電能計(jì)量芯片增加有2個(gè)接口，1個(gè)接口是控制信號(hào)，用來(lái)選擇是電壓還是電流指示脈沖輸入，為電壓電流指示脈沖輸入接口，另外一個(gè)接口輸出電壓或者電流指示脈沖，為電壓電流指示脈沖輸出接口。

當(dāng)只需要實(shí)現(xiàn)電壓或電流和功率、電量計(jì)算功能時(shí)，電壓電流指示脈沖輸入接口不是接工控MCU，而是接到固定電平上。

如果只需要實(shí)現(xiàn)電壓或電流功能，電能計(jì)量的兩個(gè)接口：電壓電流指示脈沖輸入接口和電壓電流指示脈沖輸出接口接工控MCU，相反，輸出的功率指示脈沖不需要連接工控MCU。

如果只需要實(shí)現(xiàn)功率、電能計(jì)量功能，電壓電流的輸入選擇信號(hào)的電壓電流指示脈沖輸入接口不接工控MCU，同時(shí)，輸出的電壓或電流指示脈沖接口也不需要接工控MCU。

本發(fā)明所實(shí)現(xiàn)的多功能計(jì)量電路，可以指示脈沖頻率隨著電壓或者電流的大小變化，同時(shí)工控MCU根據(jù)指示脈沖的頻率或者周期進(jìn)行電壓、電流、功率的判斷，以實(shí)現(xiàn)對(duì)功率個(gè)數(shù)進(jìn)行累加實(shí)現(xiàn)電能的計(jì)量。可以根據(jù)系統(tǒng)方案的需求進(jìn)一步減小對(duì)MCU的IO需求，具有很高的靈活性。

附圖說(shuō)明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)所實(shí)施的電能計(jì)量的示意圖。

圖2是本發(fā)明所實(shí)施的電能計(jì)量電路的結(jié)構(gòu)圖。

圖3是本發(fā)明所實(shí)施實(shí)現(xiàn)電壓或電流和功率、電量計(jì)算功能時(shí)電能計(jì)量電路的結(jié)構(gòu)圖。

圖4是本發(fā)明所實(shí)施實(shí)現(xiàn)電壓或電流功能時(shí)電能計(jì)量電路的結(jié)構(gòu)圖。

圖5是本發(fā)明所實(shí)施實(shí)現(xiàn)功率、電能計(jì)量時(shí)電能計(jì)量電路的結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

圖2所示，為本發(fā)明所實(shí)施的多功能電能計(jì)量電路結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，包括電能計(jì)量芯片及工控MCU，其中電能計(jì)量芯片在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上：只需要增加2個(gè)接口：1個(gè)接口是控制信號(hào)，用來(lái)選擇是電壓還是電流指示脈沖輸入，為電壓電流指示脈沖輸入接口，另外一個(gè)接口輸出電壓或者電流指示脈沖，為電壓電流指示脈沖輸出接口。

指示脈沖頻率隨著電壓或者電流的大小變化，工控MCU根據(jù)指示脈沖的頻率或者周期進(jìn)行電壓、電流、功率的判斷，同時(shí)對(duì)功率個(gè)數(shù)進(jìn)行累加實(shí)現(xiàn)電能的計(jì)量。同時(shí)還可以根據(jù)系統(tǒng)方案的需求進(jìn)一步減小對(duì)MCU的IO需求，具有很高的靈活性。

當(dāng)只需要實(shí)現(xiàn)電壓或電流和功率、電量計(jì)算功能時(shí)，如圖3所示，此時(shí)，電壓電流指示脈沖輸入接口不是接工控MCU，而是接到固定電平上。

如果只需要實(shí)現(xiàn)電壓或電流功能，如圖4所示，電能計(jì)量的兩個(gè)接口：電壓電流指示脈沖輸入接口和電壓電流指示脈沖輸出接口接工控MCU，相反，輸出的功率指示脈沖不需要連接工控MCU。

如果只需要實(shí)現(xiàn)功率、電能計(jì)量功能，如圖5所示，電壓或者電流脈沖的輸入選擇信號(hào)的電壓電流指示脈沖輸入接口不接工控MCU，同時(shí)，輸出的電壓或電流指示脈沖接口也不需要接工控MCU。

由此，工控MCU可以根據(jù)指示脈沖的頻率或者周期進(jìn)行電壓、電流、功率的判斷，實(shí)現(xiàn)電能的計(jì)量。同時(shí)這種結(jié)構(gòu)那個(gè)有效地減小對(duì)MCU的IO需求，滿足多種需要，具有很高的靈活性。

因此，在本發(fā)明中，具體的電能計(jì)量方式是：

1、在電能計(jì)量芯片使用內(nèi)置晶振產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)給芯片使用,外圍器件產(chǎn)生電壓信號(hào)和電流信號(hào)輸入到電能計(jì)量芯片,信號(hào)都是模擬信號(hào)。

2、電能計(jì)量芯片通過(guò)內(nèi)部的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路把輸入過(guò)來(lái)的模擬電壓信號(hào)和模擬電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，然后通過(guò)濾波器之后進(jìn)行乘法及其他運(yùn)算，把運(yùn)算得到的電壓值或電流值、功率值轉(zhuǎn)換為脈沖輸出。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。