一種電能表計數器的製作方法

2023-06-30 17:36:16

專利名稱：一種電能表計數器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種計數器電路，尤其涉及一種電能表計數器。
背景技術：
目前計數器已經成為單片機最普通的配置，而且結構和功能也越來越複雜，計數 器主要完成定時、計數、捕捉、P麗等功能。 儘管普通單片機的計數器能完成大部分的功能，但在處理基於電能表的計量信號 時這些計數器的結構還是不能很好的滿足對信號的計數分頻、平均頻率、瞬時功率的處理 要求。 使用現有技術實現有兩種方法1，使用外部通用電路或可編程器件實現，此方法 硬體成本高、電路複雜、系統可靠性下降；2，用現有的單片機配合複雜的軟體實現，此方法 由於需要複雜的軟體控制，導致整個系統實時性和靈活性欠佳，系統工作可靠性下降。

發明內容本實用新型的目的是提供一種電能表計數器，該電路能對計量信號進行計數分 頻，平均頻率和瞬時功率的處理。本實用新型完全使用硬體實現，實施性好，而且電路結構 簡單，整體可靠性能高。本實用新型還可以完成通用計數的功能，具有較好的通用性。 為了達到上述目的，本實用新型提供一種電能表計數器，包括第一信號處理電路， 第二信號處理電路，瞬時功率比較器和雙路選擇器； 所述的第一信號處理電路的輸入端與計量電路連接，接收計量電路的輸出信號； 第一信號處理電路的輸出端分別連接瞬時功率比較器和雙路選擇器； 所述的第二信號處理電路的輸入端與計量電路連接，接收計量電路的輸出信號； 第二信號處理電路的輸出端分別連接瞬時功率比較器和雙路選擇器； 所述的瞬時功率比較器的輸出端連接雙路選擇器的控制端； 所述的雙路選擇器的輸出端連接下一級計數電路。 上述的電能表計數器，其中，所述的第一信號處理電路包括第一計數器，第二計數 器和第三計數器； 所述的第一計數器的輸入端連接計量電路，接收計量電路的輸出信號；第一計數 器的輸出端連接雙路選擇器的輸入端； 所述的第二計數器的輸入端連接計量電路，接收計量電路的輸出信號；第二計數 器的輸入端還接收一個精確時間信號； 所述的第三計數器的輸入端連接計量電路，接收計量電路的輸出信號；第三計數
器的輸入端還接收一個高頻信號，第三計數器的輸出端連接瞬時功率比較器。 上述的電能表計數器，其中，所述的第二信號處理電路包括第四計數器，第五計數
器和第六計數器； 所述的第四計數器的輸入端連接計量電路，接收計量電路的輸出信號；第四計數器的輸出端連接雙路選擇器的輸入端； 所述的第五計數器的輸入端連接計量電路，接收計量電路的輸出信號；第五計數 器的輸入端還接收一個精確時間信號； 所述的第六計數器的輸入端連接計量電路，接收計量電路的輸出信號；第六計數
器的輸入端還接收一個高頻信號，第六計數器的輸出端連接瞬時功率比較器。 上述的電能表計數器，其中，所述的第一計數器包括計數器，比較寄存器，數字比
較器； 所述的計數器的輸入端連接計量電路，其輸出端分別連接數字比較器的輸入端和 數字比較器的輸出端； 所述的比較寄存器的輸出端連接數字比較器的輸入端； 所述的數字比較器的輸出端連接雙路選擇器的輸入端。 上述的電能表計數器，其中，所述的第二計數器包括計數器，鎖存器，捕捉寄存 器； 所述的計數器的輸入端連接計量電路，其輸出端連接鎖存器的輸入端； 所述的鎖存器的輸入端還接收一個精確時間信號，其輸出端連接捕捉寄存器的輸入端。 上述的電能表計數器，其中，所述的第三計數器包括計數器，鎖存器，捕捉寄存 器； 所述的計數器的輸入端接收一個高頻信號，其輸出端連接鎖存器的輸入端； 所述的鎖存器的輸入端還連接計量電路，其輸出端連接捕捉寄存器； 所述的捕捉寄存器的輸出端連接瞬時功率比較器的輸入端。 上述的電能表計數器，其中，所述的第四計數器包括計數器，比較寄存器，數字比 較器； 所述的計數器的輸入端連接計量電路，其輸出端分別連接數字比較器的輸入端和 數字比較器的輸出端； 所述的比較寄存器的輸出端連接數字比較器的輸入端； 所述的數字比較器的輸出端連接雙路選擇器的輸入端。 上述的電能表計數器，其中，所述的第五計數器包括計數器，鎖存器，捕捉寄存 器； 所述的計數器的輸入端連接計量電路，其輸出端連接鎖存器的輸入端； 所述的鎖存器的輸入端還接收一個精確時間信號，其輸出端連接捕捉寄存器的輸入端。 上述的電能表計數器，其中，所述的第六計數器包括計數器，鎖存器，捕捉寄存 器； 所述的計數器的輸入端接收一個高頻信號，其輸出端連接鎖存器的輸入端； 所述的鎖存器的輸入端還連接計量電路，其輸出端連接捕捉寄存器； 所述的捕捉寄存器的輸出端連接瞬時功率比較器的輸入端。 本實用新型與現有技術相比，具有以下優點和積極效果，本實用新型由於設有第 一計數器，因此能完成對計量信號進行計數分頻處理；由於設有第二計數器，因此能計算計量信號的平均頻率；由於設有第三計數器，因此能計算計量信號的瞬時功率；各個計數器 還可以完成通用計數功能，使本實用新型具有較好的通用性。

圖1為本實用新型提供的電能表計數器的電路框圖； 圖2為本實用新型提供的電能表計數器的輸入信號波形圖； 圖3為本實用新型提供的電能表計數器的具體實施例的電路原理圖。
具體實施方式如圖1和圖3所示，為本實用新型一種較好的實施例，其中包括第一信號處理電路 IO，第二信號處理電路20，瞬時功率比較器30和雙路選擇器40 ; 所述的第一信號處理電路IO包括第一計數器ll，第二計數器12和第三計數器
13 ; 所述的第一計數器11包括計數器111，比較寄存器112，數字比較器113 ; 所述的計數器111的輸入端連接計量電路，其輸出端分別連接數字比較器113的
輸入端和數字比較器113的輸出端； 所述的比較寄存器112的輸出端連接數字比較器113的輸入端； 所述的數字比較器113的輸出端連接雙路選擇器40的輸入端。 所述的第二計數器12包括計數器121，鎖存器122，捕捉寄存器123 ; 所述的計數器121的輸入端連接計量電路，其輸出端連接鎖存器122的輸入端； 所述的鎖存器122的輸入端還接收一個精確時間信號，其輸出端連接捕捉寄存器
123的輸入端。 所述的第三計數器13包括計數器131，鎖存器132，捕捉寄存器133 ; 所述的計數器131的輸入端接收一個高頻信號，其輸出端連接鎖存器132的輸入
丄山
順； 所述的鎖存器132的輸入端還連接計量電路，其輸出端連接捕捉寄存器133 ; 所述的捕捉寄存器133的輸出端連接瞬時功率比較器30的輸入端。 所述的第二信號處理電路20包括第四計數器21，第五計數器22和第六計數器
23 ; 所述的第四計數器21包括計數器211，比較寄存器212，數字比較器213 ; 所述的計數器211的輸入端連接計量電路，其輸出端分別連接數字比較器213的
輸入端和數字比較器213的輸出端； 所述的比較寄存器212的輸出端連接數字比較器213的輸入端； 所述的數字比較器213的輸出端連接雙路選擇器40的輸入端。 所述的第五計數器22包括計數器221，鎖存器222，捕捉寄存器223 ; 所述的計數器221的輸入端連接計量電路，其輸出端連接鎖存器222的輸入端； 所述的鎖存器222的輸入端還接收一個精確時間信號，其輸出端連接捕捉寄存器
223的輸入端。 所述的第六計數器23包括計數器231，鎖存器232，捕捉寄存器233 ;[0067] 所述的計數器231的輸入端接收一個高頻信號，其輸出端連接鎖存器232的輸入
丄山
順； 所述的鎖存器232的輸入端還連接計量電路，其輸出端連接捕捉寄存器233 ; 所述的捕捉寄存器233的輸出端連接瞬時功率比較器30的輸入端。 所述的瞬時功率比較器30的輸出端連接雙路選擇器40的控制端； 所述的雙路選擇器40的輸出端連接下一級計數電路。 圖2所示為電路的輸入信號A，信號B的波形圖。本實用新型電能表計數器的電路 工作原理是 第一信號處理電路10的第一計數器11為輸入信號A的計數分頻電路，計數器111 對輸入的信號A自由加法計數，比較寄存器112為設定的分頻值，數字比較器113監視計數 器111和比較寄存器112的值，當計數器111計數至與比較寄存器112的值相等時，數字比 較器113輸出比較匹配信號，並將該信號送至雙路選擇器40 ; 第二計數器12為輸入信號A通道平均頻率的處理電路，計數器121以A通道的輸 入信號為計數源自由計數，若計數值超過16位寬度(65535)則產生計數溢出信號A20V，在 每個"精確時間信號"的上沿將計數器121的值通過鎖存器122鎖存至捕捉寄存器123，綜 合相鄰兩次的捕捉結果將兩次得到的結果結合第二計數器12的溢出信號A20V，得到在"精 確時間"內的脈衝數，得到平均頻率； 第三計數器13為A通道瞬時頻率處理電路，計數器131以"高頻信號"(該信號頻 率遠遠高於A通道的輸入信號頻率)為計數源進行計數，若計數器131計數值超過16位寬 度(65535)則產生計數溢出信號A30V，在每個A通道輸入信號的上沿將計數器131的值通 過鎖存器132將131的計數值鎖存至捕捉寄存器133，將相鄰兩次的捕捉結果結合第三計數 器13溢出信號A30V，得到每個A通道輸入信號周期內的脈衝數，得到瞬時功率； 同理，第二信號處理電路20的第四計數器21、第五計數器22、第六計數器23與第 一計數器11、第二計數器12、第三計數器13的工作方式相同。 瞬時功率比較器30根據第三計數器13和第六計數器23得到的捕捉值進行比較， 如果捕捉寄存器133的值大於捕捉寄存器233的值，則說明A路的瞬時功率大於B路，此時 將雙路選擇器開關切換至A通道；反之雙路選擇開關切換至B通道。 上述技術方案中的第一計數器和第四計數器，用於完成對計量信號進行計數分頻 處理；第二計數器和第五計數器用於計算計量信號的平均頻率；第三計數器和第六計數器 用於計算計量信號的瞬時功率。各個計數器還可以完成通用計數功能，使本實用新型具有 較好的通用性。本實用新型完全使用硬體實現，實時性好，而且電路結構簡單，整體可靠性 能高。本實用新型還可以完成通用計數的功能，具有較好的通用性。 儘管本實用新型的內容已經通過上述優選實施例作了詳細介紹，但應當認識到上 述的描述不應被認為是對本實用新型的限制。在本領域技術人員閱讀了上述內容後，對於 本實用新型的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本實用新型的保護範圍應由所附 的權利要求來限定。
權利要求一種電能表計數器，其特徵在於包括第一信號處理電路(10)，第二信號處理電路(20)，瞬時功率比較器(30)和雙路選擇器(40)；所述的第一信號處理電路(10)的輸入端與計量電路連接，接收計量電路的輸出信號；第一信號處理電路(10)的輸出端分別連接瞬時功率比較器(30)和雙路選擇器(40)；所述的第二信號處理電路(20)的輸入端與計量電路連接，接收計量電路的輸出信號；第二信號處理電路(20)的輸出端分別連接瞬時功率比較器(30)和雙路選擇器(40)；所述的瞬時功率比較器(30)的輸出端連接雙路選擇器(40)的控制端；所述的雙路選擇器(40)的輸出端連接下一級計數電路。
2. 如權利要求1所述的一種電能表計數器，其特徵在於所述的第一信號處理電路(10)包括第一計數器(ll)，第二計數器(12)和第三計數器(13);所述的第一計數器(11)的輸入端連接計量電路，接收計量電路的輸出信號；第一計數器(11)的輸出端連接雙路選擇器(40)的輸入端；所述的第二計數器(12)的輸入端連接計量電路，接收計量電路的輸出信號；第二計數 器(12)的輸入端還接收一個精確時間信號；所述的第三計數器(13)的輸入端連接計量電路，接收計量電路的輸出信號；第三計數器(13)的輸入端還接收一個高頻信號，第三計數器(13)的輸出端連接瞬時功率比較器 (30)。
3. 如權利要求1所述的一種電能表計數器，其特徵在於所述的第二信號處理電路(20)包括第四計數器(21)，第五計數器(22)和第六計數器 (23);所述的第四計數器(21)的輸入端連接計量電路，接收計量電路的輸出信號；第四計數 器(21)的輸出端連接雙路選擇器(40)的輸入端；所述的第五計數器(22)的輸入端連接計量電路，接收計量電路的輸出信號；第五計數 器(22)的輸入端還接收一個精確時間信號；所述的第六計數器(23)的輸入端連接計量電路，接收計量電路的輸出信號；第六計數器(23)的輸入端還接收一個高頻信號，第六計數器(23)的輸出端連接瞬時功率比較器 (30)。
4. 如權利要求2所述的一種電能表計數器，其特徵在於所述的第一計數器(11)包括計數器(lll)，比較寄存器(112)，數字比較器(113);所述的計數器(111)的輸入端連接計量電路，其輸出端分別連接數字比較器(113)的輸入端和數字比較器(113)的輸出端；所述的比較寄存器(112)的輸出端連接數字比較器(113)的輸入端；所述的數字比較器(113)的輸出端連接雙路選擇器(40)的輸入端。
5. 如權利要求2所述的一種電能表計數器，其特徵在於所述的第二計數器(12)包括計數器(121)，鎖存器(122)，捕捉寄存器(123); 所述的計數器(121)的輸入端連接計量電路，其輸出端連接鎖存器(122)的輸入端； 所述的鎖存器(122)的輸入端還接收一個精確時間信號，其輸出端連接捕捉寄存器 (123)的輸入端。
6. 如權利要求2所述的一種電能表計數器，其特徵在於所述的第三計數器(13)包括計數器(131)，鎖存器(132)，捕捉寄存器(133); 所述的計數器(131)的輸入端接收一個高頻信號，其輸出端連接鎖存器(132)的輸入丄山順；所述的鎖存器(132)的輸入端還連接計量電路，其輸出端連接捕捉寄存器(133); 所述的捕捉寄存器(133)的輸出端連接瞬時功率比較器(30)的輸入端。
7. 如權利要求3所述的一種電能表計數器，其特徵在於所述的第四計數器(21)包括計數器(211)，比較寄存器(212)，數字比較器(213); 所述的計數器(211)的輸入端連接計量電路，其輸出端分別連接數字比較器(213)的 輸入端和數字比較器(213)的輸出端；所述的比較寄存器(212)的輸出端連接數字比較器(213)的輸入端； 所述的數字比較器(213)的輸出端連接雙路選擇器(40)的輸入端。
8. 如權利要求3所述的一種電能表計數器，其特徵在於 所述的第五計數器(22)包括計數器(221)，鎖存器(222)，捕捉寄存器(223); 所述的計數器(221)的輸入端連接計量電路，其輸出端連接鎖存器(222)的輸入端； 所述的鎖存器(222)的輸入端還接收一個精確時間信號，其輸出端連接捕捉寄存器(223)的輸入端。
9. 如權利要求3所述的一種電能表計數器，其特徵在於 所述的第六計數器(23)包括計數器(231)，鎖存器(232)，捕捉寄存器(233); 所述的計數器(231)的輸入端接收一個高頻信號，其輸出端連接鎖存器(232)的輸入丄山順；所述的鎖存器(232)的輸入端還連接計量電路，其輸出端連接捕捉寄存器(233); 所述的捕捉寄存器(233)的輸出端連接瞬時功率比較器(30)的輸入端。
專利摘要本實用新型是一種電能表計數器，包括第一信號處理電路，第二信號處理電路，瞬時功率比較器和雙路選擇器；第一信號處理電路的輸入端與計量電路連接，接收計量電路的輸出信號；第一信號處理電路的輸出端分別連接瞬時功率比較器和雙路選擇器；第二信號處理電路的輸入端與計量電路連接，接收計量電路的輸出信號；第二信號處理電路的輸出端分別連接瞬時功率比較器和雙路選擇器；瞬時功率比較器的輸出端連接雙路選擇器的控制端；雙路選擇器的輸出端連接下一級計數電路。該電路能對計量信號進行計數分頻，平均頻率和瞬時功率的處理，完全使用硬體實現，實時性好，電路結構簡單，整體可靠性能高，還可以完成通用計數的功能，具有較好的通用性。
文檔編號G01R21/133GK201464552SQ20092007495
公開日2010年5月12日 申請日期2009年7月21日 優先權日2009年7月21日
發明者孟祥旺, 安揚, 梁磊, 翟金剛, 黃德剛 申請人:上海復旦微電子股份有限公司