技术领域
[0001] 本实用新型涉及
电能表领域，特别涉及一种新型单相电表。
背景技术
[0002] 随着农网改造的不断加快，单相电表的应用非常广泛。目前，
电能表一般是安装在专用计量箱内，采用
电缆经管道进、出线的方式，供电部
门的工作人员透过表箱上的小玻璃窗进行抄表。在电能表中主要是通过控
制芯片进行用户设备的继电控制，同时采用计量芯片计算电量后输入到控制芯片中。由于存在外部强电
信号的干扰等，容易对控制芯片造成影响并损坏控制芯片，例如，损坏控制芯片的数据通讯
端子、脉冲信号端子、时钟端子和片选端子等。
[0003] 我国自2009年开始推广智能电能表以来，智能电能表的技术和应用得到了快速发展，但随着社会的发展，特别是国家开放售电市场以来，智能电能表需要根据每种应用需求进行升级，但现有的智能电能表是不允许升级的。而与此同时，国际法制计量组织OIML正在出台新的IR46标准，中国作为其成员国，也在积极研究满足该标准的电能表，比如国家
电网公司推出了智能电能表2.0概念，将计量和管理分别用独立的MCU即外围
电路来实现，称为计量芯和管理芯，其中计量芯完成基本的计量功能，不允许升级，而管理芯则允许升级以满足不同客户的应用需要。
[0004]
现有技术中，由于有些地方峰谷分时电价的实行，这些地方的电表需要内部提供
时钟信号进行计时，而有些地方不实行峰谷电价，因此这些地方的电表不需要内部的时钟信号，而为了避免以后需要实现峰谷分时电价时需要大批量的更换电表，这些地方的大部分电表也内置了时钟信号的发生器，而产生时钟信号必然会耗电，因此这些电表均需要较大容量的
电池供电，造成了资源的浪费。
发明内容
[0005] 本实用新型的目的在于：提供了一种新型单相电表，解决了现有技术中，由于有些地方峰谷分时电价的实行，这些地方的电表需要内部提供时钟信号进行计时，而有些地方不实行峰谷电价，因此这些地方的电表不需要内部的时钟信号，而为了避免以后需要实现峰谷分时电价时需要大批量的更换电表，这些地方的大部分电表也内置了时钟信号的发生器，而产生时钟信号必然会耗电，因此这些电表均需要较大容量的电池供电，造成了资源的浪费的问题。
[0006] 本实用新型采用的技术方案如下：
[0007] 一种新型单相电表，包括
控制器和连接在控制器上的LCD模
块、供电电源模块、计量电路模块、费控电路模块、通讯电路模块，所述控制器采用SH79F7016控制器；
[0008] 所述控制器的LOCK端子通过
开关K1接地；
[0009] 所述控制器的XTAL1和XTAL2端子之间还连接有32.768kHz的晶振Y1，XTAL1端子还通过电容C12接地，XTAL2端子还通过电容C13接地；
[0010] 所述控制器的PLL_C端子通过电容C18接地；GND端子接地；VDD端子通过
电阻R37 与RST端子连接，RST端子通过电容C15接地；C端子通过电容C14接地。
[0011] 所述供电电源模块采用单相电供电电路，所述供电电路包括分别与220V供电网匹配的输入电路，所述输入电路通过
变压器T1与
整流器D4和整流器D5的输入端分别连接，其中整流器D4的输出端与VCP电路的输入端连接，整流器D5的输出端正极与稳压器的Vin 端连接，整流器D5的输出端负极接地；稳压器的Vout端通过
二极管D8与VCC端连接，二极管D8与VCC连接的一端还通过极性电容C36接地，稳压器的Vout端通过二极管D7 与VDD端连接，二极管D7与VDD连接的一端还通过极性电容C37接地；稳压器的GND 端通过电阻R56接地，稳压器的Vin端还连接有12V的电源，整流器D5的输出端正极还通过并联的电容C33和极性电容C34接地，稳压器的Vout端还连接有5.7V的电源，稳压器的Vout端还通过并联的电容C17和极性电容C35接地。
[0012] 核心应是单费率电能表和多费率电能表的兼容性设计，一个设计，两种使用方法，生产时的物料准备统一节约，生产安排灵活可调。当用于单费率时，XTAL1和XTAL2端子可不用在电表掉电时起振，可以不用电池，CPU的时钟将采用芯片内部的RC
振荡器。这时电能表可以不用电池而节约成本。当用于复费率电能表表时，XTAL1和XTAL2端子将起振，而为CPU提供准确的时钟信号，保障电表时间的准确。解决了在采用不同费率进行收费时，需要更换用户电能表的问题。
[0013] 即采用上述控制器及其周围电路，在需要实行峰谷分时电价时，将晶振Y1接入控制器即可提供时钟信号，当电表安装在不需要实行分时电价的区域时，只需要屏蔽XTAL1和 XTAL2端子的信号即可，可以通过在XTAL1端子、XTAL2端子和晶振Y1之间设置跳线器实现。同时，采用上述单相供电电路，控制
精度高，避免了电闸误动作导致用户用电闪断的问题，有效的解决了在切换时钟信号时电路产生的干扰使电闸误动作出现闪断的情况，造成对用户用电器的损伤的问题。
[0014] 所述费控电路包括电闸驱动芯片BL8023D，所述BL8023D芯片的A端子和B端子分别通过电阻接地，BL8023D芯片的GND端子接地、Vin端子与+12V电源端子连接，BL8023D 芯片的OB端子与CT1+端子连接，BL8023D芯片的OA端子与CT1-端子连接，CT1+端子和CT1-端子连接在跳线器J5上。
[0015] 所述通讯电路包括RS485通讯电路和与计量电路连接的隔离通讯电路；
[0016] 所述控制器通过光耦U5、光耦U6与计量电路进行隔离通讯；
[0017] 所述光耦U5输入端正极通过电阻R10连接电源端VDD，光耦U5输入端负极与控制器TXD0端子连接，光耦U5输出端集
电极通过电阻R29与计量电路芯片的VD4端子连接，光耦U5输出端集电极还与计量电路芯片的RX4端子连接，光耦U5输出端发射极连接电源端VSS；
[0018] 所述光耦U6输入端正极通过电阻R31连接计量电路芯片的VD4端子，光耦U6输入端负极与计量电路芯片的TX4端子连接，光耦U6输出端集电极通过电阻R32与电源端VDD 连接，光耦U6输出端集电极还与控制器RXD0端子连接，光耦U6输出端发射极接地。
[0019] 采用上述隔离通讯电路，有效的避免了现有技术中，由于没有设置相应的电能表隔离电路，不同的电路模块之间进行通讯时容易产生干扰，电能表内部通讯
稳定性较差，容易出现故障，同时出现故障后故障
定位和维修的难度较大的问题，使控制器和计量电路之间的通讯效果较好，保证了电能表的核心功能的实现。
[0020] 所述计量电路VSS端子作为单相电能计量芯片V9261F与市电连接的220VN的端子，还包括与V9261F芯片连接的
电流互感器
采样电路，所述220VN端子通过若干
串联的电阻与V9261F芯片的UP端子连接，V9261F芯片的UP端子通过并联的电阻R23和电容C5与 VSS端子连接，V9261F芯片的UN端子通过并联的电阻R24和电容C6与VSS端子连接， V9261F芯片的VDD18端子通过并联的电容C4和C7与VSS端子连接，V9261F芯片的OSCI 端子和OSCO端子之间通过晶振G1连接，V9261F芯片的VDD5端子通过电容C2与VSS 端子连接，V9261F芯片的REF端子通过电容C3与VSS端子连接。
[0021] 所述计量电路还包括电流互感器采样电路和稳压电路；
[0022] 所述电流互感器采样电路包括T4P端子、T4N端子，T4P端子通过电阻R27与V9261F 芯片的IAP4端子连接，T4N端子通过电阻R28与V9261F芯片的IAN4端子连接，IAP4 端子还通过电容C10与VSS端子连接，IAN4端子还通过电容C11与VSS端子连接；
[0023] 所述稳压电路包括HT7550稳压IC，HT7550稳压IC的Vout端子通过二极管D1与V16 端子连接，HT7550稳压IC的Vout端子与+5V电源端子连接，HT7550稳压IC的Adj端子与VSS端子连接，HT7550稳压IC的Vout端子通过并联的电容C19和极性电容C21与VSS 端子连接，HT7550稳压IC的Vin端子通过并联的电容C23和极性电容C25与VSS端子连接。
[0024] V9261F为低功耗单相电能计量芯片。电流采用锰
铜分流器采样，
电压采用电阻降压采样，计量精度高：满足各种标准的要求；10000:1的动态范围内，全波/基波有功
能量计量误差小于0.1％；5000:1的动态范围内，全波/基波无功能量计量误差小于0.1％；同时还能提供各种测量数据，如：
[0025] 电压/电流信号
直流分量；全波/基波电压/电流有效值原始值/瞬时值/平均值；全波/基波有功/
无功功率原始值/瞬时值/平均值；正向/反向能量，有功/无功可选；
频率和
温度；支持
软件校表；支持小信号
加速校表；内置监测电压基准电路外接电容漏电检测电路，当发生漏电时产生中断；整个计量回路与被测220V的火线为等电位。
[0026] 所述LCD模块包括LCD芯片；所述LCD芯片采用CX78145JSD-HTN3芯片，所述 CX78145JSD-HTN3芯片的SEG端子分别与控制器的SEG端子连接，CX78145JSD-HTN3 芯片的COM端子分别与控制器的COM端子连接；
[0027] 还包括
三极管Q1，三极管Q1的基极通过电阻R9与控制器BEEP端子连接，三极管 Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极通过电阻R13与扬声器B1连接，扬声器B1还与电源端VDD连接。
[0028] 还包括内部测试
接口JTAG1，所述测试接口JTAG1的1端子与电源端VCC连接，测试接口JTAG1的2端子通过电阻R4与控制器的TCK端子连接；测试接口JTAG1的3端子通过电阻R6与控制器的TDI端子连接；测试接口JTAG1的4端子通过电阻R8与控制器的TMS端子连接；测试接口JTAG1的5端子通过电阻R5与控制器的TDO端子连接；测试接口JTAG1的6端子接地；
测试接口JTAG1的7端子通过电容C1接地，测试接口JTAG1 的7端子通过电阻与控制器的RST_MCU端子连接。
[0029] 采用上述
液晶显示电路，能够驱动
分辨率较高的液晶显示屏，同时支持智能电表的各种类型数据或文本的显示，使智能电表的各项功能可以得到充分的使用，解决了现有技术中，由于没有完善的LCD芯片、LCD面板及液晶显示电路，同时受LCD面板的尺寸限制，在智能电表上经常出现由于液晶显示屏的短板导致功能无法全部发挥或者文本显示不全的问题。
[0030] JTAG是一种国际标准测试协议，主要用于芯片内部测试。现在多数的高级器件都支持 JTAG协议，如DSP、FPGA器件等。标准的JTAG接口是4线：TMS、TCK、TDI、TDO，分别为模式选择、时钟、数据输入和数据输出线。JTAG最初是用来对芯片进行测试的，JTAG 的基本原理是在器件内部定义一个TAP，通过专用的JTAG测试工具对内部
节点进行测试。 JTAG测试允许多个器件通过JTAG接口串联在一起，形成一个JTAG链，能实现对各个器件分别测试。如今，JTAG接口还常用于实现ISP，对FLASH等器件进行编程。
[0031] JTAG编程方式是在线编程，传统生产流程中先对芯片进行预编程然后再装到板上，简化的流程为先
固定器件到
电路板上，再用JTAG编程，从而大大加快工程进度。JTAG接口可对DSP芯片内部的所有部件进行编程。
[0032] 所述控制器还通过光耦U1与S+和S-端子连接。所述光耦U1的输入端正极与VDD端子连接，所述光耦U1的输入端负极通过电阻R3与控制器SEC-INT端子连接，光耦U1的输出端分别与S+和S-端子连接。
[0033] 综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
[0034] 1.本实用新型一种新型单相电表，解决了现有技术中，由于有些地方峰谷分时电价的实行，这些地方的电表需要内部提供时钟信号进行计时，而有些地方不实行峰谷电价，因此这些地方的电表不需要内部的时钟信号，而为了避免以后需要实现峰谷分时电价时需要大批量的更换电表，这些地方的大部分电表也内置了时钟信号的发生器，而产生时钟信号必然会耗电，因此这些电表均需要较大容量的电池供电，造成了资源的浪费的问题。通过定制的液晶显示芯片和JTAG测试接口解决了现有技术中，由于没有完善的LCD芯片、LCD 面板及液晶显示电路，同时受LCD面板的尺寸限制，在智能电表上经常出现由于液晶显示屏的短板导致功能无法全部发挥或者文本显示不全的问题。
[0035] 2.本实用新型一种新型单相电表，整体结构与现有电表结构相近，不需要进行大范围的改动即可实现晶振的接入和断开的切换。
[0036] 3.本实用新型一种新型单相电表，通过定制的液晶显示芯片和JTAG测试接口解决了现有技术中，由于没有完善的LCD芯片、LCD面板及液晶显示电路，同时受LCD面板的尺寸限制，在智能电表上经常出现由于液晶显示屏的短板导致功能无法全部发挥或者文本显示不全的问题。
附图说明
[0037] 本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
[0038] 图1是本实用新型的液晶电路示意图；
[0039] 图2是本实用新型的控制电路示意图；
[0040] 图3是本实用新型的RS485通讯电路示意图；
[0041] 图4是本实用新型的光耦隔离通讯电路示意图；
[0042] 图5是本实用新型的计量电路示意图；
[0043] 图6是本实用新型的电源电路示意图；
[0044] 图7是本实用新型的电闸电路示意图；
[0045] 图8是本实用新型的电流互感器采样电路示意图；
[0046] 图9是本实用新型的稳压电路示意图；
[0047] 图10是本实用新型的JTAG测试电路示意图；
[0048] 图11是本实用新型的扬声器电路示意图。
具体实施方式
[0049] 本
说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
[0050] 下面结合图1至图11对本实用新型作详细说明。
[0052] 如图1至11所示，一种新型单相电表，包括控制器和连接在控制器上的LCD模块、供电电源模块、计量电路模块、费控电路模块、通讯电路模块，所述控制器采用SH79F7016 控制器；
[0053] 所述控制器的LOCK端子通过开关K1接地；
[0054] 所述控制器的XTAL1和XTAL2端子之间还连接有32.768kHz的晶振Y1，XTAL1端子还通过电容C12接地，XTAL2端子还通过电容C13接地；
[0055] 所述控制器的PLL_C端子通过电容C18接地；GND端子接地；VDD端子通过电阻R37 与RST端子连接，RST端子通过电容C15接地；C端子通过电容C14接地。
[0056] 所述供电电源模块采用单相电供电电路，所述供电电路包括分别与220V供电网匹配的输入电路，所述输入电路通过变压器T1与整流器D4和整流器D5的输入端分别连接，其中整流器D4的输出端与VCP电路的输入端连接，整流器D5的输出端正极与稳压器的Vin 端连接，整流器D5的输出端负极接地；稳压器的Vout端通过二极管D8与VCC端连接，二极管D8与VCC连接的一端还通过极性电容C36接地，稳压器的Vout端通过二极管D7 与VDD端连接，二极管D7与VDD连接的一端还通过极性电容C37接地；稳压器的GND 端通过电阻R56接地，稳压器的Vin端还连接有12V的电源，整流器D5的输出端正极还通过并联的电容C33和极性电容C34接地，稳压器的Vout端还连接有5.7V的电源，稳压器的Vout端还通过并联的电容C17和极性电容C35接地。
[0057] 采用上述控制器及其周围电路，在需要实行峰谷分时电价时，将晶振Y1接入控制器即可提供时钟信号，当电表安装在不需要实行分时电价的区域时，只需要屏蔽XTAL1和 XTAL2端子的信号即可，可以通过在XTAL1端子、XTAL2端子和晶振Y1之间设置跳线器实现。同时，采用上述单相供电电路，控制精度高，避免了电闸误动作导致用户用电闪断的问题，有效的解决了在切换时钟信号时电路产生的干扰使电闸误动作出现闪断的情况，造成对用户用电器的损伤的问题。
[0058] 其中，C18＝1000pF；R37＝20KΩ；C12＝C13＝12pF；C14＝1uF；C15、C20、C33、C17、C24、C26为104电容；C29为103电容，C34为1000uF/35V电容，C22为220uF/25V电容，C25为470uF/10V电容，C36、C37为100uF/25V电容，R56＝200Ω。
[0059] 实施例2
[0060] 本实施例与实施例1的区别在于，所述费控电路包括电闸驱动芯片BL8023D，所述 BL8023D芯片的A端子和B端子分别通过电阻接地，BL8023D芯片的GND端子接地、Vin 端子与+12V电源端子连接，BL8023D芯片的OB端子与CT1+端子连接，BL8023D芯片的 OA端子与CT1-端子连接，CT1+端子和CT1-端子连接在跳线器J5上。
[0061] 所述通讯电路包括RS485通讯电路和与计量电路连接的隔离通讯电路；
[0062] 所述控制器通过光耦U5、光耦U6与计量电路进行隔离通讯；
[0063] 所述光耦U5输入端正极通过电阻R10连接电源端VDD，光耦U5输入端负极与控制器TXD0端子连接，光耦U5输出端集电极通过电阻R29与计量电路芯片的VD4端子连接，光耦U5输出端集电极还与计量电路芯片的RX4端子连接，光耦U5输出端发射极连接电源端VSS；
[0064] 所述光耦U6输入端正极通过电阻R31连接计量电路芯片的VD4端子，光耦U6输入端负极与计量电路芯片的TX4端子连接，光耦U6输出端集电极通过电阻R32与电源端VDD 连接，光耦U6输出端集电极还与控制器RXD0端子连接，光耦U6输出端发射极接地。
[0065] 采用上述隔离通讯电路，有效的避免了现有技术中，由于没有设置相应的电能表隔离电路，不同的电路模块之间进行通讯时容易产生干扰，电能表内部通讯稳定性较差，容易出现故障，同时出现故障后故障定位和维修的难度较大的问题，使控制器和计量电路之间的通讯效果较好，保证了电能表的核心功能的实现。
[0066] 所述计量电路VSS端子作为单相电能计量芯片V9261F与市电连接的220VN的端子，还包括与V9261F芯片连接的电流互感器采样电路，所述220VN端子通过若干串联的电阻与V9261F芯片的UP端子连接，V9261F芯片的UP端子通过并联的电阻R23和电容C5与 VSS端子连接，V9261F芯片的UN端子通过并联的电阻R24和电容C6与VSS端子连接， V9261F芯片的VDD18端子通过并联的电容C4和C7与VSS端子连接，V9261F芯片的OSCI 端子和OSCO端子之间通过晶振G1连接，V9261F芯片的VDD5端子通过电容C2与VSS 端子连接，V9261F芯片的REF端子通过电容C3与VSS端子连接。
[0067] 所述计量电路还包括电流互感器采样电路和稳压电路；
[0068] 所述电流互感器采样电路包括T4P端子、T4N端子，T4P端子通过电阻R27与V9261F 芯片的IAP4端子连接，T4N端子通过电阻R28与V9261F芯片的IAN4端子连接，IAP4 端子还通过电容C10与VSS端子连接，IAN4端子还通过电容C11与VSS端子连接；
[0069] 所述稳压电路包括HT7550稳压IC，HT7550稳压IC的Vout端子通过二极管D1与V16 端子连接，HT7550稳压IC的Vout端子与+5V电源端子连接，HT7550稳压IC的Adj端子与VSS端子连接，HT7550稳压IC的Vout端子通过并联的电容C19和极性电容C21与VSS 端子连接，HT7550稳压IC的Vin端子通过并联的电容C23和极性电容C25与VSS端子连接。
[0070] V9261F为低功耗单相电能计量芯片。电流采用锰铜分流器采样，电压采用电阻降压采样，计量精度高：满足各种标准的要求；10000:1的动态范围内，全波/基波有功能量计量误差小于0.1％；5000:1的动态范围内，全波/基波无功能量计量误差小于0.1％；同时还能提供各种测量数据，如：
[0071] 电压/电流信号直流分量；全波/基波电压/电流有效值原始值/瞬时值/平均值；全波/基波有功/无功功率原始值/瞬时值/平均值；正向/反向能量，有功/无功可选；频率和温度；支持软件校表；支持小信号加速校表；内置监测电压基准电路外接电容漏电检测电路，当发生漏电时产生中断；整个计量回路与被测220V的火线为等电位。
[0072] 所述LCD模块包括LCD芯片；所述LCD芯片采用CX78145JSD-HTN3芯片，所述CX78145JSD-HTN3芯片的SEG端子分别与控制器的SEG端子连接，CX78145JSD-HTN3 芯片的COM端子分别与控制器的COM端子连接；
[0073] 还包括三极管Q1，三极管Q1的基极通过电阻R9与控制器BEEP端子连接，三极管 Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极通过电阻R13与扬声器B1连接，扬声器B1还与电源端VDD连接。
[0074] 还包括内部测试接口JTAG1，所述测试接口JTAG1的1端子与电源端VCC连接，测试接口JTAG1的2端子通过电阻R4与控制器的TCK端子连接；测试接口JTAG1的3端子通过电阻R6与控制器的TDI端子连接；测试接口JTAG1的4端子通过电阻R8与控制器的TMS端子连接；测试接口JTAG1的5端子通过电阻R5与控制器的TDO端子连接；测试接口JTAG1的6端子接地；
测试接口JTAG1的7端子通过电容C1接地，测试接口JTAG1 的7端子通过电阻与控制器的RST_MCU端子连接。
[0075] 采用上述液晶显示电路，能够驱动分辨率较高的液晶显示屏，同时支持智能电表的各种类型数据或文本的显示，使智能电表的各项功能可以得到充分的使用，解决了现有技术中，由于没有完善的LCD芯片、LCD面板及液晶显示电路，同时受LCD面板的尺寸限制，在智能电表上经常出现由于液晶显示屏的短板导致功能无法全部发挥或者文本显示不全的问题。
[0076] JTAG是一种国际标准测试协议，主要用于芯片内部测试。现在多数的高级器件都支持JTAG协议，如DSP、FPGA器件等。标准的JTAG接口是4线：TMS、TCK、TDI、TDO，分别为模式选择、时钟、数据输入和数据输出线。JTAG最初是用来对芯片进行测试的，JTAG 的基本原理是在器件内部定义一个TAP，通过专用的JTAG测试工具对内部节点进行测试。 JTAG测试允许多个器件通过JTAG接口串联在一起，形成一个JTAG链，能实现对各个器件分别测试。如今，JTAG接口还常用于实现ISP，对FLASH等器件进行编程。
[0077] JTAG编程方式是在线编程，传统生产流程中先对芯片进行预编程然后再装到板上，简化的流程为先固定器件到电路板上，再用JTAG编程，从而大大加快工程进度。JTAG接口可对DSP芯片内部的所有部件进行编程。
[0078] 所述控制器还通过光耦U1与S+和S-端子连接。所述光耦U1的输入端正极与VDD端子连接，所述光耦U1的输入端负极通过电阻R3与控制器SEC-INT端子连接，光耦U1的输出端分别与S+和S-端子连接。
[0079] 以上所述，仅为本实用新型的优选实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本实用新型所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以
权利要求书所限定的保护范围为准。
