專利名稱：多用戶電度計量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于城市居民區(qū)或企事業(yè)單位居民樓中對多用戶電量進行連續(xù)計量的儀器，是一種新型的多用戶電度計量儀。
目前普遍采用的機械式電度表，價格高、精度差、耗電量大，安裝在每戶門前有礙美觀且不能防止個別用戶的偷漏電行為，每月由專門工人查表記錄，工作煩瑣，且不適合現(xiàn)代化計算機記賬要求。
本實用新型的目的在于設(shè)計一種新型的成本低、精度高、耗電量小、可分別顯示多用戶用電量，財務(wù)結(jié)賬方便且避免抄表人員煩瑣工作的多用戶電度計量儀。
本實用新型主要由以下幾部分組成電壓變送器與電流互感器(1)；多路模擬信號轉(zhuǎn)換開關(guān)(2)；信號跟隨與保持器(3)；A／D轉(zhuǎn)換器(4)；單片機應(yīng)用部分(5)；8位LED顯示器(6)。各部分的連接關(guān)系為電壓變送器的F1端與信號跟隨與保持器(3)的J1端通過電阻R1和電位器RW25相連，F(xiàn)2端與電位器RW25另一端接地，電流互感器輸出端M1～M24分別與多路模擬轉(zhuǎn)換開關(guān)(2)的輸入端N1～N24端相連，并且分別與電位器RW1～RW24一端相連，RW1～RW24中線出頭分別與互感器另一輸出端接地。Ⅰ1－1～Ⅰ1－3的輸出線E與信號跟隨與保持器(3)的J2端相連。多路模擬轉(zhuǎn)換開關(guān)(2)與單片機應(yīng)用部分(5)的連接關(guān)系為多路模擬轉(zhuǎn)換開關(guān)的F、G、H端分別與單片機應(yīng)用部分(5)的P1.0，P1.1，P1.2端相連，INH1、INH2、INH3分別與單片機應(yīng)用部分(5)的P1.3，P1.4，P1.5相連，單片機應(yīng)用部分(5)的P1.7端與信號跟隨與保持器(3)的S2、S5端相連，信號跟隨與保持器(3)與A／D轉(zhuǎn)換器(4)的連接關(guān)系為信號跟隨與保持器輸出端J01、J02分別與A／D轉(zhuǎn)換器(4)的IN1，IN2相連，A／D轉(zhuǎn)換器(4)和單片機應(yīng)用部分(5)的連接關(guān)系為A／D轉(zhuǎn)換器(4)的D0－D7分別與單片機應(yīng)用部分(5)的P0.0～P0.7相連，C1與Y2相連，單片機應(yīng)用部分(5)與顯示器(6)的連接關(guān)系為PA口與顯示器(6)的L0～L7相連，以實現(xiàn)8位LED顯示器的位選，PB0～PB3與顯示器(6)的A、B、C、D端分別相連，以顯示十進制數(shù)，單片機應(yīng)用部分(5)可與外接微機(MC)通過RS－232串行口通訊。圖2給出了信號跟隨與保持器(3)的內(nèi)部連接關(guān)系。J1與跟隨器YF11A的負相端P1通過電阻R3相連，YF11A的正相端P2通過電阻R7接“地”，其輸出端P3與保持器的輸入端S1相連，P3通過電阻R6與P1端相連，P1通過電阻R5與＋5V電源相連，保持器BC1的輸出端S3通過電阻R19與輸出端J01相連，限壓二極管D1的P結(jié)與S01相連，N結(jié)與“＋5V”相連，二極管D2的P結(jié)與“地”相連，N結(jié)與J01相連，信號跟隨與保持器(3)中(B2)的輸入端J2至輸出端J02連接關(guān)系與跟隨器J1至J01連接關(guān)系是一致的。
本實用新型的優(yōu)點是精度高、成本低、耗電量小，可同時檢測記錄24戶用戶的用電量，并能根據(jù)需要方便地從RS－232接口向外接計算機發(fā)送并顯示出來。是一種使財務(wù)結(jié)帳方便且避免抄表人員煩瑣工作的能與計算機通訊的儀器。


圖1是本實用新型的原理方框圖，圖2是圖1中的信號跟隨與保持器(3)。圖1中(1)為電壓變送器與電流互感器；(2)為多路模擬信號轉(zhuǎn)換開關(guān)；(3)為信號跟隨與保持器；(4)為A／D轉(zhuǎn)換器；(5)為單片機應(yīng)用部分，(6)為8信LED顯示器。
下面對本實用新型的工作原理及過程結(jié)合附圖進行說明工作前，首先將電壓變送器PT1的A1、A2端與220V市電兩相相連，電流互感器LH1～LH24的d1～d24端同市電的一相總線相連，經(jīng)g1～g24分別同用戶1～用戶24的一相進線相連。開機后，單片機首先通過模擬開關(guān)將第一用戶電流互感器輸出的信號傳到E端，該路信號通過跟隨與保持器(3)后進入A／D轉(zhuǎn)換器(4)的IN2端，用戶供電電壓通過電壓變送器T1取出一線性變化的電壓信號送到J1，通過跟隨與保持器(3)后進入A／D轉(zhuǎn)換器的IN1端，單片機發(fā)出信號同時打開B1、B2的采樣器，并使該兩路信號同時保持下來，然后啟動A／D轉(zhuǎn)換將兩路信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字量，并進行乘法運算，得出該用戶的瞬時功率，對該路信號每隔4ms采樣計算一次，連續(xù)采樣25次(即50HZ交流電的5個供電周波)，得出25個瞬時功率，進行積分運算，得出該用戶在這100ms內(nèi)的電度量，并記錄下來，然后模擬開關(guān)再選通下一用戶再進行采樣計算，重復(fù)以上步驟，直至24個用戶全部采樣一遍后，模擬開關(guān)又從第一用戶開始選通，采樣計算，儀器以此工作下去。單片機選通同一用戶的間隔時間為2.4S，因此，單片機以在采樣的5個周波內(nèi)(100ms)該用戶的平均功率作為這2.4s內(nèi)該用戶的功率，進行積分運算，這對于一般居民用戶，在2.4s內(nèi)負荷基本上無變化，即使有，從累積誤差分析，有正有負，誤差非常小，因此，滿足計量精度的計算要求，單片機采樣所得到的瞬時功率值通過積分，得到其電度值，將每一用戶的電度值存放到指定的單元內(nèi)，每隔2.4s進行計量累加。在采樣的同時，動態(tài)掃描LED顯示器，使其循環(huán)顯示各用戶電度量的大小，8位LED顯示器定義為前兩位顯示用戶代號，后4位顯示用戶電度數(shù)的千、百、十、個位，最后兩位分別顯示電度數(shù)的0.1度和0.01度，計量儀上配有標準RS－232接口，只要一按“通訊”按鍵，計量儀就將各用戶電度值及其代號傳輸給外接計算機，直至將24路全部傳輸完畢。我們通過在軟件上的處理，顯示和傳輸數(shù)據(jù)都不影響采樣速度，因此采樣精度得到保證。本實用新型中單片機應(yīng)用部分(5)由80C31、61C16、81C55、74HC373等芯片組成，A／D轉(zhuǎn)換器(4)ADC0809芯片，多路模擬轉(zhuǎn)換開關(guān)Ⅰ1－1～Ⅰ1－3為CD4051芯片。
權(quán)利要求1.一種居民樓中對多用戶用電量進行連續(xù)計量的多用戶電度計量儀，其特征是由電壓變送器與電流互感器(1)，多路模擬信號轉(zhuǎn)換開關(guān)(2)，信號跟隨與保持器(3)，A/D轉(zhuǎn)換器(4)，單片機應(yīng)用部分(5)，8位LED顯示器(6)組成，電壓變送器PT1的F1端通過電阻R1與可調(diào)電位器RW25，經(jīng)信號跟隨與保持器(3)中B1與A/D轉(zhuǎn)換器(4)的IN1端相連，電流互感器LH1～LH24的M1～M24端通過模擬轉(zhuǎn)換開關(guān)I1-1～I1-3選通、經(jīng)信號跟隨與保持器(3)中B2與A/D轉(zhuǎn)換器(4)的IN2端相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多用戶電度計量儀，其特征在于電流互感器的M1～M24端經(jīng)RW1～RW24調(diào)節(jié)后，直接送入多路模擬轉(zhuǎn)換開關(guān)Ⅰ1－1～Ⅰ1－3的輸入端N1～N24。
3.根據(jù)權(quán)力要求1所述的多用戶電度計量儀，其特征在于信號跟隨與保持器(3)中B1由信號跟隨部分YP11A，電阻R3、R5、R6、R7和保持部分BC1，二極管D1、D2，電容C1組成，B2由信號跟隨部分YF11B，電阻R4、R8、R9、R10和保持部分BC2，二極管D3，D4，電容C2組成。
4.根據(jù)權(quán)力要求1所述的多用戶電度計量儀，其特征在于單片機應(yīng)用部分(5)可由80C31，61C16，81C55等芯片組成，A／D轉(zhuǎn)換器(4)可用ADC0809芯片，多路模擬轉(zhuǎn)換開關(guān)Ⅰ1－1～Ⅰ1－3可用CD4051芯片。
專利摘要多用戶電度計量儀是居民樓中對多用戶用電量進行連續(xù)計量的儀器，主要由電壓變送器與電流互感器(1)，多路模擬信號轉(zhuǎn)換開關(guān)(2)，信號跟隨與保持器(3)，A/D轉(zhuǎn)換器(4)，單片機應(yīng)用部分(5)，8位LED顯示器(6)組成，該實用新型成本低，耗電量小，精度高，能連續(xù)對多達24路用戶進行用電量計量，計量結(jié)果由計算機處理，使財務(wù)結(jié)帳方便，是一種既可對每個用戶分別進行計量，又避免抄表工煩瑣工作的儀器。
文檔編號G01R22/00GK2140526SQ9221939
公開日1993年8月18日 申請日期1992年7月20日 優(yōu)先權(quán)日1992年7月20日
發(fā)明者杜志平, 華永芳, 王春秋, 李冬輝 申請人:山東礦業(yè)學(xué)院