專利名稱：電子數(shù)字式電能表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬電氣測(cè)量?jī)x表，特別涉及一種由全電子電路組成的電子數(shù)字式電能表。
現(xiàn)在普遍用于電能計(jì)量的電能表，均為機(jī)械式感應(yīng)電能表。感應(yīng)式電能表利用電磁感應(yīng)監(jiān)測(cè)線路中的電流及電壓變化，驅(qū)動(dòng)機(jī)械計(jì)量、顯示機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)電能計(jì)量。機(jī)械式電能表存在著受環(huán)境條件影響大、適用溫度范圍窄；計(jì)量精度低，誤差大；起動(dòng)電流大、靈敏度低；工作位置要求高、不宜傾斜；抗溫度、電壓、頻率等條件影響能力差；以及精度受自身機(jī)構(gòu)負(fù)載影響和能量消耗大等缺點(diǎn)，嚴(yán)重影響著電能表的計(jì)量準(zhǔn)確性。
本發(fā)明的目的在于克服以上技術(shù)不足，提供一種電子數(shù)字式電能表。
本發(fā)明的任務(wù)在于，電子數(shù)字式電能表通過(guò)取樣電路對(duì)線路中的電流及電壓進(jìn)行監(jiān)測(cè)取樣，獲取相應(yīng)的電信號(hào)，然后送至運(yùn)算處理電路進(jìn)行乘法運(yùn)算及功能轉(zhuǎn)換處理，再經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，以計(jì)量電路、譯碼驅(qū)動(dòng)電路至顯示器來(lái)計(jì)量電能。由脈沖掃描電路實(shí)現(xiàn)掃描顯示。其中取樣電路由取樣元件R和R’與線路直接或感應(yīng)式連接。運(yùn)算處理電路由乘法運(yùn)算電路M1、M2、M3，功能轉(zhuǎn)換開關(guān)K1，信號(hào)選擇處理電路M4等以及加法運(yùn)算電路A1組成。模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路由V/f轉(zhuǎn)換器M5組成。由功能轉(zhuǎn)換開關(guān)K1分別同直接耦合電路、直流耦合電路、交流耦合電路、有效值/直流轉(zhuǎn)換電路選取、處理不同的信號(hào)成分，變換為不同的功率參數(shù)信號(hào)，對(duì)直流電能、有功功率電能、無(wú)功功率電能、視在功率電能進(jìn)行計(jì)量。計(jì)量、顯示電路由多位計(jì)數(shù)器與部分必要位譯碼驅(qū)動(dòng)及顯示組成，K2為初始復(fù)零開關(guān)。對(duì)于多相制線路，通過(guò)各相分別運(yùn)算處理后由加法運(yùn)算電路實(shí)現(xiàn)信號(hào)合成。
電子數(shù)字式電能表，解決了機(jī)械電能表結(jié)構(gòu)存在的技術(shù)問(wèn)題，1.不受工作位置影響；對(duì)電壓、頻率變化的適應(yīng)能力強(qiáng)；起動(dòng)電流小、靈敏度高；2.計(jì)量精度高，誤差小；3.適用溫度范圍寬；抗環(huán)境及自身影響能力強(qiáng)；4.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、性能穩(wěn)定，易于實(shí)現(xiàn)大容量、多制式。
以下結(jié)合附圖以實(shí)施例方式具體說(shuō)明。


圖1示電子數(shù)字式電能表結(jié)構(gòu)框圖。
圖2示電子數(shù)字式電能表電路原理圖。
圖3示電子數(shù)字式電能表單相直接式電路圖。
圖4示電子數(shù)字式電能表單相感應(yīng)式電路圖。
圖5示電子數(shù)字式電能表三相三線直接式電路圖。
圖6示電子數(shù)字式電能表三相三線感應(yīng)式電路圖。
圖7示電子數(shù)字式電能表三相四線直接式電路圖。
圖8示電子數(shù)字式電能表三相四線感應(yīng)式電路圖。
參照?qǐng)D1，電子數(shù)字式電能表通過(guò)取樣電路送至運(yùn)算處理電路的乘法運(yùn)算電路M1、M2、M3，經(jīng)功能轉(zhuǎn)換開關(guān)K1分別同直接耦合電路、直流耦合電路、交流耦合電路、有效值/直流轉(zhuǎn)換電路選取處理不同的信號(hào)成分，變換為不同的功率參數(shù)信號(hào)，經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路、計(jì)量電路、譯碼驅(qū)動(dòng)電路至顯示器輸出電能計(jì)量顯示。
參照?qǐng)D2，電子數(shù)字式電能表通過(guò)取樣電路對(duì)被測(cè)線路中電流i0和v0取樣，由通過(guò)取樣電阻R和R′上獲取與i0和v0對(duì)應(yīng)參數(shù)的取樣電路獲取電壓信號(hào)V和V′，送至由模擬乘法器M1、M2、M3AD532×3、經(jīng)功能開關(guān)K1選通直接耦合電路、由R1C1濾波器構(gòu)成的濾除交流信號(hào)成分的直流耦合電路、由R2C2網(wǎng)絡(luò)及有效值/直流轉(zhuǎn)換器M4AD536構(gòu)成濾除直流信號(hào)成分并轉(zhuǎn)換為直流電壓信號(hào)的交流耦合電路、由有效值/直流轉(zhuǎn)換器M4AD536構(gòu)成的運(yùn)算處理電路轉(zhuǎn)換為不同的直流電壓型功率信號(hào)VP、VP、VQ、VS，再經(jīng)加法器A17650運(yùn)算芯片構(gòu)成的加法運(yùn)算電路進(jìn)行多相信號(hào)合成后，由V/f轉(zhuǎn)換器M5AD654構(gòu)成的模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路將相應(yīng)的功率電壓值轉(zhuǎn)換為與之成線性關(guān)系的頻率脈沖量，將功率電壓轉(zhuǎn)變換算為脈沖周期內(nèi)的電能值W/T，并經(jīng)12位計(jì)數(shù)器1/2 4518×12、5位譯碼驅(qū)動(dòng)器14513×5、顯示器LTS547R×5及晶振分頻器4060、節(jié)拍器4017實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)掃描顯示、由14513的級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)無(wú)效零消隱的計(jì)量轉(zhuǎn)換電路，完成直流電能、有功功率電能、無(wú)功功率電能、視在功率電能計(jì)量。由雙三端穩(wěn)壓器7806和7906組成對(duì)稱±6V穩(wěn)壓電源。
圖3～圖8分別為獲取電壓信號(hào)的各種接入方式的取樣電路實(shí)例。圖3、圖4分別為單相(直流)。直接接入和感應(yīng)接入式取樣電路。圖5、圖6分別為三相三線直接接入和感應(yīng)接入式取樣電路。圖7、圖8分別為三相四線直接接入和感應(yīng)接入式取樣電路。以電阻為取樣元件，通過(guò)取樣電阻R和R獲取分別反映被測(cè)線路中電壓和電流變化的電壓信號(hào)V和V。
電子數(shù)字式電能表采用直接或感應(yīng)式接入，取樣信號(hào)來(lái)自電阻R和R，經(jīng)由模擬乘法器M1、M2、M3AD532×3、功能轉(zhuǎn)換器K1切換電路中的直接耦合、R1C1濾波器、R2C2網(wǎng)絡(luò)和有效值/直流轉(zhuǎn)換器M4AD536及由A17650運(yùn)算芯片構(gòu)成的加法器實(shí)現(xiàn)的運(yùn)算處理系統(tǒng)，送至由V/f轉(zhuǎn)換器M5AD654構(gòu)成的模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路、12位計(jì)數(shù)器1/2 4518×12、5位譯碼驅(qū)動(dòng)器14513×5和顯示器LTS547R×5構(gòu)成的計(jì)量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)量顯示，計(jì)量單位KWh。
電子數(shù)字式電能表技術(shù)性能標(biāo)定電流 3×20A額定電流 3×40A額定電壓 3×220/380V精度等級(jí) 0.05級(jí)工作溫度 -25～+75℃相對(duì)濕度 85％電能表能耗～0.5W電流線路能耗 ≤4W電壓線路能耗 ≤0.143W電子數(shù)字式電能表多用便攜，用于直流、交流、單相、三相線路的有功，無(wú)功、視在功率的電能計(jì)量，精度高、誤差小，消耗功率小，電能計(jì)量準(zhǔn)確可靠，方便實(shí)用。
權(quán)利要求1.一種電子數(shù)字式電能表，由取樣電路送至運(yùn)算處理電路，經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路，計(jì)量電路、譯碼驅(qū)動(dòng)電路至顯示器，由脈沖掃描電路實(shí)現(xiàn)掃描顯示，其特征在于a.取樣電路由取樣元件R和R’與線路直接或感應(yīng)式連接；b.運(yùn)算處理電路由乘法運(yùn)算電路M1、M2、M3，功能轉(zhuǎn)換開關(guān)K1，信號(hào)選擇處理電路M4及加法運(yùn)算電路A1組成；c.模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路由V/f轉(zhuǎn)換器M5組成；d.計(jì)量、顯示電路由多位計(jì)數(shù)器與部分必要位顯示組成
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子數(shù)字式電能表，其特征在于取樣電路取樣元件R和R’與線路直接或感應(yīng)式連接單相、三相三線、三相四線制線路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子數(shù)字式電能表，其特征在于運(yùn)算處理電路由乘法運(yùn)算電路M1、M2、M3AD532×3，功能轉(zhuǎn)換開關(guān)K1，信號(hào)選擇處理電路M4以及加法運(yùn)算電路A17650組成，功能轉(zhuǎn)換電路由開關(guān)選通直接耦合連接電路、直流耦合電路R1C1濾波器、交流耦合電路R2C2網(wǎng)絡(luò)及有效值/直流轉(zhuǎn)換器M4AD536處理電路組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子數(shù)字式電能表，其特征在于計(jì)量、顯示電路由12位計(jì)數(shù)器1/2 4518×12與5譯碼驅(qū)動(dòng)器14513×5及顯示器LTS547R×5組成。
專利摘要本實(shí)用新型屬電氣測(cè)量?jī)x表，特別涉及一種由全電子電路組成的電子數(shù)字式電能表。由取樣電路獲取相應(yīng)的電信號(hào)，送至運(yùn)算處理電路變換為不同的功率參數(shù)信號(hào)，經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，由計(jì)量電路、譯碼驅(qū)動(dòng)電路至顯示器，對(duì)直流電能、有功功率電能、無(wú)功功率電能、視在功率電能計(jì)量。精度高、誤差小，易于實(shí)現(xiàn)大容量、多制式。
文檔編號(hào)G01R22/00GK2251727SQ95232200
公開日1997年4月9日 申請(qǐng)日期1995年9月10日 優(yōu)先權(quán)日1995年9月10日
發(fā)明者胡啟存 申請(qǐng)人:胡啟存