專利名稱：一種寬量程單相電能表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電能表領(lǐng)域，尤其涉及單相電能表，具體地說是一種寬量程單相電能表。
背景技術(shù)：
當今社會經(jīng)濟高速發(fā)展，家庭和企業(yè)的用電量越來越大，因此對電能計量表計的測量范圍要求越來越大?，F(xiàn)有電能表多數(shù)是4倍程表，即電流的基本測量電流是Ib，而最大測量范圍是4Ib?，F(xiàn)有I. O級電能表測量誤差的國家標準如表I所示表I :有功電能表百分數(shù)誤差
負載電流功率因數(shù) I級電能表
直接接入式經(jīng)互感器式誤差限(％)
0.051 b </<0.1/, 0.021 n < / < 0.051 n±15
1.0
0.1/,</</max 0.05/ </</max±1.0
OAIb </<0.2/, 0.051 n </<0.1/,±1.5
--0.5Z>0.8C -
0.21 b < I < Jmax 0.1/ </</max±1.0標準中輕載狀態(tài)的測量誤差比電能表等級誤差要大的多。以I. O級表為例，I. O級表的等級誤差標準是I. O %，而在輕載狀態(tài)時誤差要求為I. 5 %。生活使用中為了滿足電流大測量范圍的需求，一般要選擇Ib比較大的電能表，這樣亦使電能表的不準確計量工作范圍增大，而由于大量節(jié)能電器的使用，家庭和企業(yè)的用電狀態(tài)可能會長時間處理小電流、輕載狀態(tài)，造成電能表會長時間處于計量不準確狀態(tài)。隨著生活水平的提高，用電量的不斷增加，需要根據(jù)用戶的需求更換Ib更大的電流規(guī)格的電能表才滿足用戶需要，易造成浪費。寬量程電能表的設(shè)計將會為生產(chǎn)帶來較多的方便，各規(guī)格量程電能表均可采用同一款產(chǎn)品，為生產(chǎn)備料帶來一定的便捷。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型要解決的是現(xiàn)有的電能表在輕載時測量誤差大的問題，目的是提供一寬量程單相電能表，使電能表在輕載時也能達到較高的測量精度。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是一種寬量程電能表，包括微控制器、電源電路、計量電路、紅外通訊電路、485通訊電路、ESAM模塊和存儲器電路、顯示電路、時鐘電路、測試脈沖輸出電路和多功能輸出電路，所述的計量電路包括電流采樣電路、信號調(diào)理電路、電壓信號采樣電路和計量處理電路，其特征在于所述的電流采樣電路采用高抗直流能力的電流互感器，所述的計量處理電路采用90E23單項計量芯片；所述的信號調(diào)理電路包括電阻Rl5、電阻R94、電阻R95、電阻R25、電容C4和電容C6，電阻Rl5的一端接電阻R94的一端和電流互感器的二次繞組的一端，電阻R15的另一端接電容C4的一端和單相計量芯片的10腳，電阻R94的另一端接電阻R95的另一端、電容C4的另一端、電容C6的一端和地，電容C6的另一端接電阻R25的另一端和單相計量芯片的11腳；所述的單相計量芯片的24、25、26、27腳經(jīng)濾波電路分別與微控制器電路中的微處理器的30、28、27、26腳連接。本實用新型的寬量程單相電能表，信號調(diào)理電路對初入信號經(jīng)行調(diào)理，使之滿足采樣電路對初入信號的要求。高抗直流能力的電流互感器保證在輕載小電流采樣時仍具有良好的精確度，計量電路中的單相計量芯片將輸入的電壓信號和電流信號采樣并進行處理，處理后所得的有功電能、電壓有效值、火線電流有效值、零線電流有效值，有功功率、電壓頻率、功率因數(shù)由微控制器電路讀取，并顯示在顯示界面。微處理器是控制部分的核心器件，它的主要作用是完成電能表控制軟件的運行，并于外部設(shè)備和其他器件進行通訊和數(shù) 據(jù)交換。存儲器是參數(shù)數(shù)據(jù)和事件記錄存儲的地方，顯示電路是用于顯示各類數(shù)據(jù)的界面。時鐘電路是電能表的時間來源，是于分時計量的時鐘基準。電源電路是為整表電路提供電源。紅外通訊和485通訊用以實現(xiàn)電能表與外部的數(shù)據(jù)通訊與交換。測試脈沖輸出電路產(chǎn)生校表脈沖，用于電能表的校驗。多功能輸出電路是輸出時鐘秒脈沖信號，用于檢驗時鐘秒頻率的準確度，亦可輸出時段投切換信號。ESAM模塊是用于數(shù)據(jù)校驗，當外界給予電能表命令后，微控制器將命令幀交于ESAM做數(shù)據(jù)認證，并依據(jù)認證結(jié)果實施命令指令，確保數(shù)據(jù)及命令實施的安全性。上述的單相計量芯片采用的是IDT 90E23，IDT 90E23是具有在5000 : I動態(tài)范圍內(nèi)有功功率測量誤差小于0.1%的專用計量芯片。微處理器采用的是μΗ)78Η)526Α，其與計量IDT 90Ε23是通過SPI 口線協(xié)議及4條數(shù)據(jù)線進行數(shù)據(jù)交換的。本實用新型的電能表主要完成了單相用戶的用電計量，并具有分時計量、顯示、通訊、存儲、時鐘等功能，可以準確計量居民用電、小型風機、太陽能等分布式電源發(fā)電量，在O. 01Α-80Α的電路測量范圍內(nèi)達到有功電能滿足國標I. O等級標準。有效降低電網(wǎng)線損，更能適應(yīng)現(xiàn)代社會的發(fā)展，為節(jié)能、環(huán)保做出貢獻。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。圖I為本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖。圖2為本實用新型的電路圖，其中圖2(1)為本實用新型的顯示電路的電路圖；圖2(2)為本實用新型的計量芯片及其外圍電路圖；圖2(3)為本實用新型的火線采樣電流調(diào)理電路圖；圖2(4)為本實用新型的零線采樣電流調(diào)理電路圖；圖2(5)為本實用新型的電壓采樣電路圖；圖2(6)為本實用新型的濾波電路圖；圖2(7)為本實用新型的測試脈沖輸出電路圖；[0023]圖2(8)為本實用新型的掉電檢測電路圖；[0024]圖2(9)為本實用新型的電源電路圖；圖2(10)為本實用新型的按鍵電路圖；圖2(11)為本實用新型的微控制器電路圖；圖2 (12)為本實用新型的485通信電路圖；圖2(13)為本實用新型的多功能輸出電路圖；圖2(14)為本實用新型的備光電路圖；圖2(15)為本實用新型的繼電器控制電路中的拉閘電路圖；圖2(16)為本實用新型的存儲器電路圖；圖2 (17)為本實用新型的ESAM電路圖；圖2(18)為本實用新型的紅外發(fā)射電路圖；圖2(19)為本實用新型的紅外接收電路圖；圖2(20)為本實用新型的程序調(diào)試電路圖；圖2(21)為本實用新型的程序燒制電路圖；圖2(22)為本實用新型的時鐘電路圖。圖2(23)為本實用新型的溫度檢測電路具體實施方式
參照

圖1，本實用新型的寬量程電能表，包括微控制器、電源電路、計量電路、紅外通訊電路、485通訊電路、ESAM模塊和存儲器電路、顯示電路、時鐘電路、測試脈沖輸出電路、多功能輸出電路和繼電器控制電路，所述的繼電器控制電路包括拉閘電路和合閘電路，所述的計量電路包括電流采樣電路、信號調(diào)理電路、電壓信號采樣電路和計量處理電路。參照圖2，所述的電流采樣電路的主計量采樣通道采用高抗直流能力的電流互感器，所述的計量處理電路采用IDT90E23單項計量芯片Ul ;所述的信號調(diào)理電路包括電阻R15、電阻R94、電阻R95、電阻R25、電容C4和電容C6，電阻R15的一端接電阻R94的一端和電流互感器的二次繞組的一端，電阻R15的另一端接電容C4的一端和單相計量芯片的10腳，電阻R94的另一端接電阻R95的另一端、電容C4的另一端、電容C6的一端和地，電容C6的另一端接電阻R25的另一端和單相計量芯片的11腳；所述的單相計量芯片的24、25、26、27腳經(jīng)濾波電路分別與微控制器電路中的微處理器Ull的30、28、27、26腳連接。此外，本實用新型還具有濾波電路、掉電檢測電路、按鍵電路、備光電路、程序調(diào)試電路、程序燒制電路和溫度檢測電路。本實用新型的各項性能指標如下準確度等級有功I級變壓頻率δΟΗζ參比電壓220V電流規(guī)格1(80)A儀表常數(shù)1600imp/kWh工作電壓范圍0. 7Un I. 2Un工作溫度范圍-25 65°C[0050]電壓線路功耗非通信狀態(tài)彡O. 8W和5VA，通信狀態(tài)彡2W和12VA 電流線路功耗(2. 5VA基本誤差 兔載數(shù) Φ COSO=L OCOSΦ=0. 5L
_流㈧
O. OlIb±1.0-
0.051 b±1.0-
O. IIb±0.6±1.0
O. 2Ib±0.6±1.0
Ib±0.6±0.6
2Ib±0.6±0.6
5Ib±0.6±0.6
IOIb±0.6±0.6
20Ib±0.6±0.6
30Ib±0.6±0.6
40Ib±0.6±0.6
50Ib±0.6±0.6
Imax±0.6±0.權(quán)利要求1.一種寬量程單相電能表，一種寬量程電能表，包括微控制器、電源電路、計量電路、紅外通訊電路、485通訊電路、ESAM模塊和存儲器電路、顯示電路、時鐘電路、測試脈沖輸出電路和多功能輸出電路，所述的計量電路包括電流采樣電路、信號調(diào)理電路、電壓信號采樣電路和計量處理電路，其特征在于所述的電流采樣電路采用高抗直流能力的電流互感器，所述的計量處理電路采用90E23單項計量芯片；所述的信號調(diào)理電路包括電阻R15、電阻R94、電阻R95、電阻R25、電容C4和電容C6，電阻R15的一端接電阻R94的一端和電流互感器的二次繞組的一端，電阻R15的另一端接電容C4的一端和單相計量芯片的10腳，電阻R94的另一端接電阻R95的另一端、電容C4的另一端、電容C6的一端和地，電容C6的另一端接電阻R25的另一端和單相計量芯片的11腳；所述的單相計量芯片的24、25、26、27腳經(jīng)濾波電路分別與微控制器電路中的微處理器的30、28、27、26腳連接。
2.如權(quán)利要求I所述的寬量程單相電能表，其特征在于所述的微處理器為μ PD78F0526A。
3.如權(quán)利要求I所述的寬量程單相電能表，其特征在于還包括濾波電路、掉電檢測電路、按鍵電路、備充電路、拉閘電路、程序調(diào)試電路、程序燒制電路和溫度檢測電路。
專利摘要本實用新型提供了一種寬量程單相電能表設(shè)計，包括有微控制器，其特點是，所述微控制器與一寬量程計量芯片連接。本實用新型單相電能表設(shè)計與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有更寬的計量范圍，現(xiàn)有電能表計量量程一般在4-8倍左右，本設(shè)計的量程范圍是1(80)A，即80倍。電流測量范圍在0.01A-80A，能夠滿足不同時期、不同用戶的需求，可以準確計量居民用電、小型風機、太陽能等分布式電源發(fā)電量，在大動態(tài)沖擊負荷條件下有功電能滿足國標1.0等級標準。該設(shè)計方案將會為生產(chǎn)帶來較多的便利，今后各規(guī)格表最大量程在80A以下的均可采用同一產(chǎn)品，為生產(chǎn)備料帶來便捷。有效降低電網(wǎng)線損，更能適應(yīng)現(xiàn)代社會的發(fā)展，為節(jié)能、環(huán)保做出貢獻。
文檔編號G01R35/04GK202362363SQ20112039131
公開日2012年8月1日 申請日期2011年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月14日
發(fā)明者丁振, 倪一峰 申請人:浙江正泰儀器儀表有限責任公司