專利名稱：電子電能表的電流頻率轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用于電子電能表(即電子電度表)、電子功率表中的電流頻率轉(zhuǎn)換器，即是一種將輸入模擬信號(電流或電壓)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量(頻率量)的轉(zhuǎn)換部件。
目前，電子式電能表或電子式功率表中用的模擬－數(shù)字轉(zhuǎn)換器一般采用電壓頻率(V／F)轉(zhuǎn)換器，但由于輸入信號范圍窄，零區(qū)小信號段的線性度和穩(wěn)定性不好，難以滿足高精度標(biāo)準(zhǔn)電能表的要求，要達(dá)到高精度的要求，則電路結(jié)構(gòu)就復(fù)雜，成本高、調(diào)試?yán)щy，而且，采用這種轉(zhuǎn)換器的電能表只有單方向計數(shù)顯示的功能，而在實際應(yīng)用中，對單相標(biāo)準(zhǔn)電能表及一般電子式電能表均希望具有正向、反向計數(shù)顯示的功能，目前尚無此功能的產(chǎn)品，給使用帶來不便。
因此本實用新型的目的是提供一種線路結(jié)構(gòu)簡單、成本低、精度高，具有正向、反向計數(shù)顯示的電流頻率轉(zhuǎn)換器(I／f)，以滿足電子式電能表、電子式功率表在實際應(yīng)用中的要求。
本實用新型的技術(shù)方案是采用由恒流控制運算放大器、高精度穩(wěn)壓電源(正負(fù)8伏)、晶體三極管、取樣電阻及滿度微調(diào)電位器組成的正、負(fù)恒流源，恒流源控制電路是由4個場效應(yīng)管組成橋路連接，與其相連接的積分器輸入端接有一組直流偏置調(diào)零電路，積分器的輸出端連接正、負(fù)電壓比較器，兩正、負(fù)電壓比較器分別與由D觸發(fā)器組成的完整脈沖波形發(fā)生器相連接，完整脈沖發(fā)生器及時間電路與由與門或非門、R－S雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器組成的輸出控制電路相連接。
本實用新型實施例結(jié)合附圖加以敘述。


圖1為電子電能表的電流頻率轉(zhuǎn)換器線路圖。
由圖1所示，正恒流源由運算放大器F1、(采用LM747)＋15V、＋8V高精度穩(wěn)壓電源、硅PNP三極管9015，取樣電阻R1、微調(diào)電位器W1組成，負(fù)恒流源由運算放大器F3(用LM747)，－15V、－8V高精度穩(wěn)壓電源，硅NPN三極管9013，取樣電阻R2、微調(diào)電位器W2組成，恒流源控制電路由4個場效應(yīng)管T1～T4(用3DJ3)組成橋路，場效應(yīng)管采用導(dǎo)通電阻小于30歐姆的結(jié)型場效應(yīng)開關(guān)管，與其相連接的積分器由電容C1、及運算放大器F2組成，積分器輸入端接有電阻R3、R4、R5及電位器W3組成的直流偏置調(diào)零電路以克服運放F2的失調(diào)電流對積分的影響，解決小信號段的誤差，提高轉(zhuǎn)換精度，正、負(fù)電壓比較器是兩個運算放大器F4和F5，它們是集成在一片中的高輸入阻抗運算放大器，如LF353，與正、負(fù)比較器相接的完整波形發(fā)生器用兩個D觸發(fā)器，它們可用集成塊4042或4013，電流頻率轉(zhuǎn)換器的輸出控制電路為兩個與門4081及由4001組成兩個或非門及R－S雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，時間電路用4060分頻電路及晶體振蕩器組成，產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號。
由圖1所示，當(dāng)輸入電流i＝0時，恒流源控制電路的場效應(yīng)管T1、T3不導(dǎo)通，T2、T4導(dǎo)通，使I＋(正恒流電流)與I－(負(fù)恒流電流)均流向地端，因此I＋、I－對積分回路沒有影響，使積分輸出端電平接近于0電平，這就提高了轉(zhuǎn)換精度。當(dāng)輸入電流i＜0時，即i為負(fù)時，積分器輸出端正向積分，當(dāng)輸出大于正比較電壓＋2.5V時，正電壓比較器即輸出“1”電平置正向D觸發(fā)器的D輸入端，只有當(dāng)時間電路的一基準(zhǔn)脈沖的上跳變到D觸發(fā)器的CP端時，D觸發(fā)器的Q端輸出為“1”狀態(tài)，Q端為“0”狀態(tài)，此時使T2截止，T1導(dǎo)通，負(fù)恒流源電流I＋對積分器進(jìn)行一次充電；充電為定時間為一個脈沖周期t，定電流幅值I＋，即一定面積的電荷量對C1充電；此時積分器則為反向積分狀態(tài)。如果時間電路的基準(zhǔn)脈沖的上跳變信號先到達(dá)D觸發(fā)器的CP端，而電壓比較器尚未輸出“1”信號，即D觸發(fā)器的D輸入端為“0”信號，D觸發(fā)器不觸發(fā)保持初始狀態(tài)，積分器繼續(xù)向上積分，直到下一基準(zhǔn)脈沖出現(xiàn)上跳變時為止，這樣保證了恒電流源對積分器的充放電時間是一個完整脈沖寬度為t的時間，這樣就提高電流頻率轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度。由于I＋對積分器充電，積分器輸出反相積分，積分器輸出電壓低于正比較電壓值，比較器輸出為“0”，則D觸發(fā)器D端為0，當(dāng)下一個時間基準(zhǔn)脈沖上跳變時，Q端變?yōu)椤?”狀態(tài)，Q端為1狀態(tài)，使T1截止，T2導(dǎo)通，使恒電流源對地放電，積分器重新開始正向積分，直到再大于＋2.5V正比較電壓時，又出現(xiàn)上述結(jié)果，當(dāng)Q端為“1”時，時間電路的基準(zhǔn)脈沖經(jīng)與門的CP一端輸出脈沖信號，脈沖頻率正比于輸入電流i的大小，與此同時，Q端的輸出到RS觸發(fā)器的S端，使
端為“0”，
端為1，指示負(fù)向計數(shù)。當(dāng)i＞0時，其工作原理一樣，只是脈沖信號是CP＋端輸出，RS觸發(fā)器
端為“1”狀態(tài)，
端為“0”狀態(tài)，CP＋、CP－及經(jīng)2級或非門后CPε端可接至兩種類型可逆計數(shù)器以顯示電能表或功率表的讀數(shù)。
本實用新型，經(jīng)多次試驗證實，它具有正、負(fù)計數(shù)顯示的功能，精度高，但線路簡單，成本低，可用于各類型的電子式電能表或功率表中。
權(quán)利要求1.一種電子電能表的電流頻率轉(zhuǎn)換器，它主要包括積分器、恒流源、比較器、時間電路，其特征在于恒流源是由恒流控制運算放大器、高精度穩(wěn)壓電源、晶體三極管、取樣電阻及滿度微調(diào)電位器組成的正、負(fù)恒流源，與恒流源相連接的是由4個場效應(yīng)管組成橋路連接的恒流源控制電路，與恒流源控制電路相連接的積分器輸出連接正、負(fù)電壓比較器，而電壓比較器分別與由D觸發(fā)器組成的完整脈沖波形發(fā)生器相接，完整脈沖波形發(fā)生器和時間電路與由與門、或非門及雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器組成的輸出控制電路相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子電能表的電流頻率轉(zhuǎn)換器，其特征在于積分器的輸入端接有電阻R3、R4、R5及電位器W3的直流偏置調(diào)零電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子電能表的的電流頻率轉(zhuǎn)換器，其特征在于正、負(fù)電壓比較器分別由兩個運算放大器F4和F5組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子電能表的電流頻率轉(zhuǎn)換器，其特征在于恒流源控制電路采用的4個場效應(yīng)管為導(dǎo)通電阻小于30歐姆的結(jié)型場效應(yīng)開關(guān)管。
專利摘要一種電子電能表、功率表電流頻率轉(zhuǎn)換器，其特征是恒流源采用正、負(fù)恒流源，與其相連接的有一個四場效應(yīng)管接成橋路的恒流源控制電路，積分器輸出接有正、負(fù)電壓比較器，為提高轉(zhuǎn)換精度接有由兩D觸發(fā)器組成的完整脈沖波形發(fā)生器，最后接有輸出控制電路，本實用新型的優(yōu)點是使電子電能表或功率表具有雙向計數(shù)顯示功能，精度高并且線路結(jié)構(gòu)簡單，可用于不同類型的電子電能表或功率表中。
文檔編號G01R11/00GK2044074SQ89211309
公開日1989年9月6日 申請日期1988年12月28日 優(yōu)先權(quán)日1988年12月28日
發(fā)明者劉運中 申請人:劉運中