專利名稱：節(jié)能電度表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電能計度器具，特別是一種單相交流有功電度表。
目前我們使用的電度表，體積大，靈敏度差，過載力小，自身功耗較大，且安裝時對垂直度要求較高。
本實用新型的目的是提供一種準(zhǔn)確度高，過載力強，自身功耗小的電能計度器具。
本實用新型由外殼和電路板構(gòu)成，電路板上由電源整流穩(wěn)壓電路，電流－電壓轉(zhuǎn)換電路，功率因數(shù)自動跟蹤調(diào)節(jié)電路，一象限模擬乘法電路，跟隨器電路，電流－頻率轉(zhuǎn)換電路，串行分頻計數(shù)電路，步進機的驅(qū)動電路及其轉(zhuǎn)速指示等部分構(gòu)成。其各部分電路構(gòu)成及工作原理如下1、電源整流穩(wěn)壓電路它由電源變壓器B、整流二極管101～104、濾波電容IC1～IC4和三端集成穩(wěn)壓電路1A1、1A2、組成。變壓器B采用1～3W的雙6V輸出的電源變壓器，其中心抽頭接地。101～104組成全橋整流電路，將交流變成直流，再徑IC1、IC2濾波送至三端穩(wěn)壓電源穩(wěn)壓，再經(jīng)IC3、IC4濾波后得±5V兩組穩(wěn)定的直流電壓供給各部分電路使用。
2、電流－電壓轉(zhuǎn)換電路該電路由金屬膜電阻2R1～2R4(1W)、2R5～2R7(1／8W)和1／4塊模擬集成電路2A1(LN324或JL084)組成。當(dāng)電路中有電流通過時，在2R1～2R4總阻兩端就產(chǎn)生電位差，該電位差隨電路中電流大小呈線性變化，將其電流轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓送入運放集成電路2A1進行放大。這一強電壓信號由2A1正端輸入，構(gòu)成同相放大器，其放大倍數(shù)由2R5、2R7決定。
3、功率因數(shù)自動跟蹤調(diào)節(jié)電路該部分由模擬開關(guān)電路3A1，1／4塊運放電路3A2和金屬膜電阻3R1～3R5及電位器3W組成。當(dāng)在模擬開關(guān)電路3A1控制端加正電壓時，開關(guān)就接通；若控制端加負電壓時，開關(guān)就關(guān)斷。1／4塊運算放大器3A2和電阻3R1～3R5及3W組成正相輸入波形變換電路。正弦波電壓經(jīng)3R2、3R4分壓取得，經(jīng)3R3輸入到3A2的正輸入端，其負輸入端接電位器3W中心抽頭，電位器3W一端接地，另一端接3R5至＋V，便構(gòu)成分壓電路。調(diào)節(jié)3W可改變這一回路的分壓比，實現(xiàn)對3A2負輸入端電壓控制的目的。當(dāng)3A2正輸入端無輸入電壓或輸入負電壓，或輸入正電壓的電位低于負輸入端電位時，3A2輸出端都呈現(xiàn)負壓；當(dāng)3A2正輸入端有正電壓輸入，并且這個電壓要高于負輸入端電壓時，3A2輸出端才是高電位。
將正弦波交流電壓送入3A2正輸入端，在正弦波的負半周時，輸出是負方波；只有在正弦波的正半周，且正半周的電壓高于負輸入端電壓時，3A2輸出才是正方波。這樣調(diào)整3W改變負輸入端的電位可方便地調(diào)整3A2輸出的方波寬度。
運放3A2的輸出端接至3A1的控制端。這樣把運放3A2和摸擬開關(guān)3A1巧妙的組合運用，使構(gòu)成一個最精密的、弱信號的半波整流電路，滿足了一象限乘法電路正壓輸入的要求。
該電路只有在交流電電壓，電流相位一致時，才有一個完整的正弦波的正半波輸出；當(dāng)輸入交流電的電壓和電流相位不一致時，其不同步的電流部分被開關(guān)電路削掉。
2A1或3A2中，只要有一個運放接成負端輸入，便構(gòu)成一只無功電度表。
4、一象限模擬乘法電路本電路由三極管4BG1～4BG4，運放集成電路4A1～4A4，電位器4W1～4W3，電阻4R1～4R4，電容4C1～4C3，二極管4D1～4D4構(gòu)成。
4BG1和4A1，4BG2和4A2、4BG3和4A3組成對數(shù)放大器，4BG4和4A4組成反對數(shù)放大器，將乘法運算化簡為對數(shù)的加法運算。4W1、4W3分別用來調(diào)整Wz、Vy輸入電壓；4W2是用來調(diào)節(jié)4R9、4R11和4R4、4R2的比例系數(shù)，使之等于或接近于1。4D4為穩(wěn)壓0.7V直流電壓，目的是拓寬4W3調(diào)整范圍使Vz電壓穩(wěn)定。4R1、4W1串聯(lián)接至未經(jīng)穩(wěn)壓的正壓與地之間成一分壓電路，以提供Vy輸入電壓。為防止對數(shù)放大器自激，均增加有頻率補償電容4C1、4C2和4C3。4D1、4D2、4D3是2CK型開關(guān)二極管，起保護作用；4R6、4R7起隔離作用。
本電路與其它模擬乘法電路比較，具有運算精度高，耗電省等特點。
5、跟隨器電路該電路由運放集成塊5A、電位器5W和電阻5R1～5R3組成。5W、5R1、5R2串聯(lián)在同一回路中起分壓作用，5W用來調(diào)節(jié)5R1、5R2之間的分壓比，從而使集成電路5A輸出端電位與一級電路輸入端電位相匹配；5R3則起限流作用。
6、電流－頻率轉(zhuǎn)換電路它由時基電路6A和電容6C1，電位器6W、電阻6R1～6R3組成。
將6A的閾值端，觸發(fā)端和放電端全部連在一起，并接上一個積分電容，輸入電流對電容6C的充電使其電壓上升，當(dāng)達到閾值點，輸出即回到零，同時放電端對地短路，電容迅速放電；一旦電容的電壓低于觸發(fā)值，輸出重新變高電平，放電端開路，電容重新充電。通過電容的充放電，實現(xiàn)從電流到頻率的轉(zhuǎn)換。
7、串行分頻計數(shù)電路本電路由14級串行分頻電路7A(CD4020)、電容7C1、電阻7R1、7R2組成。
由電流－頻率轉(zhuǎn)換電路輸出的頻率高，而步進機要求工作頻率又低，兩者無法配接，為了上下兩級配接，設(shè)置分頻計數(shù)電路。
8、步進機的驅(qū)動電路及其轉(zhuǎn)速指示本電路由反相器8A1～8A4，發(fā)光二極管8D1，二極管8D2、電容8C、步進機K組成。
由分頻電路輸出的脈沖直接耦合到反相器的輸入端，若前級輸出是低電平，反相器的輸出端為高電平，然后向8C沖電，發(fā)光二極管8D1導(dǎo)通，發(fā)出光亮，步進機K旋轉(zhuǎn)180°；電容充足電后，電路里無電流流過，發(fā)光二極管熄滅。
當(dāng)分頻器的輸出是高電平時，反相器的輸出端從高電平轉(zhuǎn)為低電平，電容8C放電。放電電流經(jīng)8D2至步進機到地，同時放電完后還反充電，此時8D1處于截止?fàn)顟B(tài)，不發(fā)光亮，步進機又轉(zhuǎn)180°，這樣往反復(fù)重以上充電、放電過程，在反相器的輸出端的回路里便形成交替的換向脈沖來推動步進機順一個方向轉(zhuǎn)動。步進機每轉(zhuǎn)一周指示燈亮一次，表示電度表的轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)一周。
在步進機的轉(zhuǎn)軸上安裝一蝸輪，經(jīng)蝸輪推動字輪式計度器上的齒輪轉(zhuǎn)動，達到計度的目的。
本實用新型模擬開關(guān)電路用CD4066、時基電路采用10K7555、反相器CD4069，其余為LK324或TL084。
本實用新型的電能計度器，準(zhǔn)確度、靈敏度高，過載力強，自身功耗小，重量輕，對安裝的垂直度無要求。


圖1為本實用新型電源整流穩(wěn)壓電路、電流電壓轉(zhuǎn)換電路、功率因數(shù)自動跟蹤調(diào)節(jié)電路、一象限模擬乘法電路、跟隨器電路原理圖。
圖2為本實用新型電流－頻率轉(zhuǎn)換電路，串行分頻計數(shù)電路、步進機的驅(qū)動電路及轉(zhuǎn)速指示電路原理圖。
權(quán)利要求1.一種電能計度器具，特別是一種單相交流有功電度表，其特征在于它是由a、電源變壓器B、整流二極管1D1～1D4，濾波電容1C1～1C4，三端集成穩(wěn)壓電路1A1、1A2構(gòu)成的電源整流穩(wěn)壓電路；b、電阻2R1～2R7，模擬集成電路2A1構(gòu)成的電流-電壓轉(zhuǎn)換電路；c、模擬開關(guān)電路3A1，運放電路3A2和電阻3R1～3R5、電位器3W構(gòu)成的功率因數(shù)自動跟蹤調(diào)節(jié)電路；d、三極管4BG1～4BG4、運放集成電路4A1～4A4，電位器4W1～4W3，電阻4R1～4R11，電容4C1～4C3，二極管4D1～4D4構(gòu)成的一象限模擬乘法電路；e、運放集成塊5A、電位器5W、電阻5R1～5R3構(gòu)成的跟隨器電路；f、時基電路6A、電容6C1、電位器6W、電阻6R1～6R3構(gòu)成的電流-頻率轉(zhuǎn)換電路；g、串行分頻電路7A、電容7C1、電阻7R1、7R2構(gòu)成的串行分頻計數(shù)電路；h、反相器8A1～8A4、發(fā)光二極管8D1、二極管8D2，電容8C、步進機M構(gòu)成的驅(qū)動電路組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電度表，其特征在于2R1～2R4、3R1～3R5為金屬膜電阻。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電度表，其特征在于模擬開關(guān)電路3A1用CD4066，運放電路2A1、3A2、4A1、4A2、4A3、4A4、5A用LM324或TL084，時基電路6A用ICN7555，串行分頻電路7A用CD4020，反相器8A1、8A2、8A3、8A4用CD4069。
專利摘要一種電能計度器具，一種單相交流有功電度表，由電源整流穩(wěn)壓電路、電流—電壓轉(zhuǎn)換電路、功率因數(shù)自動跟蹤調(diào)節(jié)電路，一象限模擬乘法電路，跟隨器電路，電流—頻率轉(zhuǎn)換電路、串行分頻計數(shù)電路、步進機驅(qū)動電路及其轉(zhuǎn)速指示等部分構(gòu)成，其準(zhǔn)確率，靈敏度高，過載力強，自身功耗小，是理想的電能計度器。
文檔編號G01R22/00GK2197674SQ94226350
公開日1995年5月17日 申請日期1994年3月10日 優(yōu)先權(quán)日1994年3月10日
發(fā)明者周承書 申請人:周承書