專利名稱：一種數(shù)字式電能信號(hào)轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置，特別是一種將模擬量電能信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量電能信號(hào)的裝置。
電子式電能表具有精度高，性能穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，因此目前開(kāi)始用來(lái)替代傳統(tǒng)的電動(dòng)式電度表。但電子式電能表需要有一個(gè)電能轉(zhuǎn)換器，實(shí)現(xiàn)電能數(shù)字化，現(xiàn)有的技術(shù)方案中，電能信號(hào)轉(zhuǎn)換器的成本很高，因此影響了電子式電能表的推廣應(yīng)用。此外現(xiàn)有電子式電能表還存在著電源反相時(shí)，即火線與零線調(diào)換時(shí)，電能表只能識(shí)別，不能正常計(jì)量的缺陷。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種新結(jié)構(gòu)、成本低廉的數(shù)字式電能信號(hào)轉(zhuǎn)換器，將檢測(cè)到的電能信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字脈沖信號(hào)供顯字或計(jì)量用。此外，本實(shí)用新型不但可以自動(dòng)識(shí)別電源的正反相，還可以在兩種狀態(tài)下正常工作。
本實(shí)用新型的構(gòu)成包括電流采樣器(1)、電壓采樣器(2)、icosφ單元(3)、電壓信號(hào)整形放大器(4)、乘法器(6)、帶積分性質(zhì)的頻率變換器(7)；電流采樣器(1)的輸出端與icosφ單元(3)的一個(gè)輸入端相連，icosφ單元(3)的另一個(gè)輸入端與電壓采樣器(2)的輸出端相連；電壓采樣器(2)的輸出端還接至電壓信號(hào)整形放大器(4)，整形放大器(4)的輸出接至乘法器(6)的一個(gè)輸入端，乘法器(6)的另一個(gè)輸入端與icosφ單元(3)的輸出相連；乘法器(6)的輸出與頻率變換器(7)的輸入相連。
在所述的icosφ單元(3)的輸出端和乘法器(6)的對(duì)應(yīng)輸入端之間，還串接有一個(gè)電流正反相識(shí)別控制單元(5)。
所述的電源正反相識(shí)別控制單元(5)包括有兩個(gè)運(yùn)算放大器和一個(gè)三極管；一個(gè)運(yùn)放器作為比例放大器串接在正反相識(shí)別控制單元(5)和乘法器(6)之間；另一個(gè)運(yùn)放器作為反相器，其負(fù)輸入端與icosφ單元(3)的輸出端相連，其輸出端接至三極管的基極；三極管集電極接至所述比例放大器的正輸入端，發(fā)射極接地。
所述的icosφ單元(3)包括運(yùn)放器IC12、IC4、IC5，三極管BG4；IC12的正輸入端作為icosφ單元的電壓信號(hào)輸入端，負(fù)輸入端接地，輸出經(jīng)一電阻與BG4基極相連；BG4發(fā)射極接地，集電極接至IC4的正輸入端；IC4的負(fù)輸入端與輸出端間接有一反饋電阻，IC4的正、負(fù)輸入端還分別經(jīng)一電阻后連接在一起作為電流信號(hào)輸入端，IC4的輸出接至整形放大器IC5的輸入。
所述的帶積分性質(zhì)的頻率變換器(7)，包括運(yùn)放器IC10、三極管BG3；IC10的負(fù)輸入端經(jīng)一電阻與乘法器(6)的輸出端相連；同時(shí)還經(jīng)一電容接地，經(jīng)二極管和一電阻與IC10的輸出端相連；IC10的正輸入端經(jīng)一電阻接，同時(shí)還與輸出端間接有一反饋電阻；IC10的輸出端接至集電極輸出的三極管BG3的基極。
所述的乘法器(6)包括IC8、IC9；IC8的正輸入端作為電壓信號(hào)輸入端，IC8的負(fù)輸入端與輸出端接有一反饋電阻，IC8的正負(fù)輸入端還分別經(jīng)一電阻后作為icosφ信號(hào)輸入端，IC8的輸出接至整形放大器IC9的輸入端。
所述的電流采樣器(1)包括一個(gè)采樣電阻和接在采樣電阻兩端的兩個(gè)運(yùn)算放大器和一個(gè)比較器；所述的電壓采樣器(2)包括分壓電阻組成的分壓器和一個(gè)運(yùn)算放大器。
與現(xiàn)有技術(shù)比較，本實(shí)用新型由于采用了一種新的電路結(jié)構(gòu)，所以具有成本低廉(單表成本低于DD28機(jī)械表)，電源正反相均能正常工作的優(yōu)點(diǎn)。此外，本實(shí)用新型由于具有積分性質(zhì)，因此不僅可以作為單表使用，還可以作為多用戶預(yù)付費(fèi)控制系統(tǒng)的用戶表使用。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
附

圖1是本實(shí)用新型的原理框圖；附圖2是本實(shí)用新型的電氣原理圖；附圖3是本實(shí)用新型工作電源電氣原理圖。
實(shí)施例本實(shí)用新型的構(gòu)成包括電流采樣器(1)、電壓采樣器(2)、icosφ單元(3)、電壓信號(hào)整形放大器(4)、乘法器(6)、帶積分性質(zhì)的頻率變換器(7)；電流采樣器(1)的輸出端與icosφ單元(3)的一個(gè)輸入端相連，icosφ單元(3)的另一個(gè)輸入端與電壓采樣器(2)的輸出端相連；電壓采樣器(2)的輸出端還接至電壓信號(hào)整形放大器(4)，整形放大器(4)的輸出接至乘法器(6)的一個(gè)輸入端，乘法器(6)的另一個(gè)輸入端與icosφ單元(3)的輸出相連；乘法器(6)的輸出與頻率變換器(7)的輸入相連。
在所述的icosφ單元(3)的輸出端和乘法器(6)的對(duì)應(yīng)輸入端之間，還串接有一個(gè)電流正反相識(shí)別控制單元(5)。
所述的電源正反相識(shí)別控制單元(5)包括有兩個(gè)運(yùn)算放大器和一個(gè)三極管；一個(gè)運(yùn)放器作為比例放大器串接在正反相識(shí)別控制單元(5)和乘法器(6)之間；另一個(gè)運(yùn)放器作為反相器，其負(fù)輸入端與icosφ單元(3)的輸出端相連，其輸出端接至三極管的基極；三極管集電極接至所述比例放大器的正輸入端，發(fā)射極接地。
所述的icosφ單元(3)包括運(yùn)放器IC12、IC4、IC5，三極管BG4；IC12的正輸入端作為icosφ單元的電壓信號(hào)輸入端，負(fù)輸入端接地，輸出經(jīng)一電阻與BG4基極相連；BG4發(fā)射極接地，集電極接至IC4的正輸入端；IC4的負(fù)輸入端與輸出端間接有一反饋電阻，IC4的正、負(fù)輸入端還分別經(jīng)一電阻后連接在一起作為電流信號(hào)輸入端，IC4的輸出接至整形放大器IC5的輸入。
所述的帶積分性質(zhì)的頻率變換器(7)，包括運(yùn)放器IC10、三極管BG3；IC10的負(fù)輸入端經(jīng)一電阻與乘法器(6)的輸出端相連；同時(shí)還經(jīng)一電容接地，經(jīng)二極管和一電阻與IC10的輸出端相連；IC10的正輸入端經(jīng)一電阻接，同時(shí)還與輸出端間接有一反饋電阻；IC10的輸出端接至集電極輸出的三極管BG3的基極。
所述的乘法器(6)包括IC8、IC9；IC8的正輸入端作為電壓信號(hào)輸入端，IC8的負(fù)輸入端與輸出端接有一反饋電阻，IC8的正負(fù)輸入端還分別經(jīng)一電阻后作為icosφ信號(hào)輸入端，IC8的輸出接至整形放大器IC9的輸入端。
所述的電流采樣器(1)包括一個(gè)采樣電阻和接在采樣電阻兩端的兩個(gè)運(yùn)算放大器和一個(gè)比較器；所述的電壓采樣器(2)包括分壓電阻組成的分壓器和一個(gè)運(yùn)算放大器。
由RI和運(yùn)放器IC1、IC2、IC3組成的電流采樣器(1)得到i信號(hào)；由分壓電阻Ru1和Ru2以及IC11組成的電壓采樣器(2)得到u信號(hào)；u信號(hào)和i信號(hào)經(jīng)過(guò)由IC12、BG4、IC4、IC5得到icosφ信號(hào)；icosφ信號(hào)輸入由IC6、IC7、BG1組成的電源正反相識(shí)別控制單元(5)，當(dāng)電源正相時(shí)，IC7輸出低電平，BG1不導(dǎo)通，IC6作為比例放大器正相輸出，當(dāng)電源反相時(shí)，即火線、零線調(diào)換，IC7輸出高電平，BG1導(dǎo)通，IC6正輸入端接地，IC6反相輸出，保持了信號(hào)的正常輸出。正反相識(shí)別控制單元(5)處理過(guò)的icosφ信號(hào)和經(jīng)過(guò)由IC13、IC14、IC15、BG2組成的放大整形電路(4)放大整形得到的u信號(hào)送入乘法器(6)，經(jīng)過(guò)由IC8、IC9組成的乘法器(6)的運(yùn)算處理，得到正比于功率P＝iucosφ的輸出信號(hào)，此輸出信號(hào)經(jīng)IC10構(gòu)成的帶積分性質(zhì)的頻率變換器(7)的積分運(yùn)算后，得到 信號(hào)脈沖，此處輸出的每個(gè)脈沖代表的是一定時(shí)間t內(nèi)的電能量，是多個(gè)P脈沖的積分。
權(quán)利要求1.一種數(shù)字式電能信號(hào)轉(zhuǎn)換器，其特征在于包括電流采樣器(1)、電壓采樣器(2)、icosφ單元(3)、電壓信號(hào)整形放大器(4)、乘法器(6)、帶積分性質(zhì)的頻率變換器(7)；電流采樣器(1)的輸出端與icosφ單元(3)的一個(gè)輸入端相連，icosφ單元(3)的另一個(gè)輸入端與電壓采樣器(2)的輸出端相連；電壓采樣器(2)的輸出端還接至電壓信號(hào)整形放大器(4)，整形放大器(4)的輸出接至乘法器(6)的一個(gè)輸入端，乘法器(6)的另一個(gè)輸入端與icosφ單元(3)的輸出相連；乘法器(6)的輸出與頻率變換器(7)的輸入相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字式電能信號(hào)變換器，其特征在于在所述的icosφ單元(3)的輸出端和乘法器(6)的對(duì)應(yīng)輸入端之間，還串接有一個(gè)電流正反相識(shí)別控制單元(5)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)字式電能信號(hào)變換器，其特征在于所述的電源正反相識(shí)別控制單元(5)包括有兩個(gè)運(yùn)算放大器和一個(gè)三極管；一個(gè)運(yùn)放器作為比例放大器串接在icosφ單元(3)和乘法器(6)之間；另一個(gè)運(yùn)放器作為反相器，其負(fù)輸入端與icosφ單元(3)的輸出端相連，其輸出端接至三極管的基極；三極管集電極接至所述比例放大器的正輸入端，發(fā)射極接地。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的數(shù)字式電能信號(hào)變換器，其特征在于所述的icosφ單元(3)包括運(yùn)放器IC12、IC4、IC5，三極管BG4；IC12的正輸入端作為icosφ單元的電壓信號(hào)輸入端，負(fù)輸入端接地，輸出經(jīng)一電阻與BG4基極相連；BG4發(fā)射極接地，集電極接至IC4的正輸入端；IC4的負(fù)輸入端與輸出端間接有一反饋電阻，IC4的正、負(fù)輸入端還分別經(jīng)一電阻后連接在一起作為電流信號(hào)輸入端，IC4的輸出接至整形放大器IC5的輸入。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的數(shù)字式電能信號(hào)變換器，其特征在于所述的帶積分性質(zhì)的頻率變換器(7)，包括運(yùn)放器IC10、三極管BG3；IC10的負(fù)輸入端經(jīng)一電阻與乘法器(6)的輸出端相連；同時(shí)還經(jīng)一電容接地，經(jīng)二極管和一電阻與IC10的輸出端相連；IC10的正輸入端經(jīng)一電阻接，同時(shí)還與輸出端間接有一反饋電阻；IC10的輸出端接至集電極輸出的三極管BG3的基極。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的數(shù)字式電能信號(hào)變換器，其特征在于所述的乘法器(6)包括IC8、IC9；IC8的正輸入端作為電壓信號(hào)輸入端，IC8的負(fù)輸入端與輸出端接有一反饋電阻，IC8的正負(fù)輸入端還分別經(jīng)一電阻后作為icosφ信號(hào)輸入端，IC8的輸出接至整形放大器IC9的輸入端。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的數(shù)字式電能信號(hào)變換器，其特征在于所述的電流采樣器(1)包括一個(gè)采樣電阻和接在采樣電阻兩端的兩個(gè)運(yùn)算放大器和一個(gè)比較器；所述的電壓采樣器(2)包括分壓電阻組成的分壓器和一個(gè)運(yùn)算放大器。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種數(shù)字式電能信號(hào)轉(zhuǎn)換器，它包括電流采樣器(1)、電壓采樣器(2)、icosф形成單元(3)、電壓信號(hào)整形放大器(4)、電源正反相識(shí)別控制單元(5)、乘法器(6)、帶積分性質(zhì)的頻率變換器(7)。本實(shí)用新型由于采用了新的電路結(jié)構(gòu)，與現(xiàn)有的電能信號(hào)轉(zhuǎn)換器相比較，具有成本低廉、功能全的特點(diǎn)。單表成本低于DD28機(jī)械表，可以在電源正反相狀態(tài)均正常工作，既可以輸出P=iucosф信號(hào)，又可以輸出
文檔編號(hào)G01R22/00GK2219499SQ9520916
公開(kāi)日1996年2月7日 申請(qǐng)日期1995年4月25日 優(yōu)先權(quán)日1995年4月25日
發(fā)明者阮毅 申請(qǐng)人:阮毅