專利名稱：指針式單相數(shù)字電能表的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種指針式單相數(shù)字電能表，主要應用于市電的計量。
背景技術：
單相電能表是用來測量電能的儀表，俗稱電度表。電能表目前主要分為 兩種，感應式電能表和電子式電能表。感應式電能表是傳統(tǒng)電能計量技術的 代表，目前應用非常廣泛，但該類型的電表存在無用功耗大、無法防止電費 拖欠等幾個較為明顯的缺陷。電子式電能表是先進電子技術的產(chǎn)物，該類型 的電表一般通過實時測量供電線路的電壓和電流，計算電壓與電流的向量乘
積來實現(xiàn)電能計量。電子式電能表多半采用ic卡預付費方式進行繳費，電
表顯示用戶的剩余電量。與感應式電能表相比，電子式電能表由于采用了先 繳費后用電的計量方式，利用可靠的大規(guī)模集成電路實現(xiàn)，因此，不但杜絕 了拖欠電費的現(xiàn)象，還具有性能穩(wěn)定、可靠性高、功耗低、壽命長、體積小， 重量輕等優(yōu)點。
總的來看，感應式電能表功耗太大，功能有限。電子式電能表克服了許
多感應式電能表的頑疾，基本上都采用LED/LCD方式顯示電量，但是，顯示
方式又比較單一，且成本偏高。
發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本實用新型提供了一種觀測簡單、安全可靠、成本低、 易于使用的指針式單相數(shù)字電能表，該電能表技術方案如下
其一，為使電能表的觀測更符合人們的日常習慣，本實用新型提出了一 種指針式的電能指示方式，指示指針由精密定位的步進電機驅(qū)動。所述指針 顯示方式共分為高位刻度和低位刻度兩個部分指示電量，高位刻度指針(1) 指示電量的千位、百位和十位，低位刻度指針(3)指示電量的個位和小數(shù)
位。由于高位刻度指針(1)和低位刻度指針(3)分屬不同指示值范圍，用
戶査看剩余電量時，只需觀測高位指針(1)便可從整體上快速了解剩余電
量的多少。為了清晰的指示電量不足的狀況，在高位刻度盤(2)接近零電 量的區(qū)域設置有提醒警示區(qū)(11),警示區(qū)刻度以紅色表示，以區(qū)分電量不 足和正常狀況。
其二、為使儀表外觀存在區(qū)別，不趨于同化呆板，本實用新型提出了兩種高位刻度指針(1)與低位刻度指針(3)的位置擺放組合第一種組合方 式下，高位刻度指針(1)和低位刻度指針(3)位于同一表頭內(nèi)，由一個具 有同心雙軸的儀表用微型步進電機驅(qū)動，高位刻度指針(1)由電機外驅(qū)動 軸驅(qū)動，指示表頭外圈刻度；低位刻度指針(3)由電機內(nèi)驅(qū)動軸驅(qū)動，指 示表頭內(nèi)圈刻度。第二種組合方式下，高位刻度指針(1)和低位刻度指針 (3)位于左右兩個不同的表頭內(nèi)，分別由兩個單驅(qū)動軸的儀用步進電機驅(qū) 動，高位刻度指針(1)位于儀表左邊表頭，低位刻度指針(3)位于儀表右
邊表頭。
其三，電能表表盤上設置有四個狀態(tài)指示燈，用戶可以不必讀數(shù)便了解
電能表的運行狀態(tài)。竊電指示燈(6)位于刻度盤內(nèi)部下側(cè)，其外形為一個 圓圈圍繞的驚嘆號，存在竊電狀況時點亮，提示監(jiān)管人員需要清査用電狀況。 耗電指示燈(7)、定費率指示燈(8)、分時多費率指示燈(9)位于表盤的 下方，依次從左到右排列。耗電指示燈(7)以其閃爍速度指示耗電快慢， 耗電快時，快速閃爍，耗電慢時，緩慢閃爍。兩個費率指示燈(8) (9)顯 示當前電表的收費模式，共有定費率與分時多費率兩種收費模式。
圖1是雙軸步進電機驅(qū)動的指針式電能表第一種組合方式界面； 圖2是單軸步進電機驅(qū)動的指針式電能表第二種組合方式界面； 圖3是本實用新型內(nèi)部電路模塊單元示意圖；具體實施方式
以下結(jié)合附圖分別說明本實用新型的兩種組合方式及電能表的內(nèi)部結(jié)構。
本實用新型組合方式一參見圖1。圖1是組合方式一電能表的正視圖，
高位刻度指針(1)指示電量的千位、百位和十位，低位刻度指針(3)指示 剩余電量的個位和小數(shù)位。高位刻度指針(1)和低位刻度指針(3)由一個 精密的同心雙軸儀表用微型步進電機控制轉(zhuǎn)動，該雙軸步進電機是一個數(shù)字 化驅(qū)動器件，擁有內(nèi)軸和外軸兩個輸出軸，其中外軸驅(qū)動高位刻度指針(l)， 內(nèi)軸驅(qū)動低位刻度指針(3)。雙軸步進電機的轉(zhuǎn)軸步進精度達到1/12° ，完 全能夠滿足電能表高位刻度指針(1)與低位刻度指針(3)的指示精度要求。 在刻度表盤方面，電能表表頭由高位刻度盤(2)和低位刻度盤(4)組成， 其中高位刻度盤(2)位于表頭的外圈，刻度指示范圍為0 1600kw/h,每一 小格表示10kw/h，低位刻度盤(4)位于表頭的內(nèi)圈，刻度指示范圍為0 10kw/h，每一小格表示0. lkw/h。在高位刻度盤(2)接近零點的區(qū)域內(nèi)設置有紅色警示區(qū)(11),用以提示用戶當前的剩余電量低，警示區(qū)范圍為o
50kw/h。在剩余電量表頭的右側(cè)有一個條形的IC卡槽(5)，用于IC卡購電 充值。在電能表頭的正下方有一個驚嘆號形指示燈(6)和三個圓形指示燈
(7)、 (8)、 (9)。指示燈(6)用于指示是否存在偷電的狀況，指示燈(6) 點亮表示存在影響計量的偷電現(xiàn)象。指示燈(7)用于顯示用戶的耗電速率， 耗電量大時指示燈(7)快速閃爍，耗電量小時指示燈(7)緩慢閃爍。指示 燈(8)與指示燈(9)用于顯示用電計費方式，指示燈(8)點亮表示用戶 采用定費率計費方式，指示燈(9)點亮表示用戶采用分時多費率計費方式。 在儀表的最下方是接線座(10)，用于連接供電線路。
本實用新型的組合方式二參照圖2，組合方式二將高位刻度盤(2)和低 位刻度盤(4)分別放置在兩個表頭內(nèi)顯示，左邊表頭顯示刻度高位，右邊 表頭顯示刻度低位。由于電量的高位信息和低位信息分置在兩個表頭內(nèi)，高 位刻度指針(1)和低位刻度指針(3)采用兩個單軸儀表用步進電機驅(qū)動。 單軸步進電機和雙軸步進電機同具有1/12°轉(zhuǎn)軸步進精度，但單軸電機僅能 驅(qū)動一個指針，而雙軸電機能同時驅(qū)動兩個指針。組合方式一與組合方式二 除了表盤組合不同外，在內(nèi)部結(jié)構上保持一致。
兩種組合方式中電能表的內(nèi)部結(jié)構基本一致，附圖3給出了兩組合方式 下電能表的內(nèi)部電路模塊單元結(jié)構。本實用新型電能表由單片機(12)、采樣 計量單元(13)、電源單元(14、 15)、顯示單元(16)、 (17)、 (18)、實時時 鐘(23)、繼電器控制單元(24)、外部接口 (19)、 (20)、 (22)幾部分組成。 單片機(12)是電能表的控制核心，采樣單元(13)是電能計量單元，它通 過偵測供電線路上的電壓和電流信號來計算瞬時功率與平均功率，并通過計 量芯片(ADE7757)將功率信號轉(zhuǎn)化為脈沖發(fā)送至單片機，以供單片機計算 總電能。顯示單元包括步進電機微步細分驅(qū)動電路(16)、.儀表用微型步進 電機(17)、電能表盤(18)幾部分組成，單片機(12)控制步進電機微步 細分驅(qū)動電路(16)，再由(16)直接驅(qū)動步進電機。電源單元包括主電源
(14).和后備電源(15)兩部分，主電源(14)用于給整個電能表供電，后 備電源(15)用于保障實時時鐘(23)的持續(xù)運行，而不受停電的影響。EEPROM 存儲器(21)是電能表的數(shù)據(jù)中心，用于保存電能表的多種配置參數(shù)(例如 計費方式、費率等)，利用存儲器EEPROM (21)記錄電表運行的實時信息。 外部接口包括IC卡接口 (22)、紅外通信接口 (19)和RS-485總線接口 (20)。 IC卡接口 (22)用于實現(xiàn)預付費計費功能，用戶可通過此接口給電表充值。 此外，電能表采用監(jiān)管與使用分離機制，監(jiān)管用戶(電力監(jiān)管部門)可利用紅外(19)和RS-485 (20)接口設置計費方式和費率等信息，用戶可通過 IC卡接口 (22)對電能表進行充值。繼電器控制單元(24)用于控制供電線 路的通斷，當剩余電量為零時，單片機(12)將通過控制單元(24)自動切 斷用戶供電電路。
本實用新型具有觀察直觀、可靠性高、壽命長等多種優(yōu)點。
權利要求1、一種指針式單相數(shù)字電能表，其特征在于該電能表包含一個雙軸步進電機或兩個單軸步進電機，由雙軸步進電機或兩個單軸步進電機驅(qū)動兩個指針指示用戶剩余電量。
2、 根據(jù)權利要求1所述的指針式單相數(shù)字電能表，其特征在于兩個指 示指針分為高位刻度指針(1)和低位刻度指針(3)，高位刻度指針(1)指 示電量的千位、百位和十位，低位刻度指針(3)指示剩余電量的個位和小數(shù)位o
3、 根據(jù)權利要求1或2所述的指針式單相數(shù)字電能表，其特征在于高 位刻度指針(1)與低位刻度指針(3)有兩種不同的組合方式第一種組合 方式下，高位刻度指針(1)和低位刻度指針(3)由同一個雙軸儀表用步進 電機驅(qū)動，兩個指針位于同一表頭內(nèi)，高位刻度指針(1)指示表頭外圈刻 度(2),低位刻度指針指示表頭內(nèi)圈刻度(4);第二種組合方式下，高位刻 度指針(1)和低位刻度指針(3)分別由兩個單軸的儀用步進電機驅(qū)動，兩 個指針位于兩個不同的表頭內(nèi)，其中高位指針(1)位于儀表左表頭，低位 指針(3)位于儀表右表頭。
專利摘要本實用新型公開了一種指針式單相數(shù)字電能表，該電能表包含一個雙軸步進電機或兩個單軸步進電機，由雙軸步進電機或兩個單軸步進電機驅(qū)動兩個指針指示用戶剩余電量。所述兩個指示指針分為高位刻度指針(1)和低位刻度指針(2)，高位刻度指針(1)指示千位、百位、十位，低位刻度指針(3)指示個位和小數(shù)位。高位指針(1)與低位指針(3)有兩種位置組合第一種組合方式高、低位刻度指針(1)(3)位于同一表頭內(nèi)，由一個雙軸步進電機驅(qū)動；第二種組合方式高、低位刻度指針(1)(3)位于左右兩個不同的表頭，由兩個單軸步進電機驅(qū)動。與傳統(tǒng)的磁感應電能表相比，本實用新型具有觀察直觀、可靠性高、壽命長等多種優(yōu)點。
文檔編號G07F15/00GK201322957SQ20082021084
公開日2009年10月7日 申請日期2008年12月9日 優(yōu)先權日2008年12月9日
發(fā)明者盧文波, 韌 張, 張小軍, 彭希南, 明 蘇, 荀慶來, 穩(wěn) 謝 申請人:彭希南