专利名称：单相电能测量采集卡的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电能测量采集卡，特别涉及一种采用电功率集成电路的电子式单相电能测量采集卡。
背景技术：
长期以来，单相电能的测量，一直是依赖电磁感应原理的机械铝盘旋转方式的单相电能表来计量。该种电能表随时间的推移，计量精度将逐渐降低，其主要原因是计量方式存在机械转动，而机械运动免不了受摩擦力的影响，从而间接影响计量精度。
80年代后期，随着电功率测量集成电路的出现，国内一些厂家开始推出以集成电路为核心的全电子式单相电能表，其中最具有代表性的是上海贝岭的全电子式单相电能表。其精度及稳定性虽比机械转盘式电能表好，但在校表最大负载时，有时会出现超差现象。
发明内容本实用新型的目的，是提供一种单相电能测量采集卡。它具有测量精度高、稳定性强的特点，解决了现有技术中电子式单相电能表，在校表最大负载时，有时会出现超差现象的问题。
为达上述目的，本实用新型单相电能测量采集卡，包括电源变换器、芯片。还包括五个滤波电路、一个衰减网络电路、一个输出校验电路、一个压敏电阻以及五个电感器。电流信号由分流器上取得，由Ia、Ib两点引入，一路从Ia点经电感器以及滤波电路后，送入芯片的4脚，一路从Ib点经电感器以及滤波电路后，送入芯片的5脚。电压信号L端经电感器、衰减网络电路以及滤波电路后，送入芯片的2脚；电压信号N端经电感器、滤波电路后，送入芯片的3脚。芯片的15、16脚输出信号，经滤波电路后，用于驱动计度器；芯片的14脚输出信号，经输出校验电路后，用于校验。电感器分别与电源变换器的两个输入端联接，电源变换器的两个输入端并联一个压敏电阻；电源变换器输出正极联接芯片的电源输入端1脚，输出负极联接芯片的模拟地端6脚。电感器并联芯片的模拟地端6脚、数字地端13脚。
由于采用了上述方案，本实用新型缩小了电路带宽，隔离了敏感元件，能抗高频干扰，有防范静电放电，抗快速瞬变脉冲群干扰的能力，因此有测量精度高，性能稳定，使用寿命长的特点；而且生产成本低，装配简单。本采集卡模拟带宽为2KHZ。
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。
图1是本实用新型的单相电能测量采集卡框图；图2是本实用新型的单相电能测量采集卡电路图。
(五)
具体实施方式
参见图1、图2，电流信号由分流器100上取得，由Ia、Ib两点引入，一路从Ia点经抗高频信号干扰的电感器101以及电流输入回路滤波电路114后，送入ADE7757芯片103的4脚，其滤波电路114，从电感器101引入，经电阻R16联接电容C6的一端后，联接于芯片103的4脚，电容C6的另一端接模拟地；另一路从Ib点经抗高频信号干扰的电感器102以及电流输入回路滤波电路115后，送入芯片103的5脚，其滤波电路115，从电感器102引入，经电阻R18联接电容C7的一端后，联接于芯片103的5脚，电容C7的另一端接模拟地。
电压信号L端经抗高频信号干扰的电感器105、衰减网络电路106以及滤波电路107后，送入芯片103的2脚。其衰减网络电路106从电感器105引入，经电阻R0-R11、R14依次串联后接模拟地，并于电阻R11后联接芯片103的2脚；其滤波电路107为电容(C4)的一端联接芯片103的2脚，另一端接模拟地。电压信号N端经抗高频信号干扰的电感器111、滤波电路110后，送入芯片103的3脚。其滤波电路110由电阻R17、电容C5并联后，一端联接芯片103的3脚，另一端接模拟地。
输入的电流、电压信号经芯片103处理后，一路由芯片103的15、16脚输出，经输出滤波电路104后，用于驱动计度器。其滤波电路104由电阻R23、R24、电容C2、C10、C11组成，电容C10、电阻R24的一端并联于芯片103的16脚，电容C10的另一端接数字地；电容C11、电阻R23的一端并联于芯片103的15脚，电容C11的另一端接数字地；电阻R24、R23的另一端由电容C2并联后，联接驱动计度器。另一路由芯片103的14脚输出，经输出校验电路113后，用于校验；其输出校验电路113由电阻R22、发光二极管116、光耦117组成，电阻R22的一端联接芯片103的14脚，另一端联接发光二极管116的正极，发光二极管116的负极联接光耦117的输入正极，光耦117的输入负极联接数字地。光耦117的输出正、负极联接校验器。
联接电源L的电感器105和联接电源N的电感器111，分别与电源变换器109的两个输入端联接，电源变换器109的两个输入端并联一个压敏电阻108；电源变换器109输出正极联接芯片103的电源输入端1脚，输出负极联接芯片103的模拟地端6脚。
抗高频信号干扰的电感器112并联芯片103的模拟地端6脚、数字地端13脚。
本实用新型工作时，电流信号由分流器100上取得，由Ia、Ib两点引入，Ia点一路经电感器101遏止高频信号辐射，对高频信号进行衰减后，通过滤波电路114的电阻R16、电容C6滤波，缩小电路带宽缩小到2KHZ，防止静电放电后，送入芯片103的4脚；Ib点一路经电感器101遏止高频信号辐射，对高频信号进行衰减后，通过滤波电路115的电阻R18、电容C7滤波，缩小电路带宽缩小到2KHZ，防止静电放电后，送入芯片103的5脚。电压信号经电感器105遏止高频信号辐射后，通过衰减网络电路106的电阻R0-R11、R14逐级衰减和滤波电路107的电容C4滤波，防止静电放电后，送入芯片103的差动输入运放的同相端2脚，滤波电路110的一端接芯片103的差动输入运放的反相端3脚。输入的电流、电压信号经衰减和滤波后送入芯片103，由于芯片103采用了模拟数字转换电路16位二阶∑-Δ模数转换器900KHZ的采样速率，电流通道中加入高频通道滤波器滤掉了电流信号中的直流分量，从而消除了由于电压或电流失调所造成的有功功率计算上的误差，使测量精度高，变差小。输入的电流、电压信号经芯片103处理后，一路由芯片103的15、16脚输出，经输出滤波电路104的电阻R23、R24，电容C11、C10及C2滤波后，用于驱动计度器；另一路由芯片103的14脚输出，经输出校验电路113的电阻R22限流，发光二极管116显示，光耦117光电隔离后，用于校验。电感器112并联芯片103的模拟地端6脚、数字地端13脚，起遏止高频信号辐射的作用。
电源变换器109的输入端，经电感器105、111遏止高频信号辐射后，并联一个压敏电阻108，起到抗快速瞬变脉冲群干扰的作用，可防雷击。电源变换器109将市电220v变成5v提供给芯片103。
本实用新型中，滤波电路114、115采用的电容，可以是YUN LI电解电容、ELNA电解电容，以采用日本产的红宝石电解电容为最佳，它的性能稳定，使用寿命长，确保了采集卡的一致性及高可靠性。采用的压敏电阻108以金属氧化物压敏电阻20D为最佳，它的抗快速瞬变脉冲群干扰的效果最好，也可以采用其它的防雷击的压敏电阻。抗高频信号干扰的电感器101、102、105、111、112以磁珠为最佳，它的抗高频信号干扰的效果最好，也可以采用其它的电感器。光耦以采用NEC2501为最佳，也可以采用其它的型号。
电流输入回路滤波电路114与115为对称电路，可互换。电压输入回路滤波电路107与110为对称电路，可互换。
权利要求1.一种单相电能测量采集卡，包括电源变换器、芯片，其特征在于所述单相电能测量采集卡，还包括五个滤波电路(104、107、110、114、115)、一个衰减网络电路(106)、一个输出校验电路(113)、一个压敏电阻(108)以及五个电感器(101、102、105、111、112)；电流信号由分流器(100)上取得，由Ia、Ib两点引入，一路从Ia点经电感器(101)以及滤波电路(114)后，送入芯片(103)的4脚，一路从Ib点经电感器(102)以及滤波电路(115)后，送入芯片(103)的5脚；电压信号L端经电感器(105)、衰减网络电路(106)以及滤波电路(107)后，送入芯片(103)的2脚，电压信号N端经电感器(111)、滤波电路(110)后，送入芯片(103)的3脚；芯片(103)的15、16脚输出信号，经滤波电路(104)后，用于驱动计度器；芯片(103)的14脚输出信号，经输出校验电路(113)后，用于校验；电感器(105、111)分别与电源变换器(109)的两个输入端联接，电源变换器(109)的两个输入端并联一个压敏电阻(108)；电源变换器(109)输出正极联接芯片(103)的电源输入端1脚，输出负极联接芯片(103)的模拟地端6脚；电感器(112)并联芯片(103)的模拟地端6脚、数字地端13脚。
2.根据权利要求1所述的单相电能测量采集卡，其特征在于滤波电路(114)为，电阻(R16)的一端与电感器(101)联接，另一端与电容(C6)的一端联接后，联接于芯片(103)的4脚，电容(C6)的另一端接模拟地。
3.据权利要求1所述的单相电能测量采集卡，其特征在于滤波电路(115)为，电阻(R18)的一端与电感器(102)联接，另一端与电容(C7)的一端联接后，联接于芯片(103)的5脚，电容(C7)的另一端接模拟地。
4.根据权利要求1所述的单相电能测量采集卡，其特征在于衰减网络电路(106)从电感器(105)引入，经电阻(R0-R11、R14)依次串联后接模拟地，并于电阻(R11)后联接芯片(103)的2脚。
5.根据权利要求1所述的单相电能测量采集卡，其特征在于滤波电路(107)为电容(C4)的一端联接芯片(103)的2脚，另一端接模拟地。
6.根据权利要求1所述的单相电能测量采集卡，其特征在于滤波电路(110)由电阻(R17)、电容(C5)并联后，一端联接芯片(103)的3脚，另一端接模拟地。
7.根据权利要求1所述的单相电能测量采集卡，其特征在于滤波电路(104)由电阻(R23、R24)、电容(C2、C10、C11)组成，电容(C10)、电阻(R24)的一端并联于芯片(103)的16脚，电容(C10)的另一端接数字地；电容(C11)、电阻(R23)的一端并联于芯片(103)的15脚，电容(C11)的另一端接数字地；电阻(R24、R23)的另一端由电容(C2)并联后，联接驱动计度器。
8.根据权利要求1所述的单相电能测量采集卡，其特征在于输出校验电路(113)由电阻(R22)、发光二极管(116)、光耦(117)组成，电阻(R22)的一端联接芯片(103)的14脚，另一端联接发光二极管(116)的正极，发光二极管(116)的负极联接光耦(117)的输入正极，光耦117的输入负极联接数字地；光耦117的输出脚正、负极联接校验器。
9.根据权利要求1所述的单相电能测量采集卡，其特征在于芯片(103)为ADE7757。
10.根据权利要求1所述的单相电能测量采集卡，其特征在于电感器(101、102、105、111、112)为抗高频信号干扰的电感器。
专利摘要本实用新型公开了一种单相电能测量采集卡，电流信号由分流器(100)引入，一路经电感器(101)、滤波电路(114)送入芯片(103)，另一路经电感器(102)、滤波电路(115)送入芯片(103)；电压信号L端经电感器(105)、衰减网络电路(106)、滤波电路(107)送入芯片(103)，N端经电感器(111)、滤波电路(110)送入芯片(103)；芯片(103)输出信号，一路接滤波电路(104)；另一路接输出校验电路(113)；电源变换器(109)的输入端并联压敏电阻(108)；电源变换器(109)输出正、负极联接芯片(103)；电感器(112)并联芯片(103)的模拟地、数字地。它具有测量精度高、稳定性强的特点，解决了现有技术中电子式单相电能表，在校表最大负载时，有时会出现超差现象的问题。
文档编号G01R22/00GK2622711SQ0323450
公开日2004年6月30日 申请日期2003年5月21日 优先权日2003年5月21日
发明者文良东, 陈茂, 朱彤 申请人:重庆钢铁(集团)有限责任公司