专利名称：电子数字式电能表的制作方法
技术领域：
本发明属电气测量仪表，特别涉及一种由全电子电路组成的电子数字式电能表。
现在普遍用于电能计量的电能表，均为机械式感应电能表。感应式电能表利用电磁感应监测线路中的电流及电压变化，驱动机械计量、显示机构来实现电能计量。机械式电能表存在着受环境条件影响大、适用温度范围窄；计量精度低误差大；起动电流大、灵敏度低；工作位置要求高、不宜倾斜；抗温度、电压、频率等条件影响能力差；以及精度受自身机构负载影响和能量消耗大等缺点，严重影响着电能表的计量准确性。
本发明的目的在于克服以上技术不足，提供一种电子数字式电能表。
本发明的任务在于，电子数字式电能表通过取样电路对线路中的电流及电压进行监测取样，获取相应的电信号，然后送至运算处理电路进行乘法运算及功能转换处理，再经模/数转换电路实现数字化，以计量电路、译码驱动电路至显示器来计量电能。由脉冲扫描电路实现扫描显示。其中取样电路由取样元件R和R’与线路直接或感应式连接。运算处理电路由乘法运算电路M1、M2、M3，功能转换开关K1，信号选择处理电路M4等以及加法运算电路A1组成。模/数转换电路由V/f转换器M5组成。由功能转换开关K1分别同直接耦合电路、直流耦合电路、交流耦合电路、有效值/直流转换电路选取、处理不同的信号成分，变换为不同的功率参数信号，对直流电能、有功功率电能、无功功率电能、视在功率电能进行计量。计量、显示电路由多位计数器与部分必要位译码驱动及显示组成，K2为初始复零开关。对于多相制线路，通过各相分别运算处理后由加法运算电路实现信号合成。
电子数字式电能表，解决了机械电能表结构存在的技术问题，1.不受工作位置影响；对电压、频率变化的适应能力强；起动电流小、灵敏度高；2.计量精度高，误差小；3.适用温度范围宽；抗环境及自身影响能力强；4.结构简单、体积小、重量轻、性能稳定，易于实现大容量、多制式。
以下结合附图以实施例方式具体说明。
图1示电子数字式电能表结构框图。
图2示电子数字式电能表电路原理图。
图3示电子数字式电能表单相直接式电路图。
图4示电子数字式电能表单相感应式电路图。
图5示电子数字式电能表三相三线直接式电路图。
图6示电子数字式电能表三相三线感应式电路图。
图7示电子数字式电能表三相四线直接式电路图。
图8示电子数字式电能表三相四线感应式电路图。
参照图1，电子数字式电能表通过取样电路送至运算处理电路的乘法运算电路M1、M2、M3，经功能转换开关K1分别同直接耦合电路、直流耦合电路、交流耦合电路、有效值/直流转换电路选取处理不同的信号成分，变换为不同的功率参数信号，经模/数转换电路、计量电路、译码驱动电路至显示器输出电能计量显示。
参照图2，电子数字式电能表通过取样电路对被测线路中电流io和vo取样，由通过取样电阻R和R’上获取与io和vo对应参数的取样电路获取电压信号V和V’，送至由模拟乘法器M1、M2、M3AD532×3、经功能开关K1选通直接耦合电路、由R1C1滤波器构成的滤除交流信号成分的直流耦合电路、由R2C2网络及有效值/直流转换器M4AD536构成滤除直流信号成分并转换为直流电压信号的交流耦合电路、由有效值/直流转换器M4AD536构成的运算处理电路转换为不同的直流电压型功率信号VP’、VP、VQ、VS，再经加法器A17650运算芯片构成的加法运算电路进行多相信号合成后，由V/f转换器M5AD654构成的模/数转换电路将相应的功率电压值转换为与之成线性关系的频率脉冲量，将功率电压转变换算为脉冲周期内的电能值W/T，并经12位计数器1/2 4518×12、5位译码驱动器14513×5、显示器LT8547R×5及晶振分频器4060、节拍器4017实现动态扫描显示、由14513的级联实现无效零消隐的计量转换电路，完成直流电能、有功功率电能、无功功率电能、视在功率电能计量。由双三端稳压器7806和7906组成对称±6V稳压电源。
图3～图8分别为获取电压信号的各种接入方式的取样电路实例。图3、图4分别为单相(直流)直接接入和感应接入式取样电路。图5、图6分别为三相三线直接接入和感应接入式取样电路。图7、图8分别为三相四线直接接入和感应接入式取样电路。以电阻为取样元件，通过取样电阻R和R’获取分别反映被测线路中电压和电流变化的电压信号V和V’。
电子数字式电能表采用直接或感应式接入，取样信号来自电阻R和R’，经由模拟乘法器M1、M2、M3AD532×3、功能转换器K1切换电路中的直接耦合、R1C1滤波器、R2C2网络和有效值/直流转换器M4AD536及由A17650运算芯片构成的加法器实现的运算处理系统，送至由V/f转换器M5AD654构成的模/数转换电路、12位计数器1/2 4518×12、5位译码驱动器14513×5和显示器LTS547R×5构成的计量转换系统进行计量显示，计量单位KWh。
电子数字式电能表技术性能标定电流3×20A额定电流3×40A额定电压3×220/380V精度等级0.05级工作温度-25～+75℃相对湿度85％电能表能耗 ～0.5W电流线路能耗≤4W电压线路能耗≤0.143W电子数字式电能表多用便携，用于直流、交流、单相、三相线路的有功、无功、视在功率的电能计量，精度高、误差小，消耗功率小，电能计量准确可靠，方便实用。
权利要求
1.一种电子数字式电能表，由取样电路送至运算处理电路，经模/数转换电路，计量电路、译码驱动电路至显示器，由脉冲扫描电路实现扫描显示，其特征在于a.取样电路由取样元件R和R’与线路直接或感应式连接；b.运算处理电路由乘法运算电路M1、M2、M3，功能转换开关K1，信号选择处理电路M4及加法运算电路A1组成；c.模/数转换电路由V/f转换器M5组成；d.计量、显示电路由多位计数器与部分必要位显示组成。
2.根据权利要求书1所述的电子数字式电能表，其特征在于取样电路为由取样元件R和R’与线路直接或感应式连接单相、三相三线、三相四线制线路。
3.根据权利要求书1所述的电子数字式电能表，其特征在于运算处理电路由乘法运算电路M1、M2、M3AD532×3，功能转换开关K1，信号选择处理电路M4以及加法运算电路A17650组成。功能转换电路由开关选通直接耦合连接电路、直流耦合电路R1C1滤波器、交流耦合电路R2C2网络及有效值/直流转换器M4AD536处理电路、有效值/直流转换器M4AD536。
4.根据权利要求书1所述的电子数字式电能表，其特征在于计量、显示电路由12位计数器1/2 4518×12与5位译码驱动器14513×5及显示器LTS547R×5组成。
全文摘要
本发明属电气测量仪表，特别涉及一种由全电子电路组成的电子数字式电能表。由取样电路获取相应的电信号，送至运算处理电路变换为不同的功率参数信号，经模/数转换电路实现数字化，由计量电路、译码驱动电路至显示器，对直流电能、有功功率电能、无功功率电能、视在功率电能计量。精度高、误差小，易于实现大容量、多制式。
文档编号G01R22/00GK1145476SQ9511199
公开日1997年3月19日 申请日期1995年9月10日 优先权日1995年9月10日
发明者胡启存 申请人:胡启存