专利名称：静止式多用户有功电能表的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及G01R 22/00类，用电子式方法测量电功率的装置。
单相电子式电能表由于采用专用集成电路，其线性好、测量动态范围宽、反潜动的优点使其性能进一步提高。而多用户电子式电能表则是采用传感器取得电压、电流信号，由程控放大器放大，再经模数转换(A/D)和单片机相接，由计算机完成采样、计算、存储、显示，以完成多用户电能表的各种功能。缺点是成本高，工艺比较复杂。电能表是一种对可靠性要求很高的产品。目前的多用户表在处理大的标定电流、小的启动电流和反潜动时是比较困难的。
本设计的目的是提供一种静止式多用户有功电能表，具备单相电子式性能并可实现多用户使用。
这种静止式多用户有功电能表，包括壳体、壳体正面表盘上有按键、显示板、用电指示灯、红外数据通讯窗口和输入、输出端子，其特征在于各相电源线上分别接1个功率-脉冲转换板7和八个电流传感器8，传感器8的另一端接用户，传感器8信号输出线端接各自对应的专用集成电路，集成电路的输出端、显示板、按键板分别接单片机U1。
本设计静止式多用户有功电能表的优点是(1)由于采用了电能表专用集成电路，电能表的主要电气技术指标是由专用集成电路保证的，单用户电子表的优点完全保持下来。
(2)主板采用工业级器件，电能-脉冲转换板进行了温度补偿，所以该表有更宽的温度使用范围，在-20-+45℃都有良好的测量精度。
(3)使用的电压范围宽150V-265V。
(4)功耗低，≤0.3W(户平均)(5)防窃电；电流传感器接在用户的火线上，起到防窃电作用。
(6)采用下列可选择的数据输入，实现微机化售电和遥控抄表。
(7)低成本；取代单性能测量器具，实现一表带多终端用户，使整体设施减少，成本降低。
图1为本设计原理框图；图2为该电能表壳内元器件布置示意图；图3为该表中的单片机电路框图4为电流传感器及其屏蔽罩结构示意图；图5为电能表专用集成电路低温补偿电路图；图6为电能表专用集成电路电源部分电路图；实施例参见图2；在电能表的壳体1下部有三相四线电源进线端子3，底板2是固定元件的并起电磁屏蔽作用。电源-脉冲转换板7、单片机电路板6以及为板6供电的电源变压器5和电源噪声滤波器4安装在底板2正面，而流过强电流的传感器8则安装在底板的背面。可连接24户的多用户电能表将24个电流传感器分为三组，每8个安装在一块电能-脉冲转换板上，传感器8的一端接到一个电源进线端子上，另一端则经电能表的左侧、上侧、右侧的电能输出端子接到各用户去，见图1。传感器上的信号输出线接到对应相电压L1、L2或L3的功率-脉冲转换板上。传感器8信号输出线端接各自对应的专用集成电路，集成电路的输出端、显示板、按键板分别接单片机U1。这样经电流传感器8测得的电流信号和相电压经电阻分压测得的电压信号经电能表专用集成电路转换成脉冲信号，用LED二极管H1显示用电状况，再经单片机电路6中的光电耦合器U6-U11将信号送到单片机U1上。在壳体1的薄膜面板上有两个加、减符号健，通过按键选择需要查询的用户号，显示出该用户累积的电量数值。显示的内容为8位数字1-2位是用户编号、3-6位是电能整数计数，7-8位是电能小数计数。显示器件是0.3寸LED数码管，驱动数码管的集成电路是带I2接口的SAA1064芯片。
单片机的电路，见图1、2，各相L1-L3的脉冲转换板7的输出端通过光电耦合器U6-U11接单片机U1，红外接收器U12连接到单片机U1上；单片机U1串行口输出连接与门U4，反向器U5接到与门U4上，与门U4经三极管V1接红外发射器E1；单片机U1的接口串行接存储器E2PROMU13、日历时钟和RAM芯片U14，以及LED数码管驱动器U15，单片机U1还接有地址锁存器U2和程序存储器U3。单片机U1巡回检测各脉冲输入端口，对脉冲计数。标定电流为20A的多用户表，每1600个脉冲为1KW.h。电能计量的整数位存储在串口U13E2PROM中，1/10KW.h、1/100KW.h存储在串口RAM U14中，小于1/100KW.h的脉冲计数存储在单片机U1的内部RAM中。后备电池只对U14供电。该芯片也是日历时钟芯片，所以可按用户要求修改程序，对每日不同时段电能分别计量，使其升级为复费率电能表。
抄表的方式可有三种选择首选的应是红外串口通讯，见图3下部。Hs0038是集成一体化红外接收头，可将调制的红外信号变成数字信号送CPU的RXD，发送信号经U5、U4调制后发射，中心载波频率38KHz。传输速率1200bit。
另一种可选的抄表方式是通过RS-485接口，这是为了配合使用电力线载波通讯。通过485接口将表内数据送到数据采集器，然后再与售电站的计算机通讯。也可以将MODEM芯片加到计算机板上，实现电力线上数据通讯。
电能表专用集成电路BL0932是正温度特性。电能表专用集成电路及其电源电路都装在各相L1-L3脉冲转换板上，见图5、6；在-10℃以下的低温时，有较大偏差。而该表中在专用集成电路中增加了低温补偿电路，见图5，在其电源电路的稳压基准Z1上引出+V5电压线接专用集成电路的U16的脚17，电源输出的-5V电压线接脚11，在脚5上串联电阻10和负温度系数热敏电阻R9(330-430)，脚6上串联电阻R7、R8，脚8经发光二级管H1接电片机光耦输入端，脚10上并联电阻R6。
电能表专用集成电路的电源电路，见图6，电源输入端接限流电容C1和电阻R1，整流二极管D1的正极与电阻R1相接，并经二极管D1负极连接滤波电容C3、C5和三端稳压基准Z1，在稳压基准Z1上并联有电阻R2、R3；整流二极管d2的负极接在限流电阻R1上，二极管D2正极接滤波电容C6、C7，三端稳压基准Z2并联电阻R4、R5，其输出端产生-5V电压，电容C4接±5V之间。
电流传感器的结构见图4，传感器8置于绝缘套管9内，其外层是屏蔽罩10，传感器上固定有输出线11，并经绝缘套9和罩10的接口缝隙引出。传感器的输出线11分别接专用集成电路脚1-3，传感器和电源输入端子之间用屏蔽导线联接，屏蔽导线的屏蔽层和传感器的屏蔽罩10焊接在一起，屏蔽层接地。
权利要求1.一种静止式多用户有功电能表，包括壳体(1)、壳体正面表盘上有按键、显示板、用电指示灯、红外数据通讯窗口和三相电源输入端子(3)、24个电流传感器的输出端子，其特征在于各相电源线上分别接1个功率-脉冲转换板(7)和八个电流传感器(8)，传感器(8)的另一端接用户，传感器(8)信号输出线端接各自对应的专用集成电路，集成电路的输出端、显示板、按键板分别接单片机U1。
2.根据权利要求1所述的电能表，其特征是单片机U1的电路，各相(L1-L3)脉冲转换板(7)的输出端通过光电耦合器(U6-U11)接单片机(U1)，红外接收器(U12)连接到单片机(U1)上；单片机(U1)串行口输出连接与门(U4)，反向器(U5)接到与门(U4)上，与门(U4)经三极管(V1)接红外发射器(E1)；单片机(U1)的接口串行接存储器E2PROM(U13)、日历时钟和RAM芯片(U14)，以及LED数码管驱动器(U15)，单片机(U1)还接有地址锁存器(U2)和程序存储器(U3)。
3.根据权利要求1所述的电能表，其特征是电能表专用集成电路的电源电路位于各相(L1-L3)脉冲转换板(7)上，电源输入端接限流电容(C1)和电阻(R1)，整流二极管(D1)的正极与电阻(R1)相接，并经二极管(D1)负极连接滤波电容(C3)、(C5)和三端稳压基准(Z1)，在稳压基准(Z1)上并联有电阻(R2)、(R3)；整流二极管(d2)的负极接在限流电阻(R1)上，二极管(D2)正极接滤波电容(C6)、(C7)，三端稳压基准(Z2)并联电阻(R4)、(R5)，其输出端产生-5V电压，电容(C4)接±5V之间。
4.根据权利要求1所述的电能表，其特征是专用集成电路的低温补偿电路，其电源电路的稳压基准(Z1)上引出+V5电压线接专用集成电路的(U16)的脚(17)，电源输出的-5V电压线接脚(11)，在脚(5)上串联电阻(10)和热敏电阻(R9)，脚(6)上串联电阻(R7)、(R8)，脚8经发光二级管H1接单片机光耦输入端，脚(10)上并联电阻(R6)。
5.根据权利要求1所述的电能表，其特征是电流传感器的结构传感器(8)置于绝缘套管(9)内，其外层是屏蔽罩(10)，传感器(8)上固定有输出线(11)，并经绝缘套(9)和罩(10)的接口缝隙引出；传感器的输出线(11)分别接专用集成电路脚(1-3)，传感器和电源输入端子之间用屏蔽导线联接，屏蔽导线的屏蔽层和传感器的屏蔽罩(10)焊接在一起，屏蔽层接地。
专利摘要一种静止式多用户有功电能表,包括壳体、壳体正面表盘上有按键、显示板、用电指示灯、红外数据通讯窗口和输入、输出端子,其特征在于各相电源线上分别接1个功率—脉冲转换板7和八个电流传感器8,传感器8的另一端接用户,传感器8信号输出线端接对应的专用集成电路,集成电路的输出端接单片机,显示板、按键板接单片机U1。优点:具有单用户电子式表的优点并可接24个用户,温度使用范围－20—+45℃、电压范围150V—265V,精度好、防窃电、功耗低、成本低,并具备微机化售电和遥控抄表功能。
文档编号G01R22/00GK2439031SQ00211778
公开日2001年7月11日 申请日期2000年5月10日 优先权日2000年5月10日
发明者姜开亮 申请人:姜开亮