专利名称：电子电能表的电流频率转换器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于电子电能表(即电子电度表)、电子功率表中的电流频率转换器，即是一种将输入模拟信号(电流或电压)转换成数字量(频率量)的转换部件。
目前，电子式电能表或电子式功率表中用的模拟－数字转换器一般采用电压频率(V／F)转换器，但由于输入信号范围窄，零区小信号段的线性度和稳定性不好，难以满足高精度标准电能表的要求，要达到高精度的要求，则电路结构就复杂，成本高、调试困难，而且，采用这种转换器的电能表只有单方向计数显示的功能，而在实际应用中，对单相标准电能表及一般电子式电能表均希望具有正向、反向计数显示的功能，目前尚无此功能的产品，给使用带来不便。
因此本实用新型的目的是提供一种线路结构简单、成本低、精度高，具有正向、反向计数显示的电流频率转换器(I／f)，以满足电子式电能表、电子式功率表在实际应用中的要求。
本实用新型的技术方案是采用由恒流控制运算放大器、高精度稳压电源(正负8伏)、晶体三极管、取样电阻及满度微调电位器组成的正、负恒流源，恒流源控制电路是由4个场效应管组成桥路连接，与其相连接的积分器输入端接有一组直流偏置调零电路，积分器的输出端连接正、负电压比较器，两正、负电压比较器分别与由D触发器组成的完整脉冲波形发生器相连接，完整脉冲发生器及时间电路与由与门或非门、R－S双稳态触发器组成的输出控制电路相连接。
本实用新型实施例结合附图加以叙述。
图1为电子电能表的电流频率转换器线路图。
由图1所示，正恒流源由运算放大器F1、(采用LM747)＋15V、＋8V高精度稳压电源、硅PNP三极管9015，取样电阻R1、微调电位器W1组成，负恒流源由运算放大器F3(用LM747)，－15V、－8V高精度稳压电源，硅NPN三极管9013，取样电阻R2、微调电位器W2组成，恒流源控制电路由4个场效应管T1～T4(用3DJ3)组成桥路，场效应管采用导通电阻小于30欧姆的结型场效应开关管，与其相连接的积分器由电容C1、及运算放大器F2组成，积分器输入端接有电阻R3、R4、R5及电位器W3组成的直流偏置调零电路以克服运放F2的失调电流对积分的影响，解决小信号段的误差，提高转换精度，正、负电压比较器是两个运算放大器F4和F5，它们是集成在一片中的高输入阻抗运算放大器，如LF353，与正、负比较器相接的完整波形发生器用两个D触发器，它们可用集成块4042或4013，电流频率转换器的输出控制电路为两个与门4081及由4001组成两个或非门及R－S双稳态触发器，时间电路用4060分频电路及晶体振荡器组成，产生标准脉冲信号。
由图1所示，当输入电流i＝0时，恒流源控制电路的场效应管T1、T3不导通，T2、T4导通，使I＋(正恒流电流)与I－(负恒流电流)均流向地端，因此I＋、I－对积分回路没有影响，使积分输出端电平接近于0电平，这就提高了转换精度。当输入电流i＜0时，即i为负时，积分器输出端正向积分，当输出大于正比较电压＋2.5V时，正电压比较器即输出“1”电平置正向D触发器的D输入端，只有当时间电路的一基准脉冲的上跳变到D触发器的CP端时，D触发器的Q端输出为“1”状态，Q端为“0”状态，此时使T2截止，T1导通，负恒流源电流I＋对积分器进行一次充电；充电为定时间为一个脉冲周期t，定电流幅值I＋，即一定面积的电荷量对C1充电；此时积分器则为反向积分状态。如果时间电路的基准脉冲的上跳变信号先到达D触发器的CP端，而电压比较器尚未输出“1”信号，即D触发器的D输入端为“0”信号，D触发器不触发保持初始状态，积分器继续向上积分，直到下一基准脉冲出现上跳变时为止，这样保证了恒电流源对积分器的充放电时间是一个完整脉冲宽度为t的时间，这样就提高电流频率转换器的转换精度。由于I＋对积分器充电，积分器输出反相积分，积分器输出电压低于正比较电压值，比较器输出为“0”，则D触发器D端为0，当下一个时间基准脉冲上跳变时，Q端变为“0”状态，Q端为1状态，使T1截止，T2导通，使恒电流源对地放电，积分器重新开始正向积分，直到再大于＋2.5V正比较电压时，又出现上述结果，当Q端为“1”时，时间电路的基准脉冲经与门的CP一端输出脉冲信号，脉冲频率正比于输入电流i的大小，与此同时，Q端的输出到RS触发器的S端，使
端为“0”，
端为1，指示负向计数。当i＞0时，其工作原理一样，只是脉冲信号是CP＋端输出，RS触发器
端为“1”状态，
端为“0”状态，CP＋、CP－及经2级或非门后CPε端可接至两种类型可逆计数器以显示电能表或功率表的读数。
本实用新型，经多次试验证实，它具有正、负计数显示的功能，精度高，但线路简单，成本低，可用于各类型的电子式电能表或功率表中。
权利要求1.一种电子电能表的电流频率转换器，它主要包括积分器、恒流源、比较器、时间电路，其特征在于恒流源是由恒流控制运算放大器、高精度稳压电源、晶体三极管、取样电阻及满度微调电位器组成的正、负恒流源，与恒流源相连接的是由4个场效应管组成桥路连接的恒流源控制电路，与恒流源控制电路相连接的积分器输出连接正、负电压比较器，而电压比较器分别与由D触发器组成的完整脉冲波形发生器相接，完整脉冲波形发生器和时间电路与由与门、或非门及双稳态触发器组成的输出控制电路相连接。
2.根据权利要求1所述的电子电能表的电流频率转换器，其特征在于积分器的输入端接有电阻R3、R4、R5及电位器W3的直流偏置调零电路。
3.根据权利要求1所述的电子电能表的的电流频率转换器，其特征在于正、负电压比较器分别由两个运算放大器F4和F5组成。
4.根据权利要求1所述的电子电能表的电流频率转换器，其特征在于恒流源控制电路采用的4个场效应管为导通电阻小于30欧姆的结型场效应开关管。
专利摘要一种电子电能表、功率表电流频率转换器，其特征是恒流源采用正、负恒流源，与其相连接的有一个四场效应管接成桥路的恒流源控制电路，积分器输出接有正、负电压比较器，为提高转换精度接有由两D触发器组成的完整脉冲波形发生器，最后接有输出控制电路，本实用新型的优点是使电子电能表或功率表具有双向计数显示功能，精度高并且线路结构简单，可用于不同类型的电子电能表或功率表中。
文档编号G01R11/00GK2044074SQ89211309
公开日1989年9月6日 申请日期1988年12月28日 优先权日1988年12月28日
发明者刘运中 申请人:刘运中