專(zhuān)利名稱(chēng)：多功能智能式電度表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種測(cè)量交流電能的智能式數(shù)字電度表，根據(jù)需要，還可用作單相電度表、三相三線(xiàn)、四線(xiàn)電度表、無(wú)功電度表，最大需量表，多費(fèi)率電度表，損耗電度表。
公用的電度表，主要是感應(yīng)式電度表，它利用電磁線(xiàn)圈產(chǎn)生移進(jìn)磁場(chǎng)，在閉合回路的轉(zhuǎn)盤(pán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流而獲得轉(zhuǎn)動(dòng)力矩。這種結(jié)構(gòu)主要由電磁元件、轉(zhuǎn)盤(pán)、制動(dòng)元件及計(jì)度器組成。由于存在轉(zhuǎn)動(dòng)部分，啟動(dòng)、停止都慢，對(duì)負(fù)荷變化的響應(yīng)速度慢，易于受摩擦力的影響，此外還易受電流波形的影響，特別是電力系統(tǒng)的高次諧波，溫度變化、安裝精度、電壓。頻率變化都對(duì)測(cè)量精度造成誤差。
針對(duì)機(jī)械式感應(yīng)電度表精度低、誤差大、使用范圍窄、調(diào)整復(fù)雜等問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的是提出一種智能式數(shù)字電度表，它用超大規(guī)模集成電路替代機(jī)械部分，使測(cè)量精度只受現(xiàn)有電流和電壓的影響，從而大幅度提高測(cè)量精度；且能做到一機(jī)多用，將分別使用的各種電度表功能集中至一個(gè)電度表上。
實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的一種多功能智能式電度表，以微處理機(jī)4配以接口芯片組成的單元微處理系統(tǒng)，結(jié)合電流、電壓信號(hào)處理系統(tǒng)1、2，數(shù)據(jù)采集器3，電源5組成整機(jī)。負(fù)載的三相電流通過(guò)電阻R1A、R1B、R1C形成壓降，捉取電流信號(hào)，三相電壓通過(guò)分壓電阻RVA、RVB、RVC捉取電壓信號(hào)，以及功率角測(cè)量電路11輸送給微處理機(jī)4，該功率角測(cè)量電路11由運(yùn)算放大器ICVA、ICVB、ICVC及RS觸發(fā)器組成。從電路中捉取到電流信號(hào)1、電壓信號(hào)2、經(jīng)多路模擬開(kāi)關(guān)6送給數(shù)據(jù)采集器3，它在微處理機(jī)4的控制下進(jìn)行雙極性模數(shù)轉(zhuǎn)換，將交流電流信號(hào)1與交流電壓信號(hào)2直接變換為數(shù)字信號(hào)交給微處理機(jī)4，微處理機(jī)4根據(jù)使用要求用接口芯片分別連接串行、并行通訊接口7，脈沖輸出口8，控制信號(hào)輸出接口9，計(jì)度器接口10。電阻R1A、R1B、R1C的電阻阻值為0.02－－0.05Ω。電流信號(hào)1與電壓太信號(hào)2分別由兩個(gè)數(shù)據(jù)采集器3同時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。采用AD670。它將電壓、電流、相位信號(hào)收集并處理后，形成數(shù)字量，送給微處理機(jī)4。微處理機(jī)4根據(jù)外部編程器編制的程序或設(shè)定的程序輸出信號(hào)，對(duì)設(shè)備進(jìn)行定時(shí)，定量控制，并同遠(yuǎn)方的計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，發(fā)送需要的各種參數(shù)。
本實(shí)用新型具有下述特點(diǎn)(1)直接從電路捉取電流、電壓信號(hào)，省略了互感器產(chǎn)生的附加相位移或數(shù)值誤差，受溫度影響小。調(diào)整簡(jiǎn)單。
(2)數(shù)據(jù)采集器AD670的交換速度為600萬(wàn)次／秒，使電度表的動(dòng)態(tài)反應(yīng)速度得到了極大的提高，且提高了小負(fù)載的靈敏度。
(3)采用了兩個(gè)雙極性模數(shù)變換器，得到電流、電壓同時(shí)轉(zhuǎn)換結(jié)果，從而提高了儀表的測(cè)量精度。
(4)具有多種功能，可作為測(cè)量顯示電度表；三相二線(xiàn)、三相四線(xiàn)電度表；可以測(cè)量電流、電壓、功率因素，無(wú)功電度表；可進(jìn)行雙向測(cè)量；可以對(duì)用戶(hù)進(jìn)行編程控制；可用作多費(fèi)率電度表、損耗電度表；在計(jì)算機(jī)4上加MODCM板可以與遠(yuǎn)方微機(jī)通訊，參加計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的遙測(cè)遙控。


圖1本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例。
現(xiàn)結(jié)合附圖詳述本實(shí)用新型的測(cè)試原理。
本實(shí)用新型由以下兩部分組成1、信號(hào)捉取、處理、模數(shù)變換部分通過(guò)電阻R1A、R1B、R1C實(shí)現(xiàn)電流捉取，使用的材料為康銅或錳銅，采用電阻值為0.02－－0.05Ω是為了減少損耗，也降低溫度，省去使用互感器產(chǎn)生的附加相位移或數(shù)值誤差，它直接反應(yīng)測(cè)試電流的大小和相位，電阻參數(shù)20K。這種電路結(jié)構(gòu)不受溫度變化的影響。隨著溫度變化，其信號(hào)的變化量為10－6／℃倍。其損耗的功率小，不致因發(fā)熱而損壞儀表。
Pmax＝I2R＝52×0.05＝1.25W (1)式中R－－三相線(xiàn)路每根導(dǎo)線(xiàn)的等值電阻I－－額定一次電流電壓信號(hào)的捉取采用分壓方式，目的是使當(dāng)兩個(gè)電阻的材料一致時(shí)，溫度系數(shù)一樣，電阻阻值分別為12K，1K，兩者串聯(lián)連接。當(dāng)溫度變化時(shí)，設(shè)電阻的溫度系數(shù)為K。
R大＝KRO(2)R大－－溫度為t℃時(shí)的電阻。
R0－－標(biāo)準(zhǔn)溫度電阻。
根據(jù)串聯(lián)電路的特性， (V1)/(V2) ＝ (Rt1)/(Rt2) ＝ (KR1)/(KR2) ＝ (R1)/(R2) 電壓與溫度因素?zé)o關(guān)，從而保證電壓信號(hào)不隨溫度漂移，保證了測(cè)量精度。串聯(lián)電阻R1＝12K，R2＝1K。
鑒于傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，在將捉取到的交流信號(hào)變換為直流信號(hào)過(guò)程中容易產(chǎn)生誤差，而采取數(shù)據(jù)采集器AD670可使捉取到的模擬交流信號(hào)不經(jīng)變換直流就可直接變成數(shù)字碼，其變化速度達(dá)到600萬(wàn)次／秒，使得電度表的動(dòng)態(tài)反應(yīng)速度大幅度提高。又因?yàn)锳D670是雙極性轉(zhuǎn)換器，可使小信號(hào)轉(zhuǎn)換成為可能，提高了對(duì)小負(fù)載的靈敏度。
在轉(zhuǎn)換過(guò)程中，電流、電壓分別由兩個(gè)AD670數(shù)據(jù)采集器轉(zhuǎn)換；可使電流、電壓同時(shí)進(jìn)行變換，以保證電流、電壓轉(zhuǎn)換結(jié)果為同一瞬間值，確保計(jì)算的正確性。
在功率角測(cè)量電路11中，運(yùn)算放大器 IC1A、IC1B、IC1C和ICVA、ICVB、ICVC，采用LF358，RS觸發(fā)器采用74LS279，匯集的三相功率角QA、QB、QC輸送至單片微機(jī)4。
同時(shí)，經(jīng)過(guò)濾波，降壓處理的三相電流信號(hào)AI、BI、CI和經(jīng)過(guò)濾波，分壓處理的三相電壓信號(hào)通過(guò)兩組多路模擬開(kāi)關(guān)6輸出接數(shù)據(jù)采集器3，本實(shí)用新型采用的多路模擬開(kāi)關(guān)為AD7502。
二、單片微處理機(jī)系統(tǒng)，本實(shí)用新型的核心部件采用16位單片微機(jī)8096或8098，配以特定的軟件，可以按照規(guī)定的程序?qū)⑤斎氩⒔?jīng)過(guò)處理的電流、電壓、相位角信號(hào)以脈沖輸出方式8，或計(jì)度器10輸出方式輸出，也可以在控制信號(hào)輸出口9對(duì)用戶(hù)進(jìn)行編程控制，或在串行通信口上接多費(fèi)率電度表、損耗電度表，參加計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，與遠(yuǎn)方微機(jī)通訊。
權(quán)利要求1.一種多功能智能式電度表，以微處理機(jī)4配以接口芯片組成的單元微處理機(jī)系統(tǒng)，結(jié)合電流、電壓信號(hào)處理系統(tǒng)1、2，數(shù)據(jù)采集器3，電源5組成整機(jī)，其特征是負(fù)載的三相電流通過(guò)電阻R1A、R1B、R1C形成壓降，捉取電流信號(hào)，三相電壓通過(guò)分壓電阻R、R、R捉取電壓信號(hào)。以及功率角測(cè)量電路11輸送給微處理機(jī)4，前述捉取到的電流信號(hào)1、電壓信號(hào)2、經(jīng)多路模擬開(kāi)關(guān)6送給數(shù)據(jù)采集器3，它在微處理機(jī)4的控制下進(jìn)行雙極性模數(shù)變換，將交流電流信號(hào)1與交流電壓信號(hào)2直接變換為數(shù)字信號(hào)交給微處理機(jī)4，微處理機(jī)4根據(jù)使用要求用接口芯片分別連接串行，并行通信接口7，脈沖輸出口8，控制信號(hào)輸出接口9，計(jì)度器接口10。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能智能式電度表，其特征是功率角測(cè)量電路11由運(yùn)算放大器IC、IC、IC和RS觸發(fā)器組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能智能式電度表，其特征是電阻R1A、R1B、R1C的阻值為0.02－－0.05。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能智能式電度表，其特征是電流信號(hào)1與電壓信號(hào)2分別由兩個(gè)數(shù)據(jù)采集器3同時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，采用AD670，它將電壓、電流、相位信號(hào)收集并處理后，形成電度量，送給微處理機(jī)4。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能智能式電度表，其特征是微處理機(jī)4根據(jù)外部編程器編制的程序或設(shè)定的程序輸出信號(hào)，對(duì)設(shè)備進(jìn)行定時(shí)、定量控制，并同遠(yuǎn)方計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，發(fā)送需要的各種參數(shù)。
專(zhuān)利摘要一種多功能智能式電度表，以單片微處理機(jī)配以接口芯片組成的單元微處理機(jī)系統(tǒng)，結(jié)合電流、電壓信號(hào)處理系統(tǒng)和雙極性轉(zhuǎn)換器，將電訊號(hào)直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字碼輸入由計(jì)算機(jī)編程的計(jì)度器。省略機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部分和互感器，大幅度提高測(cè)量精度。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有多種功能，可作為測(cè)量顯示電度表、三相三線(xiàn)、三相四線(xiàn)電度表、無(wú)功電度表，可進(jìn)行雙向測(cè)量，對(duì)用戶(hù)進(jìn)行編程控制，用作多費(fèi)率電度表，損耗電度表，分時(shí)計(jì)量，定時(shí)定量控制等。
文檔編號(hào)G01R11/00GK2061287SQ89221308
公開(kāi)日1990年8月29日 申請(qǐng)日期1989年12月22日 優(yōu)先權(quán)日1989年12月22日
發(fā)明者孟越峰, 安英太, 郭林曉, 范駿麟, 李春爰, 孟繁榮, 朱毅琴 申請(qǐng)人:孟越峰, 范駿麟, 李春爰