CN200965551Y

CN200965551Y - 多功能数字式电能表

Info

Publication number: CN200965551Y
Application number: CN 200620139789
Authority: CN
Inventors: 方家立
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-11-08
Filing date: 2006-11-08
Publication date: 2007-10-24
Anticipated expiration: 2016-11-08

Abstract

一种多功能数字式电能表，它包括由上盖和下盖组成的壳体、置于壳体上的插头和导体插柱，壳体内的电子控制器是由电源整流稳压电路、电压采样电路、电流采样电路、数据处理外围电路液晶显示器、按键和单片机所组成，电压采样电路、电流采样电路分别接数据处理外围电路，数据处理外围电路、按键、液晶显示器分别接单片机，电源整流稳压电路分别与上述各电路和单片机相接。本实用新型线路简单、成本较低，可在液晶显示器中用数字显示当前电压值、电流值、功率值、功率因数、累计用电量、使用时间、总电费及过载显示等，功能全，使用方便。

Description

多功能数字式电能表

技术领域

本实用新型涉及多功能数字式电能表，具体地说是一种能用数字显示当前电压、电流、功率、功率因数，并显示累计用电量、电费等功能的液晶显示电能表，属于电能表制造领域。

背景技术

现有的电能计量方式，通常使用的有感应式、电子式、多功能全电子式等几种电能表。感应式电能表、电子式电能表一般只具有功电能计量和无功电能计量功能，多功能全电子电能表除具有感应式电能表，电子式电能表的功能外，还具有多费率计量，电网参数测量、电量统计等功能，但这种全电子多功能电能表的外围电路复杂、芯片多，所以不仅电能表制造成本高、能耗大，而且故障高，可靠性差。中国专利公开的专利号为“200320110889.6”、“多功能单相电子电能表”，它除一般电能表功能外，还具有防止窃电，漏电保护，自动停送电功能。但这种电能表的功能还够全，而且线路复杂，制造成本较高。

发明内容

本实用新型的目的在于针对上述现有技术的缺陷和不足，为电力行业提供用于显示和记录电量参数的液晶显示电能表。

为实现上述目的本实用新型所采取的技术措施为：该多功能数字式电能表，它包括由上盖和下盖组成的壳体、置于壳体上的插头和导体插柱，壳体内的电子控制器是由电源整流稳压电路、电压采样电路、电流采样电路、数据处理外围电路、液晶显示器、按键和单片机所组成，电压采样电路、电流采样电路分别接数据处理外围电路，数据处理外围电路、液晶显示器、按键分别接单片机，电源整流稳压电路分别与上述各电路和单片机相接。

所述单片机另接3V电池；

所述电源整流稳压电路由电感L₁、L₂，电阻R₁、R₆、R₇、R₈、R₉、R₁₀、R₁₁、R₁₂、R₁₃，二极管D₁、D₂、D₃、D₄、D₅，电容C₁、C₂、C₃、C₆、C₇、C₈、C₉，三极管T₁、T₂、T₃以及稳压管U₁组成，其中电感L₁、电阻R₁与电压采样电路相接，电感L₂与电流采样电路相接；

所述的电压采样电路由电阻R₂、R₃、R₄电容C₄以及可调电位器W₁组成，其中W₁动触点与数据处理外围电路相接；

所述电流采样电路由电阻R₅、电容C₅以及可调电位器W₂组成，其中W₂动触点数据处理外围电路相接；

所述数据处理外围电路由电阻R₂₁、R₂₂、R₂₃、R₂₄、R₂₅、R₂₆、R₂₇、R₂₈、R₃₁、R₃₂、R₃₃、R₃₄、R₃₅、R₃₆、R₃₇、R₃₈、R₄₁、R₄₂、R₄₃、R₄₄、R₄₅、R₄₆以及运算放大器U₂A、U₂B、U₂C、U₂D、U₃A、U₃B、U₄、电容C₃、C₄以及VMOS管T₁组成，其中U₂C、U₂B、U₃A、U₃B分别与单片机7相接。

本实用新型结构简单，体积小巧。当接入用量负载时，能显示当前电压、电流、功率、功率因数，并能显示累计用电量、电费等数字显示功能，为电力行业提供了一种新的电能表。

附图说明

图1是本实用新型的立体图。

图2是本实用新型电子控制器中的电原理方框图。

图3是本实用新型电子控制器(不包括电源整流稳压、电压采样、电流采样电路)的电原理图。

图4是本实用新型电子控制器中的电源整流稳压、电压采样、电流采样电路。

图5是本实用新型电子控制器中的数据处理外围电路。

图6是本实用新型电子控制器中的单片机和液晶显示电路。

图7是本实用新型上盖上的液晶显示屏示意图。

具体实施方式

图1是本实用新型结构的立体分解图，该多功能数字电能表包括包括由上盖9和下盖10组成的壳体、置于壳体上的插头11和导体插柱12。壳体内置有电子控制器的线路板。

图2是本实用新型电子控制器的电原理方框图。该电子控制器是由电源整流稳压电路4、电压采样电路1、电流采样电路2、数据处理外围电路3和单片机7、液晶显示器5以及按键6所组成。电压采样电路1和电流采样电路2分别接数据处理外围电路3，数据处理外围电路3接单片机的第5、6、7、8、15、19、20、22脚，按键6接单片机的第79、81、83、85脚，单片机的第29、30、31、32、41至72脚接液晶显示器5，电源整流稳压电路4分别与上述各电路和单片机7相接。所述单片机7的第23脚接3V电池8。所用的单片机7是型号为HT46R65芯片。

由图3、图4所示，电源整流稳压电路由电感L₁、L₂，电阻R₁、R₆、R₇、R₈、R₉、R₁₀、R₁₁、R₁₂、R₁₃，二极管D₁、D₂、D₃、D₄、D₅，电容C₁、C₂、C₃、C₆、C₇、C₈、C₉，三极管T₁、T₂、T₃以及稳压管U₁组成。其中电感L₁、电阻R₁与电压采样电路1中的电阻R₂相接，电感L₂与电流采样电路2中的电阻R₅相接。由220V电压经过抗干扰滤波电感L₁、L₂进入，经过R₁、C₁阻容降压后(其中R₈、R₉为放电电阻)，由整流二极管D₂半波整流，经电容C₂、滤波二极管D₃稳压后产生+8伏电压，同时由二极管D₁半波整流，经电容C₃滤波，二极管D₄稳压产生-8伏电压。+8伏电压再经由三极管T₁、稳压管U₁、电容C₆、电阻R₆和R₇、R₁₂组成的稳压电路产生+5V的单片机工作电压。三极管T₂、T₃、二极管D₅以及电阻R₁₀、R₁₁、R₁₃组成了一个开关电路，当工作电压220V时，三极管T2、T3导通，+5V电压通过接插件P1，直接加到单片机7的第75、76脚。一旦掉电，三极管T2、T3关闭，3V电池通过二极管D₅可直接加到单片机上。

电压采样电路1由电阻R₂、R₃、R₄，电容C₄以及可调电位器W₁组成，其中电阻R₂、R₃、可调电位器W₁和电阻R₁组成分压电路，由电位器W₁动触点取得1.7～2.7VAC的电压信号后并由电容C₄滤波，进入数据处理外围电路3。

电流采样电路2由电阻R₅、电容C₅以及可调电位器W₂组成，其中电阻R₅、电容C₅与电源整流稳压电路3相接。电阻R₅和可调电位器W₂产生微弱的毫伏信号，由电位器W₂动触点取得并经电容C₅滤波，进入数据处理外围电路3。

由图3、图5所示，数据处理外围电路3由电阻R₂₁、R₂₂、R₂₃、R₂₄、R₂₅、R₂₆、R₂₇、R₂₈、R₃₁、R₃₂、R₃₃、R₃₄、R₃₅、R₃₆、R₃₇、R₃₈、R₄₁、R₄₂、R₄₃、R₄₄、R₄₅、R₄₆以及运算放大器U₂A、U₂B、U₂C、U₂D、U₃A、U₃B、U₄以及电容C₃、C₄以及VMOS管T₁组成，其中U₂C、U₂B、U₃A U₃B、与单片机7的第5、6、7、8、19、20、22脚相接。

来自电压采样电路的1.7～2.7VAC的电压信号Ub，经图中电阻R₂₁，电容C₃的滤波，由运算放大器U₂D和U₂C构成的正向精密整流和反向精密整流合并成一个电压UC信号，输入单片机的第5、6脚，同时由运算放大器U₃B及电阻R₂₇、R₂₈组成一个过零信号检测电路，产生一个采样判断信号，连接到单片机的第19、22脚。

来自电流采样电路的微弱电流信号I_b经由图4中电阻R₃₁、电容C₄滤波后，进入运算放大器U₄放大，当单片机检测到电流小于0.45A时，单片机第15脚输出为高电平使VMOS管T1下导通。此时由R₄₁、R₄₂、R₄₃、R₄₄、R₄₅、R₄₆构成1024倍的放大倍数，当单片机检测到电流大于0.45A时，单片机第15脚输出低电平使VMOS管T1不导通，此时由R₄₁、R₄₂、R₄₃、R₄₄、R₄₅构成32倍放大倍数，放大后的信号进入由运算放大器U₂A和U₂B组成的交流精密整流电路，输出正向为100Hz脉动电流，并经单片机第6、7脚，便于单片机采样。同时，由运算放大器U₃A及电阻R₃₇、R₃₈组成一个过零信号检测电路，产生一个采样判断信号，连接到单片机7第25脚。

图5、图7所示，液晶显示器可显示当前电压值、电流值、功率值、功率因数、累计用电量、使用时间、总电费及过载显示等。

由图6所示，按键由S₁、S₂、S₃、S₄常开轻触开关组成调整键、设置键、功能键、复位键，其中S₄为复位键。X₁、X₂为晶振，X₁产生时间显示基准频率，X₂为单片机工作基准频率。

UP：按键调整键，当进入设置状态后，短按调整数值；在有时钟显示且非设置状态作为12、24小时切换；

SET：设置键，短按进入设置状态；

FUN：功能键，短按显示各参数，长按进入参数设置；

RESET：复位键，清除所有当前参数。

Claims

1、一种多功能数字式电能表，它包括由上盖(9)和下盖(10)组成的壳体、置于壳体上的插头(11)和导体插柱(12)，其特征在于壳体内的电子控制器是由电源整流稳压电路(4)、电压采样电路(1)、电流采样电路(2)、数据处理外围电路(3)、液晶显示器(5)、按键(6)、和单片机(7)所组成，电压采样电路、电流采样电路分别接数据处理外围电路，数据处理外围电路、液晶显示器(5)、按键(6)分别接单片机(7)，电源整流稳压电路分别与上述各电路和单片机相接。

2、根据权利要求1所述的多功能数字式电能表，其特征在于所述单片机另接3V电池。

3、根据权利要求1或2所述的多功能数字式电能表，其特征在于电源整流稳压电路(4)由由电感L₁、L₂，电阻R₁、R₆、R₇、R₈、R₉、R₁₀、R₁₁、R₁₂、R₁₃，二极管D₁、D₂、D₃、D₄、D₅，电容C₁、C₂、C₃、C₆、C₇、C₈、C₉，三极管T₁、T₂、T₃以及稳压管U₁组成，其中电感L1、电阻R1与电压采样电路(1)相接，电感L2与电流采样电路(2)相接。

4、根据权利要求1或2所述的多功能数字式电能表，其特征在于所述的电压采样电路(1)由电阻R₂、R₃、R₄，电容C₄以及可调电位器W₁组成，其中电位器W₁动触点与数据处理外围电路(3)相接。

5、根据权利要求1或2所述的多功能数字式电能表，其特征在于所述电流采样电路(2)由电阻R₅、电容C₅以及可调电位器W₂组成，其中电位器W₂动触点与数据处理外围电路(3)相接。

6、根据权利要求1或2所述的多功能数字式电能表，其特征在于所述数据处理外围电路(3)由电阻R₂₁、R₂₂、R₂₃、R₂₄、R₂₅、R₂₆、R₂₇、R₂₈、R₃₁、R₃₂、R₃₃、R₃₄、R₃₅、R₃₆、R₃₇、R₃₈、R₄₁、R₄₂、R₄₃、R₄₄、R₄₅、R₄₆以及运算放大器U₂A、U₂B、U₂C、U₂D、U₃A、U₃B、U₄、电容C₃、C₄以及VMOS管T₁组成，其中U₂C、U₂B、U₃A、U₃B分别与单片机(7)相接。