CN201666903U - 单相数字式电能表 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种单相数字式电能表的结构。包括电表的上盖、底壳、接线盒盖、电能表刻度盘、指针、液晶模块和步进电机等，其要点是：在电表的上盖嵌入一个计量范围从0至1(KWh)的圆形电能表刻度盘，刻度盘的中央有一根指针，刻度盘的下方有一个液晶模块，液晶模块上有一个“总耗电量”和一个圆形的“运行指示”显示窗口，用电时，由专用芯片控制的微型步进电机带动指针，在电能表刻度盘上偏转以指示消耗的电能值，并将耗电数据累加到LCD上的总耗电量窗口，本实用新型采用指针加电能表刻度盘与LCD相结合的显示方式，具有寿命长、测量精度高、功耗低、指示直观等优点。

Description

单相数字式电能表

技术领域

本实用新型涉及一种单相电能表，尤其是涉及一种指针加刻度盘指示与LCD数字显示相结合的单相数字式电能表。

背景技术

电能表是一种专门用于计量电能量的电气仪表，它记录的电量是结算电费的依据。现有的电能表主要分成两大类：一是传统的机械电度表(简称感应表或机械表)，二是电子式电能表，以上两大类电能表对电能消耗的指示方式基本上是以下三种形式：

1.机械感应式电能表的显示方式是机械计数器码盘加铝盘转动快慢来显示电能消耗。

2.电子式电能表的显示方式全部采用LCD液晶或者是LED数码管的全数字计量显示模式。

3.专利文献ZL200820210846.8所公开的“指针式单相数字电能表”技术，即对电能消耗数据全部采用数字指针指示的方案。

发明内容

据此，本实用新型提出了一种有别于以上三种显示模式的数字式电能表，主要是由指针加电能表刻度盘与液晶LCD相结合而成的显示界面，即用LCD上的数字显示总耗电量，通过一个可在刻度表盘上快速移动的指针，来显示当前的耗电量，可取代机械式电能表的铝质表盘在用电时转动的快慢，达到形象直观，一目了然的效果，而且比机械式电能表更节能省电，这种仪表的结构和特点是：

包括上盖、底壳、接线盒盖、数字电能表盘、指针、液晶模块、微型步进电机和专用控制芯片等，其主要特征是，在电表上盖上的一个突出的上凸台阶上嵌入一个圆形的电能表刻度盘，刻度盘的下方有一个液晶模块，液晶模块上有一个“总耗电量”的数字显示窗口，圆弧形的刻度盘均匀分成100等分，设计成一个计量范围从0～1千瓦小时(kWh)的刻度，且标有数字，其最小刻度分辨率为0.01(kWh)，表盘的中心位置有一根指针，由专用核心芯片控制的步进电机带动其刻度指针，在数字刻度盘上指示当前消耗的电能值，其指针在刻度盘上偏转移动的快慢可直观显示电能消耗情况，每消耗0.01(kWh)，指针(9)顺时针偏转一小格，如果指针每移动10小格，相当于消耗0.1(kWh)，液晶模块上的“总耗电量”统计窗口内的数据将自动累加0.1(kWh)，由于指针不断地在电能表的数字刻度盘上偏转移动，移动的快慢与负载的有功功率成正比，因此完全可以取代机械式电能表上的铝质表盘转动的情形，相比之下，铝质表盘转动的快慢在感观上只有定性的了解，而指针在电能表的数字刻度盘的偏转移动既直观，又有定量的数据，满足人们观察习惯，这种将指针指示和数字显示结合起来的电能表，非常直观明了。重要的是，本实用新型将现行电能表标准的显示分辨率0.1(kWh)提高到0.01(kWh)，产生了意想不到的效果，用户随时可以通过观察指针的细微移动来确定家用电器的耗电情况，或者确定用电线路是否存在漏电、偷电等情况，并且通过指针在表盘上指示的数值确切了解用电设备或漏电的详细数据，提高人们的节电意识，规划用电。

由于指针驱动采用了低电压和低功耗的仪表用微型步进电机，电机内部没有游丝等易损部件，本实用新型具有寿命长、测量精度高、无累积误差、可靠性好、外观紧凑大方、指示直观等优点，比起机械式电能表上的铝质表盘转动更加直观生动。另一方面，与机械式电能表的电压线圈持续通电，电能表自身的耗电量每一个月大约是1(kWh)相比，本实用新型还具有耗电低的特点，适合普及推广。

本实用新型提出的具体的技术方案如下：

一种单相数字式电能表，包括上盖(5)、底壳(6)、接线盒盖(7)、电能表刻度盘(8)、指针(9)、液晶模块(15)、专用控制芯片(21)、仪表用微型步进电机(22)等，在电表上盖(5)上嵌入一个电能表的数字刻度盘(8)和一个液晶显示模块(15)。

电能表刻度盘(8)为圆形，其刻度以千瓦小时(kWh)为单位，圆弧状的刻度线被均匀分成100等分，计量范围从0至1千瓦小时(kWh)，每一小格为0.01(kWh)，每隔10个小格处标有数字，其最小刻度分辨率为0.01(kWh)，在表盘的中心位置处有一根指针(9)。

指针(9)由仪表用微型步进电机(22)的驱动轴(26)带动，电机驱动芯片(25)则由专用控制芯片PLX600(21)控制。

所述的仪表用微型步进电机(22)、电机驱动芯片(25)与专用控制芯片(21)均焊接在PCB板(23)上，微型步进电机驱动轴(26)穿过刻度表盘(8)的圆心位置，与指针(9)相接。

在电表上盖(5)上，一个液晶模块(15)位于电能表刻度盘(8)的正下方，液晶模块(15)上带二个显示窗口，分别是“总耗电量”窗口(10)和一个“运行指示”窗口(16)。

电表的底壳(6)的下端从左到右，有依次编号为1、2、3、4标记的四个带护圈的接线孔(1)(2)(3)(4)，底壳(6)内有一个绝缘的接线端子体(23)分别与四个接线孔相连，其接线孔(1)与一个绝缘的接线端子体(23)上的螺旋紧固端子(11)相连，接线孔(2)与接线端子体(23)上的螺旋紧固端子(12)相连，接线孔(3)与接线端子体(23)上的螺旋紧固端子(13)相连，接线孔(4)与接线端子体(23)上的螺旋紧固端子(14)相连。

指针(9)在电能表刻度盘(8)上偏转指示的读数是当前的耗电量，每消耗0.01(kWh)，指针(9)在电能表刻度盘(8)上顺时针偏转一小格，每消耗0.1(kWh)，指针(9)在电能表刻度盘(8)上顺时针偏转10小格，LCD(15)上的“总耗电量”窗口(10)内的数字则累加0.1(kWh)。

附图说明

图1是本实用新型右侧的外形图；

图2是本实用新型正视图；

图3是本实用新型爆炸图；

图4是本实用新型外壳后视图；

图5是本实用新型刻度盘、步进电机与PCB板的装配正视图；

图6是本实用新型刻度盘、步进电机与PCB板的装配背面视图；

图7是本实用新型刻度盘、步进电机与PCB板的装配左侧视图；

图8是本实用新型电原理框图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

本实用新型包括：市电220V进线接线孔(1)(3)、输出接线孔(2)(4)、电表的上盖(5)、电表的底壳(6)、接线盒盖(7)、圆形的数字电度表盘(8)、刻度表指针(9)、液晶模块(15)上的“总耗电量”数字指示窗口(10)、与接线孔(1)相连的螺旋紧固端子(11)、与接线孔(2)相连的螺旋紧固端子(12)、与接线孔(3)相连的螺旋紧固端子(13)、与接线孔(4)相连的螺旋紧固端子(14)、LCD液晶模块(15)、液晶模块(15)上的“运行指示”指示窗口(16)、接线盒盖上的铅封扣眼(17)、接线盒盖与底壳的紧固螺丝孔(18)、上盖的上端与底壳的紧固螺丝孔(19)、电表底壳安装挂孔(20)、专用控制芯片(21)、仪表用微型步进电机(22)、PCB板(23)、上盖(5)的下端与底壳的紧固螺丝孔(24)、电机驱动芯片(25)、电机的驱动轴(26)。

本实用新型电能表的壳体采用工程塑料制造，壳体由三大部分组成，分别是电表的上盖(5)、电表的底壳(6)、接线盒盖(7)。

电表上盖(5)的一个上凸的台阶上嵌入一个圆形的电能表刻度盘(8)，刻度盘的下方有一个液晶模块(15)，液晶模块(15)上有一个的“总耗电量”数字窗口(10)与一个圆形的“运行指示”窗口(16)，其中，“总耗电量”数字窗口(10)显示的最大数据为99999.9(kWh)，而对应每一个输入脉冲信号，圆形的“运行指示”窗口均会闪烁。

电表的底壳(6)的下端，从左到右有依次编号为1、2、3、4标记的四个带护圈的接线孔(1)(2)(3)(4)，其中1、3为进线，2、4为出线，本实用新型电表采用跳线接线方式。在底壳(6)内部则有一个绝缘的接线端子体(23)，上面有四个螺旋紧固端子，分别与四个接线孔对应相连，其中，接线孔(1)与接线端子体(23)上的螺旋紧固端子(11)相连，接线孔(2)与接线端子体(23)上的螺旋紧固端子(12)相连，接线孔(3)与接线端子体(23)上的螺旋紧固端子(13)相连，接线孔(4)与接线端子体(23)上的螺旋紧固端子(14)相连。在电表底壳(6)的背面，有一个下沉式的安装挂孔(20)，电表的上盖(5)与电表底壳(6)的装配连接分别有一个上紧固螺丝孔(19)和一个下紧固螺丝孔(24)，两个紧固螺丝上均带铅封标记，接线盒盖(7)与电表底壳(6)有一个装配的紧固螺丝孔(18)，为了防止随意打开接线盒，私自改变接线，接线盒盖上有一个专门用于悬挂铅封的扣眼(17)。

圆形的电能表刻度盘(8)上的刻度以千瓦小时(kWh)为单位，各个刻度分度线均匀，本实用新型给出的示例是，设计的表盘刻度范围是从0～1(kWh)，最小刻度分辨率为0.01(kWh)，刻度盘中心处有一个可偏转移动的指针(9)，带动指针(9)的是一根驱动轴(26)，含驱动轴(26)的步进电机是一款仪表用微型步进电机(22)，由焊接在PCB(23)上的步进电机驱动芯片(25)推动，而步进电机驱动芯片(25)由核心控制器PLX600(21)控制，类似地，也可以将表盘的刻度范围设计成0～10(kWh)或其它的量程范围，其原理相同。

电能表刻度盘(8)、指针(9)、驱动轴(26)、步进电机(22)、电机驱动芯片(25)、专用控制芯片(21)与PCB(23)板之间存在如下的关系：所述的步进电机(22)、电机驱动芯片(25)与专用控制芯片(21)均焊接固定在PCB(23)板上，电机驱动轴(26)穿过电能表刻度盘(8)的圆心外接一个指针(9)，专用控制芯片PLX600(21)检测到用户用电时，首先会将脉冲数据转换成驱动指针偏转的角位移量，并将角位移量送到步进电机驱动芯片(25)，继而由电机驱动芯片(25)推动微型步进电机(22)的驱动轴(26)，由该驱动轴带动指针(9)偏转，指针(9)停留在电能表刻度盘(8)上的位置即为当前测得的电能消耗值。

本实用新型中，电能表刻度盘(8)、指针(9)和液晶模块(15)存在如下的关联：用电时，指针(9)会随着用电量顺时针偏转，偏转速度取决于消耗功率的大小，每消耗0.01(kWh)，指针(9)顺时针偏转一小格，每消耗0.1(kWh)，指针(9)会顺时针偏转10小格，LCD(15)上的“总耗电量”窗口(10)内的数字则累加0.1(kWh)，并将耗电数据存储在EEPROM中，指针偏转1(kWh)后，指针又重新从0开始偏转计量，因此每对应0.01(kWh)的耗电，均会通过指针的移动表现出来，这样便产生了意想不到的效果，用户随时可以通过观察指针的细微移动来确定家用电器的耗电情况，或者确定用电线路是否存在漏电、偷电情况，并且通过指针在表盘上指示的数值确切了解家用电器或线路漏电的详细数据，提高人们的节电意识，搞好规划用电，比起机械式电能表上的铝质表盘转动更加直观。

应指出的是，本实用新型中，电能表刻度盘(8)上标记的“1600imp/kWh”数字是电表常数，也可以采用3200imp/kWh或其它的电表常数，但丝毫不影响本实用新型的实施。

本实用新型结合了指针式仪表和LCD数字式仪表两者的优点，相对于机械感应式电能表，具有指示精度高，使用寿命长，耗电低、可靠性高等优点；相对于电子式电能表则改变了其枯燥的单纯数字显示方式，通过数字刻度表盘上旋转的指针来指示当前的耗电量，取代机械表铝质表盘转动的快慢，达到定性和定量了解当前的耗电情况，且满足人们的观察习惯，具有直观、动感及人性化特征，符合电子式电能表的发展趋势。

Claims (7)

1.一种单相数字式电能表，包括上盖(5)、底壳(6)、接线盒盖(7)、电能表刻度盘(8)、指针(9)、液晶模块(15)、专用控制芯片(21)、仪表用微型步进电机(22)等，其主要特征是，在电表上盖(5)上嵌入一个电能表的数字刻度盘(8)和一个液晶显示模块(15)。

2.根据权利要求1所述的单相数字式电能表，其特征在于，电能表刻度盘(8)为圆形，其刻度以千瓦小时(kWh)为单位，圆弧状的刻度线被均匀分成100等分，计量范围从0至1千瓦小时(kWh)，每一小格为0.01(kWh)，每隔10个小格处标有数字，其最小刻度分辨率为0.01(kWh)，在表盘的中心位置处有一根指针(9)。

3.根据权利要求1或2所述的单相数字式电能表，其特征在于，指针(9)由仪表用微型步进电机(22)的驱动轴(26)带动，电机驱动芯片(25)则由专用控制芯片PLX600(21)控制。

4.根据权利要求1或3所述的单相数字式电能表，其特征在于，所述的仪表用微型步进电机(22)、电机驱动芯片(25)与专用控制芯片(21)均焊接在PCB板(23)上，微型步进电机驱动轴(26)穿过刻度表盘(8)的圆心位置，与指针(9)相接。

5.根据权利要求1所述的单相数字式电能表，其特征在于，在电表上盖(5)上，一个液晶模块(15)位于电能表刻度盘(8)的正下方，液晶模块(15)上带二个显示窗口，分别是“总耗电量”窗口(10)和一个“运行指示”窗口(16)。

6.根据权利要求1所述的单相数字式电能表，其特征在于，电表的底壳(6)的下端从左到右，有依次编号为1、2、3、4标记的四个带护圈的接线孔(1)(2)(3)(4)，底壳(6)内有一个绝缘的接线端子体(23)分别与四个接线孔相连，其接线孔(1)与一个绝缘的接线端子体(23)上的螺旋紧固端子(11)相连，接线孔(2)与接线端子体(23)上的螺旋紧固端子(12)相连，接线孔(3)与接线端子体(23)上的螺旋紧固端子(13)相连，接线孔(4)与接线端子体(23)上的螺旋紧固端子(14)相连。

7.根据权利要求1所述的单相数字式电能表，其特征在于，指针(9)在电能表刻度盘(8)上偏转指示的读数是当前的耗电量，每消耗0.01(kWh)，指针(9)在电能表刻度盘(8)上顺时针偏转一小格，每消耗0.1(kWh)，指针(9)在电能表刻度盘(8)上顺时针偏转10小格，LCD(15)上的“总耗电量”窗口(10)内的数字则累加0.1(kWh)。

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