CN2197674Y

CN2197674Y - 节能电度表

Info

Publication number: CN2197674Y
Application number: CN 94226350
Authority: CN
Inventors: 周承书
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-03-10
Filing date: 1994-03-10
Publication date: 1995-05-17
Anticipated expiration: 2004-03-10

Abstract

一种电能计度器具，一种单相交流有功电度表，由电源整流稳压电路、电流—电压转换电路、功率因数自动跟踪调节电路，一象限模拟乘法电路，跟随器电路，电流—频率转换电路、串行分频计数电路、步进机驱动电路及其转速指示等部分构成，其准确率，灵敏度高，过载力强，自身功耗小，是理想的电能计度器。

Description

本实用新型涉及一种电能计度器具，特别是一种单相交流有功电度表。

目前我们使用的电度表，体积大，灵敏度差，过载力小，自身功耗较大，且安装时对垂直度要求较高。

本实用新型的目的是提供一种准确度高，过载力强，自身功耗小的电能计度器具。

本实用新型由外壳和电路板构成，电路板上由电源整流稳压电路，电流－电压转换电路，功率因数自动跟踪调节电路，一象限模拟乘法电路，跟随器电路，电流－频率转换电路，串行分频计数电路，步进机的驱动电路及其转速指示等部分构成。其各部分电路构成及工作原理如下：

1、电源整流稳压电路

它由电源变压器B、整流二极管10₁～10₄、滤波电容IC₁～IC₄和三端集成稳压电路1A₁、1A₂、组成。变压器B采用1～3W的双6V输出的电源变压器，其中心抽头接地。10₁～10₄组成全桥整流电路，将交流变成直流，再径IC₁、IC₂滤波送至三端稳压电源稳压，再经IC₃、IC₄滤波后得±5V两组稳定的直流电压供给各部分电路使用。

2、电流－电压转换电路

该电路由金属膜电阻2R₁～2R₄（1W）、2R₅～2R₇（1／8W）和1／4块模拟集成电路2A₁（LN324或JL084）组成。当电路中有电流通过时，在2R₁～2R₄总阻两端就产生电位差，该电位差随电路中电流大小呈线性变化，将其电流转换成相应的电压送入运放集成电路2A₁进行放大。这一强电压信号由2A₁正端输入，构成同相放大器，其放大倍数由2R₅、2R₇决定。

3、功率因数自动跟踪调节电路

该部分由模拟开关电路3A₁，1／4块运放电路3A₂和金属膜电阻3R₁～3R₅及电位器3W组成。当在模拟开关电路3A₁控制端加正电压时，开关就接通；若控制端加负电压时，开关就关断。1／4块运算放大器3A₂和电阻3R₁～3R₅及3W组成正相输入波形变换电路。正弦波电压经3R₂、3R₄分压取得，经3R₃输入到3A₂的正输入端，其负输入端接电位器3W中心抽头，电位器3W一端接地，另一端接3R₅至＋V，便构成分压电路。调节3W可改变这一回路的分压比，实现对3A₂负输入端电压控制的目的。当3A₂正输入端无输入电压或输入负电压，或输入正电压的电位低于负输入端电位时，3A₂输出端都呈现负压；当3A₂正输入端有正电压输入，并且这个电压要高于负输入端电压时，3A₂输出端才是高电位。

将正弦波交流电压送入3A₂正输入端，在正弦波的负半周时，输出是负方波；只有在正弦波的正半周，且正半周的电压高于负输入端电压时，3A₂输出才是正方波。这样调整3W改变负输入端的电位可方便地调整3A₂输出的方波宽度。

运放3A₂的输出端接至3A₁的控制端。这样把运放3A₂和摸拟开关3A₁巧妙的组合运用，使构成一个最精密的、弱信号的半波整流电路，满足了一象限乘法电路正压输入的要求。

该电路只有在交流电电压，电流相位一致时，才有一个完整的正弦波的正半波输出；当输入交流电的电压和电流相位不一致时，其不同步的电流部分被开关电路削掉。

2A₁或3A₂中，只要有一个运放接成负端输入，便构成一只无功电度表。

4、一象限模拟乘法电路

本电路由三极管4BG₁～4BG₄，运放集成电路4A₁～4A₄，电位器4W₁～4W₃，电阻4R₁～4R₄，电容4C₁～4C₃，二极管4D₁～4D₄构成。

4BG₁和4A₁，4BG₂和4A₂、4BG₃和4A₃组成对数放大器，4BG₄和4A₄组成反对数放大器，将乘法运算化简为对数的加法运算。4W₁、4W₃分别用来调整Wz、Vy输入电压；4W₂是用来调节4R₉、4R₁₁和4R₄、4R₂的比例系数，使之等于或接近于1。4D₄为稳压0.7V直流电压，目的是拓宽4W₃调整范围使Vz电压稳定。4R₁、4W₁串联接至未经稳压的正压与地之间成一分压电路，以提供Vy输入电压。为防止对数放大器自激，均增加有频率补偿电容4C₁、4C₂和4C₃。4D₁、4D₂、4D₃是2CK型开关二极管，起保护作用；4R₆、4R₇起隔离作用。

本电路与其它模拟乘法电路比较，具有运算精度高，耗电省等特点。

5、跟随器电路

该电路由运放集成块5A、电位器5W和电阻5R₁～5R₃组成。5W、5R₁、5R₂串联在同一回路中起分压作用，5W用来调节5R₁、5R₂之间的分压比，从而使集成电路5A输出端电位与一级电路输入端电位相匹配；5R₃则起限流作用。

6、电流－频率转换电路

它由时基电路6A和电容6C₁，电位器6W、电阻6R₁～6R₃组成。

将6A的阈值端，触发端和放电端全部连在一起，并接上一个积分电容，输入电流对电容6C的充电使其电压上升，当达到阈值点，输出即回到零，同时放电端对地短路，电容迅速放电；一旦电容的电压低于触发值，输出重新变高电平，放电端开路，电容重新充电。通过电容的充放电，实现从电流到频率的转换。

7、串行分频计数电路

本电路由14级串行分频电路7A（CD4020）、电容7C₁、电阻7R₁、7R₂组成。

由电流－频率转换电路输出的频率高，而步进机要求工作频率又低，两者无法配接，为了上下两级配接，设置分频计数电路。

8、步进机的驱动电路及其转速指示

本电路由反相器8A₁～8A₄，发光二极管8D₁，二极管8D₂、电容8C、步进机K组成。

由分频电路输出的脉冲直接耦合到反相器的输入端，若前级输出是低电平，反相器的输出端为高电平，然后向8C冲电，发光二极管8D₁导通，发出光亮，步进机K旋转180°；电容充足电后，电路里无电流流过，发光二极管熄灭。

当分频器的输出是高电平时，反相器的输出端从高电平转为低电平，电容8C放电。放电电流经8D₂至步进机到地，同时放电完后还反充电，此时8D₁处于截止状态，不发光亮，步进机又转180°，这样往反复重以上充电、放电过程，在反相器的输出端的回路里便形成交替的换向脉冲来推动步进机顺一个方向转动。步进机每转一周指示灯亮一次，表示电度表的转盘旋转一周。

在步进机的转轴上安装一蜗轮，经蜗轮推动字轮式计度器上的齿轮转动，达到计度的目的。

本实用新型模拟开关电路用CD4066、时基电路采用10K7555、反相器CD4069，其余为LK324或TL084。

本实用新型的电能计度器，准确度、灵敏度高，过载力强，自身功耗小，重量轻，对安装的垂直度无要求。

图1为本实用新型电源整流稳压电路、电流电压转换电路、功率因数自动跟踪调节电路、一象限模拟乘法电路、跟随器电路原理图。

图2为本实用新型电流－频率转换电路，串行分频计数电路、步进机的驱动电路及转速指示电路原理图。

Claims

1、一种电能计度器具，特别是一种单相交流有功电度表，其特征在于它是由：

a、电源变压器B、整流二极管1D₁～1D₄，滤波电容1C₁～1C₄，三端集成稳压电路1A₁、1A₂构成的电源整流稳压电路；

b、电阻2R₁～2R₇，模拟集成电路2A₁构成的电流-电压转换电路；

c、模拟开关电路3A₁，运放电路3A₂和电阻3R₁～3R₅、电位器3W构成的功率因数自动跟踪调节电路；

d、三极管4BG₁～4BG₄、运放集成电路4A₁～4A₄，电位器4W₁～4W₃，电阻4R₁～4R₁₁，电容4C₁～4C₃，二极管4D₁～4D₄构成的一象限模拟乘法电路；

e、运放集成块5A、电位器5W、电阻5R₁～5R₃构成的跟随器电路；

f、时基电路6A、电容6C₁、电位器6W、电阻6R₁～6R₃构成的电流-频率转换电路；

g、串行分频电路7A、电容7C₁、电阻7R₁、7R₂构成的串行分频计数电路；

h、反相器8A₁～8A₄、发光二极管8D₁、二极管8D₂，电容8C、步进机M构成的驱动电路组成。

2、根据权利要求1所述的电度表，其特征在于2R₁～2R₄、3R₁～3R₅为金属膜电阻。

3、根据权利要求1所述的电度表，其特征在于模拟开关电路3A₁用CD4066，运放电路2A₁、3A₂、4A₁、4A₂、4A₃、4A₄、5A用LM324或TL084，时基电路6A用ICN7555，串行分频电路7A用CD4020，反相器8A₁、8A₂、8A₃、8A₄用CD4069。