TW200424530A - Single phase, three-line, electronic type electrical meter structure and the operation/calibration method - Google Patents

Description

200424530 五、發明說明（1) 【發明所屬 本發明 是指 示裝 式設 方法 可大 馬達 用數 【先 圈和 生旋 然後 指不 此種 際需 產生 【發 之結 測量 内部 一種單 置之結 本發明 計，並 ，將其 幅提高 的方法 字指示 前技術 習知之 電流線 轉的力 再藉由 出來， 結構係 求之物 之準確 明内容 本發明 構及其 晶片’ 暫存器 之技術領域】 係關於一種數位控制機 相三線圓形電子式電表 構及其運作、校量方法 在瓦時能量的測量上， 且在準確度的校調上， 校調參數全放入快閃記 準確度，最後再將測量 來帶動計量器齒輪組， 出來。 ] 單相三線式圓形計費型 圈所產生的磁場，共同 矩，使轉盤旋轉的速度 轉盤的旋轉來帶動計量 準確度校調，使用調整 純機械式，影響到精確 品，發明人乃進行研發 度問題。 ] 之主要目的在於提供一 運作、校量方法，主要 不但可輸出瓦時信號， (REGI STER)含值的方法 械顯不式之電表’特別 之瓦時測量及計量器指 〇 使用先進的全電子式方 設計有獨特的自動校調 憶體内（FLASH ROM)， 結果，用控制微型步進 毫無誤差的把瓦時能量 電度表，係利用電壓線 作用在轉盤上，並且產 和能量成一定的比例， 器齒輪組，進而把能量 螺絲位置等方式為之； 性，為了提供更符合實 ，以解決習知使用上易 種單相三線電子式電表 係使用一種先進的瓦時 同時該晶片還利用改變 ，來改變其輸出量測值

第6頁 200424530 五、發明說明Ο ，換句話說，只要改變暫存器的内容，就可以改變測量準 確度，因此，特別設計採用一種具有快閃記憶體（F L A S Η ROM ) 的微處理晶片，來與之搭配；即在生產校調過程中 ，便能利用附設之自動校調設備，由本發明之微處理晶片 量取電表測量晶片之各項測量值，並經由校調介面與外部 精密之測量設備連線，可得知取回修正值，然後微處理晶 片便把修正值存放到快閃記憶體（FLASH ROM) 内，同時也 填寫到電表測量晶片内的暫存器，使得準確度合乎要求。 換言之，經由這樣的校調過程後，微處理晶片的快閃記憶 體已存有各試驗點最佳的修正值，使用時，微處理程式便 會根據當時用電情形，從快閃記憶體（F L A S H R 0M ) 中，取 出相對應的修正值，填入在電表測試晶片之暫存器内，以 獲得預期的準確度。最後微處理晶片再把瓦時輸出信號， 經過計算後，產生脈衝時序信號，這些時序信號經過推動 I C來推動步進馬達轉動，亦即微處理晶片接收到一定的能 量累積後，便使步進馬達走一步（STEP)，當電表用電愈多 ，電表測量晶片瓦時輸出信號就愈多，步進馬達就旋轉愈 快，在這一個過程，全都是數位計算，沒有摩擦、軸承損 耗等問題，毫無轉換誤差，全部很忠實的把能量記錄在計 量器上。 由上所述，本發明具有以下三個特色： 1 、誤差校調，使用改變暫存器含值方式，電表内沒有螺 絲或可變電阻等需要調整的零件。 2 、電表校調的修正值全部儲存在微處理晶片上，換言之

第7頁 200424530 五、發明說明〔3) ，本發明之微 了儲存程式碼 確保準確度合 3 、瓦時計量器的 係藉由步進馬 以很精確的把 為使 貴審查 目的所採取之技術 例並配合圖式詳細 優點，當可由此得 【實施方式】 理機内 或相關 乎要求。 動力來源是微型步進 達一個信號，位移一 果在計量 測量結 委員能 、手段 說明如 一深入 的快閃記 資料外， 更進一步 及功效， 后，相信 且具體之 憶體（F L A S H R 0 Μ )，除 同時更存有修正值，以 如 結構； 細之說 殼1與 三相之 、第三 第三元 元件比 子17、 板13、 測量基 器14、 件電流 第一圖所示，為本 而其設定、校量方 明，本發明之結構 一盤狀之底座1 8所 電線則經過底座1 8 元件電流端子1 7相 件電流端子1 7間分 流器1 5 第 元 計量器 板1 2上 第三元 端子17 ，且第一元 件比流器1 4 固定架9 、 ，其中接線 件比流器1 5 間以電訊線 發明 法由 為與 包覆 穿入 接， 別設 件電 、第 指不 轉接 、第 相接 一種 下述 一為 而成 ，並 而各 有第 流端 三元 燈板 器上 瞭解 茲舉 本發 瞭解 單相 之第 圓柱 ， 而 與第 第一 一元 子16 件比7、 板1 3係分 一元件電 再以電訊 馬達，微處理晶片 個角度的特性，可 表現出來。 本發明為達成預定 一較佳可行之實施 明之目的、特徵與 三線電 一_ 、 二 ——一 罩狀且 一般家 一元件 元件電 件比流 、第三 流器1 5 8均定 別與第 流端子 線接至 子式 圖進 呈透 用之 電流 流端 器14 元件 與接 電表之 行更詳 明之外 市電為 端子16 子16、 、第三 電流端 線轉接 位於一電表 一元件比流 16 、第三元 電表測量基

第8頁 200424530 五、發明說明u) 板1 2上，電 、電表校調 塊1至4、 軟質電路板 及8上設有 燈與五只功 時計量器5 字轉 與一 電表 與瓦 之數 板3 8上 為半 通訊 這便 制使 (1 ) 輪，各 微型步 測量基 時計量 字轉輪 以露出 之各燈 圓形鐵 介面4 是本發 茲依第 用、校 如方塊 電降壓 雜訊消 為開關 在C3上 表測量基板1 2上含有上方校調紅外光訊號燈1 1 介面10(圖中所示為一連接器之插座）與後述方 方塊7之所有電路，且電表測量基板1 2上更以 上之線路與指示燈板7及8相接，指示燈板7 模擬機械表轉盤旋轉之指示燈7共五只之LE D 能指示LED8 ，在計量器固定架9上定位一瓦 ，瓦時計量器5與習知者相同，其具有數個數 數字轉輪僅露出一個數字，所不同的是其一側 進馬達6相接，而微型步進馬達6係接受來至 板1 2之控制而轉動，也就是說微型步進馬達6 器5.之轉軸相接，並帶動瓦時計量器5最右側 ，於瓦時計量器5之前方有一銘牌板3 ，名牌 計量器5之欲顯示之數字與露出指示燈板7 、 之前端，光學埠2 ，裝置在外殼1之最前端， 質材料，中間有2孔，正好對準前方紅外線光 之發射及接收LED ，做為自動抄表功能裝置； 明之基本組成。 二、三圖實施例將本發明之電路組成及其他控 調方法詳細說明如下： 1所示，為電源電路，電源是由T 1變壓器自市 ，經D 1橋式整流後，取得直流電壓，其中C 1為 除功能，C 2為電源濾波電容，U 1 ( LM - 2 5 7 5 ) 式穩壓晶片，與D 2、L 1、C 3合組成穩壓電路， 取得穩定的5 V電壓，做為本機的主要數位電路

第9頁 200424530

I源，再經L 2及C 4濾波，可得更穩定之電源，符號為 ^ Y D D ’為後述之測量晶片L 2的線性電路所需電源。' 如方塊2所示，為電流輸入轉換電路，市電輸入電流 與第一元件電流端子、第三元件電流端子相接後，再 由第一元件比流器CT 1與第三元件比流器CT2所形成之 第一元件電路與第二元件電路所分流，其一電流經 CT1 ，在R1與R2上可得到電壓，再經R4、C5與R5、C6 濾波電路濾掉市電上的雜訊後，再加在電表測量晶片 之IAP與IAN腳，此電壓比例於通過CT1之1S-1L端的 電流。另外，另一電流經CT2 ，在R6與R7上可得到電 壓，再經R 9、C 7與R 1 0、C 8濾波電路濾掉市電上的雜 訊後，再加到測量晶片U 2之I C P與I C N腳，此電壓比例 於通過CT2之3S-3L端的電流。 當輸入電流超過額定電流時，微處理晶片U 3之 PIN-12經R11及電晶體Q1，使繼電器RY1及RY2動作， 此時第一元件電路R3與Rl、R2並聯，第三元件電路R8 與R 6、R7並聯，可擴增電流量程，本實施例之單相三 線式圓形計費型電表之額定電壓為2 2 0 V，額定電流為 3 0 A，若使繼電器R Y 1、R Y 2並聯，便可增加到2 0 0 A。

3)如方塊3所示，為電力測量與電壓輸入轉換電路，輸 入電壓市電2 2 0 V加在P1與P2間，經R12、R13與R14分 壓，再經R 1 5、C 9、C 1 0濾波，濾掉市電上的雜訊後， 再加到U2之VAP、VCP與VN間，此電壓比例於加在pi與 P 2間的市電電壓’振盪晶體X 1、c 1 1 、C 1 2合組系統工

第10頁 200424530 五、發明說明（、6) ' 作時基信號，C 1 3、C 1 4為參考電壓之濾波電容，C 1 5 、C 1 6 則分別為測重晶片L 2之數位及線性電源；慮波電 容，U 2即測量上述電壓及電流之輸入大小和相位，其 . 電能由P I N 1之C F腳輸出，換句話說，C F成正比例於經 過1 S - 1 L與3 S - 3 L電流和P 1、P 2間電壓的乘積（功率）。 - 另外測量晶片U 2之P I N 1 8、2 1 、2 2 、2 3、2 4等信號分 別對應連接到微處理晶片U 3之P I N 1 5、2 5、1 1、1 7、 2 6腳，可讀寫測量晶片U 2之各暫存器内容，校調修正 值便是藉由此介面填入到U 2内，使C F輸出更準確，在 本實施例中，C F以脈衝（pu 1 s e ) 信號送到U 3，每個脈 衝代表能量為1 0瓦秒（1 0 WS )。當功率增大時，C F脈衝_ 數就同比例變多。換言之，U 3隨時在累積C F脈衝數。 (4 )如方塊4所示，為微處理控制電路，此微處理晶片U 3 ，使用内部振盪，是本發明的控制中心，首先測量、 修正值讀寫介面由PIN 15、25、11、17、26腳之信號 分別對應接到測量晶片U 2之P I N 1 8、2 1、2 2、2 3、2 4 ^ 腳，可隨時得知目前測量值的大小，然後取出相對應 的修正值，填入U 2内，達到維持準確度目的。 本發明用Q 2及D1 5 ，含組成光學埠，做為和外部 抄表器（如PDA) 之光學通訊口，D1 5為紅外線發射LED ，可將電表内存資料，透過TXD 之電氣信號，轉變為0 紅外光的型態，將資料傳送出去，而Q 2則做為接收外 部抄表器（如P D A )之紅外光信號，轉換為電氣信號R X D ，給U 3來處理。

第11頁 200424530 五、發明說明C7) — 本發明之計量器指示·是經由U 3之馬達控制介面 來完成，11 3之P I N 7、8、2 1、2 2等四條信號線來控制 步進馬達旋轉方向、角度和旋轉速度。 _ 以本實施例說明如下： 1 、所選用之微型步進馬達，每3步為1度，即1080步 - 旋轉一圈（3x 360 = 1080)。換言之，本實施例步進 馬達，每送出1 0 8 0個信號，剛好旋轉3 6 0 度，即 旋轉一圈。 2 、計量器指示為整數五位數，單位為仟瓦小時 (K W Η )，即俗稱1度電，也就是表示個位數0〜9， 每個數字代表1度，每轉0 . 1圈為1千瓦小時，也籲 可用3600000瓦秒來表示。（lx 1000x 3600 = 3600000WS) 3 、微型馬達透過3 : 1 0 的齒輪比加在計量器最小一 位數，換言之，微型馬達轉1 0圈，個位數會轉3 ' 圈，也就是說步進馬達走3 6 0 0步，個位計量器走 < 1 圈 °(1080+3xl0=3600) 4 、綜合1〜3 所述，在本實施例中，微型馬達每走一 步（STEP)剛好為1 0 0 0 0瓦秒（ 1 0 0 0 0 WS)，即每當微 處理晶片（U 3 )由C F累積到1 0 0 0個計數時，即 1 0 0 0 0 瓦秒的能量時，便指揮步進馬達向前走一 φ 步（STEP)，使計量器旋轉一個角度，這個角度對 瓦時計量器而言，即能量增加1 0 0 0 0 瓦秒。計算 式如下：

第12頁 200424530 五、發明說明C8) 3 6 0 0 0 0 0 0 X 3 4- 1 0 4- 1 0 8 0 - 1 0 0 0 0 WS 其中3 6 0 0 0 0 0 0為計量器最小單位一轉代表之能量 ，即 3 6 0 0 0 0 0 0 瓦秒或 1 0 K W Η ( 1 0 度電）。 一 微型步進馬達到計量器之齒輪比為3 : 1 0。 步進馬達解析度為每3步一度，一轉360度，共須 走1 0 8 0步。 5 、ϋ 3從U 2之C F所接收到的脈衝，每個脈衝代表為1 〇 瓦秒，設定U2内部暫存器使輸出為1 〇WS/Pu 1 se ， 因此必須累積1 0 〇 〇個脈衝（1 〇 〇 〇 〇 W S / 1 0 W S二1 0 0 0 ) ’便送出一個信號給步進馬達走一步，將能量累 積指示在計量器上，因為CF的脈衝數，同比例於· U 2所測量到的電能。每1 〇 〇 〇個脈衝，令步進馬達 走一步，因此用電量大，每秒所計數到之CF數量 就多，馬達旋轉速度快，其所帶動的計量器便毫 無誤差的將C F之脈衝數，用數字表示出來，達到 -瓦時能量之記錄及指示。換句話說，每1 〇 〇 〇個脈 衝，令步進馬達走一步，因此用電量大，每秒所 計數到之CF數量就多，馬達旋轉速度快，其所帶 動的計量器便毫無誤差的將C F之脈衝數，用數字 表示出來’達到瓦時能量之記錄及指示。舉例來 說，例如用電量為3 0A ，電壓為2 2 0 V，功率因數φ 為1. 0 ’持績用電半小時。 5.1使用電能為3.3度，計算方式如下： 30Ax 220Vx l.〇x 〇.5 = 3300WH = 3.3KWH = 3.3 度

第13頁 200424530 五、發明說明（、9) 5 . 2 C F總共輸出脈衝數為1 1 8 8 0 0 0 P u 1 s e， 計算式如下： 3 3 0 OWH X 3600-11 88 0000 WS (因 1 小時二3600 、 秒 Η — S) 11880000WS/10WS二1188000 pulse (因U2 之 _ CF每個Pulse代表10WS) 5.3 U3應送到步進馬達之步數（STEP)為1 1 8 8 0步 ，計算式如下： 1 1 8 8 0 0 0 / 1 0 0 0 = 1 1 8 8步（因能量累積到 1 0 0 0 0 WS，便送1個STEP信號給馬達） 5 · 4計量器的指示為： _ 1188/3600 = 0.33(因馬達3600 個 STEP轉一圈） 計量器毫無誤差的指示在3.3KWH(3.3度）處 〇 另外本發明之燈號指示介面，留在方塊5介紹，_ 校調介面留在方塊6介紹。 (5)如方塊5所示，為燈號指示電路，首先其中所設之晶 片U4是當pul se、CS、CS1、CF四條信號線之推動及反 向用，pulse信號推動D4、D5兩顆紅外線LED，R18及 R 1 9為限流電阻，其中D 4即為第一圖之編號標示1 1 ( 上方校調紅外光信號），D 5為第一圖之編號標示8 ( _ 前方校調紅外光信號），本發明之電表常數設為K h二 7.2 ，與習用機械表之電表常數相同，也就是說電表 圓盤每走一轉，能量為7. 2WH ，D4和D5會同時亮一下

第14頁 200424530 五、發明說明（丨o) ，亮的比例約佔總能量的5 ΰ/〇，使用兩顆紅外光L E D 的 原因是，便於校調機構設計，從前方或上方都可容易 取得能量校調信號。 - C S及C S 1 則是配合產生控制U 2及校調介面晶片U 6的時 序相位所設並且加強推動能力。 ’ D7〜Dl 1為五顆可見紅光LED(如第一圖之標示7所），依 次代表轉盤目前所旋轉的位置，例如D 7為0〜2 0 % ，D 8 為2 1〜4 0 %，依次類推。在正常使用下，L E D 點亮順序 由D7〜D11 ，一次點亮一顆LED ，若接線錯誤造成反轉 時，點亮順序變成D 1 1〜D 7。 D 6為1 0 WS指示燈，代表電能累積每達到1 0 WS ( 1 0瓦秒）· ，便使D 6閃爍一次，做為始動校驗或微小電力指示之 用。 D12為DMO指示燈，燈亮代表使用電力超過15KW以上， 即超載警告，在本實施例裡，定義1 5分鐘使用電能若 ~ 超過3 . 7 5度，便使D 1 2 恆點亮，亦即平均功率在1 5 K W ^ 以上時，會使DMO 恆亮，直到下次抄表時才清除熄滅 〇 D 1 3為LPF指示燈，燈亮代表功率因數小於0 . 8 ，即低 功率因數警告，在本實施例裡，定義本月乏時計累積 值，超過瓦時計之7 5 %以上時，使D 1 3點亮，抄表時清0 除之，並重新累計乏時計及瓦時計值，並隨時比較。 D 1 4 為STΟP指示燈，燈亮代表電表未有電流經過，做 為潛動校驗，或是否漏電指示之用。

第15頁 200424530 五 發明說明Ul) 6)如方塊6所示，為校調介面’基本上它只是一個具有 8條信號線的插座（S 0 C K E T ) ’和一只F R A Μ共用記憶體 U 6 ，在本實施例中微處理晶片D 3 ，便是透過J 1插座 (SOCKET )與一夕卜部校調設蒲連線，在校調時與外部校 調設備共用記憶體U 6，F R A M ( F e r r 〇 e 1 e c t r i c Nonvolatile RAM)，以SPI(Serial Peripheral I n t e r f a c e )介面方式做資料交換，描述如下： 6 · 1 外部校調設備控制當下的試驗條件（即控制試，驗 電流及角度等），然後把在此試驗點的暫存器存 入值（初始值），放入F RAM内，然後利用校調介面 控制訊號C M D的準位告知U 3來拿暫存器之初始值 6 · 2 ϋ 3透過校調介面j i得知c M D信號，便到f R A Μ拿出 初始值，並且擺到U 2之暫存器内，等待一段時間 後（數秒鐘），便拿取U2之相關測量值，一樣透過 才父調介面j 1，放入共用記憶體F R A Μ内，然後一樣 經由C M D 告知外部校調設備到F R A Μ來拿在初始值 校正下的測量值。 3 外部校調設備拿走F R A Μ内之測量值後，便與標準 儀器所取得之值做比較及計算得知修正值，然後 再告知U 3來拿修正值，此時修正值已取代初始值 6 · U 3拿出修正值，填入U 2内，隔數秒後再將測試結 果放入F RAM，如此重複數次後，便可得到準確的

IM 第16頁 200424530 五、發明說明（12) 測量值。 6.5 外部校調設備都確認好在本試驗點各項測量結果 都合乎準確度要求後，便記錄各暫存器内容（即 修正值），然後改變下一個試驗條件，重複上述 6 · 1〜6 · 4 ，直到每個試驗點都校調完畢，使可得 到各試驗點下的修正值。 6 · 6 全部校調修正值都齊全後，U 3便可將F R A Μ之所有 修正值全部燒寫在U 3之快閃記憶體内（F LA S Η R〇Μ )永久保存，使用時，U 3便根據當下之用電 條件，取出相對應的修正值，存入U2内，使U2 — 直工作在最佳狀況，提供最準確的能量輸出信號 〇 (7)如方塊7所示，為步進馬達推動電路，步進馬達 (ΜΟΤΟ- 1 )内有兩組線圈線路圖，代號L 3與L4，分別由 U3 之輸出信號Coil B-1 ^ Coil B-2 及Coil A-1、Coil A - 2所推動，如前所述，U 3每計數能量累積達到1 0 0 0 0 W S時，便透過這4條馬達推動信號，使馬達向前走一 步，使其帶動計量器，將能量累計在計量器指數上。 相關旋轉關係如下表所示：

定轉位置 馬達 coili^ 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 … MOA-1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 MOA-2 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 MOB-1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 MOB-2 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 順時針方向 第17頁 200424530 五、發明說明〔13) 因為微型步進馬達力矩夠，其旋轉的角度或圈數，都 是用數位信號所控制的，沒有機械表計量器齒輪摩擦影響 到誤差的情形，也沒有所謂轉盤摩擦、軸承磨損影響準確 度等之問題。 上述所揭露之使用暫存器校調電表及微型步進馬達帶 動計量器之裝置，僅為本發明之較佳實施例，惟其並非用 以限定本發明技術範圍，舉凡其它等效應用或基於前項技 術手段所為結構上簡易變更或置換者，自仍包於本發明之 技術特徵。 綜上所述，誠可見本發明利用微處理晶片之快閃記憶 體（FLASH ROM) 來記憶調校修正值，來改善電表之準確度 ，同時用微型步進馬達來轉動計量器之設計，並增加有微 小電能指示（10WS)，超載用電警告（DM0)，低功率因數警 告（LPF)，及未用電指示（STOP)及由光學埠自動抄表等功 能，其整體組成確實新穎，可以用更低成本、更高準確度 和性能來代替傳統全機械結構之單相三線式圓形計費電表 ，故已具顯著實用性無訛，為此依法提出新型專利申請， 惟請 鈞局惠予詳審並賜准專利，實感德便。

第18頁 200424530 圖式簡單說明 第一圖為本發明之立體分解示意圖 弟*一圖為本發明之電路圖。 第三圖為本發明之方塊圖。 【主要圖號說明】 外殼； 光學埠； 銘牌； 4 :前方紅外光通訊介面； 瓦時計量器； 微型步進馬達； 7 :模擬機械表轉盤旋轉指示燈； 8 :功能指示LED燈； 計量器固定架； 1 0 :電表校調介面； 1 1 :上方校調紅外光信號； 1 2 :電表測量基板； 1 3 :接線轉接板； 14 第一元件比流器 1 5 :第三元件比流器； 1 6 :第一元件電流端子； 1 7 :第三元件電流端子； 1 8 :底座； SPI(Serial Peripheral Interface):串列外部介面； FRAM(Ferroelectric Nonvolatile RAM):鐵電存儲器

第19頁 200424530 圖式簡單說明 可高速讀寫，且不限次擦寫的一種記憶體； F L A S H R 0 Μ :快閃記憶體，可永久保存記憶； Τ 1 :電源變壓器； CT 1 、CT2 :第一元件及第三元件之比流器； L 1 、L 2 :編號1及2之電感器； L 3、L 4 :步進馬達（Μ 0 Τ 0 1 ) 之兩組線圈，可藉由此兩組線 圈的電流流向或不流電，達到進、退位及保持的 目的； IC :積體電路； U1 :開關式穩壓晶片，型號LM 2 5 7 5 ; U2 :測量晶片，型號ADE 7754 ; U3 :微處理晶片，型號Cy8C2 64 43 ; U4 :推動及反向晶片，型號74LS2 4 0 ; M0T01 :微型步進馬達； LED :發光二極體，可為可見光或紅外光（不可見光）； X1 :振盪晶體； R Y 1 :編號1之繼電器； J1 :校調介面插座（SOCKET); Q1 :電晶體； PI 、P2 :電表市電電壓220 V ;

超載2 0 0 A 超載2 0 0 A 1 S - 1 L ·•電表第一元件電流線圈，額定3 0 A 3 S - 3 L ··電表第三元件電流線圈，額定3 0 A 5 V :數位電路使用電源； A V D D :線性電路使用電源； Η 1^· 第20頁 200424530 圖式簡單說明 C F ·電能輸出信號

IAP、 ICP、 VAP、 VREF /RES /IRQ /cs ： DIN ： SCLK D o u t CS1 ： SI ： SCK SO : RWO RW1 CMD DGND I A N :待測量之輸入電流q第一元件）； I C N :待測量之輸入電流〔第三元件）； V C P :待測量之輪入電壓： :測量參考電壓； :開機RESET信號； :中斷要求輸出信f虎； 測量晶片資料讀寫用（U3讀寫U2 SPI介面信號）； 測量晶片資料輸入用（U3讀寫U2 SPI介面信號）； :測量晶片資料讀寫用時基信號（U 3讀寫U2. SP I介面 信號）； :測量晶片資料輸出用（U3讀寫U2 SPI介面信號）； 校調介面資料讀寫用（U3透過J 1讀寫外部]^繃，spi 介面信號）； 校調介面資料輸入用（U3透過η讀寫外部”純 面信號）； 校調介面資料讀寫用的時基信號（1]3透 FRAM ，SPI介面信號）； 貝.马W 口丨 SPI介 校調介面資料輸出用（U 3透過J 1讀寫外部F R a Μ 面信號）； 校調介面共用FRAM協定處理信號； 校調介面共用FRAM協定處理信號； 校調介面控制信號； :數位信號地線；

200424530 圖式簡單說明 P U 1 s e :脈衝信號，用以推動紅外光校調信號； L E D 1〜L E D 5 :指示轉盤旋轉，發光二極體信號；

Coil A-1:步進馬達（MOTTO-l)之推動信號； 一

Co 1 1 A-2 :步進馬達（ΜΟΤΟ-1 )之推動信號； C〇i 1 Β-1 :步進馬達（Μ0Τ0-1 )之推動信號； - C:〇1 1 B - 2 :步進馬達（Μ 0T 0 - 1 )之推動信號； C Τ :超載電流下，驅動R Υ 1及R Υ 2動作使量程增加； RXD :資料接收； Τ X D :資料傳送； •

第22頁

Claims (1)

1. 200424530 申請專利範圍 種單相三線電子式電表之結構，包括： 一第一元件電流端子，其與市電之電線之一線端 相接； 第三元件電流端子，其與市電之電線另一線端 相接； 一第一元件比流器，其接於第一元件之兩電流端 子間； 一第三元件比流器，其接於第三元件之兩電流端 子間； 表測量基板，其與第一元件比流器、第三元 、第一元件電流端子、第三元件電流端子間 相接，且電表測量基板上含有具微處理晶片 與測量晶片之控制電路； 時計量器，其具有數個數字轉輪，各數字轉 電 件比流器 以電訊線 一瓦 輪僅露出一個數字；及 一微 並帶動最 至電表測 2 、如申請專 結構，其 訊號燈。 3 、如申請專 結構，其 4、如申請專 型步進馬達，其.與瓦時計量器之轉軸相接， 右側之數字轉輪，且微型步進馬達係接受來 量基板之控制而轉動。 利範圍第1項所述之單相三線電子式電表之 中電表測量基板上更含有一上方校調紅外光 利範圍第1項所述之單相三線電子式電表之 中電表測量基板上更含有一電表校調介面。 利範圍第3項所述之單相三線電子式電表之

   第23頁 200424530 六、申請專利範圍 結構，其中電表測量基板上之電表校調介面為一連接 器。 5 、如申請專利範圍第1項所述之單相三線電子式電表之 結構，其中電表測量基板上更以一軟質電路板上之線 路與一指示燈板相接。 6 、如申請專利範圍第5項所述之單相三線電子式電表之 結構，其中指示燈板上設有數模擬機械表轉盤旋轉之 指示燈。 7 、如申請專利範圍第5項所述之單相三線電子式電表之 結構，其中指示燈板上設有一前方校調紅外光信號燈 〇 8 、一種單相三線電子式電表之運作方法，藉由所設置之 一微處理晶片内的一快閃記憶體（FLASH ROM ) ，儲 存程式碼及相關資料，更存有電表的校調修正值，使 電表在運轉時，微處理晶片根據當下之用電情況，自 快閃記憶體内找出相對應的修正值，寫入電能之一測 量晶片内的暫存器，使其測量結果合乎準確度要求， 同時，微處理晶片會累計用電電能，每達到一定能量 時，便送出一個信號給微型步進馬達，令其走一步（ STEP )，即旋轉一固定之角度，帶動一瓦時計量器之 轉動，即將電能記錄顯示在計量器上。 9 、如申請專利範圍第8項所述之單相三線電子式電表之 運作方法，其中微處理晶片累計用電能量為以1 〇 〇 〇 〇 WS (瓦秒）為一單位，便送出信號。

   第24頁 200424530 六、申請專利範圍 1 0、如申請專利範圍第8項所述之單相三線電子式電表之 運作方法，其中微處理晶片為被設定接收測量晶片之 C F信號，C F信號已被測量晶片内之設定用暫存器設定 為一個脈衝為1 0瓦秒（1 0 W S / P u 1 s e )的能量，而測量晶 片内之校調用暫存器，則存有當下用電情況下最佳的 修正值，用以確保C F所輸出的一個脈衝（P u 1 s e ) 剛好 為1 0瓦秒（10WS)。 1 1 、如申請專利範圍第8項所述之單相三線電子式電表之 運作方法，其中步進馬達設定其解析度為3步1度（1° /3 STEP)，並且經由3 : 1 0的齒輪比加在計量器最小 位數代表能量為1度，或稱1KWH( 3 6 0 0 WS)，因此，步 進馬達必須走3 6 0 0 0 0步（STEP)，才能令計量器最小位 數（個位數）旋轉一圈。 1 2、一種單相三線電子式電表之校量方法，於電表内設定 有一誤差的校調修正值，係電表生產製造時，經由一 校調介面之連接讀取一外部校調設備的一共用記憶體 FRAM(Ferroelectric Nonvolatile RAM)内的所有試 驗點之修正值，然後再全部存放在微處理晶片内的快 閃記憶體（FLASH ROM) 永久保存，其修正值内容特性 剛好為此電表測量晶片及週邊測量電路所適用，便能 達到最佳的準確度。 1 3、如申請專利範圍第1 2項所述之單相三線電子式電表之 校調方法，其步驟為： a 、外部校調設備控制當下的試驗條件（即控制試驗 200424530 六、申請專利範圍 電流及角度等），然後把在此試驗點的暫存器存 · 入值（初始值），放入F RAM内，然後利用校調介 -面控制訊號CMD 的準位告知微處理晶片來拿暫存 / 器之初始值； b 、微處理晶片透過校調介面得知C M D 信號，便到 - F R AM拿出初始值，並且擺到微處理晶片之暫存器 内，等待一段時間後（數秒鐘），便拿取測量晶 片之相關測量值，一樣透過校調介面，放入共用 記憶體FRAM内，然後一樣經由CMD 告知外部校調 設備到F R A Μ來拿在初始值校正下的測量值； c 、外部校調設備拿走F R A Μ内之測量值後，便與標準春 儀器所取得之值做比較及計算得知修正值，然後 再告知微處理晶片來拿修正值，此時修正值已取 代初始值； d 、微處理晶片拿出修正值，填入量測晶片内，隔數 _ 秒後再將測試結果放入FRAM，如此重複數次後， ， 便可得到準確的測量值； e 、外部校調設備都確認好在本試驗點各項測量結果 都合乎準確度要求後，便記錄各暫存器内容（即 修正值），然後改變下一個試驗條件，重複上述 a〜d ，直到每個試驗點都校調完畢，使可得到φ 各試驗點下的修正值； f 、全部校調修正值都齊全後，微處理晶片透過校調 介面，將FRAM之所有修正值全部燒寫在微處理晶

   第26頁 200424530 申請專利範圍

   片之快閃記憶體内（F L A S H R〇Μ ) 永久保存，使用 時，微處理晶片便根據當下之用電條件，取出相 對應的修正值，存入量測晶片内，使量測晶片一 直工作在最佳狀況，提供最準確的能量輸出信號 第27頁