專利名稱：袖珍數字瓦特表的制作方法
技術領域：
本實用新型是一種工業測試儀表。
現在常用的測試儀表為數字功率電能表，其主要原理如
圖1。它的核心運算器件為時分割乘法器〔1〕，被測功率的電壓u，電流i取樣后，得Ux，Uy信號輸入時分割乘法器〔1〕相乘，經低通濾波器〔2〕輸出直流電平E，它的運算公式為Ux＝KUUmSinwtUy＝KIImSin(wt＋φ)其中Um被測功率的交流電壓幅值。
Im被測功率的交流電流幅值。
φu和i之間的相位角。
KUUx經分壓器等變化部份的轉換系數。
KIi轉換成Uy的轉換系數。
所以V0＝KUxUy＝KpUICosφ－KUICos(2wt＋φ)其中Kp KKUKIU幅值為Um的電壓有效值。
I幅值為Im的電流有效值。
其前項反映交流有功功率，后一項被濾波器〔2〕濾掉。前項為直流電平，經濾波器〔2〕后為E輸出，E經V／F轉換器〔3〕變成頻率脈沖，由電子計數器〔4〕根據時控器〔6〕信號在一段時間計數，得到功率和電能。當時控時間短時，即顯示功率。當時控時間長時(例100S)，即顯示功率計算值，即電能。但它雖精度高，功率圍數測試范圍大，但測試頻率低，電子線路復雜，調整困難，成本較高，結構復雜等。
其主要應用音頻(工頻)交流電的功率測試。
本實用新型是為社會提供一種方便測試單相用電功率的小型化儀表，并解決非正弦周期交流電和高頻電信號的功率測試，通過適當改型應用于三相用電器功率測試。
本實用新型袖珍數字瓦特表的主要特征為由被測功率電壓、電流采集塊〔7〕，周期交流電信號功率測試模塊〔8〕，A／D轉換器〔9〕和顯示器〔10〕組成(圖2)。采用與別人不同的被測功率電壓，電流采集系統〔7〕(圖3)，如他人一般采用電流互感器(CT)采取電流信號，用變壓器(PT)采集電壓信號。
本實用新型采用被測電信號輸入一次接線采集電壓、電流信號，其是通過R1、R2組成的分壓器，R4、R5、R6組成的分流器采用被測功率的電壓、電流信號，而不象其它瓦特表分別接兩次線采集電壓，電流信號。采用周期交流電信號功率測試模塊〔8〕(圖4)用來測試周期交流電的功率，它是通過模擬四象限乘法器集成電路和運算放大器組成電路來實現的。它解決了乘法器電路理想化使用問題及低通有源濾波器電路。模擬四象限乘法器集成電路(IC2)的(4)(9)腳分別為乘法器電路的x、y的正輸入端。當(4)(9)腳輸入、Ux、Uy后，(2)(4)腳乘法器的輸出端)輸出K·Vx·Vy的差模電壓，經運放IC3后由雙端輸出變為單端輸出，經IC1－2組成的有源低通濾波器后，輸出直流電平E，并且該濾波器對直流無附加影響。
其主要原理為，被測功率電壓u電流i信號通過采集系統取樣后，得到Ux、Uy輸入功率測試模塊〔8〕，輸出電壓E。E就反映被測信號的有功功率。其原理為Ux＝KUVmSinwtUy＝KIImSin〔wt＋φ〕Um，Im分別為被測信號的交流電壓，電流的幅值。
φu和i的相角。
KUUx經分壓器等變化的轉換系數。
KIi被轉換成Uy的轉換系數。
V0＝KUxUy＝KpUICosφ－KpUICos(2wt＋φ)Kp KKUKIU幅值為Um的電壓有效值。
I幅值為Im的電流有效值。
V0中的前項為直流分量它反映被測信號的功率，后項為交流分量，經功率測試模塊〔7〕中的低通濾波器后被濾掉，所以功率測試模塊的輸出E為反映被測信號功率的直流電平，經A／D轉換器〔9〕送入顯示器〔10〕顯示。
該電路與他人不同之處模擬四象限乘法器電路被理想化使用及采用特殊有源低通濾波器使其對直流電平的附加影響減至最小。
乘法器電路的(8)(14)腳為，x－，y－的輸入端，通常乘法器電路使用時，將(8)(14)接調零網絡，從而消去Uxos，Uyos對乘法器的影響。其工作原理U0＝K(Ux±Uxos)(Uy±Uyos)±Zos±f(Ux·Uy)＝KUxUy±KUxUyos±KUyUyos±KUxosUyos±Zos±f(UxUy)其中KUxUyosx饋通誤差。
KUxUxosy饋通誤差。
KUxosUyos±Zos輸出失調誤差。
f(Ux·Uy)非線性誤差。
通過調整(8)(12)腳的電壓，使Uxos、Uyos對V0的影響消去。
U0＝KUxUy±f(Ux·Uy)忽略f(Ux·Uy)對U0的影響。
所以U0＝KUxUy本實用新型是將模擬四象限乘法器集成電路的x－、y－的輸入端(8)(12)腳直接接地，因為，當Ux、Uy輸入交流周期電信號時，x、y饋通誤差均為交流分量被低通濾波器濾掉。輸出失調誤差為直流分量通過(W2)電位器調整掉，這樣線路調整大為簡化。
由于模擬四象限乘法器用在高頻情況下工作，從而解決了時分割乘法器組成的瓦特表所不能勝任的工作。由此可得以下結論由模擬四象限乘法器制成的瓦特表，在周期交流電(正弦、非正弦)功率測試的問題，也就解決了。
本實用新型的優點是測試精度高，功率因數測試范圍大(任何φ角都能測)，電子線路簡單，測試頻率高，且能應用于非正弦周期交流電功率測試及音頻(工頻)至高頻的功率測試。該儀表成本低，可靠性高，調整簡單，使用方便。
本實用新型附圖為圖1，數字功率電能表結構方框圖。
圖2，袖珍數字瓦特表結構方框圖。
圖3，被測功率電壓、電流采集系統線路圖。
圖4，周期交流電信號功率測試模塊線路圖。
其中1－時分割乘法器，2－低通濾波器，3－V／F轉換器，4－電子計數器，5－功率、電能顯示器，6－時控器，7－被測功率電壓電流采集系數，8－周期交流電功率測試模塊，9－A／D轉換器，10－顯示器。
MC1595，R、C，等為標準集成電路塊，電阻，電容等。
權利要求1.一種袖珍數字瓦特表，其特征在于由被測功率電壓、電流塊[7]，周期交流電信號功率測試模塊[8]，A/D轉換器[9]和顯示器[10]組成。
2.根據權利要求書1所述的袖珍數字瓦特表，其特征在于被測功率電壓電流塊〔7〕，通過R1、R2組成分壓器，R3、R4、R5組成分流器，采用被測功率信號輸入一次接線采集電壓電流信號。
3.根據權利要求書1所述的袖珍數字瓦特表，其特征在于周期交流電信號功率測試模塊〔8〕通過模擬四象限乘法器集成電路、低通有源濾波器連接組成。
4.根據權利要求書1或3所述的袖珍數字瓦特表其特征在于周期交流電信號功率測試模塊〔8〕中的模擬四象限乘法器集成電路被理想應用。即x－，y－輸入腳直接接地。
專利摘要本實用新型袖珍瓦特表是一種工業用測試儀表，它由被測功率電壓，電流采集塊[7]，周期交流電信號功率測試模塊[8]，A/D轉換器[9]，顯示器[10]組成，采用被測電信號輸入一次接線采集電壓、電流信號，通過周期電信號功率測試電路模塊測得功率。它具有測試精度高，功率因數測試范圍大，電子線路簡單，測試頻率高的優點。且能測試非正弦周期交流電功率及音頻(工頻)和高頻交流電功率。該儀表成本低、可靠性高，體積小，調整簡單，使用方便。
文檔編號G01R21/00GK2031103SQ8721284
公開日1989年1月18日 申請日期1987年12月14日 優先權日1987年12月14日
發明者王強, 劉家棟 申請人:濟南市半導體元件實驗所
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
