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專利名稱：數(shù)字電度表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種多用戶數(shù)字電度表，屬于物理領(lǐng)域的電功率測(cè)量裝置。
目前，市場(chǎng)上常用的是單用戶電磁式電度表，這種電度表存在精度低、易損壞、度量范圍不可擴(kuò)展等問題，當(dāng)供電網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)電壓、電流波動(dòng)時(shí)，易造成使用的電器損壞，造成國(guó)家財(cái)產(chǎn)的損失，特別嚴(yán)重的是容易產(chǎn)生各種竊電現(xiàn)象。為解決此類問題出現(xiàn)了多種具有過載保護(hù)、防竊電作用的電度表，也只是在原有電度表的電路上加上一些保護(hù)電路，這樣增加成本不易推廣。目前市場(chǎng)上還出現(xiàn)一種單用戶使用的數(shù)字電度表，也存在成本偏高、資源利用率差、不易推廣使用的缺點(diǎn)。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種多用戶共享的、由數(shù)字邏輯電路控制的、智能化數(shù)字電度表。
本實(shí)用新型所提供的數(shù)字電度表是由如下方案實(shí)現(xiàn)的，這種數(shù)字電度表是由電源及其保護(hù)電路、采樣電路、信號(hào)調(diào)整和數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路、譯碼顯示電路、時(shí)序控制及計(jì)算和戶號(hào)發(fā)生電路，鍵控輸入電路，共七部分組成，其特點(diǎn)在于采用了多路分時(shí)采樣電路，由時(shí)序控制、計(jì)算和戶號(hào)發(fā)生電路控制信號(hào)調(diào)整、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路、電源及其保護(hù)電路及譯碼顯示電路的工作，信號(hào)調(diào)整、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸入端與多路分時(shí)采樣電路相接，其輸出接時(shí)序控制、計(jì)算和戶號(hào)發(fā)生電路，時(shí)序控制、計(jì)算和戶號(hào)發(fā)生電路的輸出分別接數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路、譯碼顯示電路和電源保護(hù)電路，多路分時(shí)采樣電路由電流傳感器陣列T1、電壓傳感器T2和模擬開關(guān)IC1組成，電壓傳感器T2輸出與信號(hào)調(diào)整和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路相接，電流傳感器陣列T1輸出通過模擬開關(guān)后輸入至信號(hào)調(diào)整和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，時(shí)序控制、計(jì)算和戶號(hào)發(fā)生電路有兩類組成方式，第一是由可編程邏輯陣列(PLA)IC2、同步計(jì)數(shù)器IC3、IC4讀寫時(shí)序電路和計(jì)算處理電路組成，產(chǎn)生戶號(hào)的同步計(jì)數(shù)器IC3和輔助PLA工作的計(jì)數(shù)器IC4分別接PLA－IC2的輸入，其輸出與讀寫時(shí)序電路和功能執(zhí)行電路相接，計(jì)算處理電路接讀寫時(shí)序電路的輸出，所述讀寫時(shí)序電路包括電容C1、電阻R1、二極管D1及施密特觸發(fā)器IC5構(gòu)成的脈沖限寬電路和施密特觸發(fā)器IC6、IC8、電阻R2、R3、電容C2、C3構(gòu)成的兩級(jí)延時(shí)電路，兩級(jí)延時(shí)電路由非門IC7相接，限寬電路的輸入端與PLA輸出相接，兩級(jí)延時(shí)電路輸出端分別接計(jì)算處理電路與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路，所述計(jì)算處理電路包括寄存器IC9與加法器IC10，寄存器的數(shù)據(jù)輸入端與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器電路輸出相接，其輸出端接加法器的數(shù)據(jù)輸入端、其鎖存控制端與讀寫時(shí)序電路的一個(gè)輸出端相接。所述的PLA也可由若干分立器件(與、或、非等門電路)代替。時(shí)序控制、計(jì)算和戶號(hào)發(fā)生電路第二組成方式是采用單片機(jī)或單板機(jī)及其接口電路構(gòu)成的系統(tǒng)。
該數(shù)字電度表工作原理是交流電由總線分往各個(gè)用戶分線路，電流傳感器分時(shí)測(cè)得各分路電流大小、電壓高低信號(hào)，經(jīng)過調(diào)整處理之后進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并且與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路中相應(yīng)內(nèi)容相加。然后轉(zhuǎn)入下一戶重復(fù)這一過程。同時(shí)適時(shí)進(jìn)行顯示等功能處理。這些工作是在PLA和計(jì)數(shù)器構(gòu)成的時(shí)序控制、計(jì)算和戶號(hào)發(fā)生電路或單片機(jī)單板機(jī)及其相應(yīng)接口電路控制之下完成的。采用PLA的時(shí)序控制、計(jì)算和戶號(hào)發(fā)生電路的工作程序如下產(chǎn)生戶號(hào)的計(jì)數(shù)器IC3接收模數(shù)轉(zhuǎn)換電路發(fā)出的本次轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，向PLA－IC2發(fā)出相應(yīng)的信號(hào)，PLA－IC2在輔助同步計(jì)數(shù)器IC4下進(jìn)行工作，向數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路發(fā)出地址信號(hào)，同時(shí)向讀寫時(shí)序電路發(fā)出信號(hào)控制計(jì)算處理電路工作。同時(shí)由PLA－IC2向功能執(zhí)行電路發(fā)出工作指令，相應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路和譯碼顯示電路工作。當(dāng)交流電路上過載時(shí)，由A／D產(chǎn)生溢出信號(hào)驅(qū)動(dòng)保護(hù)電閘工作。采用單片機(jī)或單板機(jī)及其接口電路構(gòu)成的時(shí)序控制、計(jì)算和戶號(hào)發(fā)生電路其工作原理為如下處理器發(fā)出戶號(hào)控制模擬開關(guān)選通一路，送A／D(或D／A＋比較器)產(chǎn)生電流電壓的數(shù)據(jù)量，處理器通過接口電路讀入該數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路中相應(yīng)的內(nèi)容一起作運(yùn)算處理后存入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路，同時(shí)處理器適時(shí)讀入狀態(tài)和開關(guān)按鍵信號(hào)并作相應(yīng)的處理，處理器適當(dāng)時(shí)發(fā)出數(shù)據(jù)刷新顯示寄存器。
本實(shí)用新型所提供數(shù)字電度表，由于采用了電流傳感器進(jìn)行多路分時(shí)采樣的方法，具有多用戶共享性，即一只電度表可以至少供16戶共同使用，提高了資源利用率。同時(shí)，由于整個(gè)電度表的工作是由數(shù)字邏輯電路控制，所以它的智能化程度較高，具有精度高、使用壽命長(zhǎng)、價(jià)格低、度量范圍和公用戶數(shù)可以充分?jǐn)U展等優(yōu)點(diǎn)，具有過載保護(hù)和防竊電的功能，適用于居民用戶及工廠的單相、三相或直流電功率等參數(shù)的計(jì)量。



圖1、本實(shí)用新型提供的數(shù)字電度表的原理框圖圖2、本實(shí)用新型提供的數(shù)字電度表的實(shí)施例1時(shí)序控制、計(jì)算和戶號(hào)發(fā)生電路方框圖圖3、本實(shí)用新型提供的數(shù)字電度表的實(shí)施例2原理框圖圖4、本實(shí)用新型提供的數(shù)字電度表的實(shí)施例2的工作流程圖；圖5、本實(shí)用新型提供的數(shù)字電度表的實(shí)施例1的電路原理圖圖6、本實(shí)用新型提供的數(shù)字電度表的實(shí)施例1的時(shí)序控制電路原理圖圖7、本實(shí)用新型提供的數(shù)字電度表的實(shí)施例1的用分立器件代替PLA的時(shí)序控制電路原理圖圖8、本實(shí)用新型提供的數(shù)字電度表的實(shí)施例2的電路原理圖
以下結(jié)合附圖說明本實(shí)用新型的實(shí)施實(shí)施例1電路原理圖見圖5，原理框圖見圖1，時(shí)序電路原理圖見圖6，時(shí)序控制、計(jì)算和戶號(hào)發(fā)生電路方框圖見圖2電源及其保護(hù)電路由變壓器、整流器、電瓶、電動(dòng)閘刀組成，分時(shí)采樣電路由磁感應(yīng)電路和模擬開關(guān)CC4067組成，信號(hào)調(diào)整和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路由測(cè)量峰值的二極管電容電路和模擬乘法器MC1596以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器CC14433組成，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路是存儲(chǔ)器CC5105，時(shí)序控制、計(jì)算和戶號(hào)發(fā)生電路由PLA、輔助計(jì)數(shù)器、戶號(hào)計(jì)數(shù)器CC4520、BCD加法器CC15460、施密特觸發(fā)器CC40106、寄存器CC4043等組成，鍵控輸入電路由微動(dòng)開關(guān)及施密特觸發(fā)器CC40106組成。
其中的PLA也可由分立器件代替代替后的時(shí)序控制電路原理圖見圖7。
工作過程(1)采集數(shù)據(jù)。磁感應(yīng)陣列輸出各個(gè)分路電流大小信號(hào)，經(jīng)過模擬開關(guān)CC4067選通一路，電壓感應(yīng)器輸出線路上電壓大小信號(hào)，兩路信號(hào)經(jīng)模擬乘法器MC1596相乘后輸出至A／D

CC14433，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。(2)處理。數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)據(jù)選擇器C540送BCD加法器CC14560，與存儲(chǔ)器CM5105中相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行帶進(jìn)位加運(yùn)算，結(jié)果存入存儲(chǔ)器，同時(shí)顯示譯碼器CC4595B和C4543分別對(duì)戶號(hào)和電度數(shù)譯碼，并且驅(qū)動(dòng)液晶或熒光顯示器。(3)保護(hù)。分線路上功率超載時(shí)，A／D產(chǎn)生溢出信號(hào)，控制電閘斷開。電源斷電時(shí)由時(shí)序控制產(chǎn)生停電保護(hù)信號(hào)控制存貯器的選通信號(hào)端止。
實(shí)施例2電路原理圖見圖8，原理框圖見圖3、工作流程圖見圖4電源及其保護(hù)電路由變壓器、整流器、電瓶、電動(dòng)閘刀組成，分時(shí)采樣電路由磁感應(yīng)電路和模擬開關(guān)CC4067組成，信號(hào)調(diào)整和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路由測(cè)量峰值的二極管電容電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD571(或AD7527＋比較器)組成，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路是存儲(chǔ)器2114或CC5105，時(shí)序控制、計(jì)算和戶號(hào)發(fā)生電路由單片機(jī)8048H和I／O擴(kuò)展單元等組成，鍵控輸入電路由微動(dòng)開關(guān)及施密特觸發(fā)器CC40106組成。
工作過程(1)采集數(shù)據(jù)。磁感應(yīng)陣列輸出各個(gè)分路電流大小信號(hào)、電壓感應(yīng)器輸出線路上電壓大小信號(hào)，處理器發(fā)出戶號(hào)碼控制模擬開關(guān)CC4067選通一路，經(jīng)過A／D

AD571轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。(2)處理。數(shù)據(jù)經(jīng)過I／O擴(kuò)展單元讀入處理器8048，與存儲(chǔ)器CM5105中相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行帶進(jìn)位加運(yùn)算，結(jié)果存入存儲(chǔ)器，同時(shí)顯示譯碼器CC4595B和C4543分別對(duì)戶號(hào)和電度數(shù)譯碼，并且驅(qū)動(dòng)液晶或熒光顯示器。(3)保護(hù)。分線路上功率超載時(shí)，處理器送出溢出信號(hào)，控制電閘斷開。
權(quán)利要求1.一種數(shù)字電度表由電源及其保護(hù)電路、采樣電路、信號(hào)調(diào)整和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路、譯碼顯示電路、時(shí)序控制、計(jì)算及戶號(hào)發(fā)生電路鍵控輸入電路組成，其特征在于(1)采用了多路分時(shí)采樣電路，(2)由時(shí)序控制、計(jì)算和戶號(hào)發(fā)生電路控制信號(hào)調(diào)整、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路、電源及其保護(hù)電路及譯碼顯示電路的工作，信號(hào)調(diào)整、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸入端與多路分時(shí)采樣電路相接，其輸出接時(shí)序控制、計(jì)算和戶號(hào)發(fā)生電路，時(shí)序控制、計(jì)算和戶號(hào)發(fā)生電路的輸出分別接數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路、譯碼顯示電路和電源及其保護(hù)電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字電度表，其特征在于所述的多路分時(shí)采樣電路由電流傳感器陣列T1、電壓傳感器T2和模擬開關(guān)IC1組成，電壓傳感器T2輸出與信號(hào)調(diào)整和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路相接，電流傳感器陣列T1輸出通過模擬開關(guān)后輸入至信號(hào)調(diào)整和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1及2所述的數(shù)字電度表，其特征在于所述的時(shí)序控制、計(jì)算和戶號(hào)發(fā)生電路，是由可編程邏輯陣列PLA－IC2同步計(jì)數(shù)器IC3、IC4，讀寫時(shí)序電路和計(jì)算處理電路組成，產(chǎn)生戶號(hào)的同步計(jì)數(shù)器IC3和輔助PLA工作的計(jì)數(shù)器IC4分別接PLA的輸入，其輸出與讀寫時(shí)序電路和功能執(zhí)行電路相接，計(jì)算處理電路接讀寫時(shí)序電路的輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)字電度表，其特征在于所述時(shí)序控制、計(jì)算和戶號(hào)發(fā)生電路中讀寫時(shí)序電路包括電容C1、電阻R1、二極管D1及施密特觸發(fā)器IC5構(gòu)成的脈沖限寬電路和施密特觸發(fā)器IC6、IC8、電阻R2、R3、電容C2、C3構(gòu)成的二級(jí)延時(shí)電路，兩級(jí)延時(shí)電路由非門IC7相接，限寬電路的輸入端與PLA輸出相接，二級(jí)延時(shí)電路輸出端分別接計(jì)算處理電路與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)字電度表，其特征在于所述時(shí)序控制、計(jì)算和戶號(hào)發(fā)生電路中計(jì)算處理電路包括寄存器IC9與加法器IC10，寄存器的數(shù)據(jù)輸入端與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路輸出相接，其輸出端接加法器的數(shù)據(jù)輸入端、其鎖存控制端與時(shí)序電路的一個(gè)輸出端相接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1及2所述的數(shù)字電度表其特征在于所述的時(shí)序控制、計(jì)算和戶號(hào)發(fā)生電路也可以采用單片機(jī)(單板機(jī))及其接口電路構(gòu)成的系統(tǒng)。
專利摘要本實(shí)用新型所提供一種數(shù)字電度表，該數(shù)字電度表采用了電流傳感器進(jìn)行多路分時(shí)采樣的方法，具有多用戶共享性，即一只電度表可以至少供16戶共同使用，提高了資源利用率。本實(shí)用新型由保護(hù)電路、采樣電路、信號(hào)調(diào)整和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路、譯碼、顯示電路、時(shí)序控制、計(jì)算及戶號(hào)發(fā)生電路鍵控輸入電路組成。
文檔編號(hào)G01R21/06GK2083755SQ90225208
公開日1991年8月28日 申請(qǐng)日期1990年11月27日 優(yōu)先權(quán)日1990年11月27日
發(fā)明者朱奇云 申請(qǐng)人:朱奇云