专利名称：数字式交流电压电流组合表的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种数字式交流电压电流组合表，主要应用于对电力品质和电力
安全有较高要求的场合，以及对自动化控制需要高可靠性的场合，包括核电、太阳能、风电、 热电和水电的能源管理系统、自动化生产线、小区电力监控、智能建筑、开关柜电力控制柜 及配电盘的交流电压与电流显示。
背景技术：
传统的工频交流电的测量主要是利用电磁式原理制造的交流电压表与交流电流 表，这类仪表利用载流线圈对铁片的作用和两个载流线圈互相作用产生驱动的安培力矩， 同时载流线圈内用于阻尼的游丝等螺旋弹簧会随线圈偏转产生一个阻碍线圈转动的扭转 力矩，因此通过线圈电流的大小决定了指针机构所受的扭转力进而推动其偏转角度的大 小，这是一种典型的模拟测量方法。尽管指针机构转动的角度与线圈的匝数，流过线圈的电 流、磁感应强度、线圈面积和弹簧的扭转系数之间存在一定的线性关系，但是受温度、湿度、 材料、制造工艺的影响，导致误差较大，测量精度受限。 另一方面，超过量程的测量还会使得表头严重偏转，甚至扭曲变形，而且脆弱的游 丝等部件特别容易损坏，可靠性不高。 传统的交流电压表与交流电流表均为独立安装结构，且为面板安装结构，要同时 测量交流电压和交流电流则必须同时安装交流电压表与交流电流表，所以既不利于有安装 尺寸限制的用电设备，也不利于与其它电器模块的组合安装。

发明内容为解决上述问题，本实用新型提供了一种采用全数字测量技术实现的交流电压电 流组合表，这种仪表的显著特点是，改变了传统的电磁式测量原理和推动指针偏转的制造 技术，而是采用了将模拟测量变成全数字测量并通过一个微型步进电机推动指针的方法。 具体来说， 一个圆形的刻度表盘上同时包含了 一个交流电压数字刻度和一个交流电流数字 刻度，从而将交流电压的测量和交流电流的测量组合在一起，待测量的工频交流电信号经 过数字化的调理处理后，送到专用的控制芯片，控制一个双驱动轴的微型步进电机转动，其 两根输出轴分别带动一个交流电压表指针和一个交流电流表指针，各指针分别在交流电压 数字刻度盘和交流电流数字刻度盘上指示当前的电压和电流测量值，在满足人们观察习惯 的前提下，真正做到一表两用。由于仪表指针驱动采用了微型步进电机，仪表内部没有游丝 等易损部件，测量信号经数字滤波等量化处理，因此测量精度高、寿命长、可靠性好，特别适 合要求较高的核电、太阳能、风电、热电和水电等能源管理系统的应用，适合普及推广。 本实用新型提出的具体的技术方案如下 —种数字式交流电压电流组合表，包括组合表壳体(9)、组合刻度表盘(5)、两个 发光二极管(8) (16)、核心控制器PLX500(21)等部分，组合刻度表盘(5)位于组合表壳体 (9)的中央，组合刻度表盘(5)上分别有两条刻度表(7)和(10)。[0008] 组合表壳体(9)在外观上为一个上凸形状，在中央凸起的顶部台阶上嵌入一个圆 形的组合刻度表盘(5)。 以圆形刻度表盘(5)的垂直直径为分界线，将刻度表盘(5)分成左右两个半圆部
分，左半圆上是交流电压数字刻度表(io)，标志有v符号，右半圆上是交流电流数字刻度表
(7)，标志有A符号，刻度表(10)与刻度表(7)上的所有分度线都是均匀的。 位于组合刻度表盘(5)的中心处有一个交流电压表指针(15)和一个交流电流表
指针(6)，指针(15)和指针(6)具有共同的圆心，带动指针(6)和(15)转动的步进电机是
一款同心双驱动轴微型步进电机(22)，包含一个内轴(23)和外轴套(24)，其中内轴(23)
带动交流电压表指针(15)，外轴套(24)带动交流电流表指针(6)。 同心双驱动轴的微型步进电机(22)由专用控制芯片PLX500(21)控制。 在组合表壳体(9)上，位于组合刻度表盘(5)的左上角有一个过流指示发光二极
管(16)、位于组合刻度表盘(5)的右下角有一个过压指示发光二极管(8)。 交流电压测量的接线孔位于组合表壳体(9)的前端，分别有一个与接线孔(1)相
连的螺旋紧固端子(11)和一个与接线孔(2)相连的螺旋紧固端子(12)。 交流电流测量的接线孔位于组合表壳体(9)的后端，分别有一个与接线孔(3)相
连的螺旋紧固端子(13)和一个与接线孔(4)相连的螺旋紧固端子(14)。 组合表壳体(9)的侧面有四个扩展组合连接孔(17) 、 (18) 、 (19)和(20)。

[0016]图1是本实用新型左前侧视的外形图；图2是本实用新型右侧视的外形图；图3是本实用新型正视图；图4是本实用新型前视图；图5是本实用新型后视图；图6是本实用新型扩展量程后的刻度表盘图；图7是本实用新型更换扩展量程表盘面板后的外形图图8是本实用新型电原理框图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明。 本实用新型包括测量交流电压接线孔(1)(2)、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)、测量交流电流接线孔(3) (4)、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)、组合刻度表盘 (5)、交流电流表指针(6)、交流电流数字刻度表(7)、过压指示发光二极管(8)、组合表壳体 (9)、交流电压数字刻度表(10)、交流电压表指针(15)、过流指示发光二极管(16)、组合表 壳体(9)侧面的四个扩展组合孔(17) (18) (19) (20)、专用控制芯片PLX500(21)、同心双驱 动轴步进电机(22)、双驱动轴步进电机的内轴(23)和外轴套(24)。 本实用新型的组合表壳体(9)采用工程塑料制造，整体结构上为模块化形式，其 壳体侧面的四个扩展组合连接孔(17) (18) (19) (20)便于与空气开关与漏电开关等其它电器设备接轨，适应其电器设备不同的装配组合，其上凸的造形状可以突出显示顶部嵌入的 组合表刻度表盘(5)，仪表整体布局紧凑大方。 组合刻度表盘(5)上包括了交流电流数字刻度表(7)和交流电压数字刻度表 (IO)，其排列规律如下，圆形的刻度表盘(5)以垂直的直径为分界线，将刻度表盘(5)分成 左右两个部分，其中左半圆上是交流电压数字刻度表(io)，标志有v符号，右半圆上是交流 电流数字刻度表(7)，标志有A符号，刻度表(10)和(7)上的所有分度线都是均匀分布。组 合刻度表盘(5)的中心安排了两个指针(6) (15)，其交流电压表指针(15)限制在交流电压 刻度表(10)的刻度范围内偏转，交流电流表指针(6)限制在交流电流刻度表(7)的刻度范 围内偏转，因此交流电压与电流两个物理量可在同一个表盘(5)内得到指示并清楚地加以 区分。 带动指针(6)和(15)转动的步进电机是一款同心的双驱动轴微型步进电机(22)， 包含一个内轴(23)和外轴套(24)，其中内轴(23)带动交流电压表指针(15)，外轴套(24) 带动交流电流表指针(6)。 与电磁式交流电压表与交流电流表相比，本实用新型采用了 一种柔性化的设计技 术，这种技术的主要应用是方便仪表测量量程的扩展，只要更换不同量程的刻度表盘(5) 和专用控制芯片PLX500(21)的程序，即可派生出不同量程的组合表，便于产品系列配套。 本实用新型给出了这种例子，图1 5组合表的刻度表盘是，交流电压的每一分度线为IOV， 量程范围为0 500V ;交流电流每一分度线为1A，量程范围为0 50A。图6是本实用新型 设计的一款扩展量程后的刻度表盘图，其交流电压的每一分度线为20V，量程为0 IOOOV， 交流电流每一分度线为2A，量程为0 IOOA，图7是本实用新型按照图6的刻度表盘(5) 形成的组合表外形图。 在组合表的壳体(9)上，一个过流指示发光二极管(16)位于组合刻度表盘(5)的
左上角位置处，如果输入的交流电流信号超过了规定的电流表的量程范围，交流电流表指
针(6)则指在电流表的最大刻度处，但过流指示发光二极管(16)将闪烁提示。 在组合表的壳体(9)上，一个过压指示发光二极管(8)位于组合刻度表盘(5)的
右下角位置处，如果输入的交流电压信号超过了规定的电压表的量程范围，交流电压表指
针(15)则指在电压表的最大刻度处，但过压指示发光二极管(8)将闪烁提示。 图8是本实用新型的电原理图，图中，专用控制芯片PLX500(21)为组合表的核心
控制芯片，通过接线孔(1) (2)输入的交流电压信号与通过接线孔(3) (4)输入的交流电流
信号，分别通过各自的信号调理电路，经量程自动切换后，送到PLX500进行采样处理，然后
PLX500将采样的数据经数字滤波和工程量变换后，转换成角位移量，推动双轴微型步进电
机(21)的内外两个驱动轴旋转，分别带动指针(6)和(15)，指针停留在各自刻度表上的位
置即为当前测得的电流、电压值。 本实用新型既可以单独作为交流电压表使用，也可以单独作交流电流表使用，还 可以同时作交流电压表和交流电流表之用。其外形紧凑、安装方便、寿命长、可靠性好、测 量精度高，可广泛应用于对电力品质和电力安全有较高可靠性要求的场合，包括核电、太阳 能、风电、热电和水电的能源管理系统的交流电压与交流电流的测量。
权利要求一种数字式交流电压电流组合表，包括组合表壳体(9)、组合刻度表盘(5)、两个发光二极管(8)(16)、核心控制器PLX500(21)等部分，其特征在于，组合刻度表盘(5)位于组合表壳体(9)的中央，组合刻度表盘(5)上分别有两条刻度表(7)和(10)。
2. 根据权利要求l所述的数字式交流电压电流组合表，其特征在于，组合表壳体(9)在 外观上为一个上凸形状，在中央凸起的顶部台阶上嵌入一个圆形的组合刻度表盘(5)。
3. 根据权利要求1或2所述的数字式交流电压电流组合表，其特征在于，圆形的刻度表 盘(5)以垂直的直径为分界线，将刻度表盘(5)分成左右两个半圆部分，左半圆上是交流电 压数字刻度表(IO)，标志有V符号，右半圆上是交流电流数字刻度表(7)，标志有A符号，刻 度表(10)与(7)的分度线均匀。
4. 根据权利要求1或3所述的数字式交流电压电流组合表，其特征在于，位于组合刻度 表盘(5)的中心处有一个交流电压表指针(15)和一个交流电流表指针(6)，指针(15)和指 针(6)具有共同的圆心，带动指针(6)和(15)转动的步进电机是一款同心双驱动轴微型步 进电机(22)，包含一个内轴(23)和外轴套(24)，其中内轴(23)带动交流电压表指针(15)， 外轴套(24)带动交流电流表指针(6)。
5. 根据权利要求1或4所述的数字式交流电压电流组合表，其特征在于，同心双驱动轴 的微型步进电机(22)由专用控制芯片PLX500(21)控制。
6. 根据权利要求l所述的数字式交流电压电流组合表，其特征在于，在组合表壳体(9) 上，位于组合刻度表盘(5)的左上角有一个过流指示发光二极管(16)、位于组合刻度表盘 (5)的右下角有一个过压指示发光二极管(8)。
7. 根据权利要求1所述的数字式交流电压电流组合表，其特征在于，交流电压测量的 接线孔位于组合表壳体(9)的前端，分别有一个与接线孔(1)相连的螺旋紧固端子(11)和 一个与接线孔(2)相连的螺旋紧固端子(12)。
8. 根据权利要求1所述的数字式交流电压电流组合表，其特征在于，交流电流测量的 接线孔位于组合表壳体(9)的后端，分别有一个与接线孔(3)相连的螺旋紧固端子(13)和 一个与接线孔(4)相连的螺旋紧固端子(14)。
9. 根据权利要求l所述的数字式交流电压电流组合表，其特征在于，组合表壳体(9)的 侧面有四个扩展组合连接孔(17)、 (18)、 (19)和(20)。
专利摘要本实用新型公开了一种数字式交流电压电流组合表，包括壳体(9)、圆形的组合刻度表盘(5)、过压与过流指示发光二极管(8)(16)、专用控制芯片PLX500(21)等，其要点是壳体为一个上凸的外形，表盘(5)嵌入壳体顶部，其组合表盘(5)上包含一个交流电压刻度表(10)和一个交流电流刻度表(7)，由PLX500(21)控制的双轴步进电机同时带动表盘(5)中心处的交流电压表指针(15)和交流电流表指针(6)使之在各自的刻度盘上指示测量值。本实用新型具有寿命长、测量精度高、安装方便等优点，主要应用于对电力品质和电力安全有较高要求的场合，包括核电、太阳能和风电的能源管理系统的交流电压与电流测量。
文档编号G01R19/25GK201489049SQ20092006622
公开日2010年5月26日 申请日期2009年10月12日 优先权日2009年10月12日
发明者卢文波, 彭希南, 彭程, 毛可, 荀庆来, 谢稳, 邱俊 申请人:彭希南