专利名称：一种宽量程单相电能表的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电能表领域，尤其涉及单相电能表，具体地说是一种宽量程单相电能表。
背景技术：
当今社会经济高速发展，家庭和企业的用电量越来越大，因此对电能计量表计的测量范围要求越来越大。现有电能表多数是4倍程表，即电流的基本测量电流是Ib，而最大测量范围是4Ib。现有I. O级电能表测量误差的国家标准如表I所示表I :有功电能表百分数误差
负载电流功率因数 I级电能表
直接接入式经互感器式误差限(％)
0.051 b </<0.1/, 0.021 n < / < 0.051 n±15
1.0
0.1/,</</max 0.05/ </</max±1.0
OAIb </<0.2/, 0.051 n </<0.1/,±1.5
--0.5Z>0.8C -
0.21 b < I < Jmax 0.1/ </</max±1.0标准中轻载状态的测量误差比电能表等级误差要大的多。以I. O级表为例，I. O级表的等级误差标准是I. O %，而在轻载状态时误差要求为I. 5 %。生活使用中为了满足电流大测量范围的需求，一般要选择Ib比较大的电能表，这样亦使电能表的不准确计量工作范围增大，而由于大量节能电器的使用，家庭和企业的用电状态可能会长时间处理小电流、轻载状态，造成电能表会长时间处于计量不准确状态。随着生活水平的提高，用电量的不断增加，需要根据用户的需求更换Ib更大的电流规格的电能表才满足用户需要，易造成浪费。宽量程电能表的设计将会为生产带来较多的方便，各规格量程电能表均可采用同一款产品，为生产备料带来一定的便捷。
发明内容本实用新型要解决的是现有的电能表在轻载时测量误差大的问题，目的是提供一宽量程单相电能表，使电能表在轻载时也能达到较高的测量精度。为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是一种宽量程电能表，包括微控制器、电源电路、计量电路、红外通讯电路、485通讯电路、ESAM模块和存储器电路、显示电路、时钟电路、测试脉冲输出电路和多功能输出电路，所述的计量电路包括电流采样电路、信号调理电路、电压信号采样电路和计量处理电路，其特征在于所述的电流采样电路采用高抗直流能力的电流互感器，所述的计量处理电路采用90E23单项计量芯片；所述的信号调理电路包括电阻Rl5、电阻R94、电阻R95、电阻R25、电容C4和电容C6，电阻Rl5的一端接电阻R94的一端和电流互感器的二次绕组的一端，电阻R15的另一端接电容C4的一端和单相计量芯片的10脚，电阻R94的另一端接电阻R95的另一端、电容C4的另一端、电容C6的一端和地，电容C6的另一端接电阻R25的另一端和单相计量芯片的11脚；所述的单相计量芯片的24、25、26、27脚经滤波电路分别与微控制器电路中的微处理器的30、28、27、26脚连接。本实用新型的宽量程单相电能表，信号调理电路对初入信号经行调理，使之满足采样电路对初入信号的要求。高抗直流能力的电流互感器保证在轻载小电流采样时仍具有良好的精确度，计量电路中的单相计量芯片将输入的电压信号和电流信号采样并进行处理，处理后所得的有功电能、电压有效值、火线电流有效值、零线电流有效值，有功功率、电压频率、功率因数由微控制器电路读取，并显示在显示界面。微处理器是控制部分的核心器件，它的主要作用是完成电能表控制软件的运行，并于外部设备和其他器件进行通讯和数 据交换。存储器是参数数据和事件记录存储的地方，显示电路是用于显示各类数据的界面。时钟电路是电能表的时间来源，是于分时计量的时钟基准。电源电路是为整表电路提供电源。红外通讯和485通讯用以实现电能表与外部的数据通讯与交换。测试脉冲输出电路产生校表脉冲，用于电能表的校验。多功能输出电路是输出时钟秒脉冲信号，用于检验时钟秒频率的准确度，亦可输出时段投切换信号。ESAM模块是用于数据校验，当外界给予电能表命令后，微控制器将命令帧交于ESAM做数据认证，并依据认证结果实施命令指令，确保数据及命令实施的安全性。上述的单相计量芯片采用的是IDT 90E23，IDT 90E23是具有在5000 : I动态范围内有功功率测量误差小于0.1%的专用计量芯片。微处理器采用的是μΗ)78Η)526Α，其与计量IDT 90Ε23是通过SPI 口线协议及4条数据线进行数据交换的。本实用新型的电能表主要完成了单相用户的用电计量，并具有分时计量、显示、通讯、存储、时钟等功能，可以准确计量居民用电、小型风机、太阳能等分布式电源发电量，在O. 01Α-80Α的电路测量范围内达到有功电能满足国标I. O等级标准。有效降低电网线损，更能适应现代社会的发展，为节能、环保做出贡献。
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。图I为本实用新型的结构框图。图2为本实用新型的电路图，其中图2(1)为本实用新型的显示电路的电路图；图2(2)为本实用新型的计量芯片及其外围电路图；图2(3)为本实用新型的火线采样电流调理电路图；图2(4)为本实用新型的零线采样电流调理电路图；图2(5)为本实用新型的电压采样电路图；图2(6)为本实用新型的滤波电路图；图2(7)为本实用新型的测试脉冲输出电路图；[0023]图2(8)为本实用新型的掉电检测电路图；[0024]图2(9)为本实用新型的电源电路图；图2(10)为本实用新型的按键电路图；图2(11)为本实用新型的微控制器电路图；图2 (12)为本实用新型的485通信电路图；图2(13)为本实用新型的多功能输出电路图；图2(14)为本实用新型的备光电路图；图2(15)为本实用新型的继电器控制电路中的拉闸电路图；图2(16)为本实用新型的存储器电路图；图2 (17)为本实用新型的ESAM电路图；图2(18)为本实用新型的红外发射电路图；图2(19)为本实用新型的红外接收电路图；图2(20)为本实用新型的程序调试电路图；图2(21)为本实用新型的程序烧制电路图；图2(22)为本实用新型的时钟电路图。图2(23)为本实用新型的温度检测电路具体实施方式
参照

图1，本实用新型的宽量程电能表，包括微控制器、电源电路、计量电路、红外通讯电路、485通讯电路、ESAM模块和存储器电路、显示电路、时钟电路、测试脉冲输出电路、多功能输出电路和继电器控制电路，所述的继电器控制电路包括拉闸电路和合闸电路，所述的计量电路包括电流采样电路、信号调理电路、电压信号采样电路和计量处理电路。参照图2，所述的电流采样电路的主计量采样通道采用高抗直流能力的电流互感器，所述的计量处理电路采用IDT90E23单项计量芯片Ul ;所述的信号调理电路包括电阻R15、电阻R94、电阻R95、电阻R25、电容C4和电容C6，电阻R15的一端接电阻R94的一端和电流互感器的二次绕组的一端，电阻R15的另一端接电容C4的一端和单相计量芯片的10脚，电阻R94的另一端接电阻R95的另一端、电容C4的另一端、电容C6的一端和地，电容C6的另一端接电阻R25的另一端和单相计量芯片的11脚；所述的单相计量芯片的24、25、26、27脚经滤波电路分别与微控制器电路中的微处理器Ull的30、28、27、26脚连接。此外，本实用新型还具有滤波电路、掉电检测电路、按键电路、备光电路、程序调试电路、程序烧制电路和温度检测电路。本实用新型的各项性能指标如下准确度等级有功I级变压频率δΟΗζ参比电压220V电流规格1(80)A仪表常数1600imp/kWh工作电压范围0. 7Un I. 2Un工作温度范围-25 65°C[0050]电压线路功耗非通信状态彡O. 8W和5VA，通信状态彡2W和12VA 电流线路功耗(2. 5VA基本误差 兔载数 Φ COSO=L OCOSΦ=0. 5L
_流㈧
O. OlIb±1.0-
0.051 b±1.0-
O. IIb±0.6±1.0
O. 2Ib±0.6±1.0
Ib±0.6±0.6
2Ib±0.6±0.6
5Ib±0.6±0.6
IOIb±0.6±0.6
20Ib±0.6±0.6
30Ib±0.6±0.6
40Ib±0.6±0.6
50Ib±0.6±0.6
Imax±0.6±0.权利要求1.一种宽量程单相电能表，一种宽量程电能表，包括微控制器、电源电路、计量电路、红外通讯电路、485通讯电路、ESAM模块和存储器电路、显示电路、时钟电路、测试脉冲输出电路和多功能输出电路，所述的计量电路包括电流采样电路、信号调理电路、电压信号采样电路和计量处理电路，其特征在于所述的电流采样电路采用高抗直流能力的电流互感器，所述的计量处理电路采用90E23单项计量芯片；所述的信号调理电路包括电阻R15、电阻R94、电阻R95、电阻R25、电容C4和电容C6，电阻R15的一端接电阻R94的一端和电流互感器的二次绕组的一端，电阻R15的另一端接电容C4的一端和单相计量芯片的10脚，电阻R94的另一端接电阻R95的另一端、电容C4的另一端、电容C6的一端和地，电容C6的另一端接电阻R25的另一端和单相计量芯片的11脚；所述的单相计量芯片的24、25、26、27脚经滤波电路分别与微控制器电路中的微处理器的30、28、27、26脚连接。
2.如权利要求I所述的宽量程单相电能表，其特征在于所述的微处理器为μ PD78F0526A。
3.如权利要求I所述的宽量程单相电能表，其特征在于还包括滤波电路、掉电检测电路、按键电路、备充电路、拉闸电路、程序调试电路、程序烧制电路和温度检测电路。
专利摘要本实用新型提供了一种宽量程单相电能表设计，包括有微控制器，其特点是，所述微控制器与一宽量程计量芯片连接。本实用新型单相电能表设计与现有技术相比，具有更宽的计量范围，现有电能表计量量程一般在4-8倍左右，本设计的量程范围是1(80)A，即80倍。电流测量范围在0.01A-80A，能够满足不同时期、不同用户的需求，可以准确计量居民用电、小型风机、太阳能等分布式电源发电量，在大动态冲击负荷条件下有功电能满足国标1.0等级标准。该设计方案将会为生产带来较多的便利，今后各规格表最大量程在80A以下的均可采用同一产品，为生产备料带来便捷。有效降低电网线损，更能适应现代社会的发展，为节能、环保做出贡献。
文档编号G01R35/04GK202362363SQ20112039131
公开日2012年8月1日 申请日期2011年10月14日 优先权日2011年10月14日
发明者丁振, 倪一峰 申请人:浙江正泰仪器仪表有限责任公司