專(zhuān)利名稱(chēng)：電能管理網(wǎng)用三相四線(xiàn)有功電能表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及測(cè)量用電量的電表，特別指采用網(wǎng)絡(luò)管理的電能管理網(wǎng)用三相四線(xiàn)有功電能表。
背景技術(shù)：
電能是最優(yōu)質(zhì)的能源，也是應(yīng)用最廣泛的能源?？墒?，目前在電能管理方面的技術(shù)和設(shè)備卻很落后。電能管理的一個(gè)重要方面是電能計(jì)量和電費(fèi)收取，世界范圍的電能表(電度表)仍然以機(jī)電感應(yīng)式為主。對(duì)于不正常損耗(電纜漏電、架空裸線(xiàn)掉地等)和偷竊電能的行為，無(wú)相應(yīng)的技術(shù)手段監(jiān)督管理。電能是商品，而且是時(shí)效很強(qiáng)的商品?？墒?，由于沒(méi)有分時(shí)計(jì)量設(shè)備，電費(fèi)一直沒(méi)有分時(shí)計(jì)費(fèi)，無(wú)法鼓勵(lì)在負(fù)荷低谷多用電，而在用電高峰少用電，甚至于不用電。近年出現(xiàn)的一些新型電能表如IC卡表，網(wǎng)絡(luò)電能表，雙費(fèi)率表等，克服了上述的某些不足。由于技術(shù)尚不成熟，沒(méi)能完全解決問(wèn)題，而且可靠性和穩(wěn)定性也太差。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是針對(duì)背景技術(shù)中存在的問(wèn)題和缺點(diǎn)加以改進(jìn)，提供一種可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)管理，功耗低，精度高，功能多，成本低，可靠性高的電能管理網(wǎng)用三相四線(xiàn)有功電能表。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是本實(shí)用新型由電源電路(SXB05)、單片微控制器電路(SXB01)、顯示電路(SXB02)、測(cè)量電路(SXB03)、載波電路(SXB04)組成，其中1)三相電源DWLIA、DWLIB、DWLIC接入互感器(T01、T02、T03)，且各分出一路接入測(cè)量電路和電源電路，另有一路接入載波電路，零線(xiàn)接入電源電路和互感器(T01、T02、T03)次級(jí)一端另一端接入測(cè)量電路；2)所述的測(cè)量電路(SXB03)對(duì)互感器輸出的信號(hào)(IA、IB、IC)輪流取樣，并與(DWLIA、DWLIB、DWLIC)端口電壓分壓、相乘，再接入電壓控制振蕩器產(chǎn)生脈沖信號(hào)，經(jīng)(T1)端接入單片微控制器電路計(jì)數(shù)；3)所述的顯示電路(SXB02)，設(shè)有LED數(shù)碼管和LED二極管，LED數(shù)碼管顯示年、月、日、用電數(shù)據(jù)，LED二極管用透光彩方式指示用電數(shù)據(jù)種類(lèi)；4)所述的載波電路(SXB04)由選頻放大器、二級(jí)鎖相鑒頻電路、數(shù)據(jù)信號(hào)互補(bǔ)施密特整形電路、控制邏輯及電平變換電路和三態(tài)互補(bǔ)功放電路組成，其中通過(guò)(ZBOVT、ZBIN、ZBG)端子與單片微控制器電路相連，通過(guò)(ZBG)電平信號(hào)控制載波電路收發(fā)轉(zhuǎn)換，并經(jīng)(ZBOVT、ZBIN)端接收電路管理網(wǎng)主機(jī)發(fā)出的指令和交換數(shù)據(jù)。
本實(shí)用新型有以下優(yōu)點(diǎn)1、網(wǎng)絡(luò)化本三相表可以作為電能管理網(wǎng)的組成部分；它也可以單獨(dú)使用，這時(shí)它是一只普通三相表。
2、微功耗本三相表的全系列表型幾乎都不耗電，設(shè)若全中國(guó)換用該系列表相當(dāng)于新建半個(gè)三峽發(fā)電站卻不用額外投資；若與某些機(jī)電一體化的網(wǎng)絡(luò)表(功耗約6W以上)相比，則節(jié)電效果更好。
3、精度高本三相表的全系列表型全部為①級(jí)精度表，而且不全受到外磁場(chǎng)及安裝角度影響。
4、功能多本三相表的全系列表型全部都可以分時(shí)計(jì)費(fèi)。即將每天分成4個(gè)時(shí)段，按高峰、平時(shí)、低谷三種電價(jià)計(jì)算電費(fèi)。
5、成本低本三相表的全系列表型性能價(jià)格比高于現(xiàn)行各種電度表。包括老式機(jī)電感應(yīng)式的；近幾年開(kāi)始試用的各種磁卡表、IC卡式表；新近才出現(xiàn)的機(jī)電一體化的網(wǎng)絡(luò)電度表等。
6、可靠性高本三相表的全系列表型采用特殊設(shè)計(jì)的微功耗、低成本積分型乘法器與微功耗單片微處理器相結(jié)合的電路方案，因而可靠性高。
7、生產(chǎn)容易本三相表的全系列表型都是采用IC電路和電阻電容等電子元件焊接裝配而成，可以大批量自動(dòng)化生產(chǎn)。
8、免維護(hù)設(shè)計(jì)本三相表的全系列表型采用免維護(hù)設(shè)計(jì)，只在生產(chǎn)中每個(gè)用戶(hù)調(diào)試一個(gè)電阻確定電表精度，使用時(shí)不需要再作任何調(diào)試，因而能保證計(jì)量的公正合理。


圖1是本實(shí)用新型方塊圖圖2是單片微控制器電原理圖圖3是顯示電路電原理圖圖4是測(cè)量電路電原理圖圖5是載波電路電原理圖圖6是電源電路電原理圖具體實(shí)施方式
由圖1可知，本實(shí)用新型由電源電路(SXB05)、單片微控制器電路(SXB01)、顯示電路(SXB02)、測(cè)量電路(SXB03)、載波電路(SXB04)組成，其中1)三相電源DWLIA、BWLIB、DWLIC接入互感器(T01、T02、T03)，且各分出一路接入測(cè)量電路和電源電路，另有一路接入載波電路，零線(xiàn)接入電源電路和互感器(T01、T02、T03)次級(jí)一端另一端接入測(cè)量電路；2)所述的測(cè)量電路(SXB03)對(duì)互感器輸出的信號(hào)(IA、IB、IC)輪流取樣，并與(DWLIA、DWLIB、DWLIC)端口電壓分壓、相乘，再接入電壓控制振蕩器產(chǎn)生脈沖信號(hào)，經(jīng)(T1)端接入單片微控制器電路計(jì)數(shù)；3)所述的顯示電路(SXB02)，設(shè)有LED數(shù)碼管和LED二極管，LED數(shù)碼管顯示年、月、日、用電數(shù)據(jù)，LED二極管用透光彩方式指示用電數(shù)據(jù)種類(lèi)；4)所述的載波電路(SXB04)由選頻放大器、二級(jí)鎖相鑒頻電路、數(shù)據(jù)信號(hào)互補(bǔ)施密特整形電路、控制邏輯及電平變換電路和三態(tài)互補(bǔ)功放電路組成，其中通過(guò)(ZBOVT、ZBIN、ZBG)端子與單片微控制器電路相連，通過(guò)(ZBG)電平信號(hào)控制載波電路收發(fā)轉(zhuǎn)換，并經(jīng)(ZBOVT、ZBIN)端接收電路管理網(wǎng)主機(jī)發(fā)出的指令和交換數(shù)據(jù)。
由圖2可知，本實(shí)用新型所述的三相有功電能表單片微控制器電路(SXB01)是整個(gè)電能管理網(wǎng)主機(jī)的控制管理核心，單片微控制器(U101)通過(guò)(PA0-7)端口和(PC1-6)、(PD4-7)端口與顯示電路(SXB02)聯(lián)接，當(dāng)“確認(rèn)”按鈕(S101)或者“移位”按鈕(S102)中任何一個(gè)按下時(shí)，對(duì)話(huà)顯示程序啟動(dòng)，用戶(hù)可以讀出各項(xiàng)有關(guān)數(shù)據(jù)，詳細(xì)內(nèi)容參見(jiàn)顯示電路說(shuō)明。
單片微控制器(U101)通過(guò)(PB2、3)端口與測(cè)量電路(SXB03)聯(lián)接，控制測(cè)量電路(SXB03)輪流對(duì)各相的有功功率進(jìn)行測(cè)量，詳細(xì)內(nèi)容參見(jiàn)測(cè)量電路說(shuō)明。
單片微控制器(U101)通過(guò)(ZBOUT、ZBIN、ZBG)端子，與載波電路(SXB04)相連，通過(guò)(ZBG)的電平信號(hào)，控制載波電路的收發(fā)轉(zhuǎn)換，并且經(jīng)過(guò)(ZBOUT、ZBIN)接收電能管理網(wǎng)和機(jī)發(fā)出的指令和交換數(shù)據(jù)，詳細(xì)內(nèi)容參見(jiàn)載波電路說(shuō)明。集成電路(U102、3、4、5)是EEPROM數(shù)據(jù)存貯器電路，在此作為數(shù)據(jù)庫(kù)使用。
由圖3可知，本實(shí)用新型所述的顯示電路(SXB02)中，設(shè)有兩排LED數(shù)碼管和8只LED二極管。上排4位LED數(shù)碼管用于顯示年份和月份值，下排8位LED數(shù)碼管用于顯示用電數(shù)據(jù)，8只LED二極管用透光彩方式指示用電數(shù)據(jù)的種類(lèi)，如“高峰用電量”、“平時(shí)用電量”、“低谷用電量”、“實(shí)時(shí)電功率”、“總用電量”、“欠費(fèi)關(guān)斷”、“故障”等，尚有一個(gè)LED二極管未作安排，留待以后功能擴(kuò)充升級(jí)用。
顯示電路平時(shí)不工作。當(dāng)按下任一按鈕時(shí)，單片微控制器內(nèi)的人機(jī)對(duì)話(huà)和顯示程序啟動(dòng)，顯示電路開(kāi)始工作，利用LED的閃爍，指示“光標(biāo)，，位置，繼續(xù)按下“移位”或者“確認(rèn)”按鈕時(shí)，電表能夠按人們的要求顯示相應(yīng)的內(nèi)容。停止按鍵后顯示一分鐘即停止顯示。
所有LED都采用動(dòng)態(tài)掃描驅(qū)動(dòng)，集成電路(U201)對(duì)(PD4-7)譯碼得出位驅(qū)動(dòng)信號(hào)，由(Q201～8)進(jìn)行位驅(qū)動(dòng)。
由圖4可知，本實(shí)用新型所述的三相有功電能表測(cè)量電路(SXB03)中，集成電路(U301)是四運(yùn)算放大器，用其3個(gè)對(duì)(IA、IB、IC)端子來(lái)的電流信號(hào)進(jìn)行放大并轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。集成電路(U302)在單片微控制器(U101)通過(guò)(PB2、3)端子的控制下，輪流將三相電流電壓信號(hào)送到集成電路(U304)與(U305)組成的乘法電路相乘得出一個(gè)與其有功功率成正比的電壓信號(hào)，經(jīng)(U303)電壓控制振蕩器電路，產(chǎn)生一個(gè)脈沖頻率與有功功率成正比的脈沖信號(hào)，經(jīng)(T1)送給單片微控制器(U101)計(jì)數(shù)，并換算成用電量值，從而完成測(cè)量工作。在單片微控制器(U101)內(nèi)的程序，能夠?qū)⒂?jì)數(shù)值自動(dòng)乘以一個(gè)系數(shù)，將抽樣值變換成實(shí)際值。
由圖5可知，本實(shí)用新型三相有功電能表載波電路(SXB04)由選頻放大器、二級(jí)鎖相鑒頻電路、數(shù)據(jù)信號(hào)互補(bǔ)施密特整形電路、控制邏輯及電平變換電路和三態(tài)互補(bǔ)功率放大器電路組成。
當(dāng)收到載波信號(hào)時(shí)，經(jīng)選頻放大器選頻放大并限幅，送到二級(jí)鎖相鑒頻電路作二次鑒頻解調(diào)，再送到數(shù)據(jù)信號(hào)互補(bǔ)施密特整形電路整形，經(jīng)(ZBIN)端送到單片微控制器，從而完成數(shù)據(jù)接收的任務(wù)。
當(dāng)本表的微控制器要傳送數(shù)據(jù)時(shí)，先給(ZBG)端一個(gè)正電平信號(hào)，使電路進(jìn)入發(fā)送狀態(tài)，跟著向(ZBOUT)端施加已經(jīng)二次調(diào)頻的載波脈沖信號(hào)串，經(jīng)控制邏輯及電平變換電路，產(chǎn)生一組合適的驅(qū)動(dòng)電平信號(hào)，推動(dòng)三態(tài)互補(bǔ)功率放大器，輸出正負(fù)功率載波信號(hào)，經(jīng)過(guò)一個(gè)電容器耦合到電源線(xiàn)零線(xiàn)(DWLIO)上去。從而完成載波信號(hào)的發(fā)送。
發(fā)送時(shí)，在(ZBIN)端也有發(fā)出的數(shù)據(jù)信號(hào)出現(xiàn)，不予接收就是。
由圖6可知，是電源電路是成熟的電路，只說(shuō)明重要的幾點(diǎn)(1)(L501、L502、L503、C501、C502、C503)既抗干擾，又止載波信號(hào)的損失。(C507、C508、C509)是降壓電容，這些電容耐壓余量要大，最好在2000伏特以上。
(2)(U501)是四運(yùn)算放大器，與(Q501、Q502)等一起組成兩個(gè)開(kāi)關(guān)式穩(wěn)壓電路，其中(Q502)是將負(fù)電源反送到正電源(VCC)。
(3)(U502)是并聯(lián)式三端穩(wěn)壓集成電路，多余電能都消耗在(R523)上。
(4)對(duì)于電容降壓式電源電路來(lái)說(shuō)，只有并聯(lián)穩(wěn)壓是可行的，也是高效率的。
權(quán)利要求1.一種電能管理網(wǎng)用三相四線(xiàn)有功電能表，其特征在于由電源電路(SXB05)、單片微控制器電路(SXB01)、顯示電路(SXB02)、測(cè)量電路(SXB03)、載波電路(SXB04)組成，其中1)三相電源DWLIA、DWLIB、DWLIC接入互感器(T01、T02、T03)，且各分出一路接入測(cè)量電路和電源電路，另有一路接入載波電路，零線(xiàn)接入電源電路和互感器(T01、T02、T03)次級(jí)一端另一端接入測(cè)量電路；2)所述的測(cè)量電路(SXB03)對(duì)互感器輸出的信號(hào)(IA、IB、IC)輪流取樣，并與(DWLIA、DWLIB、DWLIC)端口電壓分壓、相乘，再接入電壓控制振蕩器產(chǎn)生脈沖信號(hào)，經(jīng)(T1)端接入單片微控制器電路計(jì)數(shù)；3)所述的顯示電路(SXB02)，設(shè)有LED數(shù)碼管和LED二極管，LED數(shù)碼管顯示年、月、日、用電數(shù)據(jù)，LED二極管用透光彩方式指示用電數(shù)據(jù)種類(lèi)；4)所述的載波電路(SXB04)由選頻放大器、二級(jí)鎖相鑒頻電路、數(shù)據(jù)信號(hào)互補(bǔ)施密特整形電路、控制邏輯及電平變換電路和三態(tài)互補(bǔ)功放電路組成，其中通過(guò)(ZBOVT、ZBIN、ZBG)端子與單片微控制器電路相連，通過(guò)(ZBG)電平信號(hào)控制載波電路收發(fā)轉(zhuǎn)換，并經(jīng)(ZBOVT、ZBIN)端接收電路管理網(wǎng)主機(jī)發(fā)出的指令和交換數(shù)據(jù)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及測(cè)量用電量的電表，特別指采用網(wǎng)絡(luò)管理的電能管理網(wǎng)用三相四線(xiàn)有功電能表。本實(shí)用新型的三相電源接入互感器，且各分出一路接入測(cè)量電路和電源電路，另有一路接入載波電路，零線(xiàn)接入電源電路和互感器次級(jí)一端其另一端接入測(cè)量電路；測(cè)量電路對(duì)互感器輸出的信號(hào)輪流取樣，并與端口電壓分壓、相乘，再接入電壓控制振蕩器產(chǎn)生脈沖信號(hào)，經(jīng)(T1)端接入單片微控制器電路計(jì)數(shù)；顯示電路，LED數(shù)碼管顯示年、月、日、用電數(shù)據(jù)，LED二極管用透光彩方式指示用電數(shù)據(jù)種類(lèi)；本實(shí)用新型還設(shè)有載波電路。本實(shí)用新型的全系列表型采用特殊設(shè)計(jì)的微功耗、低成本積分型乘法器與微功耗單片微處理器相結(jié)合的電路方案，因而可靠性高。
文檔編號(hào)G08C15/00GK2611910SQ0322748
公開(kāi)日2004年4月14日 申請(qǐng)日期2003年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月22日
發(fā)明者李學(xué)湖 申請(qǐng)人:李學(xué)湖, 劉石華