一种抗交变磁场干扰的单相计量模块的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种抗交变磁场干扰的单相计量模块，包括锰铜分流器，锰铜分流器的两个采样端设置在PCB板上，两个采样端分别连接电流信号调制电路的两个输入端，电流信号调制电路的两个输出端分别与计量芯片的两个信号输入端连接，PCB板上还设置有磁保持继电器控制端，所述锰铜分流器及其两个采样端和计量芯片的两个信号输入端之间形成至少两个磁场等效环，处于交变磁场干扰环境下相邻的两个磁场等效环内产生的电动势方向相反。通过磁场等效环在交变磁场的环境下产生方向相反的电势从而相互抵消影响，由于磁场等效环可以消除交变磁场产生的电动势，既提高了计量精度，也提高了电表对于交变磁场的抗干扰能力。
【专利说明】一种抗交变磁场干扰的单相计量模块
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种单相表的计量模块，具体地说涉及一种抗交变磁场干扰的单相计量模块设计。
【背景技术】
[0002]单相表也称作单相电能表，应用于有功电度量的计量，可以安装在各类终端配电箱内。目前，单相表的设计均未对交变磁场的影响做特殊处理。当其他用户的大电流导线经过某户无负载用户表计时，因大电流感应出的交变磁场会导致无负载用户表计走字，虽然此类原因导致的走字电量很小，但由于现在空置房较多，长时间处于该干扰环境下累计电量的变化易发现，不时招到用户投诉引起争端。现单相表电源设计时常采用变压器方案，变压器存在漏磁为交变磁场，该交变磁场随表计输入电压的变化而变化，从而随电网电压变化亦会影响表计轻载时的计量精度。
[0003]为了解决上述技术问题，中国专利文献CN202305613公布了一种锰铜电能表，包括电表电路板、锰铜分流器、一根电压取样信号线、二根电流取样信号线；所述两根电流取样信号线的一端与所述锰铜分流器的一端相连，并紧贴所述锰铜分流器的表面以最短的距离相遇，扭绞成一根电流取样信号扭绞线；所述电压取样信号线的一端与所述锰铜分流器的另一端相连；所述电流取样信号扭绞线与所述电压取样信号线及所述锰铜分流器围出面积为SI的闭合回路；所述电流取样信号扭绞线与所述电压取样信号线还围出面积为S2的闭合回路；所述SI的电流方向与所述S2的电流方向相反；所述电流取样信号扭绞线的另一端与所述电压取样信号线的另一端扭绞在一起与所述电表电路板相连。该电能表可以降低交变磁场对电流信号的计量精度的干扰，但是其存在以下缺陷:首先，由于双绞线为软线，很难确保S1、S2不会变形，此外，由于无法确保两根电流信号线紧贴锰铜分流器的表面以最短的距离相遇，因此该方案实施难度大，也导致了该方案的实施效果差。
[0004]此外，在中国专利文献CN203025249公布了一种用于单相电能表的单相计量模块，包括PCB板、布置在PCB板上的分别与锰铜继电器输入端和其输出端相连的印制线，与所述继电器输入端BI相接的印制线BI置于另一层PCB板上，所述印制线通过过孔与和所述继电器输出端B2相接的印制线B2相连，与所述继电器输入端Al和其输出端A2相接的印制线A1A2与所述印制线B1B2在过孔处分层相交。该计量模块极大地减小了 PCB板布线对继电器的影响，有效提高电能表对交变磁场的抗干扰能力。但是，该方案中仍存在以下的缺陷:该设计只在PCB上做了等效处理，降低了交变磁场产生的干扰，但是锰铜和PCB的连接线、锰铜横截面部分并未做抗交变磁场的处理，仍然存在交变磁场产生的干扰。
实用新型内容
[0005]为此，本实用新型所要解决的技术问题在于现有技术中的单相电能表的计量模块存在实施难度大、交变磁场消除不彻底的问题，从而提出一种实施简单且彻底消除磁场的一种抗交变磁场干扰的单相计量模块。[0006]为解决上述技术问题，本实用新型提供一种抗交变磁场干扰的单相计量模块。
[0007]本实用新型所述的一种抗交变磁场干扰的单相计量模块，包括锰铜分流器，所述锰铜分流器的两个采样端设置在PCB板上，所述两个采样端分别连接电流信号调制电路的两个输入端，所述电流信号调制电路的两个输出端分别与计量芯片的两个信号输入端连接，所述PCB板上还设置有磁保持继电器控制端，在所述锰铜分流器及其两个采样端和所述计量芯片的两个信号输入端之间形成至少两个磁场等效环，且在交变磁场环境下相邻的所述两个磁场等效环内产生的电动势方向相反。
[0008]本实用新型所述的抗交变磁场干扰的单相计量模块，所述锰铜分流器的两个采样端通过分别设置在所述PCB板正面和反面的印制线与所述电流信号调制电路的两个输入端连接，所述两条印制线分层相交于两个交点，所述锰铜分流器及其两个采样端与第一交点之间形成第一磁场环，所述第一交点与第二交点之间形成第二磁场环，所述第二交点与所述计量芯片的两个信号输入端之间形成第三磁场环，所述第一磁场环、第二磁场环与第三磁场环组成所述磁场等效环。
[0009]本实用新型所述的抗交变磁场干扰的单相计量模块，所述第一磁场环和第三磁场环的有效面积之和与所述第二磁场环的有效面积相同。
[0010]本实用新型所述的抗交变磁场干扰的单相计量模块，在交变磁场环境下，所述第一磁场环和第三磁场环内形成的电动势方向与所述第二磁场环内形成的电动势方向相反。
[0011]本实用新型所述的抗交变磁场干扰的单相计量模块，所述反面的印制线通过设置在PCB板上的过孔与所述电流信号调制电路的输入端连接。
[0012]本实用新型所述的抗交变磁场干扰的单相计量模块，所述锰铜分流器设置在磁保持继电器内。
[0013]本实用新型所述的抗交变磁场干扰的单相计量模块，所述锰铜分流器通过磁保持继电器安装在所述PCB板上。
[0014]本实用新型所述的抗交变磁场干扰的单相计量模块，所述锰铜分流器横截面与所述PCB板处于同一水平面。
[0015]本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点。
[0016](I)本实用新型所述的抗交变磁场干扰的单相计量模块，包括锰铜分流器、电流信号调制电路、计量芯片，在所述锰铜分流器及其两个采样端和所述计量芯片的两个信号输入端之间形成至少两个磁场等效环，且在交变磁场环境下相邻的所述两个磁场等效环内产生的电动势方向相反。由于所述磁场等效环可以消除交变磁场产生的电动势，避免了交变电流对信号的影响，有效避免了现有技术中交变磁场的产生干扰的问题，通过磁场等效环在交变磁场的环境下产生方向相反的电势，从而相互抵消影响，不仅提高了计量精度，也有效提高了电表对于交变磁场的抗干扰能力。
[0017](2)本实用新型所述的抗交变磁场干扰的单相计量模块，所述磁场等效环包括所述第一磁场环、第二磁场环和第三磁场环，所述锰铜分流器及其两个采样端与第一交点之间形成第一磁场环，所述第一交点与第二交点之间形成第二磁场环，所述第二交点与所述计量芯片的两个信号输入端之间形成第三磁场环。采用这种方式设置的第一磁场环和第三磁场环，其形成的内部电动势方向相同，且与所述第二磁场环的方向相反，这样，在交变磁场环境下，相邻的两个磁场等效环内的电动势方向相反，第一磁场环和第三磁场环可以将第二磁场环在交变磁场的环境下产生的电动势抵消，从而降低了使用过程中交变磁场的干扰，提高了计量精度。
[0018](3)本实用新型所述的抗交变磁场干扰的单相计量模块，所述第一磁场环和第三磁场环的有效面积之和与所述第二磁场环的有效面积相同，这样，由于第一磁场环和第三磁场环的有效面积之和与所述第二磁场环的有效面积相同，在交变磁场的环境下，第一磁场环和第三磁场环内部产生的电动势累加后与第二磁场环内的电动势基本相同，且方向相反，于是进行相互抵消，消除了交变磁场的影响。
[0019](4)本实用新型所述的抗交变磁场干扰的单相计量模块，在交变磁场的环境下，所述第一磁场环和第三磁场环内的电动势方向与所述第二磁场环内的电动势方向相反，由于相邻的两个磁场等效环内的电动势方向相反，更容易相互抵消，交变磁场的影响消除的更彻底，电表的计量精度更高。
[0020](5)本实用新型所述的抗交变磁场干扰的单相计量模块，所述反面的印制线通过设置在PCB板上的过孔与所述电流信号调制电路的输入端连接，使用过孔连接的方式，将反面的印制线与输入端连接，加工简单、方便。
[0021](6)本实用新型所述的抗交变磁场干扰的单相计量模块，所述锰铜分流器，使用方便,性价比高,性能好。
[0022](7)本实用新型所述的抗交变磁场干扰的单相计量模块，所述锰铜分流器设置在磁保持继电器内，所述锰铜分流器通过磁保持继电器安装在所述PCB板上，所述锰铜分流器横截面与所述PCB板处于同一水平面，安装牢固，且使得其保持在同一水平面上，结构稳定。
[0023](8)本实用新型所述的抗交变磁场干扰的单相计量模块，所述电流信号调制电路包括两个并联的电阻Rl和R2，以及与Rl和R2分别连接的电容Cl和C2，对锰铜分流器输出的采样信号进行调制，结构简单，便于生产。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1是本实用新型所述的抗交变磁场干扰的单相计量模块的一个实施例的安装示意图。
[0025]图2是本实用新型所述的抗交变磁场干扰的单相计量模块的一个实施例的原理示意图。
[0026]图3是现有技术中抗交变磁场干扰的单相计量模块设计的安装示意图。
[0027]图4是现有技术中抗交变磁场干扰的单相计量模块设计的原理示意图。
[0028]图5是本实用新型所述的抗交变磁场干扰的单相计量模块的一个实施例的安装图的立体图。
[0029]图中附图标记表示为:1-锰铜片，2-软铜绞线，3-安装定位孔，Ql-第一磁场环，Q2-第二磁场环，Q3-第三磁场环。
【具体实施方式】
[0030]实施例1:
[0031]本实施例中提供一种抗交变磁场干扰的单相计量模块，包括锰铜分流器，所述锰铜分流器的两个采样端设置在PCB板上，所述两个采样端分别连接电流信号调制电路的两个输入端，所述电流信号调制电路的两个输出端分别与计量芯片的两个信号输入端连接，所述PCB板上还设置有磁保持继电器控制端，在所述锰铜分流器及其两个采样端和所述计量芯片的两个信号输入端之间形成有两个磁场等效环，且在交变磁场环境下所述两个磁场等效环的内产生的电动势方向相反。这样，通过磁场等效环在交变磁场的环境下产生方向相反的电动势，从而相互抵消。
[0032]实施例2:
[0033]本实用新型所述的抗交变磁场干扰的单相计量模块，所述分流器的两个采样端通过分别设置在所述PCB板正面和反面的印制线与所述电流信号调制电路的两个输入端连接，所述两条印制线分层相交于两个交点，所述两个分流器的两个采样端与第一交点之间形成第一磁场环Q1，所述第一交点与第二交点之间形成第二磁场环Q2，所述第二交点与所述计量芯片的两个信号输入端之间形成第三磁场环Q3，所述第一磁场环Q1、第二磁场环Q2与第三磁场环Q3组成所述磁场等效环。在交变磁场环境下，所述第一磁场环Ql和第三磁场环Q3内的电动势方向与所述第二磁场环Q2内的电动势方向相反,所述第一磁场环Ql和第三磁场环Q3的有效面积之和与所述第二磁场环Q2的有效面积相同或近似相同，见图1。
[0034]本实施例中设置了三个磁场等效环，在交变磁场的环境下，相邻的两个磁场等效环产生的电动势方向相反，且第一磁场环Ql和第三磁场环Q3的有效面积之和与所述第二磁场环Q2的有效面积相同或近似相同，这样第一磁场环Ql和第三磁场环Q3产生的电动势与第二磁场环Q2产生的电动势方向相反，大小基本相同，因此可以相互抵消。
[0035]实施例3:
[0036]在实施例2的基础上，本实施例中所述的抗交变磁场干扰的单相计量模块，所述反面的印制线通过设置在PCB板上的过孔与所述电流信号调制电路的输入端连接。此外，本实施例中的所述分流器为锰铜分流器，且所述锰铜分流器横截面与所述PCB板处于同一水平面。进一步，本实施例中所述电流信号调制电路包括两个电阻Rl和R2.所述Rl和R2的一端分别为所述电流调制电路的输入端，所述电阻Rl和R2的另一端分别连接电容Cl和C2的一端，所述电容Cl和C2的另一端接地，所述电阻Rl和电容Cl之间、所述电阻R2与所述电容C2之间分别引出所述电流调制电路的输出端。
[0037]本实施例中的抗交变磁场干扰的单相计量模块包括带锰铜分流器的磁保持继电器、PCBl板、布置在PCBl板上分别与锰铜分流器采样端和经信号调制电路的计量芯片电流采样输入信号端相连的磁场等效环。PCBl板由锰铜分流器采样端A/B和磁保持继电器控制端J1/J2水平固定于继电器上方，如图1、图2所示，锰铜分流器横截面与PCBl处于同一水平面；与锰铜分流器采样端A相连的印制线A-G2-G1-A1处于PCBl的正面，Al点和信号调制电路中的Rl相连，与锰铜分流器采样端B相连的印制线B-G2-G1-B1处于PCBl的反面，BI点通过过孔和信号调制电路中的R2相连，两印制线分层相交与G2、Gl0所设计的磁场等效环由三部分组成，分别为由锰铜分流器、A-G2-B围合成的区域第一磁场环Ql，PCBl正面印制线G1-G2和PCBl反面印制线G1-G2围合成的区域第二磁场环Q2，PCBl正面印制线Gl-Al经信号调制电路连接计量芯片电流采样输入信号端A2、PCB1反面印制线Gl-Bl经信号调制电路连接计量芯片电流采样输入信号端B2、计量芯片围合成的区域第三磁场环Q3，要求第二磁场环Q2与第一磁场环Ql+第三磁场环Q3有效面积近似相等。[0038]附图3、图4所示意的为现有安装和设计方式，由于锰铜本身是一个复杂的电阻组合体，当交变磁场垂直与锰铜的横截面时会产生涡流信号，影响信号采样，锰铜分流器和PCB板的连接一般是采用双绞线方式，在绞紧的情况下仍存在围合区域第二磁场环Q2、第三磁场环Q3，由于在安装过程中对双绞线绞合圈数无法控制，若为奇数，则第二磁场环Q2、第三磁场环Q3区域相互叠加，若为偶数，则第二磁场环Q2、第三磁场环Q3区域相互抵消，但由于两者面积不一不能完全抵消，当X方向存在交变磁场时则表计会受其影响。PCB2中存在由信号双绞线信号端八#、经信号调制电路的计量芯片电流采样输入信号端A2/B2和计量芯片围合区域第一磁场环Q1，当Z方向存在交变磁场时则表计会受其影响。
[0039]本实施例中采用新的安装方式如图1、图2以及图5所示，通过软铜绞线2和安装定位孔3将锰铜片I固定。在X、Y方向由于几乎不存在交变磁场影响有效面积。并在PCBl板上设计一个磁场等效环，综合考虑锰铜分流器、连接方式等因素设计第二磁场环Q2与第一磁场环Ql+第三磁场环Q3有效面积近似相等，当Z方向的交变磁场穿过该等效环区域，第二磁场环Q2与第一磁场环Ql+第三磁场环Q3两部分生产极性相反的电势从而可相互抵消交变磁场影响。极大提高计量精度，有效提高表计对交变磁场的抗干扰能力。本实用新型的安装方式和磁场等效环设计，在XYZ三个方向的交变磁场中，不受该磁场影响。所述锰铜分流器设置在磁保持继电器内，所述锰铜分流器通过磁保持继电器安装在所述PCB板上，所述锰铜分流器横截面与所述PCB板处于同一水平面。通过磁保持继电器和锰铜分流器组合，与PCB板的安装才能保证PCB和分流器保持水平，且处于同一平面，不仅安装牢固，而且结构稳定。
[0040]本实用新型在X、Y、Z方向施加0.5mT强度的交变磁场干扰下，表计的感应出的电流均为3mA以下，处于潜动值以下，对表计计量影响不明显。而改进前的测试值，可达到25mA，超出表计起动标准。可见本实施例中的抗交变磁场干扰的单相计量模块，有效避免了交变磁场广生的干扰，大大提闻了抗干扰能力，提闻了计量精度。
[0041]显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。
【权利要求】
1.一种抗交变磁场干扰的单相计量模块，包括锰铜分流器，所述锰铜分流器的两个采样端设置在PCB板上，所述两个采样端分别连接电流信号调制电路的两个输入端，所述电流信号调制电路的两个输出端分别与计量芯片的两个信号输入端连接，所述PCB板上还设置有磁保持继电器控制端，其特征在于:在所述锰铜分流器及其两个采样端和所述计量芯片的两个信号输入端之间形成至少两个磁场等效环，且在交变磁场环境下相邻的所述两个磁场等效环内产生的电动势方向相反。
2.根据权利要求1所述的抗交变磁场干扰的单相计量模块，其特征在于:所述锰铜分流器的两个采样端通过分别设置在所述PCB板正面和反面的印制线与所述电流信号调制电路的两个输入端连接，两条印制线分层相交于两个交点，所述锰铜分流器及其两个采样端与第一交点之间形成第一磁场环，所述第一交点与第二交点之间形成第二磁场环，所述第二交点与所述计量芯片的两个信号输入端之间形成第三磁场环，所述第一磁场环、第二磁场环与第三磁场环组成所述磁场等效环。
3.根据权利要求2所述的抗交变磁场干扰的单相计量模块，其特征在于:所述第一磁场环和第三磁场 环的有效面积之和与所述第二磁场环的有效面积相同。
4.根据权利要求2或3所述的抗交变磁场干扰的单相计量模块，其特征在于:在交变磁场环境下，所述第一磁场环和第三磁场环内形成的电动势方向与所述第二磁场环内形成的电动势方向相反。
5.根据权利要求4所述的抗交变磁场干扰的单相计量模块，其特征在于:所述反面的印制线通过设置在PCB板上的过孔与所述电流信号调制电路的输入端连接。
6.根据权利要求5所述的抗交变磁场干扰的单相计量模块，其特征在于:所述锰铜分流器设置在磁保持继电器内。
7.根据权利要求6所述的抗交变磁场干扰的单相计量模块，其特征在于:所述锰铜分流器通过磁保持继电器安装在所述PCB板上。
8.根据权利要求7所述的抗交变磁场干扰的单相计量模块，其特征在于:所述锰铜分流器横截面与所述PCB板处于同一水平面。
【文档编号】G01R22/06GK203502490SQ201320663656
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年10月25日 优先权日:2013年10月25日
【发明者】倪一峰, 谈炳荣, 侯玉军, 黄小刚 申请人:浙江正泰仪器仪表有限责任公司