机械式电能表电压显示电路的制作方法

本发明涉及到电力系统电能计量设备技术领域，具体地说，是一种机械式电能表电压显示电路。

背景技术：

目前，现场已安装的电能表大量是机械式电能表和少量脉冲式电能表。而机械式电能表(又称感应式电能表)没有显示电网测量值功能，但是市场有显示测量值的需求，需要增加一种电子显示电路装置。因此，如何提高测量值范围，测量值精度，延长LED数码管寿命，降低产品的成本是众多电能表厂家的目标。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种机械式电能表电压显示电路，电压测量范围宽；适应的电网频率范围宽，且可实现自适应；通过红外通信和唤醒，能够延长LED数码管使用寿命，降低了使用成本。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种机械式电能表电压显示电路，其关键在于：包括信号处理电路，在该信号处理电路的信号输入端组上分别连接有电压采样电路与频率采样电路，在所述信号处理电路的信号输出端连接有显示电路，所述电压采样电路用于从电能表采样电路中获取电压信号，所述频率采样电路用于从电能表采样电路中电路频率信号，所述信号处理电路用于获取的电压信号和频率信号进行处理，所述显示电路用于实现电能表所在电网电压值的正常显示。

本模块中，通过电压采样电路对电能表所在电网的电压信号进行采样并经过信号处理后进行显示；在采样显示过程中，所述的信号处理电路通过频率采样电路采样电网频率，并用于修正电压采样电路的电压采样频率，从而实现了宽频率范围内电压值的高精度保证，而且实现了频率自适应的功能。由于机械式电能表无电网测量值显示功能，当客户有电网测量值显示需求时，通过上述设计，既实现了宽电网频率、电压范围内的示值精度，又实现了低成本。

进一步的，在所述信号处理电路上还连接有开关电源电路和红外通信电路，所述开关电源电路用于从电能表所在电网交流电中获取各电路所需的直流电源，所述红外通信电路用于实现远红外通信和唤醒功能。

所述的开关电源电路实现了宽电网电压范围内高效、稳定地提供直流电源；红外通信电路实现了远红外通信和唤醒显示功能，在不需要时本模块处于未工作状态，需要查看电网电压时通过红外信号进行唤醒，从而延长了显示电路的使用寿命。

再进一步的技术方案是，所述电压采样电路包括A相电压采样电路、B相电压采样电路以及C相电压采样电路，其中A相电压采样电路包括电阻R39，该电阻R39的一端与电能表中的A相采样端连接，所述电阻R39的另一端依次串接电阻R40、电阻R41、电阻R42后与电阻R43的一端连接，所述电阻R43的另一端串接电阻R54后作为信号输出端输出电压采样信号，所述电阻R54还经滤波电容C15接地，在所述电阻R43与接地端之间还串接电阻R57，电阻R43还经电阻R57连接至同向串联的贴片双二极管D12的阳极，该贴片双二极管D12的阴极接直流工作电源VCC，所述贴片双二极管D12的公共接线端连接在电阻R43与电阻R54之间。

为了控制成本，作为优选，所述A相电压采样电路、B相电压采样电路以及C相电压采样电路的电路结构一致。

再进一步的技术方案是，所述频率采样电路包括电阻R65，所述电阻R65的一端接电能表采样电路任一相的接线端，该电阻R65的另一端依次串接电阻R66、电阻R67、电阻R68后与电阻R69的一端连接，电阻R69另一端作为信号输出端输出频率采样信号，在所述电阻R69与接地端之间还反向连接有稳压二极管D16。

更进一步的技术方案是，所述显示电路包括驱动芯片与显示屏，所述驱动芯片的各个信号输入端均连接在所述信号处理电路上，所述驱动芯片的八个信号输出端分别串接一个电阻后连接至所述显示屏的八个输入端。

作为优选，所述信号处理电路由78F0503D单片机及其外围电路构成，在所述信号处理电路上还连接有M24C04-RMN6TP存储器及其外围电路构成的存储模块，所述显示电路中的驱动芯片可为74HC164移位寄存器以及所述显示屏可为六位数码管，所述开关电源电路包括FSL4110集成式脉冲调制控制器以及变压器。

本发明的显著效果是：通过对电能表所在电网的电压信号进行采样显示，且通过采样电网频率修正电压采样频率，从而实现了宽频率范围内电压值的高精度保证，而且实现了频率自适应的功能；另外，使用红外唤醒功能，延长了LED数码管使用寿命。

附图说明

图1是本发明的电路结构框图；

图2是图1中信号处理电路的电路结构示意图；

图3是图1中电压采样电路的电路结构示意图；

图4是图1中频率采样电路的电路结构示意图；

图5是图1中显示电路的电路结构示意图；

图6是图1中红外通信电路的电路结构示意图；

图7是图1中开关电源电路的电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式以及工作原理作进一步详细说明。

如图1所示，一种机械式电能表电压显示电路，包括信号处理电路，在该信号处理电路的信号输入端组上分别连接有电压采样电路与频率采样电路，在所述信号处理电路的信号输出端连接有显示电路，所述电压采样电路用于从电能表采样电路中获取电压信号，所述频率采样电路用于从电能表采样电路中电路频率信号，所述信号处理电路用于获取的电压信号和频率信号进行处理，所述显示电路用于实现电能表所在电网电压值的正常显示，在所述信号处理电路上还连接有开关电源电路和红外通信电路，所述开关电源电路用于从电能表所在电网交流电中获取各电路所需的直流电源，所述红外通信电路用于实现远红外通信和唤醒功能。

如图2所示，所述信号处理电路由78F0503D单片机U3及其外围电路构成，在所述信号处理电路上还连接有M24C04-RMN6TP存储器U4及其外围电路构成的存储模块。

如图3所示，本例中所述电压采样电路包括A相电压采样电路、B相电压采样电路以及C相电压采样电路，且所述A相电压采样电路、B相电压采样电路以及C相电压采样电路的电路结构一致。其中，A相电压采样电路包括电阻R39，该电阻R39的一端与电能表中的A相采样端连接，所述电阻R39的另一端依次串接电阻R40、电阻R41、电阻R42后与电阻R43的一端连接，所述电阻R43的另一端串接电阻R54后作为信号输出端输出电压采样信号，所述电阻R54还经滤波电容C15接地，电阻R43还经电阻R57连接至同向串联的贴片双二极管D12的阳极，该贴片双二极管D12的阴极接直流工作电源VCC，所述贴片双二极管D12的公共接线端连接在电阻R43与电阻R54之间；

B相电压采样电路包括电阻R44，该电阻R44的一端与电能表中的B相采样端连接，所述电阻R44的另一端依次串接电阻R45、电阻R46、电阻R47后与电阻R48的一端连接，所述电阻R48的另一端串接电阻R55后作为信号输出端输出电压采样信号，所述电阻R55还经滤波电容C16接地，电阻R48还经电阻R58连接至同向串联的贴片双二极管D14的阳极，该贴片双二极管D14的阴极接直流工作电源VCC，所述贴片双二极管D14的公共接线端连接在电阻R48与电阻R55之间；

C相电压采样电路包括电阻R49，该电阻R49的一端与电能表中的C相采样端连接，所述电阻R49的另一端依次串接电阻R50、电阻R51、电阻R52后与电阻R53的一端连接，所述电阻R53的另一端串接电阻R56后作为信号输出端输出电压采样信号，所述电阻R56还经滤波电容C17接地，电阻R53还经电阻R59连接至同向串联的贴片双二极管D13的阳极，该贴片双二极管D13的阴极接直流工作电源VCC，所述贴片双二极管D13的公共接线端连接在电阻R53与电阻R56之间。

参见附图4，所述频率采样电路包括电阻R65，所述电阻R65的一端接电能表采样电路任一相的接线端，该电阻R65的另一端依次串接电阻R66、电阻R67、电阻R68后与电阻R69的一端连接，电阻R69另一端作为信号输出端输出频率采样信号，在所述电阻R69与接地端之间还反向连接有稳压二极管D16。

参见附图5，所述显示电路包括74HC164移位寄存器U5构成驱动芯片以及六位数码管LED1构成的显示屏，所述驱动芯片的信号输入端DATA、CLK、MR均连接在所述信号处理电路上，所述驱动芯片的八个信号输出端Q0～Q7分别串接一个电阻后连接至所述显示屏的八个输入端，且所述驱动芯片的DATA信号输入端还经上拉电阻R29后接直流工作电源VCC，所述驱动芯片的CLK信号输入端还经上拉电阻R30后连接至直流工作电源VCC。

如图6所示，所述红外通信电路包括发射部分和接收部分，其中发射部分包括发光二极管D15和三极管Q2，所述三极管Q2的基极串接电阻R63后接收所述信号处理电路的信号，所述三极管Q2的集电极连接所述发光二极管D15的阳极，该发光二极管D15阴极经上拉电阻R62接直流工作电源VCC；所述接收部分包括HM338R红外接收头，该红外接收头的数据输出端串接电阻R61后连接至所述信号处理电路的信号输入端，该红外接收头的数据输出端还经上拉电阻R64接直流工作电源VCC。

参见附图7，所述开关电源电路包括取电电路以及FSL4110集成式脉冲调制控制器IC1及其外围电路，所述取电电路用于从电网中取得电压，所述控制器IC1的VSTR输入端通过电阻R5后连接至取电电路，所述控制器IC1的VIN输入端依次通过电阻R11、R10、R9后连接取电电路，所述控制器IC1的电压输出端VCC输出直流工作电源VCC。

本模块中，通过电压采样电路对电能表所在电网的电压信号进行采样并经过信号处理后进行显示；在采样显示过程中，所述的信号处理电路通过频率采样电路采样电网频率，并用于修正电压采样电路的电压采样频率，从而实现了宽频率范围内电压值的高精度保证，而且实现了频率自适应的功能；

所述的开关电源电路实现了宽电网电压范围内高效、稳定地提供直流电源；红外通信电路实现了远红外通信和唤醒显示功能，在不需要时本模块处于未工作状态，需要查看电网电压时通过红外信号进行唤醒，从而延长了显示电路的使用寿命。