一种用于电能测量的前置放大电路的制作方法

本申请一种用于电能测量的前置放大电路属于电能测量技术领域。

背景技术：

电能测量装置是用于测量、记录发电量、供（互供）电量、厂用电量、线损电量和用户用电量的计量器具。电能计量装置指由电能表（有功、无功电能表，最大需量表，复费率电能表等）、计量用互感器（包括电压互感器和电流互感器）及二次连接线导线构成的总体。

电能测量需要采集电流或电压量，对于不同用途的用电设备，电流或/和电压的差别也会很大，因此普通的电能表都具有一定的适用范围，要想扩大范围，就需要对输入电流或电压进行监测，切换量程。

然而，还没有发现具有这种功能的电能表。

技术实现要素：

为了扩大电能表的测量范围，实现量程的自动切换，本申请公开了一种用于电能测量的前置放大电路。

本申请的目的是这样实现的：

一种用于电能测量的前置放大电路，包括多级同相比例放大电路，多个窗口比较器和多个电磁继电器；所述同相比例放大电路的级数、窗口比较器的个数和电磁继电器的个数相同；

第i级同相比例放大电路包括一个运算放大器ui，所述第i级同相比例放大电路的电压输入通过输入电阻ri1连接运算放大器ui的同相输入端，运算放大器ui的同相输入端通过反馈电阻ri2连接运算放大器ui的输出端，运算放大器ui的反向输入端通过电阻ri3接地或者直接接地；

第i个窗口比较器包括运算放大器u1i和运算放大器u2i，所述运算放大器u1i的反相输入端接第i个低电平，运算放大器u1i的同相输入端通过输入电阻r1i接前置放大电路的电压输入端，所述运算放大器u2i的反相输入端通过输入电阻r2i接前置放大电路的电压输入端，运算放大器u2i的同相输入端接第i个高电平；运算放大器u1i的输出端和运算放大器u2i的输出端连接在一起，一起接第i个电磁继电器的输入回路；第i个低电平与第i-1个高电平相等；

第i个电磁继电器的输入回路一端接地，另一端接运算放大器u1i和运算放大器u2i的输出端，第i个电磁继电器的输出回路的公共端接前置放大电路的电压输入端，第i个电磁继电器的输出回路的常开端通过输入电阻ri1连接运算放大器ui的同相输入端。

上述的一种用于电能测量的前置放大电路，所述前置放大电路的电压输入端前方还包括电流电压转换器和单刀双掷开关；所述单刀双掷开关的公共端连接总输入，单刀双掷开关的一个输出端通过电流电压转换器连接前置放大电路的电压输入端，单刀双掷开关的另一个输出直接连接前置放大电路的电压输入端。

上述的一种用于电能测量的前置放大电路，所述电流电压转换器包括电阻r1和电阻r2，电流电压转换器的电流输入依次通过电阻r1和电阻r2接地，电阻r1和电阻r2的连接端作为电压输出。

以上用于电能测量的前置放大电路，还包括触电保护器。

一种用于前置放大电路的同相比例放大电路，包括一个运算放大器ui，电压输入通过输入电阻ri1连接运算放大器ui的同相输入端，运算放大器ui的同相输入端通过反馈电阻ri2连接运算放大器ui的输出端，运算放大器ui的反向输入端通过电阻ri3接地或者直接接地。

一种用于前置放大电路的窗口比较器，包括运算放大器u1i和运算放大器u2i，所述运算放大器u1i的反相输入端接第i个低电平，运算放大器u1i的同相输入端通过输入电阻r1i接前置放大电路的电压输入端，所述运算放大器u2i的反相输入端通过输入电阻r2i接前置放大电路的电压输入端，运算放大器u2i的同相输入端接第i个高电平；运算放大器u1i的输出端和运算放大器u2i的输出端连接在一起。

一种用于前置放大电路的电流电压转换器，包括电阻r1和电阻r2，电流电压转换器的电流输入依次通过电阻r1和电阻r2接地，电阻r1和电阻r2的连接端作为电压输出。

有益效果：

第一、本申请提供了一种用于电能测量的前置放大电路；同时还提供了用于前置放大电路的同相比例放大电路，用于前置放大电路的窗口比较器和用于前置放大电路的电流电压转换器。

第二、本申请用于电能测量的前置放大电路能够根据输入电压的大小，自动选择电磁继电器的通断，进而实现自动切换量程的作用。

第三、在测试现有电能表时，本申请用于电能测量的前置放大电路还可以作为电能表前端的可变负载，模拟实际用户的负载情况。

附图说明

图1是本申请用于电能测量的前置放大电路的电路图一。

图2是本申请用于电能测量的前置放大电路的电路图二。

具体实施方式

具体实施例一

本实施例是一种用于电能测量的前置放大电路的实施例。

本实施例的用于电能测量的前置放大电路，电路图如图1所示。该用于电能测量的前置放大电路包括多级同相比例放大电路，多个窗口比较器和多个电磁继电器；所述同相比例放大电路的级数、窗口比较器的个数和电磁继电器的个数相同；

第i级同相比例放大电路包括一个运算放大器ui，所述第i级同相比例放大电路的电压输入通过输入电阻ri1连接运算放大器ui的同相输入端，运算放大器ui的同相输入端通过反馈电阻ri2连接运算放大器ui的输出端，运算放大器ui的反向输入端通过电阻ri3接地或者直接接地；

第i个窗口比较器包括运算放大器u1i和运算放大器u2i，所述运算放大器u1i的反相输入端接第i个低电平，运算放大器u1i的同相输入端通过输入电阻r1i接前置放大电路的电压输入端，所述运算放大器u2i的反相输入端通过输入电阻r2i接前置放大电路的电压输入端，运算放大器u2i的同相输入端接第i个高电平；运算放大器u1i的输出端和运算放大器u2i的输出端连接在一起，一起接第i个电磁继电器的输入回路；第i个低电平与第i-1个高电平相等；

第i个电磁继电器的输入回路一端接地，另一端接运算放大器u1i和运算放大器u2i的输出端，第i个电磁继电器的输出回路的公共端接前置放大电路的电压输入端，第i个电磁继电器的输出回路的常开端通过输入电阻ri1连接运算放大器ui的同相输入端；

上述的一种用于电能测量的前置放大电路，所述前置放大电路的电压输入端前方还包括电流电压转换器和单刀双掷开关；所述单刀双掷开关的公共端连接总输入，单刀双掷开关的一个输出端通过电流电压转换器连接前置放大电路的电压输入端，单刀双掷开关的另一个输出直接连接前置放大电路的电压输入端。

其工作原理在于，前置放大电路的电压输入分别经过各级窗口比较器，只有位于前置放大电路的电压输入位于窗口比较器低电平和高电平之间，窗口比较器才会输出高电平，进而控制对应的电磁继电器，使得前置放大电路的电压输入从对应的位置输入，实现对应的放大倍数；最终实现无论前置放大电路的电压输入位于哪个范围，都会通过放大倍数的调整，使得前置放大电路的电压输出位于一个比较窄的范围，进而减轻后续电路的量程压力，有利于实现电能表对宽范围变化的电压进行电能测量。

具体实施例二

本实施例是一种用于电能测量的前置放大电路的实施例。

本实施例的一种用于电能测量的前置放大电路，在具体实施例一的基础上，进一步限定前置放大电路的电压输入端前方还包括电流电压转换器和单刀双掷开关；所述单刀双掷开关的公共端连接总输入，单刀双掷开关的一个输出端通过电流电压转换器连接前置放大电路的电压输入端，单刀双掷开关的另一个输出直接连接前置放大电路的电压输入端，如图2所示。

具体实施例三

本实施例是一种用于电能测量的前置放大电路的实施例。

本实施例的一种用于电能测量的前置放大电路，在具体实施例二的基础上，进一步限定所述电流电压转换器包括电阻r1和电阻r2，电流电压转换器的电流输入依次通过电阻r1和电阻r2接地，电阻r1和电阻r2的连接端作为电压输出。

具体实施例四

本实施例是一种用于电能测量的前置放大电路的实施例。

本实施例的一种用于电能测量的前置放大电路，在以上实施例的基础上，进一步限定还包括触电保护器。

具体实施例五

本实施例是一种用于前置放大电路的同相比例放大电路的实施例。

本实施例的一种用于前置放大电路的同相比例放大电路，包括一个运算放大器ui，电压输入通过输入电阻ri1连接运算放大器ui的同相输入端，运算放大器ui的同相输入端通过反馈电阻ri2连接运算放大器ui的输出端，运算放大器ui的反向输入端通过电阻ri3接地或者直接接地。

具体实施例六

本实施例是一种用于前置放大电路的窗口比较器的实施例。

本实施例的一种用于前置放大电路的窗口比较器，包括运算放大器u1i和运算放大器u2i，所述运算放大器u1i的反相输入端接第i个低电平，运算放大器u1i的同相输入端通过输入电阻r1i接前置放大电路的电压输入端，所述运算放大器u2i的反相输入端通过输入电阻r2i接前置放大电路的电压输入端，运算放大器u2i的同相输入端接第i个高电平；运算放大器u1i的输出端和运算放大器u2i的输出端连接在一起。

具体实施例七

本实施例是一种用于前置放大电路的电流电压转换器的实施例。

本实施例的一种用于前置放大电路的电流电压转换器，包括电阻r1和电阻r2，电流电压转换器的电流输入依次通过电阻r1和电阻r2接地，电阻r1和电阻r2的连接端作为电压输出。