专利名称：袖珍数字瓦特表的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种工业测试仪表。
现在常用的测试仪表为数字功率电能表，其主要原理如
图1。它的核心运算器件为时分割乘法器〔1〕，被测功率的电压u，电流i取样后，得Ux，Uy信号输入时分割乘法器〔1〕相乘，经低通滤波器〔2〕输出直流电平E，它的运算公式为Ux＝KUUmSinwtUy＝KIImSin(wt＋φ)其中Um被测功率的交流电压幅值。
Im被测功率的交流电流幅值。
φu和i之间的相位角。
KUUx经分压器等变化部份的转换系数。
KIi转换成Uy的转换系数。
所以V0＝KUxUy＝KpUICosφ－KUICos(2wt＋φ)其中Kp KKUKIU幅值为Um的电压有效值。
I幅值为Im的电流有效值。
其前项反映交流有功功率，后一项被滤波器〔2〕滤掉。前项为直流电平，经滤波器〔2〕后为E输出，E经V／F转换器〔3〕变成频率脉冲，由电子计数器〔4〕根据时控器〔6〕信号在一段时间计数，得到功率和电能。当时控时间短时，即显示功率。当时控时间长时(例100S)，即显示功率计算值，即电能。但它虽精度高，功率围数测试范围大，但测试频率低，电子线路复杂，调整困难，成本较高，结构复杂等。
其主要应用音频(工频)交流电的功率测试。
本实用新型是为社会提供一种方便测试单相用电功率的小型化仪表，并解决非正弦周期交流电和高频电信号的功率测试，通过适当改型应用于三相用电器功率测试。
本实用新型袖珍数字瓦特表的主要特征为由被测功率电压、电流采集块〔7〕，周期交流电信号功率测试模块〔8〕，A／D转换器〔9〕和显示器〔10〕组成(图2)。采用与别人不同的被测功率电压，电流采集系统〔7〕(图3)，如他人一般采用电流互感器(CT)采取电流信号，用变压器(PT)采集电压信号。
本实用新型采用被测电信号输入一次接线采集电压、电流信号，其是通过R1、R2组成的分压器，R4、R5、R6组成的分流器采用被测功率的电压、电流信号，而不象其它瓦特表分别接两次线采集电压，电流信号。采用周期交流电信号功率测试模块〔8〕(图4)用来测试周期交流电的功率，它是通过模拟四象限乘法器集成电路和运算放大器组成电路来实现的。它解决了乘法器电路理想化使用问题及低通有源滤波器电路。模拟四象限乘法器集成电路(IC2)的(4)(9)脚分别为乘法器电路的x、y的正输入端。当(4)(9)脚输入、Ux、Uy后，(2)(4)脚乘法器的输出端)输出K·Vx·Vy的差模电压，经运放IC3后由双端输出变为单端输出，经IC1－2组成的有源低通滤波器后，输出直流电平E，并且该滤波器对直流无附加影响。
其主要原理为，被测功率电压u电流i信号通过采集系统取样后，得到Ux、Uy输入功率测试模块〔8〕，输出电压E。E就反映被测信号的有功功率。其原理为Ux＝KUVmSinwtUy＝KIImSin〔wt＋φ〕Um，Im分别为被测信号的交流电压，电流的幅值。
φu和i的相角。
KUUx经分压器等变化的转换系数。
KIi被转换成Uy的转换系数。
V0＝KUxUy＝KpUICosφ－KpUICos(2wt＋φ)Kp KKUKIU幅值为Um的电压有效值。
I幅值为Im的电流有效值。
V0中的前项为直流分量它反映被测信号的功率，后项为交流分量，经功率测试模块〔7〕中的低通滤波器后被滤掉，所以功率测试模块的输出E为反映被测信号功率的直流电平，经A／D转换器〔9〕送入显示器〔10〕显示。
该电路与他人不同之处模拟四象限乘法器电路被理想化使用及采用特殊有源低通滤波器使其对直流电平的附加影响减至最小。
乘法器电路的(8)(14)脚为，x－，y－的输入端，通常乘法器电路使用时，将(8)(14)接调零网络，从而消去Uxos，Uyos对乘法器的影响。其工作原理U0＝K(Ux±Uxos)(Uy±Uyos)±Zos±f(Ux·Uy)＝KUxUy±KUxUyos±KUyUyos±KUxosUyos±Zos±f(UxUy)其中KUxUyosx馈通误差。
KUxUxosy馈通误差。
KUxosUyos±Zos输出失调误差。
f(Ux·Uy)非线性误差。
通过调整(8)(12)脚的电压，使Uxos、Uyos对V0的影响消去。
U0＝KUxUy±f(Ux·Uy)忽略f(Ux·Uy)对U0的影响。
所以U0＝KUxUy本实用新型是将模拟四象限乘法器集成电路的x－、y－的输入端(8)(12)脚直接接地，因为，当Ux、Uy输入交流周期电信号时，x、y馈通误差均为交流分量被低通滤波器滤掉。输出失调误差为直流分量通过(W2)电位器调整掉，这样线路调整大为简化。
由于模拟四象限乘法器用在高频情况下工作，从而解决了时分割乘法器组成的瓦特表所不能胜任的工作。由此可得以下结论由模拟四象限乘法器制成的瓦特表，在周期交流电(正弦、非正弦)功率测试的问题，也就解决了。
本实用新型的优点是测试精度高，功率因数测试范围大(任何φ角都能测)，电子线路简单，测试频率高，且能应用于非正弦周期交流电功率测试及音频(工频)至高频的功率测试。该仪表成本低，可靠性高，调整简单，使用方便。
本实用新型附图为图1，数字功率电能表结构方框图。
图2，袖珍数字瓦特表结构方框图。
图3，被测功率电压、电流采集系统线路图。
图4，周期交流电信号功率测试模块线路图。
其中1－时分割乘法器，2－低通滤波器，3－V／F转换器，4－电子计数器，5－功率、电能显示器，6－时控器，7－被测功率电压电流采集系数，8－周期交流电功率测试模块，9－A／D转换器，10－显示器。
MC1595，R、C，等为标准集成电路块，电阻，电容等。
权利要求1.一种袖珍数字瓦特表，其特征在于由被测功率电压、电流块[7]，周期交流电信号功率测试模块[8]，A/D转换器[9]和显示器[10]组成。
2.根据权利要求书1所述的袖珍数字瓦特表，其特征在于被测功率电压电流块〔7〕，通过R1、R2组成分压器，R3、R4、R5组成分流器，采用被测功率信号输入一次接线采集电压电流信号。
3.根据权利要求书1所述的袖珍数字瓦特表，其特征在于周期交流电信号功率测试模块〔8〕通过模拟四象限乘法器集成电路、低通有源滤波器连接组成。
4.根据权利要求书1或3所述的袖珍数字瓦特表其特征在于周期交流电信号功率测试模块〔8〕中的模拟四象限乘法器集成电路被理想应用。即x－，y－输入脚直接接地。
专利摘要本实用新型袖珍瓦特表是一种工业用测试仪表，它由被测功率电压，电流采集块[7]，周期交流电信号功率测试模块[8]，A/D转换器[9]，显示器[10]组成，采用被测电信号输入一次接线采集电压、电流信号，通过周期电信号功率测试电路模块测得功率。它具有测试精度高，功率因数测试范围大，电子线路简单，测试频率高的优点。且能测试非正弦周期交流电功率及音频(工频)和高频交流电功率。该仪表成本低、可靠性高，体积小，调整简单，使用方便。
文档编号G01R21/00GK2031103SQ8721284
公开日1989年1月18日 申请日期1987年12月14日 优先权日1987年12月14日
发明者王强, 刘家栋 申请人:济南市半导体元件实验所