专利名称：电子数字式电度表的制作方法
技术领域：
电子数字式电度表是一种专门用于测量交流电量的电子仪器。
目前大量使用的磁电式机械传动计数电度表存在着测量精度差，功能少等缺点。
为避免磁电式机械传动计数电度表的不足，根据单片集成A／D转换器的大量生产和使用，电子数字式测量仪表在小型化和降低价格方面的明显进展，本实用新型的转换电路，控制电路和显示装置均采用了集成电路片，就使其具有测量精度高、功能多等优点，既可累计显示当天的电度量，又可累计显示一日、一月、一年电度量，并有相应的时间显示，是目前机械计数电度表的换代产品。
实现本实用新型的具体措施如下该电度表的功率测量及转换电路，由积分器A／D转换器，累加器为主构成，控制电路由控制器Ⅰ，控制器Ⅱ为主构成，显示装置分为累时显示装置，累天显示装置，累加器Ⅰ，累加器Ⅱ。
其具体措施还有控制电路的控制器Ⅰ包含有脉冲发生器，分配器，三角波发生器，施密特触发器，控制器Ⅱ包含有一个分配器，各器件均为集成电路片。其控制电路中还有受控于两个控制器的4个与门集成电路片。
另外，电度表的两个时间显示装置分别由计数器Ⅰ，计数器Ⅱ及译码器，数码管组成，累加器Ⅰ由寄存器A、B，译码器组成，累计当天电度量，累加器Ⅱ由寄存器C、D组成，累计一月，一季、一年电量，各显示装置均由辉光数码管显示相应数字。
本实用新型附图如下
图1是电路结构框图图2是电路工作原理图图3是计时控制原理图图4是记忆装置供电结构图图5是三角形波脉冲发生器电路图图6是电度表面板图图7是A／D转换电路图图8是单相功率模拟乘法电路图图9是模拟乘法器波形图结合附图，本实用新型的工作原理如下述1、单相功率模拟乘法电路是将每相相位不同的交流电压V0和电流V1(在输入乘法图之前也交成电压)信号，分别接入模拟乘法器输入端，输出端输出相应的直流电压。
单相功率模拟乘法电路主要由比较器、三角波发生器(三相共用)、反相器、加法器、FET和滤波器组成。比较器是将输入信号Ve和对称的三角波信号进行双向比较。因为两个输入信号都是相位不同的交变信号，所以比较时分四种情况①Ve＞0，Vi＞0时，V0＜0。②Ve＜0，Vi＜0时，V0＜0。③Ve＞0，Vi＜0时，V0＞0，④Ve＜0，Vi＞0时，V0＞0。
先分析①Ve＞0，Vi＞0时，V0＜0的情况。
Ve和V△在比较器中进行比较，得到调宽的脉冲，脉冲的宽度，就是Ve和V△两交点的水平距离。例当V1输出正脉冲时，FET导通，Vi经两条通路到A3的反相端。
V3＝Vi－2Vi＝－Vi当FET夹断时Vi只经A1到A3∴V3＝Vi这种调幅调宽的脉冲的顶部是一段正弦波曲线，它经A3反馈回路的电容平伏后，V3交成了矩形波。
由波形图得知T1＝ (V△+ Ve1)/(2V△) ——①T2＝ (V△+ Ve2)/(2V△) ——②
Ve1，Ve2是曲线上的两点，分别过两点作两条水平直线，分别与三角形两条斜边相交，两交点的距离、分别为T1、T2，与Ve1Ve2成比例。
经滤波后，得到三角波一周期的平均值，为V0＝ 1/(T1+ T2)
= (-Ti)/(T1+ T2) ·Vi1+ (T2)/(T1+ T2) ·Vi2=V△+ Vei2V△V△+ Ve12V△+V△- Ve22V△·Vi1+V△+ Ve22V△V△+ Ve12V△+V△+ Ve22V△·Vi2]]>=－Vi1Ve1- Vi2Ve2+ V△(Vi2- Vi1)2V△+ (Ve1- Ve2)]]>下面分析一下上式中的V△(Vi2－Vi1)和Ve1－Ve2两项，这两项在每一三角波周期内都存在，但在正弦波正半周的前 1/4 周期内，Ve1＜Ve2、即Ve1－Ve2＜0，而在后 1/4 周期内的对称位置上，Ve1＞Ve2即Ve1－Ve2＞0且其绝对值相等，所以互相抵消。同样分析V△(Vi2－Vi1)项，在整个工频周期内，也可抵消。
∴V0＝－ (Ve1Vi1+ Ve2Vi2)/()令 Vi＝ (Vi1+ Vi2)/2 以Vi代替Vi1，Vi2则 V0＝－ (Vi(Ve1+ Ve2))/(2V△)＝－ (ViVe)/(V△)式中Ve＝ (Ve1+ Ve2)/2这就实现了调幅调宽的模拟乘法运算。
用同样方法，可以分析出情况②Ve＜0、Vi＜0时，V0＜0，③Ve＞0、Vi＜0时，V0＞0，④Ve＜0，Vi＞0时，V0＞0在一个工频周期内平均有功功率＝－①－②＋③＋④2、模数转换器(A／D)主要由求和积分器、线性电压发生器比较器、继电开关、双稳电路、计数器、与门电路组成。它由施密特Ⅰ来的信号使开关闭合，求和积分器信号电压加在比较器同相端，此时线性电压发生器的电压从0开始上升，与信号电压进行比较，打开与门，标准时钟脉冲进入与门，计数器开始计数，直到线性电压发生器电压上升到与信号电压相等时，与门关闭，计数器停止计数后由来自分配器Ⅰ的复位脉冲，使双稳复位，使开关断开。
线性电压发生器的V－T关系式为VL＝kt当Vi＝VL时Vi－积分器信号电压则Vi＝VL＝kt又t＝τNτ－为标准时钟脉冲周期∴Vi＝kτNN－为进入计数器的时钟脉冲个数Vi是积分器输出的电压，代表累计的电度量，所以脉冲数N表示电度量的多少。
3、控制脉冲的产生控制器Ⅰ中的三角波发生器和两只施密特触发器，使三角波转换为两个矩形脉冲。矩形脉冲Ⅰ起动控制器Ⅰ中的分配器，分配器输出控制脉冲完成A／D转换，累加运算传递数码，清零等一系列动作，随后产生的矩形脉冲Ⅱ使积分器放电开关闭合放电，闭合时间恰好使电容放电完毕，其误差正常值约为2／10000。
4、累时控制矩形脉冲Ⅱ还将通过微分电路做为计时脉冲送到计时装置的计数器进行计数如图2，图3所示。(图2图3中的“－·－”表示控制线，“——”表示清零线)，由于三角波的周期是3分钟，时间显示计数器1－1的数据，经译码器译码后的数字应乘以3，由数码管显示所计分钟数。每隔20个脉冲再向时间显示计数器I－2进位一次，为一小时。并同时对计数器I－1清零。如此时间显示器Ⅰ将受控显示小时，分钟数值。
当时，分计数器计满480个脉冲时，与门2，与门4打开，第481个脉冲通过，经微分后清零，由累天显示装置的计数器Ⅱ累计天数，再由满365天后的第一个脉冲通过，清零。
5、电度量的累加第481个矩形脉冲Ⅱ，先将寄存器A的数据传到寄存器C，经延时，使寄存器A清零，然后启动控制器Ⅱ，并发出控制脉冲，使寄存器C的电度量累加于寄存器D中，同时对寄存器C清零。累加器Ⅰ，Ⅱ由控制器Ⅰ，Ⅱ中的两个分配器发出的控制脉冲实现电度量累加。
另外，因要求三角波发生器和求和积分器同时启动，故要求开关K1，K2联动。
综上所述，本实用新型对比现有技术的主要优点是由于功率测量电路的电功率转换为电压迅号，经求和积分后，使电容器的电量与电度量成正比，被A／D转换为数字量，再由控制器Ⅰ发出的控制脉冲将数字量送到累加器，累加出当天电度量，再由控制器Ⅰ，Ⅱ发出的控制脉冲将当天24小时电度量送到累加器Ⅱ累计出一月、一季、一年的电度量，与此同时，由控制器Ⅰ发出计时脉冲，由计时装置计数，并显示累计时间，又由计时装置发出的进位脉冲，使累计天数装置计数，并由显示装置显示累计天数。这就变机械传动计数而为集成电路电子数字累积显示，不仅提高了测量精确度，而且显示功能全面。
此外，因本实用新型配有如图4的记忆装置即寄存器A、D，计数器Ⅰ、Ⅱ，四个器件加用一个备用电源(干电池)，并用2只二极管将主电源和备用电源隔离，可保证停电时各显示装置数值不被消失。
本表另装有标准时钟，在12点能发出声光信号，使按时记录。
本实用新型所采用的各集成电路片型号如下表
权利要求1.电子数字式电度表由功率测量及转换电路，控制电路和显示装置组成，其特征是功率测量及转换电路由积分器，A/D转换器为主构成，控制电路由控制器1，控制器2为主构成，显示装置分为累时显示装置，累天显示装置，累加器1、累加器2；功率测量电路输出的是测量电路测得的交流电流和交流电压两信号，分别与转换电路的两输入端连接，转换电路的输出是矩形波信号(即交流电流和交流电压的模拟乘积的平均值)，该信号与求和积分器的输入端连接，求和积分器的输出是直流模拟电压信号，它与A/D的输入端连接，A/D输出是数字量，由控制电路的转换的数字送到累加器进行累加。
2.根据权利要求1的电度表，其特征是控制电路的控制器1包含有脉冲发生器，分配器，三角波发生器，施密特触发器及有关控制电路，控制器2包含有一个分配器和有关控制电路，各器件均为集成电路片；脉冲发生器的输出，经控制电路与分配器的输入端连接，分配器的输出分别与各个需要控制信号的部件的输入端连接，控制器1、2的分配器与同一脉冲源连接，长周期的三角波发生器的输出端与两个并联的施密特触发器的输入端联接，两斯密特触发器的输出先后为两个矩形脉冲，分别连接到控制器1的输入端(经控制电路)和放电开关的输入端，和计数器的输入端。
3.根据权利要求1的电度表，其特征是控制电路还有受控于两个控制器的四个与门集成电路片。
4.根据权利要求1的电度表，其特征是两个时间显示装置，分别由计数器1，计数器2及译码器组成，累加器1由寄存器A、寄存器B及译码器组成，累计当天电度量，累加器2由寄存器
寄存器D组成，累计一天、一月、一年的电度量；各显示装置均由辉光数码管显示相应数字；累计时，分装置的计数器输入端与施密特触发器2的输出端连接；累计天数装置的计数器的输入端与施密特触发器1的输出端连接，它们分别由与门2、4控制计数。
专利摘要电子数字式电度表是一种用于测量交流电度量的电子仪表。该测量仪表由于采用了数字电子技术。其转换电路，控制电路和显示装置均由集成电路片构成，与常规的磁电式机械传动计数电度表相比具有测量精度高，功能多等优点。既可累计显示每小时用电量，又可累计显示，一日，一月，一年用电量，并有相应的时间显示，是目前使用的磁电式电度表的换代产品。
文档编号G01R22/00GK2042598SQ88202638
公开日1989年8月9日 申请日期1988年3月30日 优先权日1988年3月30日
发明者宋寿椿 申请人:宋寿椿