专利名称：数字电度表的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种多用户数字电度表，属于物理领域的电功率测量装置。
目前，市场上常用的是单用户电磁式电度表，这种电度表存在精度低、易损坏、度量范围不可扩展等问题，当供电网络出现电压、电流波动时，易造成使用的电器损坏，造成国家财产的损失，特别严重的是容易产生各种窃电现象。为解决此类问题出现了多种具有过载保护、防窃电作用的电度表，也只是在原有电度表的电路上加上一些保护电路，这样增加成本不易推广。目前市场上还出现一种单用户使用的数字电度表，也存在成本偏高、资源利用率差、不易推广使用的缺点。
本实用新型的目的在于提供一种多用户共享的、由数字逻辑电路控制的、智能化数字电度表。
本实用新型所提供的数字电度表是由如下方案实现的，这种数字电度表是由电源及其保护电路、采样电路、信号调整和数模转换电路、数据存储电路、译码显示电路、时序控制及计算和户号发生电路，键控输入电路，共七部分组成，其特点在于采用了多路分时采样电路，由时序控制、计算和户号发生电路控制信号调整、模数转换电路、数据存储电路、电源及其保护电路及译码显示电路的工作，信号调整、模数转换电路的输入端与多路分时采样电路相接，其输出接时序控制、计算和户号发生电路，时序控制、计算和户号发生电路的输出分别接数据存储电路、译码显示电路和电源保护电路，多路分时采样电路由电流传感器阵列T1、电压传感器T2和模拟开关IC1组成，电压传感器T2输出与信号调整和模数转换电路相接，电流传感器阵列T1输出通过模拟开关后输入至信号调整和模数转换电路，时序控制、计算和户号发生电路有两类组成方式，第一是由可编程逻辑阵列(PLA)IC2、同步计数器IC3、IC4读写时序电路和计算处理电路组成，产生户号的同步计数器IC3和辅助PLA工作的计数器IC4分别接PLA－IC2的输入，其输出与读写时序电路和功能执行电路相接，计算处理电路接读写时序电路的输出，所述读写时序电路包括电容C1、电阻R1、二极管D1及施密特触发器IC5构成的脉冲限宽电路和施密特触发器IC6、IC8、电阻R2、R3、电容C2、C3构成的两级延时电路，两级延时电路由非门IC7相接，限宽电路的输入端与PLA输出相接，两级延时电路输出端分别接计算处理电路与数据存储电路，所述计算处理电路包括寄存器IC9与加法器IC10，寄存器的数据输入端与数据存储器电路输出相接，其输出端接加法器的数据输入端、其锁存控制端与读写时序电路的一个输出端相接。所述的PLA也可由若干分立器件(与、或、非等门电路)代替。时序控制、计算和户号发生电路第二组成方式是采用单片机或单板机及其接口电路构成的系统。
该数字电度表工作原理是交流电由总线分往各个用户分线路，电流传感器分时测得各分路电流大小、电压高低信号，经过调整处理之后进行模数转换，并且与数据存储电路中相应内容相加。然后转入下一户重复这一过程。同时适时进行显示等功能处理。这些工作是在PLA和计数器构成的时序控制、计算和户号发生电路或单片机单板机及其相应接口电路控制之下完成的。采用PLA的时序控制、计算和户号发生电路的工作程序如下产生户号的计数器IC3接收模数转换电路发出的本次转换结束信号，向PLA－IC2发出相应的信号，PLA－IC2在辅助同步计数器IC4下进行工作，向数据存储电路发出地址信号，同时向读写时序电路发出信号控制计算处理电路工作。同时由PLA－IC2向功能执行电路发出工作指令，相应的数据存储电路和译码显示电路工作。当交流电路上过载时，由A／D产生溢出信号驱动保护电闸工作。采用单片机或单板机及其接口电路构成的时序控制、计算和户号发生电路其工作原理为如下处理器发出户号控制模拟开关选通一路，送A／D(或D／A＋比较器)产生电流电压的数据量，处理器通过接口电路读入该数据与数据存储电路中相应的内容一起作运算处理后存入数据存储电路，同时处理器适时读入状态和开关按键信号并作相应的处理，处理器适当时发出数据刷新显示寄存器。
本实用新型所提供数字电度表，由于采用了电流传感器进行多路分时采样的方法，具有多用户共享性，即一只电度表可以至少供16户共同使用，提高了资源利用率。同时，由于整个电度表的工作是由数字逻辑电路控制，所以它的智能化程度较高，具有精度高、使用寿命长、价格低、度量范围和公用户数可以充分扩展等优点，具有过载保护和防窃电的功能，适用于居民用户及工厂的单相、三相或直流电功率等参数的计量。
图1、本实用新型提供的数字电度表的原理框图图2、本实用新型提供的数字电度表的实施例1时序控制、计算和户号发生电路方框图图3、本实用新型提供的数字电度表的实施例2原理框图图4、本实用新型提供的数字电度表的实施例2的工作流程图；图5、本实用新型提供的数字电度表的实施例1的电路原理图图6、本实用新型提供的数字电度表的实施例1的时序控制电路原理图图7、本实用新型提供的数字电度表的实施例1的用分立器件代替PLA的时序控制电路原理图图8、本实用新型提供的数字电度表的实施例2的电路原理图
以下结合附图说明本实用新型的实施实施例1电路原理图见图5，原理框图见图1，时序电路原理图见图6，时序控制、计算和户号发生电路方框图见图2电源及其保护电路由变压器、整流器、电瓶、电动闸刀组成，分时采样电路由磁感应电路和模拟开关CC4067组成，信号调整和模数转换电路由测量峰值的二极管电容电路和模拟乘法器MC1596以及模数转换器CC14433组成，数据存储电路是存储器CC5105，时序控制、计算和户号发生电路由PLA、辅助计数器、户号计数器CC4520、BCD加法器CC15460、施密特触发器CC40106、寄存器CC4043等组成，键控输入电路由微动开关及施密特触发器CC40106组成。
其中的PLA也可由分立器件代替代替后的时序控制电路原理图见图7。
工作过程(1)采集数据。磁感应阵列输出各个分路电流大小信号，经过模拟开关CC4067选通一路，电压感应器输出线路上电压大小信号，两路信号经模拟乘法器MC1596相乘后输出至A／D
CC14433，转换成数字信号。(2)处理。数据经过数据选择器C540送BCD加法器CC14560，与存储器CM5105中相应的数据进行带进位加运算，结果存入存储器，同时显示译码器CC4595B和C4543分别对户号和电度数译码，并且驱动液晶或荧光显示器。(3)保护。分线路上功率超载时，A／D产生溢出信号，控制电闸断开。电源断电时由时序控制产生停电保护信号控制存贮器的选通信号端止。
实施例2电路原理图见图8，原理框图见图3、工作流程图见图4电源及其保护电路由变压器、整流器、电瓶、电动闸刀组成，分时采样电路由磁感应电路和模拟开关CC4067组成，信号调整和模数转换电路由测量峰值的二极管电容电路和模数转换器AD571(或AD7527＋比较器)组成，数据存储电路是存储器2114或CC5105，时序控制、计算和户号发生电路由单片机8048H和I／O扩展单元等组成，键控输入电路由微动开关及施密特触发器CC40106组成。
工作过程(1)采集数据。磁感应阵列输出各个分路电流大小信号、电压感应器输出线路上电压大小信号，处理器发出户号码控制模拟开关CC4067选通一路，经过A／D
AD571转换成数字信号。(2)处理。数据经过I／O扩展单元读入处理器8048，与存储器CM5105中相应的数据进行带进位加运算，结果存入存储器，同时显示译码器CC4595B和C4543分别对户号和电度数译码，并且驱动液晶或荧光显示器。(3)保护。分线路上功率超载时，处理器送出溢出信号，控制电闸断开。
权利要求1.一种数字电度表由电源及其保护电路、采样电路、信号调整和模数转换电路、数据存储电路、译码显示电路、时序控制、计算及户号发生电路键控输入电路组成，其特征在于(1)采用了多路分时采样电路，(2)由时序控制、计算和户号发生电路控制信号调整、模数转换电路、数据存储电路、电源及其保护电路及译码显示电路的工作，信号调整、模数转换电路的输入端与多路分时采样电路相接，其输出接时序控制、计算和户号发生电路，时序控制、计算和户号发生电路的输出分别接数据存储电路、译码显示电路和电源及其保护电路。
2.根据权利要求1所述的数字电度表，其特征在于所述的多路分时采样电路由电流传感器阵列T1、电压传感器T2和模拟开关IC1组成，电压传感器T2输出与信号调整和模数转换电路相接，电流传感器阵列T1输出通过模拟开关后输入至信号调整和模数转换电路。
3.根据权利要求1及2所述的数字电度表，其特征在于所述的时序控制、计算和户号发生电路，是由可编程逻辑阵列PLA－IC2同步计数器IC3、IC4，读写时序电路和计算处理电路组成，产生户号的同步计数器IC3和辅助PLA工作的计数器IC4分别接PLA的输入，其输出与读写时序电路和功能执行电路相接，计算处理电路接读写时序电路的输出。
4.根据权利要求3所述的数字电度表，其特征在于所述时序控制、计算和户号发生电路中读写时序电路包括电容C1、电阻R1、二极管D1及施密特触发器IC5构成的脉冲限宽电路和施密特触发器IC6、IC8、电阻R2、R3、电容C2、C3构成的二级延时电路，两级延时电路由非门IC7相接，限宽电路的输入端与PLA输出相接，二级延时电路输出端分别接计算处理电路与数据存储电路。
5.根据权利要求3所述的数字电度表，其特征在于所述时序控制、计算和户号发生电路中计算处理电路包括寄存器IC9与加法器IC10，寄存器的数据输入端与数据存储电路输出相接，其输出端接加法器的数据输入端、其锁存控制端与时序电路的一个输出端相接。
6.根据权利要求1及2所述的数字电度表其特征在于所述的时序控制、计算和户号发生电路也可以采用单片机(单板机)及其接口电路构成的系统。
专利摘要本实用新型所提供一种数字电度表，该数字电度表采用了电流传感器进行多路分时采样的方法，具有多用户共享性，即一只电度表可以至少供16户共同使用，提高了资源利用率。本实用新型由保护电路、采样电路、信号调整和模数转换电路、数据存储电路、译码、显示电路、时序控制、计算及户号发生电路键控输入电路组成。
文档编号G01R21/06GK2083755SQ90225208
公开日1991年8月28日 申请日期1990年11月27日 优先权日1990年11月27日
发明者朱奇云 申请人:朱奇云