一种可精确测量电器待机能耗的电能表的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种可以精确测量电器待机能耗的电能表，该电能表由相线电压采样部分、相线电流采样部分、零线电流采样部分、计量部分、中央处理器部分、存储部分、显示部分和通信部分等组成。其中，相线电流部分采用电流互感器进行相线电流测量，实现对电器正常运行下的电能计量，零线电流部分采用锰铜片结合三运放组成的放大电路，对电器待机情况下的电能进行计量，从而实现了对电器正常供电和待机情况下的能耗的精确测量。
【专利说明】一种可精确测量电器待机能耗的电能表
【技术领域】
[0001]本实用新型发明涉及一种智能电能表，特别是具有精确测量电器待机能耗的电能表。
【背景技术】
[0002]大量电子产品的普及，使得各种家用电器进入了各家各户，人们享受方便的同时，也忽略了电器产品电源不关的问题，产生了大量的待机能耗，这不仅给用户增加电费方面的问题，同时也加剧了电力资源的紧张。例如，当看完电视后，很少有人会关闭电视机和机顶盒的电源开关。据调查显示，电视机不关电源，也会耗电5-10瓦；台式电脑待机时平均每小时耗电43.06瓦，关机后如果不拔电源每小时仍然耗电12.34瓦；音响器材、电风扇及电视解码器(机顶盒)等关机后不拔电源的耗电情况分别为3.91瓦、3.38瓦及1.56瓦。由此可见，电器不用时，要及时关闭电源，否则仍会在消耗电能，这不仅造成电能的浪费，同时也会增加格外的电费。因此，对家用电器待机能耗的测量就成为一种迫切要求。
[0003]本实用新型专利的提出，就可以很好的解决该问题，可以实时提示给用户待机电器耗电量，从而有效提醒用户及时关闭用电设备的开关电源，节约电能。
【发明内容】
[0004]本实用新型专利提出一种新的电路结构，能对日常电器在正常供电下和外部断电下进行正常计量，电路结构上根据现有计量芯片可以同时计量两路电能信号的电流为基础，电路电压部分采用电阻分压电路进行采样，降低产品成本；电路相电流部分采用锰铜片进行直接采样，锰铜片采样在起动电流、线性范围、功耗和精度等方面都具有很强的优势，电路零线电流部分加入一个三运放组成放大器后通过电流互感器进行采样，三运放的作用就是将待机时的微小电流进行放大，从而将该小电流信号经过电流互感器传输到计量芯片，从而完成对待机能耗的精确测量。三运放采用三组放大器串并联的电路，使得电器待机情况下的微小电流能够被精确检测，电流互感器采用符合120185及国标(^81208-97互感器，利用互感器采样的的优点是抗干扰性较强，线路简单，测量精度准确可靠。
[0005]本实用新型专利的计量芯片采用八117053八，该计量芯片动态范围大，标称的动态范围是2000:1，可以完成对不同电流的计量。芯片内部有两路计量接口，其中一路与相线电流端连接，用来计量电器正常工作时的电能功耗参数，一路与零线电流端相接，用来计量电器待机工作下的电能功耗参数，最后，将两路计量的参数数据传递给中央处理器芯片。
[0006]本实用新型专利的原理为:电能表以相线测量电流为依据，判断是否切换相线、零线测量回路:当相线测量电流大于等于5% 1? (?表示额定工作电流)时，以相线电流作为测量回路；相线测量电流小于5% 1?时，切换到零线测量电流作为测量依据。大电流工作状态时，由于零线电流采样信号已经大于采样范围，所以不能够作为正常测量回路，此时，电能表计量电器正常运行时的电能功耗。
[0007]本实用新型专利的中央处理器采用肥078？0526八，该芯片功耗低，稳定性高，抗干扰能力强，内置仙、晶振、串口、电源检测、多种定时器等，满足整个系统控制处理需要。电器正常运行时，将从计量芯片接收到的相线电流信息与当前电压信息进行处理，从而得出电器正常运行时的电能功耗，当电器待机时，将从计量芯片接收到的零线电流信息与当前电压信息进行处理，从而能精确得出电器待机时的能耗。最后，将电器正常运行及待机运行的电能能耗存储至存储芯片，用于外部显示部分的处理，从而用户可以方便的知道电器正常及待机时的精确能耗，从而实现了对电器能耗的精确测量，可以实时提醒用户及时关闭待机电源，节约电能。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]附图1为本实用新型专利的系统框图。
[0009]附图2为本实用新型专利的相线电压采样部分电路图。
[0010]附图3为本实用新型专利的相线电流采样部分电路图。
[0011]附图4为本实用新型专利的零线电流部分采样电路图。
[0012]附图5为本实用新型专利的计量部分电路图。
【具体实施方式】
[0013]结合附图，对本本实用新型专利作详细说明。
[0014]附图1为本实用新型专利的系统框图，由电压采样、相线电流采样、零线电流采样、计量芯片、中央处理器、显示部分、存储部分和通信部分组成。其中，电压采样采用电阻分压方式将外界电压分压到计量芯片可以接受的电压范围。相线电流采样和零线电流采样分别对电器正常运行及待机情况下的电流进行采样。计量芯片将接收到的电压和电流信号转换成可用数据后，进行处理。中央处理器对计量芯片数据进行分类储存，同时，对整个电能表的运作起到管理作用。存储部分、显示部分和通信部分都是为了方便用户可以更加直接的观察到电器正常运行及待机功耗的电能。
[0015]附图2为本实用新型专利的相线电压部分采样电路图。外接相线电压1爪经过电阻尺50、尺51、尺54、尺140、尺141、尺142、尺143、尺144和尺145降压后，降至可以被计量芯片八丁17053八正常计量的工作电压乂3？，电容043是滤波电容，去除电压信号中的杂波信号。
[0016]附图3为本实用新型专利的相线电流采样部分电路图。电流互感器了3的输出引脚3通过电阻[47和[49分流成可以接受的电流信号乂2？输入至计量芯片电流输入通道，引脚4通过电阻[48和[50降低到可以被计量芯片接受的信号V〗队计量芯片通过对乂2？和乂2~两个信号的处理，就可以计算出电器正常工作时的电能功耗。
[0017]附图4为本实用新型专利的零线电流采样部分电路图。从锰铜片了5出来的电流信号经过?:39和?:40滤波后，通过八1、八2、八3放大器进行放大处理，八1、八2、八3放大器组成了一个三运放放大器，可以对小电流进行核实的放大及优化处理，使得电流范围在计量芯片的输入电流范围内，从而很好的实现电器待机情况下电能的精确计量。
[0018]附图5为本实用新型专利的计量部分电路图。采用高精度的专用计量芯片八177053八。该芯片在2000 的动态范围内，计量精度可以达到0.1%。其中，电压通过采用电阻财一町1等多电阻串联的分压方式进行电压采样，相线电流通过锰铜片进行采样，零线电流通过电流互感器进行采样，从而完成对电器正常及待机两种状态下的电能精确计量。
[0019]本实用新型专利的具体实现过程为:当电器正常工作时，电流信号V〗？和乂2~为计量芯片正常运行电压信号，系统正常运行，并将电能能耗值记录下来，当电器处于待机工作时，V〗？和72^信号参考值低于正常工作信号，此时，中央处理器判断电器处于待机工作状态，启动零线电流计量参数，计量芯片对来自零线的电流信号V〗？和73^进行计量，并将计量后的电能能耗值存储，便于用户查询电器正常及待机情况下的电能能耗，从而实现了对电器待机能耗的精确测量。
【权利要求】
1.一种可精确测量电器待机能耗的电能表，其特征在于:零线电流部分经过锰铜片接入，经过RC滤波后，通过三运放放大器进行放大及优化处理，最后经过电流互感器接到计量芯片，从而实现对电器待机情况下的能耗的精确测量；相线电流部分采用电流互感器进行相线电流测量，实现对电器正常运行下的电能计量。
2.如权利要求1所述的电能表，其特征在于:所述计量部分采用双路计量，能同时计量相线和零线电流，其中，相线电流采用电流互感器测量，待机能耗的测量采用三运放组成的电路，这样就可以根据用户电器用电情况不同，分别精确计量，当电流大于10% Ib时以相线采样电路为测量依据，当电流小于10% Ib时以零线采样电路为测量依据。
【文档编号】G01R22/06GK204214945SQ201320815722
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年12月13日 优先权日:2013年12月13日
【发明者】陈声荣, 梁炳基, 卢允杰 申请人:广东浩迪创新科技有限公司