专利名称：一种电子电度表的制作方法
本发明涉及一种用于测量供电电网中消耗电能多少的电子电度表。可适用于单相、三相供电电网的电能消耗测量。
目前在市场上出售的单相或三相电度表均是机电式电度表，这种电度表在空载时消耗电能大，平均每只电度表空载年耗电能达12度，就全国而言此项无用损耗电能是很可观的，达数亿度，同时这种机电式电度表体积苯重，并且用户容易偷电，更不便作为便携式清零电度表使用。
本发明的任务是提供一种空载和有载时节约电能，体积小、成本低、制作方便、不宜造成偷电现象的一种电子电度表，特别还能作为便携式清零电度表，用来替代现行机电式电度表。
本发明的任务是以如下方式完成的它由电子线路乘法器〔A〕、电压倒相器〔F4〕、模数转换器〔B〕、计数器〔C〕和电源〔D〕组成。被测输入电流信号〔I〕通过取样电阻器〔Rs〕取出，被测电压信号〔U〕由高阻值电阻器〔R2〕降压后取出，取出的电流信号〔I〕和电压信号〔U〕输入至乘法器〔A〕的输入端，乘法器〔A〕由两只场效应管〔BG5、BG6〕和补偿管〔BG7〕接成分压器式补偿电路，以达到改善乘法器〔A〕的线性特性和温度特性，乘法器〔A〕的两只场效应管〔BG5、BG6〕和补偿管〔BG7〕的工作电压〔UDS〕一般为0至±0.6伏，工作电流〔IDS〕一般为0至±20微安，当输入电压信号〔U〕为正半周时，乘法器〔A〕中的一只场效应管〔BG5〕处于工作状态，另一只场效应管〔BG6〕处于夹断状态，当输入电压信号〔U〕为负半周时，电压倒相器〔F4〕将输入电压信号〔U〕倒相为正信号，这时乘法器〔A〕中的一只场效应管〔BG5〕处于夹断状态，另一只场效应管〔BG6〕处于工作状态，这种全波式乘法器〔A〕对于半波整流电路的非对称负载，也能正确测量。乘法器〔A〕完成被测输入电流信号〔I〕、电压信号〔U〕瞬时相乘后以电压量输入至模数转换器〔B〕。模数转换器〔B〕由三只运算放大器〔F1、F2、F3〕组成，把供电电网中消耗电能多少的模拟量转换成数字信号。数字信号输入计算器〔C〕计数，读出消耗电能的多少，即达到电度表测量消耗电能的作用。
本发明采用电子线路的结构形式来达到测量供电电网中消耗电能多少的目的，空载节电效果达96％以上，满载损耗为0.02至0.03％，也是非常小的。同时采用普通的电子元器件制作，所以体积小、成本低，便于调试，不需要作任何改动即可作清零式电度表使用。并且对接线端子进行绝缘处理，用户很难达到偷电目的，因此本发明是一种理想的替代现行机电式电度表的装置。
以下结合附图对本发明作进一步详细描述
图1是本发明的原理方块图；图2是本发明的一种实施例电原理图。
参照附图1、附图2，本发明由电子线路乘法器〔A〕、电压倒相器〔F4〕、模数转换器〔B〕、计数器〔C〕和电源〔D〕组成，按附图2连接好电子线路，被测输入电流信号〔I〕通过取样电阻〔Rs〕取出并经变压器〔T〕升压输入至乘法器〔A〕的电流输入端〔M、M′〕，变压器〔T〕的初级绕组〔N1〕为50匝，两次级绕组〔N2、N3〕各为200匝。被测电压信号〔U〕通过高阻值电阻器〔R2〕降压和倒相后分别输入至乘法器〔A〕的电压控制端〔N、N′〕，乘法器〔A〕由两只场效应管〔BG5、BG6〕和补偿管〔BG7〕接成分压器式补偿电路，完成对输入电流信号〔I〕、电压信号〔U〕瞬时值的相乘，且乘法器〔A〕的输出电压随电流极性的改变而改变。为了改善乘法器〔A〕的线性特性和温度特性，由补偿管〔BG7〕完成补偿作用，补偿管〔BG7〕也是用场效应管，本实施例场效应管均采用3DJ6G型号的管子。乘法器〔A〕的两只场效应管〔BG5、BG6〕和补偿管〔BG7〕的工作电压〔UDS〕范围为0至±0.6伏，工作电流范围为0至±20微安。乘法器〔A〕的输出信号为电压量信号，此电压量信号正比于负载有功功率，并输入至模数转换器〔B〕的输入端〔P、P′〕，模数转换器〔B〕由三只运算放大器〔F1、F2、F3〕组成。第一运算放大器〔F1〕为积分级，完成来自乘法器〔A〕正比于有功功率的电压量信号对时间的积分。第二运算放大器〔F2〕为比较放电极，完成积分电容器〔C6〕的放电过程。第三运算放大器〔F3〕为负载线性补偿级，对乘法器〔A〕的输出电压量信号加以放大、滤波送至第二运算放大器〔F2〕的反相输入端作参考信号，以补偿因放电时间的存在和过放电现象所造成的负载线性误差。第二运算级放大器〔F2〕正向输入端通过电阻器〔R15〕与第一运算放大器〔F1〕的输出端相连，作为第二运算放大器〔F2〕的输入信号，第七电容器〔C7〕为正反馈电容。第二运算放大器〔F2〕的输出端和第一运算放大器〔F1〕反向输入端相连接的二极晶体管〔BG10〕起放电和隔离作用。第三运算放大器〔F3〕的反向输入端和其输出端相连接的第16电阻器〔R16〕为负反馈电阻，第8电容器〔C8〕为滤波电容器，电压倒相器〔F4〕是把输入电压信号〔U〕的负半周倒相为正信号，它采用运算放大器来实现倒相目的，本实施例使用的四只运算放大器〔F1、F2、F3、F4〕为LM324四运放集成电路。
第9晶体管〔BG9〕的工作状态由第一运算放大器〔F1〕的输出端控制，随着第一运算放大器〔F1〕输出端电压高低的变化，第9晶体管〔BG9〕工作在开和关的两种状态，也就是说第9晶体管〔BG9〕完成了由模拟信号向数字信号的转换。第9晶体管〔BG9〕的发射极〔e〕和集电极〔c〕与计数器〔C〕的“等号键”〔＝〕相接。已转换的数字信号输入至计数器〔C〕进行计数，本实施例计数器〔C〕采用EL－838型简易计算器，作为被测供电电网消耗电能的计数显示器。
本实施例附图2中第一电位器〔W1〕为电压线性调节电位器，第二电位器〔W2〕为第一运算放大器〔F1〕空载平衡调整电位器，第三电位器〔W3〕为第二运算放大器〔F2〕输入参考电压调节电位器。第5电容器〔C5〕用于提高计数器〔C〕的抗干扰能力。
本实施例电子线路的直流稳压电源〔D〕采用电容降压式电路。第1电容器〔C1〕为降压电容器，第1电阻器〔R1〕用来限制突然加电时的冲突电流。直流稳压电源〔D〕在电网有电时，给整个电子电度表线路(包括计数器〔C〕在内的电路)提供直流电源，并对电子电度表线路中的电池〔E〕进行浮充电，当电网停电时，由电池〔E〕给计数器〔C〕的电路供电，第4电容器〔C4〕即使在电网停电情况下，要更换计数器〔C〕的电池〔E〕，也可保持10秒钟以上的供电时间，以保持计数器〔C〕已存入信息不变。本实施例电池〔E〕使用两个并联的国产175mah容量的微型电池，允许累计停电时间可达1万小时以上。第8二极晶体管〔BG8〕防止电池〔E〕在电网停电时向其它电路放电。
本实用新型实施例除计数器〔C〕之外的即附图2的所有电子线路元器件包括线柱〔U〕、〔I〕、〔I′〕、电池〔E〕全部按附图2接线，并装配在一块长105毫米、宽60毫米的印刷电路板上，印刷电路板和计数器〔C〕可装配在体积为长110毫米、宽65毫米、高35毫米的塑料外壳内，电池〔E〕装配在印刷电路板上便于拆卸的电池夹内。
权利要求1.一种电子电度表由乘法器A、电压倒相器F4、模数转换器B、计数器C和电源D组成，其特征在于乘法器A由两只场效应管BG5、BG6和补偿管BG7接成分压器式补偿电路，模数转换器B由三只运算放大器F1、F2、F3组成，其中乘法器A的场效应管BG5的栅极通过电阻R2与输入电压U端连接，输入电压信号，与电阻R2接点为N；场效应管BG6的栅极与电压倒相器F4输出端连接，接点为N′栅极输入倒相后的电压信号；场效应管BG5、BG6的漏极分别与变压器T两个次级绕组N2、N3连接，接点为MM′点，输入电流信号I；场效应管BG5、BG6的源极并接后与补偿管BG7的漏极相接；补偿管BG7的源极与变压器两个次级绕组N2、N3的中心点相接，构成信号地；补偿管BG7的栅极与电阻R7、R8的一端并联，电阻R8另一端与接线端I′连接，电阻R7另一端与电位器W2、W3的一端连接，使栅极偏置在一个适当的负电位上；模数转换器B中的运算放大器F1的正输入端[+]通过电阻R9与场效应管BG5的源极和运算放大器F3的正输入端[+]连接；运算放大器F1负输入端[-]一路通过电阻R13与电位器W2的另一端连接，另一路通过二级管BG10与运算放大器F3输出端连接；运算放大器F1的输出端一路通过电阻R15与运算放大器F2的正输入端[+]连接，另一路通过电阻R14与晶体管BG9的基极b连接，作信号输出，积分电容器C6并接在运算放大器F1的负输入端[-]和输出端，正反馈电容器C7并接在运算放大器F2正输入端[+]和输出端；运算放大器F2的负输入端[-]和运算放大器F3的输出端连接，并和电阻R6电容C8一端连接；电阻R6、电容C8的另一端与运算放大器F3负输入端[-]电位器W3另一端和电阻R17一端连接，电阻R17另一端与二极管BG2、BG3、BG4的负端连接。
专利摘要本实用新型公开了一种电子电度表装置，它由电子线路乘法器、电压倒相器、模数转换器、计数器和电源组成。该实用新型在空载、有载状态下消耗电能极少，节电效果可达96％以上，同时体积小、成本低，便于安装调试，可适用于单相、三相供电电网的电能消耗测量，是一种理想的替代现行机电式电度表的新颖装置。
文档编号G01R21/06GK2032324SQ8820115
公开日1989年2月8日 申请日期1988年1月30日 优先权日1988年1月30日
发明者刘月升 申请人:刘月升