一种电子式电度表的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电能测量技术领域，具体涉及一种电子式电度表。
【背景技术】
[0002]电度表按结构和工作原理可分为机械式和电子式两种类型。机械式电度表内置电流和电压采样线圈，用铝盘转动驱动计数器指示用户消耗的电能，因此，存在容易磨损、灵敏度低、耗能大、精度低等缺点。电子式电度表还可分为机电脉冲式和全数字式两类，是近几年来发展较快的一种新型的电能测量仪表，它是应用微电子技术、脉冲数字技术和模/数转换技术，把被测电能量转换成电脉冲或数字量用计数器计数，或用数码管、液晶显示器直接显示用户消耗的电能。电子式电度表具有功耗小、灵敏度高、防窃电能力好等优点，因其结构复杂，成本较高等原因，尚未被广泛应用，但它是一种很有发展前途的新型电能测量仪表。
【发明内容】
[0003]为解决机械式电度表的不足，本发明公开一种电子式电度表。该电子式电度表的电压和电流的采样都使用电阻采样，利用HLW8012单相电能计量芯片测量有功功率，应用AT89C2051单片机进行数据处理，采用IXD1602液晶显示器显示用户的用电度数，运用阻容降压型非隔离+ 5V电源供电，最大负载电流为20A。测量的灵敏度高、功耗小、精度高。
[0004]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:一种电子式电度表由电流采样电路、电压采样电路、功率计量电路、单片机电路、LCD显示电路和电源电路组成。电流采样电路由电阻R1、R2、R3和电容C1、C2组成。电压采样电路由电阻R4?R8和电容C3组成。功率计量电路由集成电路芯片HLW8012、电容C4、电阻R9和发光二极管LED组成。单片机电路由AT89C2051单片机，AT24C02存储器，电阻R10、R11、R12，电容C5?C8和晶振Xl组成。LCD显示电路由IXD1602液晶显示器和电位器RPl组成。电源电路由电阻R13、R14，电容C9?C12，二极管D1、D2，稳压二极管DZl和三端稳压集成电路78L05组成。
[0005]本发明的积极效果在于:电路简单、体积小、重量轻、成本低、灵敏度高、功耗小、精度高。
【附图说明】
[0006]图1为本发明的结构方框图。
[0007]图2为本发明的电流采样电路。
[0008]图3为本发明的电压采样电路。
[0009]图4为本发明的功率计量电路。
[0010]图5为本发明的单片机和IXD显示电路。
[0011]图6为本发明的电源电路。
【具体实施方式】
[0012]如附图1所示，本发明由电流采样电路、电压采样电路、功率计量电路、单片机电路、LCD显示电路和电源电路组成。功率计量电路的电流采样输入端接电流采样电路的输出端，电压采样输入端接电压采样电路的输出端；单片机电路的输入端接功率计量电路的输出端，输出端接LCD显示电路的输入端；电源电路的输出端接功率计量电路、单片机电路和LCD显示电路的电源端。
[0013]如附图2所示，电流采样电路由电阻R1、R2、R3和电容C1、C2组成。电阻Rl与R2一端的连接点接负载，负载的另一端接交流电源的火线；R3 —端与Rl另一端的连接点接地，并连接交流电源的零线；R2的另一端与Cl的一端相连为电流采样电路的输出端V1P，与功率计量电路的THLW8012的2脚VlP相连接；R3的另一端与C2的一端相连为电流采样电路的输出端V1N，与THLW8012的3脚VlN相连接；C1与C2的另一端相连并接地。电能的计量测量，电压、电流的采样有互感器采样和电阻采样两种方式。互感器采样方式成本高，本发明的电流采样采用电阻采样方式，电流采样电阻Rl设计为0.001 Ω /2W的锰铜电阻，最大负载电流为20A。
[0014]如附图3所示，电压采样电路由电阻R4?R8和电容C3组成。R4、R5、R6、R7串联，R4的另一端接交流电源的火线，R8与C3并联的一端接地，并联的另一端与R7的另一端相连为电压采样电路的输出端V2P，接THLW8012的4脚电压采样输入端V2P。本发明的电压采样采用电阻采样方式，利用电阻R4?R8串联分压采样，R4?R7的电阻值都设计为470K Ω，R8的电阻值为IK Ω。
[0015]如附图4所示，功率计量电路由集成电路芯片HLW8012、电容C4、电阻R9和发光二极管LED组成。THLW8012的I脚接+ 5V电源和C4的一端，C4的另一端接地；2脚接电流采样电路的输出端VlP ；3脚接电流采样电路的输出端VlN ；4脚接电压采样电路的输出端V2P ；5脚接地；6脚接单片机电路的AT89C2051的6脚；7、8脚悬空不用；R9的一端与LED的正极串联，R9的另一端接THLW8012的6脚，LED的负极接地。LED闪光的频率越高，表示用户消耗的有功功率越大。
[0016]HLW8012是深圳市合力为科技推出的单相电能计量芯片，可以测量有功功率、电压有效值和电流有效值。采用先进的CMOS工艺，S0P8封装，内置晶振、2.43V电压参考源和电源监控电路，5V单电源供电，工作时功耗只有15mW。输出的高频脉冲CF是占空比为1:1的方波，通过测量CF引脚输出高频脉冲的频率计算有功功率，精度为±0.3%。输出的高频脉冲CFl是占空比为1:1的方波，通过测量CFl引脚输出高频脉冲的频率计算电压有效值或电流有效值，使用SEL选择，精度为±0.5%。CF脚输出的脉冲频率大小表示有功功率值，CF输出的脉冲个数表示用电量的信息。
[0017]如附图5所示，单片机电路由AT89C2051单片机，AT24C02存储器，电阻R10、R11、R12，电容C5?C8和晶振Xl组成。AT24C02的1、8脚接+ 5V电源，2、3、4、7脚接地，5、6脚分别接R1、Rll的一端和AT89C2051的8、9脚。AT89C2051的I脚接R12 一端与C7负极的连接点，2、3、7脚分别接IXD1602的6、5、4脚，4脚接晶振Xl —端与电容C6 —端的连接点，5脚接晶振Xl另一端与电容C5 一端的连接点，6脚接HLW8012的6脚，10脚与R12、C5、C6、C8的另一端都接地，11脚悬空不用，12?19脚分别接LCD1602的14?7脚，20脚、R1, Rll的另一端、C7的正极和的C8 —端都接+ 5V电源。
[0018]AT89C2051是Atmel公司生产的低电压、高性能CMOS 8位单片机。AT89C2051的I脚是