一種電子式電度表的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電能測量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電子式電度表。
【背景技術(shù)】
[0002]電度表按結(jié)構(gòu)和工作原理可分為機械式和電子式兩種類型。機械式電度表內(nèi)置電流和電壓采樣線圈，用鋁盤轉(zhuǎn)動驅(qū)動計數(shù)器指示用戶消耗的電能，因此，存在容易磨損、靈敏度低、耗能大、精度低等缺點。電子式電度表還可分為機電脈沖式和全數(shù)字式兩類，是近幾年來發(fā)展較快的一種新型的電能測量儀表，它是應(yīng)用微電子技術(shù)、脈沖數(shù)字技術(shù)和模/數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)，把被測電能量轉(zhuǎn)換成電脈沖或數(shù)字量用計數(shù)器計數(shù)，或用數(shù)碼管、液晶顯示器直接顯示用戶消耗的電能。電子式電度表具有功耗小、靈敏度高、防竊電能力好等優(yōu)點，因其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高等原因，尚未被廣泛應(yīng)用，但它是一種很有發(fā)展前途的新型電能測量儀表。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決機械式電度表的不足，本發(fā)明公開一種電子式電度表。該電子式電度表的電壓和電流的采樣都使用電阻采樣，利用HLW8012單相電能計量芯片測量有功功率，應(yīng)用AT89C2051單片機進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，采用IXD1602液晶顯示器顯示用戶的用電度數(shù)，運用阻容降壓型非隔離+ 5V電源供電，最大負(fù)載電流為20A。測量的靈敏度高、功耗小、精度高。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種電子式電度表由電流采樣電路、電壓采樣電路、功率計量電路、單片機電路、LCD顯示電路和電源電路組成。電流采樣電路由電阻R1、R2、R3和電容C1、C2組成。電壓采樣電路由電阻R4?R8和電容C3組成。功率計量電路由集成電路芯片HLW8012、電容C4、電阻R9和發(fā)光二極管LED組成。單片機電路由AT89C2051單片機，AT24C02存儲器，電阻R10、R11、R12，電容C5?C8和晶振Xl組成。LCD顯示電路由IXD1602液晶顯示器和電位器RPl組成。電源電路由電阻R13、R14，電容C9?C12，二極管D1、D2，穩(wěn)壓二極管DZl和三端穩(wěn)壓集成電路78L05組成。
[0005]本發(fā)明的積極效果在于:電路簡單、體積小、重量輕、成本低、靈敏度高、功耗小、精度高。
【附圖說明】
[0006]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)方框圖。
[0007]圖2為本發(fā)明的電流采樣電路。
[0008]圖3為本發(fā)明的電壓采樣電路。
[0009]圖4為本發(fā)明的功率計量電路。
[0010]圖5為本發(fā)明的單片機和IXD顯示電路。
[0011]圖6為本發(fā)明的電源電路。
【具體實施方式】
[0012]如附圖1所示，本發(fā)明由電流采樣電路、電壓采樣電路、功率計量電路、單片機電路、LCD顯示電路和電源電路組成。功率計量電路的電流采樣輸入端接電流采樣電路的輸出端，電壓采樣輸入端接電壓采樣電路的輸出端；單片機電路的輸入端接功率計量電路的輸出端，輸出端接LCD顯示電路的輸入端；電源電路的輸出端接功率計量電路、單片機電路和LCD顯示電路的電源端。
[0013]如附圖2所示，電流采樣電路由電阻R1、R2、R3和電容C1、C2組成。電阻Rl與R2一端的連接點接負(fù)載，負(fù)載的另一端接交流電源的火線；R3 —端與Rl另一端的連接點接地，并連接交流電源的零線；R2的另一端與Cl的一端相連為電流采樣電路的輸出端V1P，與功率計量電路的THLW8012的2腳VlP相連接；R3的另一端與C2的一端相連為電流采樣電路的輸出端V1N，與THLW8012的3腳VlN相連接；C1與C2的另一端相連并接地。電能的計量測量，電壓、電流的采樣有互感器采樣和電阻采樣兩種方式?；ジ衅鞑蓸臃绞匠杀靖?，本發(fā)明的電流采樣采用電阻采樣方式，電流采樣電阻Rl設(shè)計為0.001 Ω /2W的錳銅電阻，最大負(fù)載電流為20A。
[0014]如附圖3所示，電壓采樣電路由電阻R4?R8和電容C3組成。R4、R5、R6、R7串聯(lián)，R4的另一端接交流電源的火線，R8與C3并聯(lián)的一端接地，并聯(lián)的另一端與R7的另一端相連為電壓采樣電路的輸出端V2P，接THLW8012的4腳電壓采樣輸入端V2P。本發(fā)明的電壓采樣采用電阻采樣方式，利用電阻R4?R8串聯(lián)分壓采樣，R4?R7的電阻值都設(shè)計為470K Ω，R8的電阻值為IK Ω。
[0015]如附圖4所示，功率計量電路由集成電路芯片HLW8012、電容C4、電阻R9和發(fā)光二極管LED組成。THLW8012的I腳接+ 5V電源和C4的一端，C4的另一端接地；2腳接電流采樣電路的輸出端VlP ；3腳接電流采樣電路的輸出端VlN ；4腳接電壓采樣電路的輸出端V2P ；5腳接地；6腳接單片機電路的AT89C2051的6腳；7、8腳懸空不用；R9的一端與LED的正極串聯(lián)，R9的另一端接THLW8012的6腳，LED的負(fù)極接地。LED閃光的頻率越高，表示用戶消耗的有功功率越大。
[0016]HLW8012是深圳市合力為科技推出的單相電能計量芯片，可以測量有功功率、電壓有效值和電流有效值。采用先進(jìn)的CMOS工藝，S0P8封裝，內(nèi)置晶振、2.43V電壓參考源和電源監(jiān)控電路，5V單電源供電，工作時功耗只有15mW。輸出的高頻脈沖CF是占空比為1:1的方波，通過測量CF引腳輸出高頻脈沖的頻率計算有功功率，精度為±0.3%。輸出的高頻脈沖CFl是占空比為1:1的方波，通過測量CFl引腳輸出高頻脈沖的頻率計算電壓有效值或電流有效值，使用SEL選擇，精度為±0.5%。CF腳輸出的脈沖頻率大小表示有功功率值，CF輸出的脈沖個數(shù)表示用電量的信息。
[0017]如附圖5所示，單片機電路由AT89C2051單片機，AT24C02存儲器，電阻R10、R11、R12，電容C5?C8和晶振Xl組成。AT24C02的1、8腳接+ 5V電源，2、3、4、7腳接地，5、6腳分別接R1、Rll的一端和AT89C2051的8、9腳。AT89C2051的I腳接R12 一端與C7負(fù)極的連接點，2、3、7腳分別接IXD1602的6、5、4腳，4腳接晶振Xl —端與電容C6 —端的連接點，5腳接晶振Xl另一端與電容C5 一端的連接點，6腳接HLW8012的6腳，10腳與R12、C5、C6、C8的另一端都接地，11腳懸空不用，12?19腳分別接LCD1602的14?7腳，20腳、R1, Rll的另一端、C7的正極和的C8 —端都接+ 5V電源。
[0018]AT89C2051是Atmel公司生產(chǎn)的低電壓、高性能CMOS 8位單片機。AT89C2051的I腳是