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专利名称：单相负载识别电能表的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种电能计量产品，具体地讲是一种单相负载识别电能表。
背景技术：
目前市场的电能计量表只是起计量电能的作用，但是当负载突然增大并超过电能计量表额定值时，电能计量表是识别不了的，这样很容易损坏电能计量表。

发明内容
本实用新型的目的是提供一种具有识别负载功率并可以通过内置的通断装置控制电路使用的单相负载识别电能表，以克服上述的不足。
为了实现上述目的，本实用新型在单相预付费电能表的基础上改装而成，其中单相预付费电能表由电源电路、CPU控制电路、存储器、LED数码管显示电路、IC卡座接口电路、继电器控制电路、电能计量电路及锰铜分流器构成，其特点是在单相预付费电能表内还设置有一个负载识别电路；上述负载识别电路由电压信号采样电路、电流信号信号采样电路、锁相电路及信号比较电路构成，其中电压信号采样电路的输出与锁相电路的输入端相连，锁相电路的输出端与一个三极管G的基极连接，电流信号信号采样电路的输出通过运算放大器与三极管G的集电极相连，三极管G的发射极接电源，三极管G的集电极还通过RC积分电路与信号比较电路的负向输入端相连接，比较电路的正向输入端接比较电压，比较电路的输出端作为负载识别电路的输出与原电能表内CPU控制电路相连接；上述电压信号采样电路、锁相电路及信号比较电路有两组，两组分别处理输入的正、负向电压输入信号。
本实用新型由于采用了负载识别电路，使得本实用新型能够实时监控负载情况，经微处理器处理后，自动控制电表分闸合闸，通过数码管显示来说明对应的用电信息。本实用新型电路功耗低；整机功耗小于0.8W。


附图为本实用新型原理框图。
具体实施方式
以下结合附图进一步说明本实用新型。
本实用新型由数码管、LED灯、计量及CPU控制单元、负载识别单元、IC卡座、继电器、外壳等构成，其中计量控制单元、负载识别单元和数码管显示单元集成在一块PCB板上，IC卡座通过数据线焊接在PCB控制板上，整个PCB板装在一套塑料电表壳里，用自攻螺丝固定。
本实用新型处理正向电压输入信号的一组电路由运算放大器U3A～U3D、二极管D5～D8、电阻器R201～R214、电容器C21～C22及三极管BG2构成，其中a、正向电压输入信号通过串联的二极管D7、电阻器R201、R202与已并联电阻器R203、电容器C21的一端相连和电阻器R204的一端相接，电阻器R204的另一端与运算放大器U3B的正相输入端相连接，运算放大器U3B的正相输入端通过电阻器R214与处理负向电压输入信号电路相连，已并联电阻器R203、电容器C21的另一端连接电源的负极；b、运算放大器U3B的负相输入端接高电位，其输出端通过二极管D6与电阻器R209的一端相连，电阻器R209的另一端与三极管BG2的基极相连接；c、运算放大器U3C的正相输入端接高电位，其负相输入端与处理负向电压输入信号电路相连，输出端通过二极管D5与电阻器R209的一端相连接；d、运算放大器U3D的正相输入端通过电阻器R205接高电位，其负相输入端通过电阻器R206与电流采样输入相连，并通过电阻器R207与其输出端相接，运算放大器U3D的输出端通过电阻器R208与三极管BG2的集电极相连接，三极管BG2的发射极接高电位；e、运算放大器U3A的正相输入端通过已并联的电阻器R210、R211接高电位，并通过电阻器R213接电源正极，其负相输入端通过电阻器R212与三极管BG2的集电极相连，并通过电容器C22接高电位，运算放大器U3A的输出端通过二极管D8连接由电阻器R0、R1构成的电平输出电路作为信号输出。
本实用新型处理负向电压输入信号的一组电路由运算放大器U2A～U2D、二极管D1～D4、电阻器R101～R119、电容器C11～C12及三极管BG1构成，其中a、负向电压输入信号通过串联的二极管D4、电阻器R104、R105与已并联电阻器R119、电容器C11的一端相连和电阻器R109的一端相接，电阻器R109的另一端与运算放大器U2B的负相输入端相连接，负向电压输入信号并通过串联的电阻器R101、R102、R103与电阻器R106、电阻器R107的一端和正向电压输入信号中的电阻器R214的一端相连接，电阻器R106的另一端接高电位，电阻器R107的另一端与正向电压输入信号中的运算放大器U3C的负相输入端相连接，已并联电阻器R203、电容器C21的另一端连接电源的负极；b、运算放大器U2B的正相输入端接高电位，其输出端通过二极管D2与电阻器R114的一端相连，电阻器R114的另一端与三极管BG1的基极相连接；c、运算放大器U2C的负相输入端接高电位，其正相输入端与正向电压输入信号电路中的运算放大器U3C的负相输入端相连接，输出端通过二极管D1与电阻器R114的一端相连接；d、运算放大器U2D的正相输入端通过电阻器R112与电流采样输入相连，其负相输入端通过电阻器R111接高电位，并通过电阻器R110与其输出端相接，运算放大器U2D的输出端通过电阻器R113与三极管BG1的集电极相连接，三极管BG1的发射极接高电位；e、运算放大器U2A的正相输入端通过已并联的电阻器R117、R118接高电位，并通过电阻器R116接电源正极，其负相输入端通过电阻器R115与三极管BG1的集电极相连，并通过电容器C12接高电位，运算放大器U2A的输出端通过二极管D3连接由电阻器R0、R1构成的电平输出电路作为信号输出。
本实用新型的工作原理是用户用电时，利用专用电能计量芯片实时测量负载的有功功率并转换为与功率对应的脉冲信号；CPU控制电路通过处理脉冲信号，精确计算出负载功率、用电时间等相关数据，并实时在LED数码管上将数据显示出来；停电数据不丢失。同时利用特别设计的负载识别电路识别用户的负载，如果负载成分中阻性成分大于电路设定的值时，识别电路会产生一个低电平信号，单片机识别到该信号后立即拉闸断电。
本实用新型负载识别电路由信号采样电路、信号锁相电路、信号比较电路三大电路组成。当用户用电时，锰铜采样到所通过的瞬时交流电流信号后输入运算放大器放大该信号，电压通道通过电阻分压采样到。利用两组锁相电路设定能识别电流信号的电压输出区域，其中一组电压信号反向后使两组区域电压信号同相；与电流通道的瞬时电流信号合成产生两组正半周瞬时功率信号。瞬时功率信号通过电阻电容积分后形成与瞬时功率成对应关系的电平；再通过一个信号比较电路比较瞬时功率信号的电平。当该电平高于电路预先设定的比较值时，说明此时用户负载的瞬时功率阻性成分已超过设定值。比较电路原为高电平输出，此时会产生一个低电平信号，CPU控制电路I/O口线识别到该低电平信号后立即驱动继电器拉闸断电。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
权利要求1.一种单相负载识别电能表，在单相预付费电能表的基础上改装而成，其中单相预付费电能表由电源电路、CPU控制电路、存储器、LED数码管显示电路、IC卡座接口电路、继电器控制电路、电能计量电路及锰铜分流器构成，其特征在于在单相预付费电能表内还设置有一个负载识别电路。
2.如权利要求1所述的单相负载识别电能表，其特征在于负载识别电路由电压信号采样电路、电流信号信号采样电路、锁相电路及信号比较电路构成，其中电压信号采样电路的输出与锁相电路的输入端相连，锁相电路的输出端与一个三极管的基极连接，电流信号信号采样电路的输出通过运算放大器与三极管G的集电极相连，三极管G的发射极接电源，三极管G的集电极还通过RC积分电路与信号比较电路的负向输入端相连接，比较电路的正向输入端接比较电压，比较电路的输出端作为负载识别电路的输出与原电能表内CPU控制电路相连接。
3.如权利要求2所述的单相负载识别电能表，其特征在于电压信号采样电路、锁相电路及信号比较电路有两组，两组分别处理输入的正、负向电压输入信号。
4.如权利要求3所述的单相负载识别电能表，其特征在于处理正向电压输入信号的一组电路由运算放大器U3A～U3D、二极管D5～D8、电阻器R201～R214、电容器C21～C22及三极管BG2构成，其中a、正向电压输入信号通过串联的二极管D7、电阻器R201、R202与已并联电阻器R203、电容器C21的一端相连和电阻器R204的一端相接，电阻器R204的另一端与运算放大器U3B的正相输入端相连接，运算放大器U3B的正相输入端通过电阻器R214与处理负向电压输入信号电路相连，已并联电阻器R203、电容器C21的另一端连接电源的负极；b、运算放大器U3B的负相输入端接高电位，其输出端通过二极管D6与电阻器R209的一端相连，电阻器R209的另一端与三极管BG2的基极相连接；c、运算放大器U3C的正相输入端接高电位，其负相输入端与处理负向电压输入信号电路相连，输出端通过二极管D5与电阻器R209的一端相连接；d、运算放大器U3D的正相输入端通过电阻器R205接高电位，其负相输入端通过电阻器R206与电流采样输入相连，并通过电阻器R207与其输出端相接，运算放大器U3D的输出端通过电阻器R208与三极管BG2的集电极相连接，三极管BG2的发射极接高电位；e、运算放大器U3A的正相输入端通过已并联的电阻器R210、R211接高电位，并通过电阻器R213接电源正极，其负相输入端通过电阻器R212与三极管BG2的集电极相连，并通过电容器C22接高电位，运算放大器U3A的输出端通过二极管D8连接由电阻器R0、R1构成的电平输出电路作为信号输出。
5.如权利要求3所述的单相负载识别电能表，其特征在于处理负向电压输入信号的一组电路由运算放大器U2A～U2D、二极管D1～D4、电阻器R101～R119、电容器C11～C12及三极管BG1构成，其中a、负向电压输入信号通过串联的二极管D4、电阻器R104、R105与已并联电阻器R119、电容器C11的一端相连和电阻器R109的一端相接，电阻器R109的另一端与运算放大器U2B的负相输入端相连接，负向电压输入信号并通过串联的电阻器R101、R102、R103与电阻器R106、电阻器R107的一端和正向电压输入信号中的电阻器R214的一端相连接，电阻器R106的另一端接高电位，电阻器R107的另一端与正向电压输入信号中的运算放大器U3C的负相输入端相连接，已并联电阻器R203、电容器C21的另一端连接电源的负极；b、运算放大器U2B的正相输入端接高电位，其输出端通过二极管D2与电阻器R114的一端相连，电阻器R114的另一端与三极管BG1的基极相连接；c、运算放大器U2C的负相输入端接高电位，其正相输入端与正向电压输入信号电路中的运算放大器U3C的负相输入端相连接，输出端通过二极管D1与电阻器R114的一端相连接；d、运算放大器U2D的正相输入端通过电阻器R112与电流采样输入相连，其负相输入端通过电阻器R111接高电位，并通过电阻器R110与其输出端相接，运算放大器U2D的输出端通过电阻器R113与三极管BG1的集电极相连接，三极管BG1的发射极接高电位；e、运算放大器U2A的正相输入端通过已并联的电阻器R117、R118接高电位，并通过电阻器R116接电源正极，其负相输入端通过电阻器R115与三极管BG1的集电极相连，并通过电容器C12接高电位，运算放大器U2A的输出端通过二极管D3连接由电阻器R0、R1构成的电平输出电路作为信号输出。
专利摘要本实用新型涉及一种单相负载识别电能表，在单相预付费电能表的基础上改装而成，其中单相预付费电能表由电源电路、CPU控制电路、存储器、LED数码管显示电路、IC卡座接口电路、继电器控制电路、电能计量电路及锰铜分流器构成，其特点是在单相预付费电能表内还设置有一个负载识别电路。本实用新型由于采用了负载识别电路，使得本实用新型能够实时监控负载情况，经微处理器处理后，自动控制电表分闸合闸，通过数码管显示来说明对应的用电信息。本实用新型电路功耗低；整机功耗小于0.8W。
文档编号G01R31/02GK2724010SQ20042001827
公开日2005年9月7日 申请日期2004年5月27日 优先权日2004年5月27日
发明者李中泽, 邹应平, 蒋卫勇 申请人:武汉盛帆电子有限公司