专利名称：电子式单相有功电能表的制作方法
技术领域：
电子式单相有功电能表
技术领域：
本实用新型涉及用来计量电量的电能表，尤其涉及一种电子式单相有功电 能表。背景技术：
现有电子式单相有功电能表虽然已有各种各样很多类型，且出来已经有很 多年了，但有些问题还是一直存在，没有能很好的解决，比如长时间运行的可 靠性、计量精度的稳定性及使用的寿命等。
解决以上问题需要在线路上设计得更加可靠，器件的选取上要更注重器件 的稳定性；同时由于参与此系列电表的设计和生产的单位和厂家越来越多，所 以产品的单价也是被压得非常之低，这样的话设计及整个生产的成本上也要求 控制的很好。但其实上面两种情况是很难达到完美的统一的，只能做到相对的 平衡，所以说一直没有在性能上和成本上都让人满意的相关产品。
发明内容
本实用新型的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种电子式单相有功 电能表，能够提高计量精度及长时间运行的可靠性，且成本低。
为实现上述目的，本实用新型提出了一种电子式单相有功电能表，包括单 相计量芯片、带液晶驱动的单片机，单相计量芯片连接在单片机的输入端，单 片机上还分别连接有脉冲输出电路、LC.D显示电路、存储器、红外通讯电路、RS485 电路，所述单相计量芯片采用ADE7755芯片。
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作为优�。龅テ捎肞89LPC9401芯片。此芯片工作电压为3.3V且 I/O 口可以承受5V电平，所以电压的处理就相当的简单可靠。
作为优�。龃娲⑵鞑捎肊EPR0M。作为优�。龊焱馔ㄑ兜缏凡捎靡桓淙胂�、 一根输出38K波形的输出 线、 一根输出发送信号波形的三线控制电路。
作为优�。鯮S485电路采用MAX13485芯片。只需一对双绞线就可实现 多系统联网构成分布式系统、设备简单、价格低廉、通信距离长。
本实用新型的有益效果本实用新型电压、电流经取样电路分别取样后， 送入单相计量芯片进行处理，并转化为数字信号送到单片机进行计算，单片机 通过串行接口将ADE7755芯片的数据读出，完成有功电能计量。根据需要向存 储器存取数据，在LCD显示电路的LCD液晶上显示各项数据，通过红外通讯电 路或RS485电路进行通讯传输。采用AD公司的高精度计量芯片ADE7755，使得 电压电流采样分辨率大为提高，且有足够的时间来更加精确的测量电能数据， 从而使电能表的计量准确度有了显著改善。电路能够长时间稳定运行，且整个 电路成本低。
本实用新型的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
图1是本实用新型电子式单相有功电能表的结构示意图。
具体实施方式
参阅图l，电子式单相有功电能表，包括单相计量芯片l、带液晶驱动的单 片机2，单相计量芯片1连接在单片机2的输入端，单片机2上还分别连接有脉 冲输出电路3、 LCD显示电路4、存储器5、红外通讯电路6、 RS485电路7，所 述单相计量芯片1采用ADE7755芯片。所述单片机2的输入端还连接有按键输 入电路9和逆相序检测电路10。电能表工作时，电压、电流经取样电路分别取 样后，送入单相计量芯片1进行处理，并转化为数字信号送到单片机2进行计 算。由于采用了专用的ADE7755芯片，使得电压电流采样分辨率大为提高，且 有足够的时间来更加精确的测量电能数据，从而使电能表的计量准确度有了显 著改善。单片机2用于分时计费和处理各种输入输出数据，通过串行接口将专 用电能芯片的数据读出，完成有功电能计量。根据需要向存储器5存取数据，在LCD显示电路4的LCD液晶上显示各项数据、通过红外通讯电路6或者RS485 电路7进行通讯传输，并完成运行参数的监测，记录存储各种数据。所述单片 机2采用P89LPC9401芯片。
整个电路采用线性电源11及电池电路13通过电源管理电路12供电。采用、 线性变压器降压方式，变压器采用全密封方式，整洁可靠。稳压电路采用普通 三端稳压管7805稳压，输出端除了电解电容外还用滤波电感对电压进行滤波， 保证输出端电压的质量。由于单相多费率主电源部分只有计量部分需要5V供电， 其余部分都为3.3V供电，且计量部分只需要在有外部电源供电的时候工作，所 以电源的处理也是相当的简单，即在有外部电源供电时输出两路电源， 一个5V 和一个3. 3V，然后将电池电压接于3. 3V端，这样就可以保证3. 3V电源在什么 时候都有电，5V电源只保证在有外部电源时有电。
ADE7755芯片是一种高准确度电能测量集成电路，其技术指标超过IEC1036 规定的准确度要求。ADE7755只在ADC和基准源中使用模拟电路,所有其它信号 处(如相乘和滤波)都使用数字电路，这使ADE7755在恶劣的环境条件下仍能 保持极高的准确度和长期稳定性。ADE7755引脚Fl和F2以较低频率形式输 出有功功率平均值，能直接驱动机电式计度器或与微控制器(MCU)接口。引脚 CF以较高频率形式输出有功功率瞬时值，用于校验或与MCU接口。 ADE7755内 部包含一个对AVDD电源引脚的监控电路。在AVDD上升到4V之前，ADE7755 一直保持在复位状态。当AVDD降到4V以下，ADE7755也被复位，此时Fl， F2和 CF都没有输出。内部相位匹配电路使电压和电流通道的相位始终是匹配的，无 论通道l内的高通滤波器(HPL)是接通的还是断开的。内部的空载阈值特性保 证ADE7755在空载时没有潜动。ADE7755有24脚DIP和SS0P两种封装。特 点高准确度，支持50Hz/60Hz IEC 687/1036标准的准确度要求，在500:1的 动态范围内误差小于0. 1%;有功功率平均值从ADE7755引脚Fl和F2以频率 方式输出；有功功率瞬时值从引脚CF以较高频率方式输出，能用于仪表校验;逻 辑输出引脚REVP能指示负功率或错线；FI和F2能直接驱动机电式计度器和两相步进电机；电流通道中的可编程增益放大器(PGA)使仪表能使用小阻值的分 流电阻;在环境和时间有很大变化的条件下，采用专利模数转换器(ADC)和数字 信号处(DSP)仍保证高准确度；片内设有电源监控电路;片内带有防潜动功能(空 载阈值)；片内基准电压2.5V士8。/。('温度系数典型值30ppm/t:)，能为外部电路 提供基准。
所述存储器5采用EEPROM。采用24LC64I芯片。24LC64I芯片是美国 Microchip公司的低功耗CMOS串行EEPROM，它是内含8Kx8 (64Kbit)存储空 间，具有工作电压宽(2.5 5.5V)、擦写次数多(大于10000次)、写入速度快 (小于5ms)的优点。24LC64I芯片的1、 2、 3脚是三条地址线，用于确定芯片 的硬件地址，第8脚和第4脚分别为正、负电源，第5脚SDA为串行数据输入/ 输出，数据通过这条双向12C总线串行传送，第6脚SCL为串行时钟输入线，SDA 和SCL都需要和正电源间各接一个10K的电阻上拉，第7脚需要接地。24LC64I 中带有片内地址寄存器。每写入或读出一个数据字节后，该地址寄存器自动加1， 以实现对下一个存储单元的读写。所有字节均以单一操作方式读取。为降低总 的写入时间， 一次操作可写入多达8个字节的数据。
所述红外通讯电路6采用一根输入线、 一根输出38K波形的输出线、 一根 输出发送信号波形的三线控制电路。红外通讯电路6分为发射和接收两部分。 发射部分的发射元件为红外发光二极管，它发出的是红外线而不是可见光，常 用的红外发光二极管发出的红外线波长为940nm左右，发射功率约100mW。接收 电路的红外接收管是一种光敏二极管，使用时要给红外接收二极管加反向偏压， 它才能正常工作而获得高的灵敏度。由于红外发光二极管的发射功率较�。� 外接收二极管收到的信号较弱，所以接收端就要增加高增益放大电路。然而现 在不论是业余制作或正式的产品，大都采用成品的一体化接收头。红外线一体 化接收头是集红外接收、放大、滤波和比较器输出等的模块，性能稳定、可靠。 红外部分线路采用三线控制电路，即输出(发射)用两根线，输入(接收)用 一根线，输出其中一个口利用定时器--直输出38K波，另--个口输出发送信号波形，可以看作是控制38K波的发送；接收由于采用集成接收头，到单片机2 管脚的为普通电平，所以用一个中断口连接，当接受到电平变化后进入中断开 始接收红外数据。
所述RS485电路7采用MAX13'485芯片。RS485电路7是一种常用怖串口 ， 具有网络连接方便、抗干扰性能好、传输距离远等优点。使用RS-485总线组网， 只需一对双绞线就可实现多系统联网构成分布式系统、设备简单、价格低廉、 通信距离长。在应用系统中，RS-485半双工异步通信总线是被各个研发机构广 泛使用的数据通信总线，它往往应用在集中控制枢纽与分散控制单元之间。为 了实现总线与单片机系统的隔离，在单片机的异步通信口与MAX13485之间采用 光耦隔离。由于应用系统中，主机与分机相隔较远，通信线路的总长度往往超 过400米，而分机系统上电或复位又常常不在同一个时刻完成。如果在此时 MAX13485的DE端电位为"1 "，那么它的485总线输出将会处于发送状态，也 就是占用了通信总线，这样其它的分机就无法与主机进行通信。这种情况尤其 表现在某个分机出现异常情况下(死机)，会使整个系统通信崩溃。因此在电路 设计时，应保证系统上电复位时MAX13485的DE端电位为"0"。由于单片机在 复位期间，I/O 口输出高电平，故电路的接法有效地解决复位期间分机"咬" 总线的问题。输出电路的设计要充分考虑到线路上的各种干扰及线路特性阻抗 的匹配。由于工程环境比较复杂，现场常有各种形式的干扰源，所以485总线 的传输端一定要加有保护措施。在电路设计中可以选用能够抗浪涌的TVS瞬态 杂波抑制器件，考虑到线路的特殊情况(如某一块表的485芯片被击穿短路)， 为防止总线中其它分机的通信受到影响，在MAX13485的485信号输出端串联两 个热敏电阻。这样本机的硬件故障就不会使整个总线的通信受到影响。
上述实施例是对本实用新型的说明，不是对本实用新型的限定，任何对本 实用新型简单变换后的结构均属于本实用新型的保护范围。
权利要求1. 电子式单相有功电能表，其特征在于包括单相计量芯片(1)、带液晶驱动的单片机(2)，单相计量芯片(1)连接在单片机(2)的输入端，单片机(2)上还分别连接有脉冲输出电路(3)、LCD显示电路(4)、存储器(5)、红外通讯电路(6)、RS485电路(7)，所述单相计量芯片(1)采用ADE7755芯片。
2. 如权利要求l所述的电子式单相有功电能表，其特征在于所述单片机(2) 的输入端还连接有按键输入电路(9)和逆相序检测电路(10)。
3. 如权利要求l所述的电子式单相有功电能表，其特征在于所述单片机(2) 采用P89LPC9401芯片。
4. 如权利要求l所述的电子式单相有功电能表，其特征在于所述存储器(5) 采用EEPR0M。
5. 如权利要求1所述的电子式单相有功电能表，其特征在于所述红外通讯电 路(6)采用一根输入线、 一根输出38K波形的输出线、 一根输出发送信号波 形的三线控制电路。
6. 如权利要求1至5中任何一项所述的电子式单相有功电能表，其特征在于 所述RS485电路(7)采用MAX13485芯片。
专利摘要本实用新型公开了一种电子式单相有功电能表，包括单相计量芯片、带液晶驱动的单片机，单相计量芯片连接在单片机的输入端，单片机上还分别连接有脉冲输出电路、LCD显示电路、存储器、红外通讯电路、RS485电路，所述单相计量芯片采用ADE7755芯片。本实用新型电压、电流经取样电路分别取样后，送入单相计量芯片进行处理，并转化为数字信号送到单片机进行计算，单片机通过串行接口将ADE7755芯片的数据读出，完成有功电能计量。采用AD公司的高精度计量芯片ADE7755，使得电压电流采样分辨率大为提高，且有足够的时间来更加精确的测量电能数据，从而使电能表的计量准确度有了显著改善。电路能够长时间稳定运行，且整个电路成本低。
文档编号G01R11/00GK201247271SQ20082016300
公开日2009年5月27日 申请日期2008年8月25日 优先权日2008年8月25日
发明者顾海松 申请人:浙江恒业电子有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
