[发明专利]一种多功能插座式电能测量仪

说明书

技术领域

本发明涉及电能测量技术领域，具体涉及一种多功能插座式电能测量仪。

背景技术

随着经济发展和人们生活水平的不断提高，家用电器越来越多，随之而来的则是电费的增加。绿色环保、低碳经济、科学发展，更要求人们节约能源，因此，不少家庭对家用电器的耗电量十分重视，需要一种能简单快速测量用电器消耗的功率、电流和市电电压的多功能电能测量仪。目前市场上用于专业电能测量的多功能电能测量仪，价格高，普通居民家庭难以接受。

发明内容

为解决现有多功能电能测量仪的不足，本发明公开一种多功能插座式电能测量仪。该多功能插座式电能测量仪的电流和电压的采样都使用电阻采样，利用HLW8012单相电能计量芯片测量负载的有功功率、电流和电压的有效值，应用AT89C2051单片机进行控制和数据处理，采用LCD1602液晶显示器显示测量值，运用非隔离＋5V开关电源供电。电能测量仪的最大负载电流为10A，将用电器的电源插头插入该多功能电能测量仪的插座上，即可测量用电器的有功功率、电流和电压的有效值，操作简单，使用方便，测量的灵敏度高、功耗小、精度高。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种多功能插座式电能测量仪，由电流电压采样电路、电能计量电路、单片机电路、LCD显示电路和电源电路组成。电流电压采样电路由电阻R1～R8和电容C1、C2、C3组成。电能计量电路由集成电路芯片HLW8012和电容C4组成。单片机电路由AT89C2051单片机，电阻R9，电容C5～C8，按钮K1和晶振X1组成。LCD显示电路由LCD1602液晶显示器和电位器RP1组成。电源电路由集成电路芯片LNK304，电阻R10～R13，电容C9～C12，电感L1和二极管D1、D2、D3组成。

本发明的积极效果在于：电路简单、体积小、重量轻、成本低、操作简单，使用方便，灵敏度高、功耗小、精度高。

附图说明

图1为本发明的结构方框图。

图2为本发明的电流电压采样电路。

图3为本发明的电能计量电路。

图4为本发明的单片机和LCD显示电路。

图5为本发明的电源电路。

具体实施方式

如附图1所示，本发明由电流电压采样电路、电能计量电路、单片机电路、LCD显示电路和电源电路组成。电能计量电路的电流电压采样输入端接电流电压采样电路的输出端，输出电流/电压选择输入端接单片机的输出电流/电压选择输出控制端，输出端接单片机电路的输入端；单片机电路的显示驱动输出端接LCD显示电路的驱动输入端；电源电路的输出端接电能计量电路、单片机电路和LCD显示电路的电源端。

如附图2所示，电流电压采样电路由电阻R1～R8和电容C1、C2、C3组成。电阻R1与R2一端的连接点接负载，负载的另一端接交流市电的火线；R3一端与R1另一端的连接点接地，并连接交流市电的零线；R2的另一端与C1的一端相连为电流采样的输出端V1P，与电能计量电路的THLW8012的2脚V1P相连接；R3的另一端与C2的一端相连为电流采样的输出端V1N，与THLW8012的3脚V1N相连接；C1与C2的另一端相连并接地。R4、R5、R6、R7串联，R4的另一端接交流市电的火线，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的输出端V2P，接THLW8012的4脚电压采样输入端V2P。

电流、电压的采样有电阻采样和互感器采样两种方式，互感器采样方式的体积大、成本高，本发明的电流和电压采样都采用电阻采样方式。负载电流流过电阻R1，经R2、C1和R3、C2阻容滤波，将电流信号转换成电压信号。电流采样电阻R1设计为0.002Ω/2W的锰铜电阻，最大负载电流为10A。电压采样是利用电阻R4～R8串联分压，将市电电压降至100mV左右进行采样。电阻R4～R7的电阻值都设计为470KΩ，R8的电阻值为1KΩ，实用于对220V交流市电的电压采样。

如附图3所示，电能计量电路由集成电路芯片HLW8012和电容C4组成。THLW8012的1脚接＋5V电源和C4的一端，C4的另一端接地；2脚接电流电压采样电路的输出端V1P；3脚接电流电压采样电路的输出端V1N；4脚接电流电压采样电路的输出端V2P；5脚接地；6、7、8脚分别接单片机电路的AT89C2051的6、8、9脚。