[实用新型]多用户电度计量仪

说明书

本实用新型属于城市居民区或企事业单位居民楼中对多用户电量进行连续计量的仪器，是一种新型的多用户电度计量仪。

目前普遍采用的机械式电度表，价格高、精度差、耗电量大，安装在每户门前有碍美观且不能防止个别用户的偷漏电行为，每月由专门工人查表记录，工作烦琐，且不适合现代化计算机记账要求。

本实用新型的目的在于设计一种新型的成本低、精度高、耗电量小、可分别显示多用户用电量，财务结账方便且避免抄表人员烦琐工作的多用户电度计量仪。

本实用新型主要由以下几部分组成：电压变送器与电流互感器（1）；多路模拟信号转换开关（2）；信号跟随与保持器（3）；A／D转换器（4）；单片机应用部分（5）；8位LED显示器（6）。各部分的连接关系为：电压变送器的F1端与信号跟随与保持器（3）的J1端通过电阻R1和电位器RW25相连，F2端与电位器RW25另一端接地，电流互感器输出端M1～M24分别与多路模拟转换开关（2）的输入端N1～N24端相连，并且分别与电位器RW1～RW24一端相连，RW1～RW24中线出头分别与互感器另一输出端接地。Ⅰ1－1～Ⅰ1－3的输出线E与信号跟随与保持器（3）的J2端相连。多路模拟转换开关（2）与单片机应用部分（5）的连接关系为：多路模拟转换开关的F、G、H端分别与单片机应用部分（5）的P1.0，P1.1，P1.2端相连，INH1、INH2、INH3分别与单片机应用部分（5）的P1.3，P1.4，P1.5相连，单片机应用部分（5）的P1.7端与信号跟随与保持器（3）的S2、S5端相连，信号跟随与保持器（3）与A／D转换器（4）的连接关系为：信号跟随与保持器输出端J01、J02分别与A／D转换器（4）的IN1，IN2相连，A／D转换器（4）和单片机应用部分（5）的连接关系为：A／D转换器（4）的D0－D7分别与单片机应用部分（5）的P0.0～P0.7相连，C1与Y2相连，单片机应用部分（5）与显示器（6）的连接关系为：PA口与显示器（6）的L0～L7相连，以实现8位LED显示器的位选，PB0～PB3与显示器（6）的A、B、C、D端分别相连，以显示十进制数，单片机应用部分（5）可与外接微机（MC）通过RS－232串行口通讯。图2给出了信号跟随与保持器（3）的内部连接关系。J1与跟随器YF11：A的负相端P1通过电阻R3相连，YF11：A的正相端P2通过电阻R7接“地”，其输出端P3与保持器的输入端S1相连，P3通过电阻R6与P1端相连，P1通过电阻R5与＋5V电源相连，保持器BC1的输出端S3通过电阻R19与输出端J01相连，限压二极管D1的P结与S01相连，N结与“＋5V”相连，二极管D2的P结与“地”相连，N结与J01相连，信号跟随与保持器（3）中（B2）的输入端J2至输出端J02连接关系与跟随器J1至J01连接关系是一致的。

本实用新型的优点是：精度高、成本低、耗电量小，可同时检测记录24户用户的用电量，并能根据需要方便地从RS－232接口向外接计算机发送并显示出来。是一种使财务结帐方便且避免抄表人员烦琐工作的能与计算机通讯的仪器。

附图说明：图1是本实用新型的原理方框图，图2是图1中的信号跟随与保持器（3）。图1中（1）为电压变送器与电流互感器；（2）为多路模拟信号转换开关；（3）为信号跟随与保持器；（4）为A／D转换器；（5）为单片机应用部分，（6）为8信LED显示器。

下面对本实用新型的工作原理及过程结合附图进行说明：工作前，首先将电压变送器PT1的A1、A2端与220V市电两相相连，电流互感器LH1～LH24的d1～d24端同市电的一相总线相连，经g1～g24分别同用户1～用户24的一相进线相连。开机后，单片机首先通过模拟开关将第一用户电流互感器输出的信号传到E端，该路信号通过跟随与保持器（3）后进入A／D转换器（4）的IN2端，用户供电电压通过电压变送器T1取出一线性变化的电压信号送到J1，通过跟随与保持器（3）后进入A／D转换器的IN1端，单片机发出信号同时打开B1、B2的采样器，并使该两路信号同时保持下来，然后启动A／D转换将两路信号转化成数字量，并进行乘法运算，得出该用户的瞬时功率，对该路信号每隔4ms采样计算一次，连续采样25次（即50HZ交流电的5个供电周波），得出25个瞬时功率，进行积分运算，得出该用户在这100ms内的电度量，并记录下来，然后模拟开关再选通下一用户再进行采样计算，重复以上步骤，直至24个用户全部采样一遍后，模拟开关又从第一用户开始选通，采样计算，仪器以此工作下去。单片机选通同一用户的间隔时间为2.4S，因此，单片机以在采样的5个周波内（100ms）该用户的平均功率作为这2.4s内该用户的功率，进行积分运算，这对于一般居民用户，在2.4s内负荷基本上无变化，即使有，从累积误差分析，有正有负，误差非常小，因此，满足计量精度的计算要求，单片机采样所得到的瞬时功率值通过积分，得到其电度值，将每一用户的电度值存放到指定的单元内，每隔2.4s进行计量累加。在采样的同时，动态扫描LED显示器，使其循环显示各用户电度量的大小，8位LED显示器定义为：前两位显示用户代号，后4位显示用户电度数的千、百、十、个位，最后两位分别显示电度数的0.1度和0.01度，计量仪上配有标准RS－232接口，只要一按“通讯”按键，计量仪就将各用户电度值及其代号传输给外接计算机，直至将24路全部传输完毕。我们通过在软件上的处理，显示和传输数据都不影响采样速度，因此采样精度得到保证。本实用新型中单片机应用部分（5）由80C31、61C16、81C55、74HC373等芯片组成，A／D转换器（4）ADC0809芯片，多路模拟转换开关Ⅰ1－1～Ⅰ1－3为CD4051芯片。