一种数字功率表制造技术

一种数字功率表，由功率采样电路、功率计量电路、单片机电路、LED显示电路和电源电路组成，其连接关系如附图所示。功率采样采用电阻采样，利用HLW8012单相电能计量芯片测量用电器消耗的有功功率，应用AT89C2051单片机进行数据处理和显示驱动，采用四位八段LED数码管显示测量值，运用非隔离＋5V电源供电。功率表的最大测量功率为4400W，可准确到0.1W。将数字表的L、N两端接交流市电，使用交流市电供电的用电器的电源输入端，接在数字功率表的J1、J2两接线端，即可测量用电器消耗的有功功率。其积极效果在于：电路简单、体积小、重量轻，成本低、功耗小、精度高、价格便宜，操作简单，使用方便。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电子测量仪器
，具体涉及一种数字功率表。
技术介绍
实验室中测量电功率P，一般是用电压表测出用电器两端的电压U，用电流表测出用电器中的电流I，再根据P = UI计算出用电器消耗的功率，不仅测量过程复杂，而且还要通过计算才能得到用电器消耗的功率。电动系功率表结构复杂，灵敏度低，体积大，价格高。同时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，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功率的功率表。
技术实现思路
为解决现有功率表的不足，本技术公开一种数字功率表。该数字功率表的功率采样采用电阻采样，利用HLW8012单相电能计量芯片测量用电器消耗的有功功率，应用AT89C2051单片机进行数据处理和显示驱动，采用四位八段LED数码管显示测量值，运用非隔离+ 5V电源供电，功率表的最大测量功率为4400W，可准确到0.1W。将数字表的L、N两端接交流市电，使用交流市电供电的用电器的电源输入端，接在数字功率表的Jl、J2两接线端，即可测量用电器消耗的有功功率。为实现上述目的，本技术采用如下技术方案:一种数字功率表，由功率采样电路、功率计量电路、单片机电路、LED显示电路和电源电路组成。功率采样电路由电阻Rl?R8和电容Cl、C2、C3组成。功率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和晶振Xl组成。LED显示电路由四位八段LED数码管DPYl和排阻RlO组成。电源电路由集成电路芯片78L05，电阻R11、R12，电容C9?C12，二极管Dl、D2和稳压二极管DZl组成。功率采样电路的输入端接交流市电，输出端接功率计量电路的输入端；单片机电路的输入端接功率计量电路的输出端，输出端接LED显示电路输入端；电源电路的输入端接交流市电，输出端接功率计量电路、单片机电路和LED显示电路的电源端。本技术的积极效果在于:电路简单、体积小、重量轻，成本低、功耗小、精度高、价格便宜，操作简单，使用方便。【附图说明】图1为本技术的结构方框图。图2为本技术的功率采样电路。图3为本技术的功率计量电路。图4为本技术的单片机电路。图5为本技术的LED显示电路。图6为本技术的电源电路。【具体实施方式】如附图1所示，本技术由功率采样电路、功率计量电路、单片机电路、LED显示电路和电源电路组成。功率采样电路的输入端接交流市电，输出端接功率计量电路的输入端；单片机电路的输入端接功率计量电路的输出端，输出端接LED显示电路输入端；电源电路的输入端接交流市电，输出端接功率计量电路、单片机电路和LED显示电路的电源端。如附图2所示，功率采样电路由电阻Rl?R8和电容Cl、C2、C3组成。电阻Rl与R2 —端的连接点接接线端J2，J2接用电器的一端，用电器的另一端接接线端Jl，Jl接交流市电的火线；R3 —端与Rl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Cl的一端相连为电流采样的输出端V1P，与功率计量电路的THLW8012的2脚VlP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VlN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脚电压米样输入端V2P。功率采样可分为电流和电压采样，电流、电压的采样有电阻采样和互感器采样两种方式，互感器采样方式体积大、成本高，本技术的电流和电压采样都采用电阻采样方式。用电器的电流流过电阻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Rl设计为0.001 Ω /2W的锰铜电阻，最大采样电流为20A。电压采样是利用电阻R4?R8串联分压采样，将R8分得的电压经C3滤波得到采样电压。电阻R4?R7的电阻值都设计为470ΚΩ，R8的电阻值为IK Ω，实用于对220V交流市电的电压采样。如附图3所示，功率计量电路由集成电路芯片HLW8012和电容C4组成。THLW8012的I脚接+ 5V电源和C4的一端，C4的另一端接地；2脚接功率采样电路的输出端VlP ;3脚接功率采样电路的输出端VlN ;4脚接功率采样电路的输出端V2P ;5脚接地；6脚接单片机电路的AT89C2051的6脚，7、8脚悬空不用。HLW8012是深圳市合力为科技公司设计的单相电能计量芯片，可测量有功功率、电流和电压的有效值。采用CMOS工艺，S0P8封装，内置晶振、2.43V电压参考源和电源监控电路，+ 5V单电源供电，工作时的功耗不大于15mW。输出的高频脉冲CF是占空比为1:1的方波，通过测量CF引脚输出的高频脉冲的频率计算有功功率，精度为±0.3%。如附图4所示，单片机电路由AT89C2051单片机，电阻R9，电容C5?C8和晶振Xl组成。AT89C2051的I脚接R9 —端与C6负极的连接点，2、3、7、8脚分别接LED显示电路的DPYI的6、8、9、12脚，4脚接晶振Xl —端与电容C8 —端的连接点，5脚接晶振Xl另一端与电容C7 一端的连接点，6脚接HLW8012的6脚，9、11脚悬空不用，10脚与R9、C5、C7、C8的另一端都接地，12?19脚分别接DPYI的11、7、4、2、1、10、5、3脚，12?19脚还分别接LED显示电路的排阻RlO的2?9脚，20脚与C6的正极和C5 —端都接+ 5V电源。AT89C2051是ATMEL公司生产的高性能、低电压CMOS 8位单片机。AT89当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数字功率表，其特征是：一种数字功率表，由功率采样电路、功率计量电路、单片机电路、LED显示电路和电源电路组成；功率采样电路由电阻R1～R8和电容C1、C2、C3组成；功率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和晶振X1组成；LED显示电路由四位八段LED数码管DPY1和排阻R10组成；电源电路由集成电路芯片78L05，电阻R11、R12，电容C9～C12，二极管D1、D2和稳压二极管DZ1组成；功率采样电路的输入端接交流市电，输出端接功率计量电路的输入端；单片机电路的输入端接功率计量电路的输出端，输出端接LED显示电路输入端；电源电路的输入端接交流市电，输出端接功率计量电路、单片机电路和LED显示电路的电源端。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张新安，
申请(专利权)人：张新安，
类型：新型
国别省市：湖南;43