直流电能表制造技术

直流电能表，包括：电压采样模块；与所述电压采样模块连接的电压信号隔离模块；与所述电压信号隔离模块连接的模数转换器；与所述模数转换器连接的电流隔离采样模块；与所述模数转换器连接的控制器，所述控制器与按键和显示模块相连；所述电压采样模块将采集的直流电压信号通过所述电压信号隔离模块后传送到所述模数转换器，所述电流隔离采样模块在电气隔离的基础上采集直流电流信号并传送至所述模数转换器，所述模数转换器将电压模拟量数据和电流模拟量数据转换为数字信号后传送至所述控制器。本发明专利技术实现了直流电能表与直流电网隔离，安全性高，而且电压和电流信号采样准确，转换偏置误差小，计量准确度高。

DC electric energy meter

DC electric energy meter, including: voltage sampling module; sampling module voltage signal isolation module is connected with the voltage; the analog-to-digital converter and the voltage signal isolation module connected; current isolation connected with the ADC sampling module; the controller is connected with the analog-to-digital converter, the controller and keyboard and display module; the voltage sampling module DC voltage signal collected by the voltage signal isolation module and sent to the analog-to-digital converter, the current isolation sampling module based on electrical isolation on the DC current collection and send a signal to the analog-to-digital converter, the analog-to-digital converter converts the analog voltage and current data analog data conversion is sent to the controller for the digital signal transmitted. The invention realizes the isolation of the DC energy meter from the DC grid, and has high safety. Moreover, the sampling of voltage and current signals is accurate, the conversion bias error is small, and the measurement accuracy is high.

【技术实现步骤摘要】
直流电能表
本专利技术属于电能计量
，具体涉及一种直流电能表。
技术介绍
随着国家经济技术的发展和人们生活水平的提高，电能已经成为了人们生产和生活中最为重要的二次能源，发挥着举足轻重的作用。近年来，随着化石资源不断减少、环保理念不断深入，寻找可再生的能源成了当前世界各国的一个重要的课题。光伏发电、风力发电是较理想的可再生能源发电技术，发展速度迅速，其输出通常为直流电能。随着轨道交通、电动汽车普及，直流电也进一步应用到现实生活中。因此，随着直流电的应用推广，直流电能的计量问题逐渐显现：传统的直流电能表测量动态范围小，小功率时计量准确度不高，而且传统直流电能表不能与直流电网隔离，电能表内部存在电网高压，导致电能表的安全性不高，例如用户通过按键和液晶屏与电能表进行信息交互等操作时不可避免接触电能表按键与外壳等部件，如果电能表内部存在高压，用户存在一定安全风险。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种计量准确、同时能实现与直流电网隔离、安全性高的直流电能表为了实现上述目的，本专利技术采取如下的技术解决方案：直流电能表，包括：电压采样模块；与所述电压采样模块连接的电压信号隔离模块；与所述电压信号隔离模块连接的模数转换器；与所述模数转换器连接的电流隔离采样模块；与所述模数转换器连接的控制器，所述控制器与按键和显示模块相连；所述电压采样模块将采集的直流电压信号通过所述电压信号隔离模块后传送到所述模数转换器，所述电流隔离采样模块在电气隔离的基础上采集直流电流信号并传送至所述模数转换器，所述模数转换器将电压模拟量数据和电流模拟量数据转换为数字信号后传送至所述控制器。更具体的，所述电压采样模块由多个分压电阻串联构成，串联分压电阻的电压采样输入端与直流电压信号的正端相连，串联分压电阻的电压采样输出端与电压信号隔离模块的第一电压信号输入端相连，串联分压电阻的电压采样输出端同时经第一电阻接地，所述第一电阻的接地端与直流电压信号的负端相连、且与电压信号隔离模块的第二电压信号输入端相连。更具体的，所述电压信号隔离模块包括隔离放大电路以及与所述隔离放大电路相连的第一抗混叠滤波电路，其中，隔离放大电路与所述电压采样模块相连，第一抗混叠滤波电路与所述模数转换器相连。更具体的，所述隔离放大电路为型号是AMC1200的隔离放大器，所述隔离放大器的1脚与隔离电源正极相连，2脚与电压采样模块的正输出端相连，3脚与电压采样模块的负输出端相连，4脚接隔离电源地，5脚接内部电源地，6脚和7脚分别与第一抗混叠滤波电路相连，8脚与内部电源正极相连。更具体的，所述第一抗混叠滤波电路包括第一电容、第二电容、第三电容第二电阻和第三电阻；其中，所述第二电阻的一端与隔离放大电路的第一放大信号输出端相连、另一端与所述模拟转换器相连且同时经所述第一电容接地；所述第三电阻的一端与隔离放大电路的第二放大信号输出端相连、另一端与所述模拟转换器相连且同时经所述第三电容接地，所述第二电容连接在第二电阻的输出端和第三电阻的输出端之间。更具体的，所述电流隔离采样模块包括电流传感器、电流采样电阻和第二抗混叠滤波电路；所述电流传感器测量电流线上电流的大小，并输出模拟电流信号，模拟信号经所述电流采样电阻进行信号转换后输出至所述第二抗混叠滤波电路，由所述第二抗混叠滤波电路滤波后输出至所述模数转换器。更具体的，所述电流传感器采用型号为TEC300C15-T1的电流传感器，电流传感器的1脚连接+12V电源，2脚连接-12V电源，3脚与第二抗混叠滤波电路相连，4脚悬空。更具体的，所述第二抗混叠滤波电路包括第四电阻、第五电阻、第四电容、第五电容和第六电容，所述电流传感器的一输出端与电流采样电阻相连，电流采样电阻的另一端接地且同时与第五电阻相连，第五电阻的另一端与模数转换器相连且同时经第五电容后接地；所述电流传感器的输出端还经所述第四电阻与模数转换器相连，所述第四电阻的另一端同时经第四电容后接地，所述第六电容连接在第四电阻的输出端和第五电阻的输出端之间。更具体的，所述模数转换器采用型号为ADS1147的模数转换芯片，模数转换芯片的1脚连接数字电源的正极，2脚、3脚连接数字地，4脚连接复位信号，5脚、6脚悬空，7脚经第七电容接地，8脚接地，9脚、10脚分别与电压信号隔离模块的输出端相连，11脚、12脚分别与电流隔离采样模块的输出端相连，13脚、14脚连接模拟电源，15～20脚与控制器相连，接受控制器的控制以及输出数字信号给控制器。由以上技术方案可知，本专利技术直流电能表具有电压信号隔离模块和电流隔离采样模块，能实现与直流电网的隔离，提高了电能表安全性，保证了用户操作安全，同时采用高精度的模数转换器，具有偏置误差小、精度高的特点，避免了普通模数转换器由于偏置误差大引起的直流测量误差。本专利技术能对直流电能进行准确计量，解决了传统直流计量中测量动态范围小、小功率时计量准确度不高、不能与电网隔离等问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例的框图；图2为本专利技术实施例电压采样模块、电压信号隔离模块、电流隔离采样模块及模数转化器的电路图；图3为采用本专利技术进行电能计量的流程图。以下结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细地说明。具体实施方式如图1所示，本实施例的直流电能表包括：电压采样模块1、电压信号隔离模块2、电流隔离采样模块3、模数转换器4、控制器5以及与控制器5连接的按键及显示模块(未图示)。其中，电压采样模块1与电压信号隔离模块2相连，电压信号隔离模块2和电流隔离采样模块3分别与模数转换器4相连，模数转换器4与控制器5相连。电压采样模块1和模数转换器4之间通过电压信号隔离模块2进行电气隔离，电压采样模块1将采集的直流电压信号(电压模拟量数据)通过电压信号隔离模块2后传送到模数转换器4。电流隔离采样模块3在电气隔离的基础上采集直流电流信号，并将采集的电流模拟量数据传送到模数转换器4。模数转换器4将电压模拟量数据和电流模拟量数据转换为数字信号后传送到控制器5，由控制器5对采集数据进行处理。如图2所示，本实施例的电压采样模块1为由多个分压电阻(RA14、RA15、RA16、RA17、RA18、RA19、RA20、RA21、RA22、RA23)串联构成的电压采样电路，串联分压电阻(R14)的一端(电压采样输入端)与直流电压信号的正端相连，另一端(电压采样输出端)与电压信号隔离模块2的第一电压信号输入端相连，串联分压电阻的电压采样输出端同时经第一电阻RAT接地，第一电阻RAT的接地端与直流电压信号的负端相连，第一电阻RAT的接地端同时与电压信号隔离模块2的第二电压信号输入端相连。电压信号隔离模块2包括相连的隔离放大电路和第一抗混叠滤波电路，隔离放大电路与电压采样模块1相连，第一抗混叠滤波电路与模数转换器4相连。本实施例的隔离放大电路采用型号为AMC1200的隔离放大器U8。隔离放大器U8的1脚与隔离电源正极VCC1相连，2脚和3脚为电压信号输入引脚，2脚与电压采样模块1的正输出端(串联分压电阻的输本文档来自技高网...

【技术保护点】
直流电能表，其特征在于，包括：电压采样模块；与所述电压采样模块连接的电压信号隔离模块；与所述电压信号隔离模块连接的模数转换器；与所述模数转换器连接的电流隔离采样模块；与所述模数转换器连接的控制器，所述控制器与按键和显示模块相连；所述电压采样模块将采集的直流电压信号通过所述电压信号隔离模块后传送到所述模数转换器，所述电流隔离采样模块在电气隔离的基础上采集直流电流信号并传送至所述模数转换器，所述模数转换器将电压模拟量数据和电流模拟量数据转换为数字信号后传送至所述控制器。

【技术特征摘要】
1.直流电能表，其特征在于，包括：电压采样模块；与所述电压采样模块连接的电压信号隔离模块；与所述电压信号隔离模块连接的模数转换器；与所述模数转换器连接的电流隔离采样模块；与所述模数转换器连接的控制器，所述控制器与按键和显示模块相连；所述电压采样模块将采集的直流电压信号通过所述电压信号隔离模块后传送到所述模数转换器，所述电流隔离采样模块在电气隔离的基础上采集直流电流信号并传送至所述模数转换器，所述模数转换器将电压模拟量数据和电流模拟量数据转换为数字信号后传送至所述控制器。2.如权利要求1所述的直流电能表，其特征在于：所述电压采样模块由多个分压电阻串联构成，串联分压电阻的电压采样输入端与直流电压信号的正端相连，串联分压电阻的电压采样输出端与电压信号隔离模块的第一电压信号输入端相连，串联分压电阻的电压采样输出端同时经第一电阻接地，所述第一电阻的接地端与直流电压信号的负端相连、且与电压信号隔离模块的第二电压信号输入端相连。3.如权利要求1所述的直流电能表，其特征在于：所述电压信号隔离模块包括隔离放大电路以及与所述隔离放大电路相连的第一抗混叠滤波电路，其中，隔离放大电路与所述电压采样模块相连，第一抗混叠滤波电路与所述模数转换器相连。4.如权利要求4所述的直流电能表，其特征在于：所述隔离放大电路为型号是AMC1200的隔离放大器，所述隔离放大器的1脚与隔离电源正极相连，2脚与电压采样模块的正输出端相连，3脚与电压采样模块的负输出端相连，4脚接隔离电源地，5脚接内部电源地，6脚和7脚分别与第一抗混叠滤波电路相连，8脚与内部电源正极相连。5.如权利要求4或5所述的直流电能表，其特征在于：所述第一抗混叠滤波电路包括第一电容、第二电容、第三电容第二电阻和第三电阻；其中，所述第二电阻的一端与隔离放大电路的第一放大信号输出端相连、另一端与所述模拟...

【专利技术属性】
技术研发人员：任智仁，邹强，薛雷，吴海强，夏大叶，黄瑞，
申请(专利权)人：珠海中慧微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44