多用户电子式单相电能表的设计与调试
摘要：本文介绍了一种以单片机C8051F360为核心，采用专用电能计量芯片AD7755设计的单相多用户电子式电能表，并提供了其硬件和软件设计结构简单，价格便宜，适合一户一表使用。该电能表可实现电能计量、数码管显示、掉电存储等功能。
关键词：电能表；单片机；硬件设计；软件设计
一、引言
随着我国经济的飞速发展，各行各业对电的需求越来越大，不同时间用电量不均衡的现象也日益严重。为缓解我国日趋尖锐的电力供需矛盾，调节负荷曲线，改善用电量不均衡的现象，全面实行峰、平、谷分时电价制度，“削峰填谷”，提高全国的用电效率，合理利用电力资源，国内部分省市的电力部门已开始逐步推出了多费率电能表，对用户的用电量分时计费。1995年4月，由国家计委、国家经贸委和电力工业部联合在上海召开的全国计划用电工作会议上决定，用3～4年时间，在全国各大电网内，有计划、分步骤全面推行峰谷分时电价制度。总目标是各网转移高峰电力 10～15％，全国实现转移高峰电力 1000～2000万千瓦，推行的范围不仅是工业、商业用户，而且对非工业、农业用电也要逐步实行。在有条件的地区，即已经实行一户一表的居民用电区，也将有计划的开发低谷用电，实行峰谷电价，以提高电能利用率，提高居民的用电质量。对电力用户采用不同时段和不同计费标准。鼓励低谷时段的电力消费。
电能表自诞生至今已有100多年的历史，随着电力系统及其相关产业的发展以及电能管理系统的不断完善,电能表的结构和性能也经历了不断更新、优化的发展过程:由最初的感应电能表,发展到后来的感应系脉冲电能表,直至现在的纯电子式电能表。感应系电能表是利用处于交变磁场的金属圆盘中的感应电流与有关磁场形成力的原理制成的。感应系脉冲电能表仍采用感应系电能表的测量机构作为工作元件,由光电传感器完成电能脉冲转换,然后经电子电路对脉冲进行处理,从而实现对电能的测量。纯电子式电能表的原理是采用电子电路来实现电能计量,所以电子式电能表的共同特点是采用乘法器,根据所依托的乘法器为模拟的还是数字的分为模拟乘法器型电子电能表和数字乘法器型电子电能表。本文给出基于C8051F360 单片机的一种新型单相多用户电能表设计，采用AD7755电能计量芯片，电能计量准确。该电能表具有分时段计量，八段数码管显示，时间校正及时，功耗低，掉电后自动存储数据的特点。
二、课题任务
该课程设计任务要求完成是基于C8051F360单片机的多用户电子式电能表的设计与调试。其中包括硬件设计、软件设计和程序调试两部分。
1、硬件设计
硬件设计包括单片机的整体设计、AD775电能转换器的设计、光电隔离电路设计和稳压电源的设计等。
2、软件设计
软件设计包括用C8051F360单片机及汇编或C语言编写用户电量显示程序，并具有掉电保存功能。主函数和各子函数的流程图及其说明等。
3、设计的主要要求如下：
（1）该交流电能表能实现对单相交流电能的测量；
（2）电表参数：额定电压220V,额定电流5A,最大电流10A，最大计度容量：9999.99 KWh；
（3）至少8户的电能循环显示程序，每隔3s显示一户，轮流显示；（4）电量脉冲输出；
（5）停电不丢失电能数据；
（6）计1600个脉冲为0.01度电
4、程序调试
通过用波浪开关模拟电能脉冲，基本任务是读取记录脉冲数并将其转化成电能显示到数码管上。要求设计一个至少8户的电能循环显示程序，每隔3s显示一户，轮流显示。扩充任务是有掉电存储功能，通过读写24C16实现，程序中每3s写一次到24C16，存储脉冲数，上电复位时读取24C16，读入断电前的状态。
三、课题内容
根据提出的任务并结合我国目前的发展状况,我们设计一种新的多用户电子式电能表,使它具有较多的功能和较高的精确度,最大限度的利用资源, 满足人们的不断的需求。根据设计题目要求,以及原始资料的精度要求,电能转化脉冲芯片选择AD7755,因为它性能稳定，精确度高并且价格不贵；单片机芯片选择C8051F360。C8051F36x 系列器件的外设是标准8052 的所有外设的超集，包括四个16 位计数器/定时器、一个具有扩展波特率配置的全双工UART、一个增强型SPI 端口、1280 字节内部RAM、128 字节特殊功能寄存器（SFR）空间和多达39 个I/O 引脚。采用C8051F360数据保护电路芯片提供的AT24C16,属于发挥部分并且本次它的软件程序部分不要求;显示部分,本次要求为数码管显示,没有可选项,还必需使用74LS164串入并出8位移位记存器进行存储数据;因为各芯片需提供直流电源,我们要进行稳压电源的设计等，大体分为硬件设计和软件设计两部分。
1、硬件设计
1.1、总体概述
本文硬件设计主要由MCU模块、显示模块、AT24C16掉电保护模块、AD7755电能变换模块、供电模块部分组成。电能变换电路采用AD7755芯片（Ib=10A,C=1600KW/h）,工作时AD7755芯片将电流采样信号和电压采样信号送入缓冲放大器，经模拟乘法器相乘，再经V/F转换器转换将电压信号转换为脉冲信号，AD7755芯片的快速脉冲输出为1600脉冲/KWh，与用户使用电能相对应。输出的快速脉冲信号送给单片机，我们采用C8051F360单片机对方波信号进行采集和计数，P0和P2口同时工作即可对8户电能脉冲进行采集与计数，轮流采集并计数其脉冲信号，将电量存储到非易失存储器中，以防电量丢失。整个电表采用分时方式，并通过八段数码管轮流显示用户使用的电量数据。C8051F360组成的MCU 模块控制所有芯片的工作、截止及计算和模块的显示，显示模块采用74HC164和LED数码管的连接模块，正常显示当前测量的用户、相应用户的电能值等；存储模块采用AT24C16，为系统提供数据存储，可以做到掉电不丢失数据，还可以实现电力系统参数的实时记录，该系统可以实现对电能等电参量测量、显示及采集处理的目的。单相多用户电子式电能表硬件结构总体框图如图1-1所示。
图1-1 单相多用户电子式电能表硬件结构总体框图
1.2、单片机电路设计
图1-2 C8051单片机电路
单片机电路设计中P2口接一并排开关，实现了对8个用户电脉冲输入的模拟；P1^0和P1^1接八段数码管控制其显示；P1^6和P1^6分别接AT24C16的SDA和SCL控制存储部分的电路，单片机整体框图如图1-2所示。
C8051F360单片机是完全集成的混合信号片上系统型MCU。下面列出了一些主要特性，有：
高速、流水线结构的与8051 兼容的微控制器核（可达100MIPS）全速、非侵入式的在系统调试接口（片内）
真10 位、200 ksps ADC，16 路单端/差分模拟输入，带模拟多路器 10 位电流输出DAC
2 周期的16 x 16 乘法和累加引擎
高精度可编程的24.5MHz 内部振荡器
达32KB 的片内FLASH 存储器——1024 字节被保留
1280 字节片内RAM
64KB 地址空间的外部数据存储器接口
4 个通用的16 位定时器
具有6 个捕捉/比较模块和看门狗定时器功能的可编程计数器/定时器阵列（PCA）
片内上电复位电路、VDD 监视器和温度传感器
两个片内电压比较器
多达39 个端口I/O（容许5V 电压）
具有片内上电复位电路、VDD 监视器、看门狗定时器和时钟振荡器的C8051F36x 器件是真正能独立工作的片上系统。FLASH 存储器还具有在系统重新编程能力，可用于非易失性数据存储，并允许现场更新8051 固件。用户软件对所有外设具有完全的控制，可以关断任何一个或所有外设以节省功耗。片内Silicon Labs 二线（C2）开发接口允许使用安装
在最终应用系统上的产品MCU 进行非侵入式（不占用片内资源）、全速、在系统调试。调试逻辑支持观察和修改存储器和寄存器，支持断点、单步、运行和停机命令。在使用C2 进行调试时，所有的模拟和数字外设都可全功能运行。两个C2 接口引脚可以与用户功能共享，使在系统编程和调试功能不占用封装引脚。每种器件都可在工业温度范围（-40℃到+85℃）内用3.0V ~ 3.6V（100 MIPS）或2.7V ~ 3.6V（50 MIPS）的电压工作。端口I/O 和/RST 引脚可容许高达5V 的输入信号。C8051F36x 有48脚TQFP 、32 脚LQFP 和 28 脚QFN（也称为MLP 或MLF）三种封装，均为无铅封装（符合RoHS 标准）。
1.3、八段数码管显示电路设计
图1-3 数码管显示电路
电路设计中74HC164是比较典型的移位寄存器，该移位寄存器有一个数据输入端口、一个时钟信号端口和八个输出端口。如图1-4所示。当时钟信号从低电平变为高电平的时候将输出一个数据到输出端D0，当时钟第二次由低电平变为高电平的时候将输出第二个数据到D0，而第一个数据将转移到D1端口。依此类推，每一个时钟周期中都有一个串行数据输出到D0，而其他的数据则不断往高位移动直到所有数据传输结束。如果不再有时钟周期输入，则这些数据将暂存在输出端。
图1-4 74HC164各引脚
数码管由8个发光二极管（以下简称字段）构成，数码管管脚如图1-4所示，通过不同的组合可用来显示数字0 ~9、字符A ~F、H、L、P、R、U、Y、符号“-”及小数点“.”。数码管的外形结构如图1-5所示。数码管又分为共阴极和共阳极两种结构。
图1-5 数码管管脚图
数码管工作原理：共阳极数码管的8个发光二极管的阳极（二极管正端）连接在一起。通常，公共阳极接高电平（一般接电源），其它管脚接段驱动电路输出端。当某段驱动电路的输出端为低电平时，则该端所连接的字段导通并点亮。根据发光字段的不同组合可显示出各种数字或字符。此时，要求段驱动电路能吸收额定的段导通电流，还需根据外接电源及额定段导通电流来确定相应的限流电阻。
共阴极数码管的8个发光二极管的阴极（二极管负端）连接在一起。通常，公共阴极接低电平（一般接地），其它管脚接段驱动电路输出端。当某段驱动电路的输出端为高电平时，则该端所连接的字段导通并点亮，根据发光字段的不同组合可显示出各种数字或字符。此时，要求段驱动电路能提供额定的段导通电流，还需根据外接电源及额定段导通电流来确定相应的限流电阻。
C8051F360单片机外接8片74HC164作为8位LED显示接口，把单片机的P1^0作为数据输出线，P1^1作为移位时钟脉冲。74LS164为TTL 单向8位移位寄存器，可实现串行输入，并行输出。其中A、B（第1、2脚）为串行数据输入端，2个引脚按逻辑与运算规律输入信号，共一个输入信号时可并接。CLK为时钟输入端，可连接到P1^1端。每一个时钟信号的上升沿加到CLK端时，移位寄存器移一位，8个时钟脉冲过后，8位二进制数全部移入74LS164中。Q0…Q7并行输出端分别接LED显示器的g···e各段对应的引脚上。在给出了8个脉冲后，最先进入74LS164的第一个数据到达了最高位，然后再来一个脉冲，第一个脉冲就会从最高位移出，8片74HC164首尾相串，而时钟端则接在一起，这样，当输入8个脉冲时，从单片机P1^0端输出的数据就进入到了第一片74LS164中了，而当第二个8个脉冲到来后，这个数据就进入了第二片74LS164，
而新的数据则进入了第一片74LS164，这样，当第8个8个脉冲完成后，8位数据便显示在八段数码管上了。
1.4、存储部分电路设计
图1-6 存储部分电路
存储部分电路如图1-6,采用AT24C16存储芯片如图1-7，其具有以下特性特性：
* 与400KHz I2C 总线兼容
* 1.8 到6.0 伏工作电压范围
* 低功耗CMOS 技术
* 写保护功能当WP 为高电平时进入写保护状态
* 页写缓冲器
* 自定时擦写周期
* 1,000,000 编程/擦除周期
* 可保存数据100 年
* 8 脚DIP SOIC 或TSSOP 封装
图1-7 AT24C16管脚图
AT24C16支持C总线数据传送协议,I2C总线协议规定,任何将数据传送到总线的器件作为发送器,任何从总线接收数据的器件为接收器,数据传送是由产生串行时钟和所有起始停止信号的主器件控制的,主器件和从器件都可以作为发送器或接收器,但由主器件控制传送数据发送或接收的模式。
由于其控制引脚较少，占用单片机口线较少，在少量数据存储中有非常大优势，因为在本设计中，我们只需将校表数据及少量的电能数据存储其中，以做到系统掉电时不丢失数据，免除每次开机时的校表过程，故选用控制引脚简洁的AT24C16将非常的合适。
1.5、AD7755及相关电路设计
图1-8 AD7755相关电路设计
AD7755相关电路设计如图1-8,AD7755芯片的工作原理:
AD7755是美国模拟器件公司(ADI)生产的一种高准确度电能测量集成电路.它的内部只有模/数转换电路和基准电源是用模拟电路,其它的信号处理都使用数字电路,这使得AD7755在恶劣的环境下仍能保持极高的准确度和长期的稳定性,具有优良的温度和时间稳定性,其技术指标超过了IEC1036规定的准确度要求,能适应各种环境要求,为电能表的质量提供了保证.AD7755的输入为电流和电压信号,输出为与有功功率成正比频率信号,其内部组成主要由可编程放大器、电源监控电路、基准电路、模/数转换电路(ADC)、相位校正网络、乘法器、高通滤波(HPF)、低通滤波(LPF)、数字—频率转换器等组成.其内部原理框图如图1-9所示.
图1-9 AD7755内部原理框图
图中,由V1P,V1N组成的电流通道输入电流信号,由V2P和V2N组成的电压通道输入电压信号,其中电流通道经过可变增益放大器PGA,用户可方便地根据需要调整增益为1,2,8或16.两信号进入模/数转换电路ADC转换成数字信号,这两个ADC都是16为二阶∑—Δ模数转换器,其过采样速率达900kHz.由于电流互感器中可能有直流信号,需经高通滤波滤去直流成分后送乘法器,与ADC送来的电压信号相乘得瞬时功率信号.
设输入的电流信号为i(t)=Icosωt;输入的电压信号为V(t)=Vcosωt;则瞬时功率为
p(t)=VI[1+cos2ωt]/2. (1)
对式(1)瞬时功率进行低通滤波,低通滤波让直流分量通过,滤去交流分量即可得到瞬时有功功率。
在工业现场,电流和电压信号经常存在不同相的情况,电流信号滞后电压信号Φ,相移功率因数为cosΦ,若电流信号和电压信号都是正弦信号,则瞬时功率信号中的有功功率分量为VIcosΦ/2,图1-10为用瞬时功率信号的直流分量表示有功功率。
图1-10 用瞬时功率信号的直流分量表示有功功率信息PF<1 对于非正弦电压和电流,瞬时电压和电流可用富里叶变换表达成它们谐波分量之和:
式中V(t)为瞬时电压; V0为电压平均值; Vh为h次电压谐波有效值;αh为h次电压谐波的相位角.
式中i(t)为瞬时电流;I0为电流的直流分量;Ih为h次电流谐波分量;βh为h次电流谐波的相位角.利用式(2),式(3),有功功率P可以用它们的基波有功功率P1和谐波有功功率PH之和表达.
所以由电压和电流波形提供的各次谐波都产生有功功率分量.从以上的分析可看出,在正弦波情况下功率因数的计算都是精确的,而谐波的功率因数是由一系列的正弦波组成的,因此谐波的功率因数和有功功率的计算也是正确的.AD7755的输出频率就是对上述有功功率信息累计产生的,即在两个输出脉冲之间经过长时间的累加,因此输出频率正比于有功功率,我们把输出频率脉冲进一步累加,就能获得电能计量信息。
功率计量部分主要包括AD7755、分流器、分压器、基本电压源、保护电路、光电耦合输出电路.设计输出选择AD7755高频引脚CF,光电耦合器隔离输出,其输出频率为瞬时功率的大小,设置SCF=0,S1=1,S0=1,则F1-4=13.6Hz,此时CF的最高输出频率为2 048F1,F2=5 570Hz,其脉宽都固定为18μs.数据处理部分由8253、单片机和LCD显示电路组成.芯片8253内部有3个独立16位计数器,计数频率达2MHz,而AD7755在输入满度交流信号的情况下,CF的最高输出频率为5.57kHz,完全可满足AD7755的计数要求,可通过单片机的控制实现多路测量.
内部定时器设定积分时间内对CF输出的脉冲计数,平均功率正比于平均频率:平均功率=脉冲个数/积分时间.
一个周期内消耗的电能为:电能=平均功率×积分时间=脉冲个数.
1.6、光电隔离电路设计
图1-11 光电隔离电路
在许多应用中，许多电路链接之间需要非直接的连接，从而在提供数据的同时避免来自系统某一部分的危险电压或电流对另一部分造成破坏，造成这种破坏的可能是电源质量低劣、接地故障等各种故障。电路隔离的主要目的是通过隔离元件把干扰的路径切断，从而达到抑制干扰
的目的，保护电子设备。在两点间避免电流流过，而允许有数据或功率传送时需要使用隔离技术。电路隔离主要有：模拟电路的隔离、数字电路的隔离、数字电路与模拟电路之间的隔离。所使用的隔离方法有：脉冲变压器隔离法、继电器隔离法、光电耦合器隔离法、直流电压隔离法、A/D转换器隔离法，光电隔离电路如图1-11所示。
传统的光耦隔离电路虽然也能实现很高的线性度, 不过这些电路需要的电源种类较多, 线路比较复杂, 设计成本比较高。
为了解决这些问题, 本次设计中一种新的光电耦合结构, 由它组成的光耦隔离电路具有很高的线性度, 且只需采用普通的光电耦合器和简单的电路结构。应用这个电路解决了弹载黑匣子的电压采样信号的光电隔离问题。
光电耦合器的工作原理和特性如下：光电耦合器件是把发光器件(如发光二极管)和光敏器件(如光敏三极管)组装在一起, 通过光线实现耦合构成电) 光 ) 电的转换器件。当电信号送入光电耦合器的输入端时, 发光器件将电信号转换为光信号。光信号经光敏器件感应接收, 再还原成电信号。
图1-11是一种典型反相应用电路, 当输入端有电流流过时, 发光二极管发光,使光电三极管导通, 其集电极就有电流I C 流过。光电耦合器其主要特点为:
1) 输入、输出之间在电气上相互绝缘;
2) 信号传输是单方向的, 输出端的噪声不影响输入端;
3) 体积小、寿命长、无触点,功耗低;
4) 光电耦合器的传输特性具有非线性和随温度变化性;
1.7、稳压电源电路的设计
图1-12 稳压电源电路
电源电路是整个系统能稳定工作的前提和关键，系统中的各个单元电路都需要使用直流电源供电，本设计采用自制电源供电方式，将220V
交流市电通过电源变压器变换成交流低压，再经过桥式整流电路整流和滤波，在固定式三端稳压器的两端形成一个并不十分稳定的直流电压，此直流电压经过W7805的稳压和电容的频率补偿，便在稳压电源的输出端产生了精度高、稳定度好的直流输出电压。自制电源原理如图1-12所示。
+ 5 V直流稳压电路参数设计根据设计要求，需要计算的参数有：变压器副边绕组的交流电压有效值，整流元件的参数，电容C1、C2的数值以及集成三端稳压器的选用。以下对所需要计算的参数逐一进行计算：1）计算C1和变压器副边绕组的交流电压有效值
(1)确定电容C1 ，可用下式进行计算：
式中： 1 0 ms 为交流电网电压周期的一半。
取Vimin=7.3V。因为在使用三端稳压器时,为了保证稳压性能,输入端和输出端间电位差至少应在 2 V以上，当然也不能太大，以减少器件功耗和避免器件损坏，一般对输出电压不大于18V 的稳压器,输入电压应小于35V, 按输出电流应有 1 0 ％的余量，可取
通过计算，得：C1=3014uF。因此取C1=3300uF
(2)确定变压器副边绕组的交流电压有效值,可用下式进行计算：
通过计算,得：V2=9.9V。为了留有一定裕量，取 V2=10.5V。
2）整流元件的参数
（1）反向耐压
桥式整流电路中，每个整流二极管在交流电网电压最高时承受的最大反
向峰值电压为
为了安全，整流管的反向耐压应当比上述值大50%以上，因此选择整流管时，其反向耐压应按下
式考虑：
（2）正向电流
桥式整流电路中，每个整流二极管的正向电流平均值是输出电流的一
半，其最大值是
由于在接通电源瞬间有相当大的冲击电流( 即充电电流) 通过整流管，因此，整流管的参数 ( 正向电流平均值)应比上述值大0.5~2倍。若按比上述值大0.8倍考虑,则
根据上述计算，可选用 1A/25V或1A/50V的桥堆。
3）变压器副边绕组电流
变压器副边绕组电流的有效值Iac 要比输出电流Iomax大，一般情况下，前者是后者的 1.1~3倍。这里我们取
因此，变压器副边绕组导线的粗细应按额定电流（交流有效值)为2 A选用。
4）电容 C 2的选用
电容 C 2的作用：减小稳压电源输出端由输入电源引入的低频干扰，其数值在 100UF左右。
2、软件设计
2.1、程序流程图
2.1.1、主函数流程图
图2-1 主函数流程图2.1.2、AT24C16读写函数流程图
图2-2 AT24C16 读函数流程图
图2-3 AT24C16 写函数流程图2.1.3、用户扫描函数流程图
图2-4 用户扫描函数流程图2.1.4、数码管显示函数流程图
图2-5 数码管显示函数流程图
四、结束语
本文充分利用AD7755的功率处理功能,在单片机的辅助作用下,实现单相电路的电能测量,方法简便有效,有很高的实用价值。
单片机课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.随着科学技术发展的日新日异，单片机已经成为当今计算机应用中空前活跃的领域，在生活中可以说得是无处不在。因此作为二十一世纪的大学来说掌握单片机的开发技术是十分重要的。
两个星期的课程设计结束了，从中我学到了很多东西且感悟良多体会到了课本联系实际学以至用设计思想实际动手能力都有所提高.初学单片机时觉得它深奥难懂枯燥无味通过课程设计我体会到了编程的灵活性并对它产生了浓厚的爱好.以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。课程设计从设计电路到调试结束我们失败很多次也
修改很多次可谓是屡败屡战，可我们并未气馁我们坚持到了最后虽然最后做出的电路板不太让人满足但总算完成了总算看到我们的成果了总算可以激动兴奋一番了。
通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，比如说不懂一些元器件的使用方法，对单片机汇编语言掌握得不好……在老师的辛勤的指导下，最后我们顺利地完成了这次的课程设计。这次课程设计让我的实际动手能力得到了大大的锻炼让我解决实际问题的能力得到了大大的提高并对本专业的课程布满了浓厚的兴趣及对以后的学习充满了信心决定在以后的学习生活中加强练习端正心态迎接新的挑战。
同时，对给过我帮助的所有同学和各位指导老师再次表示忠心的感谢！
五、参考文献
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单相桥式整流电路课程设计报告..
电力电子课程设计报告
目录 一、设计任务说明 (3) 二、设计方案的比较 (4) 三、单元电路的设计和主要元器件说明 (6) 四、主电路的原理分析 (9) 五、各主要元器件的选择： (12) 六、驱动电路设计 (14) 七、保护电路 (16) 八、元器件清单 (21) 九、设计总结 (22) 十、参考文献 (23)
一、设计任务说明 1.设计任务： 1)进行设计方案的比较，并选定设计方案； 2)完成单元电路的设计和主要元器件说明； 3)完成主电路的原理分析，各主要元件的选择； 4)驱动电路的设计，保护电路的设计； 5)利用仿真软件分析电路的工作过程； 2.设计要求： 1)单相桥式相控整流的设计要求为： 负载为感性负载，L=700mH，R=500Ω 2)技术要求： A.电网供电电压为单相220V； B.电网电压波动为5%——10%； C.输出电压为0——100V;
二、设计方案的比较 单相桥式整流电路有两种方式，一种是单相桥式全控整流电路，一种是单相桥式半控整流电路。主要方案有三种： 方案一： 采用单相桥式全控整流电路，电路图如下： 对于这个电路，每一个导电回路中有两个晶闸管，即用两个晶闸管同时导通以控制导电的回路，不需要续流二极管，不会出现失控现象，整流效果好，波形稳定。变压器二次绕组不含直流分量，不会出现变压器直流磁化的问题，变压器利用率高。 方案二： 采用单相桥式半控整流电路，电路图如下： 相较于单相桥式全控整流电路，对每个导电回路进行控制，只需一个晶闸管，而另一个用二极管代替，这样使电路连接简便，且
降低了成本，降低了损耗。但是若无续流二极管，当α突然增大到180°或触发脉冲丢失时，会发生一个晶闸管持续导通而两个二极管轮流导通的情况，这使d U成为正弦半波，级半周期d U为正弦波，另外半周期d U为零，其平均值保持恒定，相当于单相半波不可控整流电路时的波形，即失控现象。因此该电路在实际应用中需要加设续流二极管。 综上所述：单相桥式半控整流电路具有线路简单、调整方便的优点。但输出电压脉动冲大，负载电流脉冲大（电阻性负载时），且整流变压器二次绕组中存在直流分量,使铁心磁化，变压器不能充分利用。而单相桥式全控整流电路具有输出电流脉动小，功率因数高，变压器二次电流为两个等大反向的半波，没有直流磁化问题，变压器利用率高的优点。因此选择方案一的单相桥式全控整流电路。
单相电能表的设计与实现
毕业设计 设计题目单相电能表的设计与实现 学生姓名 学号 专业班级 指导教师 院系名称计算机与信息学院
2015 年月日 目录No table of contents entries found. 单相电能表的设计与实现 摘要：随着我国近年来经济技术的快速发展，企业和居民对电能的需求越来越大。但是传统的机械式电表计费单一、计量误差较大、寿命较短，已经不 足以满足人们的需求，所以开发一款寿命长、计量精准的多功能电子式电 能表就成为一种必然趋势。 本文主要是基于芯片ADE7755设计的一种针对于普通家庭用户使用的电子式单相电能表。该设计采用高精度电能计量芯片ADE7755来计量用电量，并使用51单片机来控制整个电路。通过电流、电压的信号采集，数模转换，功率计算，带掉电存储和显示等硬件设计，并结合软件编程实现了电能表的正常工作。本文主要介绍了电能表的工作原理，电能计量模块，显示模块，数据存储模块，以及软件设计模块。所设计的数字化单相电能表具有成本低廉、结构简单、性能可靠、计量精准等优点，具有一定的实用价值和推广价值。 关键词：ADE7755；电能表；单片机
Design and implementation of single-phase energy meter Abstract: With the rapid development of China's economy in recent years, technology, business and household demand for electricity is growing. But the traditional mechanical meter single billing, measurement error is large, short-lived, it has been insufficient to meet people's needs, so the development of a long-life, multi-function electronic metering precise electrical energy meter has become an inevitable trend . This article is based on a chip designed for electronic ADE7755 single-phase energy meter for ordinary home users. The design uses a high-precision chip ADE7755 energy metering to measure electricity consumption and use 51 microcontroller to control the entire circuit. By signal acquisition current, voltage, digital to analog conversion, power calculation, with power storage and display hardware design, combined with software programming work to achieve a normal meter. This paper describes the working principle of electric energy meter, energy metering module, display module, data storage module, and software design module. Designed
多用户电表功能特点
多用户电能表 定义： 多用户电能表是用来测量电能的仪表,能够同时检测 36户（单相）、12户（三相）及36户以下单三相任意组 合的电能表俗称多用户电表。 主要功能和技术特点： 1．模块化结构设计 采用最为可靠的PIC单片机作为电能表的主控制芯 片，从根源上提升电能表的品质。 采用大规模专用集成电路采集电能信号，能精确计量正负两个方向的电能，且以同一方向累计，有效的杜绝了偷、漏电现象。 各个功能单元之间的接口标准化，方便用户升级。 纵向乖直结构设计，强弱电采用镀锌屏蔽板隔离，可避免强电对弱电干扰。 内部电源三相供电，电源缺相，电能表照常工作；具有电源缺相指示功能。2．三核设计 采用三个CPU，通讯交互、计量、显示由不同的CPU负责，各司其职，保证通讯时不丢脉冲，使计量更准确，通讯响应更迅速。 3．显示设计 显示CPU负责动态扫描显示，避免静电辐射式显示乱码现象，同时具有无线或有线发送显示数据到第二显示屏的功能。 同步显示每个用户的电量和功率，方便用户随时查看自己的用电情况。（可选） 4．通讯设计 通讯采用防雷设计，当通讯线路中因为外界的干扰突然产生尖峰或电压时，能在极短的时问内导通分流从而避免浪涌对回路中设备的损害。 通讯速率灵活设置(可以现场设置更改通讯波特率(300bps—115kbps)，通讯方式选择组合使用，可实现实时通讯的最佳效果。为用广升级改造网络提供支持。（可选） 通讯方式多样：485总线网络、局域网网络，无线网络、电话网络、GPRS
网络、光纤等传输方式。 5．分户计量设计 可同时计量与检测DF型：39户（单相）/13户（三相），DF—SD型36户（单相）/12户（三相）。 单三相随意组合设置，方便用户统一调配资源。 【企业简介】 山东科大中天位于中国院士泰山创业基地，注册基金1150万元，由中国科学院宋振骐院士汇聚多位院士等业内高端专家，充分依托山东科技大学联合中国矿业大学与山东大学等多所高校院所组建而成。 以节能监测为主导产业，集产品研发、制造、销售、教学实习于一体，富有高度社会责任感。公司充分依托高校技术和人才优势，建立高效的产、学、研平台，确保技术开发和新产品研制始终处于同行业领先水平。公司成立至今，先后成为国家级高新技术企业、山东省企业技术中心、山东省软件工程技术中心、山东省物联网重点企业、山东省著名商标、山东名牌、国家重点计量器具先进单位、计量保证确认合格单位等，产品通过ISO9001认证、3C认证及双软认证，并由中国人民保险公司质量承保，获多项国家专利证书，被列为工程建设推荐产品，公司是中国房地产及住宅建设委员会会员单位，长期享受科技部、省财政厅、信息产业厅及中小企业局等部门的技术创新专项基金扶持，被列为山东省重点扶持企业和重合同守信用企业、泰安市文明信用企业。 公司自主研发的核心产品“宏天”牌DF型多用户集中式电能表等能耗计量的高端系列产品、智能物业管理的成套技术以及节能用电管理系统、水电气暖、一卡通系统、企业能耗监测与能效管理系统等。提出了创新节能方案+管理软件+系统集成系统组件，利用多用户管理模块、多元化通讯模块、集中式计量模块，专业提供基于PDCA全过程的能耗实时监测和动态管理系统及个性化、智能化的节能增效系统解决方案。为管理者和决策者实现量化控制提供智能化和集约平台。
DDSY单相电子式预付费电能表使用说明书
. ... . DDSY型电子式IC卡预付费单相电能表 使 用 说 明 书
2 1.概述 DDSY 型电子式IC 卡预付费单相电能表，简称IC 卡电能表，用于计量额定频率为 50Hz 的交流单相有功电能，实现先付费后用电的管理功能。该产品采用先进的微电子技术进行数据采集、处理及保存。其性能指标符合 GB/T17215-2002 和GB/T18460.3-2001标准。具有体积小、重量轻、可靠性高、防窃电等特点。 2.工作原理 电能表由两个主要部分进行功能组成：一是电能计量部分，二是微处理器控制部分；电能计量部分使用分流器倍增电流，产生表示用电多少的脉冲序列，送至微处理器进行电能计量；微处理器实现各种控制功能并通过电卡接口与电能卡（IC 卡）传递数据。 3.规格（见表1） 规格 型号 准确度等级 额定电压（V ） 标准电流（A ） DDSY 1.0级 220/110 5(20) 10（40） 2.0级 4.技术指标
4．1仪表常数1600imp/kW.h 4．2基本误差(见表) 4．3起动 电能表在额定电压,额定频率及功率因数为1.0 的条件下,当负载电流为0.4%(1.0级),0.5%(2.0级)时。电能表应能连续计量电能。 4．4潜动 当施加115%额定电压，电流回路断开时，不产生多于一个电能脉冲。4．5电气参数 正常工作电压：0.9～1.1额定电压 极限工作电压:0.8～1.15额定电压 绝缘电压:≥2000VAC 功率消耗：≤2W和10VA 4．6适用条件 正常工作温度：-10℃～+45℃ 极限工作温度：-25℃～+55℃ 存储和运输温度：-25℃～+70℃ 年平均温度：≤75% 一年中的30天（以自然方式扩散）温度可达95% 其余时间有时可达85% 2
单相桥式全控整流电路设计_(纯电阻负载)
单相桥式全控整流电路的设计一、 1. 设计方案及原理 1.1 原理方框图 触发电路 驱动电路 整流主电路 负载 1.2 主电路的设计 电阻负载主电路主电路原理图如下： 1.3主电路原理说明 1.3.1电阻负载主电路原理 （1）在u2正半波的（０～α）区间，晶闸管VT1、VT4承受正向电压，但无触发脉冲，晶闸管VT2、VT3承受反向电压。因此在0～α区间，4个晶闸管都不导通。假如4个晶闸管的漏电阻相等，则Ut1.4= Ut2.3=1/2u2。 （2）在u2正半波的（α～π）区间，在ωｔ＝α时刻，触发晶闸管VT1、VT4使其导通。 （3）在u2负半波的（π～π＋α）区间，在π～π＋α区间，晶闸管VT2、VT3承受正向电压，因无触发脉冲而处于关断状态，晶闸管 VT1、VT4承受反向电压也不导通。 （4）在u2负半波的（π＋α～２π）区间，在ωｔ＝π＋α时刻，触发晶闸管VT2、VT3使其元件导通，负载电流沿 b→VT3→R→VT2→α→T的二次绕组→b流通，电源电压沿正半周期的方向施加到负载电阻上，负载上有输出电压（ud=-u2）和电流，且波形相位相同。
1.4整流电路参数的计算 电阻负载的参数计算如下： （1） 整流输出电压的平均值可按下式计算 U d=0.45U2（1+cos ） （1-1） 当α=0时，取得最大值，即= 0.9 ，取=100V则U d =90V，α=180o 时，=0。α角的移相范围为180o。 （2） 负载电流平均值为 I d=U d/R=0.45U2（1+cos ）/R (1-2) (3)负载电流有效值，即变压器二次侧绕组电流的有效值为 I2=U2/R (1-3) (4)流过晶闸管电流有效值为 IVT= I2/ （1-4） 二、元器件的选择 晶闸管的选取 晶闸管的主要参数如下： ①额定电压U TN 通常取和中较小的，再取靠近标准的电压等级作为晶闸管型的额定电压。在选用管子时，额定电压应为正常工作峰值电压的2～3倍， 以保证电路的工作安全。 晶闸管的额定电压 U TN=（2～3）U TM（2-1） U TM:工作电路中加在管子上的最大瞬时电压
国网单相智能电能表设计概要
国网单相智能电能表设计概要 随着电子技术的迅速发展和不断成熟，电子式电能表在我国得到了广泛的使用，成为主要的电能量贸易结算器具，在电网技术由自动化向智能化方向发展的趋势下，电子式电能表将向智能电能表过渡。智能电能表在电能量计量的基础上具有信息存储及处理、实时监测、自动控制、信息交互等功能，数据安全传输和存储是实现以上功能的基础，因此如何保证信息传递、信息保存的安全性已经成为智能电能表的关键性因素。 1智能电能表基本架构 1.1基本架构 （1）硬件架构 智能电能表在硬件上主要包括电压/电流采样电路、计量单元、中央控制单元（MCU）、电源模块、存储单元、控制回路、红外通信、IC卡接口、安全论证单元等部分组成，其中数据安全防护重点为数据存储区和通信接口。在数据存贮方面，采用FLASH芯片和EEPROM两种芯片，FLASH芯片容量大，成本较低，但擦写次数一般为10万次，所以主要存储负荷曲线、事件记录等历史数据；EEPROM芯片单片存贮容量较小，价格相对较高，但一般存储电量、金额以及表计的设置参数等重要数据。在对外通信接口方面，红外通信接口、485通信接口、CPU 卡接口以及以窄带载波，其它近距离无线和无线公网为主的其他通信接口,暂不考虑。 电压 采样 电流采样计量 芯片 MCU单元 存储 单元 控制 回路 485接口 电源 模块 实时 时钟 通讯 单元 功率脉冲 输出 红外通信 Lc卡接口 LC D显示 操作接口图1 智能电能表硬件框图 （2）功能架构 智能电能表以电能量计量、信息存储及处理、实时监测、自动控制、信息交互功能为特征，根据国网公司的要求，有以下功能： 计量功能：正确计量正反向总有功电量，并单独存储； 费率时段：正确计量各费率时段有功电量和总有功电量； 数据存储和冻结功能：存储结算日或按照约定的时间或时间间隔的总电能、各费率电能、需量等信息； 事件记录：存储失压、失流、断相、开盖、远程控制等事件发生时间、结束时间和相应的电能量数据；
单相远程费控电能表说明书
DDZY105型 单相远程费控智能电能表 使用说明书
一、概述 DDZY105型单相远程费控智能电能表，是根据国家电网“统一坚强智能电网”建设的总体要求，在国网公司智能电表系列标准的基础上研制而成的新一代智能电能表。 该电能表采用了超大规模数字信号处理芯片、永久保存信息的存贮器、485通讯、载波通讯和红外通讯、大画面宽温液晶显示等先进技术。电能表采用了先进的SMT表面贴装工艺，外壳采用高强度、阻燃环保材料、造型新颖、美观适用,具有较高的绝缘强度和耐腐蚀性。该表集众多功能于一体，具有电能量计量、信息存储及处理、实时监测、信息交互等功能。 二、依据标准和规范 该智能电能表设计、测试、制造均符合或超过国家标准和电力行业标准。 ● GB/T 15284—2002 《多费率电能表特殊要求》 ● GB/T 17215.321—2008 《交流电测量设备特殊要求-第21部分静止式有功电能表（1级和2级）》 ● GB/T 17215.211—2006 《交流电测量设备通用要求试验和试验条件-第11部分：测量设备》 ● GB/T 15464—1995 《仪器仪表包装通用技术条件》 ●《广东电网公司RS-485接口单相电子式电能表通讯规约（第二版）》 ● DL/T 614—2007 《多功能电能表》 ● DL/T 645—2007 《多功能电能表通信协议》 ● DL/T 566－1995 《电压失压计时器技术条件》 ● Q/GDW 205—2008 《电能计量器具条码》 ● Q/GDW 354—2009 《智能电能表功能规范》 ● Q/GDW 355—2009 《单相智能电能表型式规范》 ● Q/GDW 364—2009 《单相智能电能表技术规范》 ● Q/GDW365—2009 《智能电能表信息交换安全认证技术规范》 三、工作原理 3.1 工作原理说明 智能电表工作时，电压、电流经传感器件转换为采样信号通过滤波处理后送入计量芯片，计量芯片将能量信号转化为脉冲信号送到CPU进行电量脉冲采集，电量累计和各项计算分析处理，其结果保存在数据存贮中；同时CPU完成红外、485通讯、LCD显示等功能处理。电表带有硬时钟电路，保证时钟在标称温度下时钟日误差小于0.5s/d。数据安全性上采用冗余设计，数据采用多重备份，确保计量数据可靠。 3.2 工作原理框图
DDSY单相电子式预付费电能表使用说明书
DDSY 型电子式IC 卡 预 付 费 单 相 电 能 表 使 用
说明书
1.概述 DDSY 型电子式IC 卡预付费单相电能表，简称IC 卡电能表，用于计 量额定频率为50Hz 的交流单相有功电能，实现先付费后用电的管理功能 该产品采用先进的微电子技术进行数据采集、处理及保存。其性能指标符 合GB/T17215-2002和GB/标准。具有体积小、重量轻、可靠性高、防窃 电等特点。 2. 工作原理 电能表由两个主要部分进行功能组成：一是电能计量部分，二是微处理 器控制部分；电能计量部分使用分流器倍增电流，产生表示用电多少的脉冲 序列，送至微处理器进行电能计量；微处理器实现各种控制功能并通过电卡 接口与电能卡（IC 卡）传递数据。 3. 规格（见表1） 4. 技术指标 4. 1仪表常数 1600imp/ 4. 2基本误差（见表） 制弑输出 电卡接口 LBD1 眾 电 圧 取样 电 流縣样
4. 3起动 电能表在额定电压，额定频率及功率因数为的条件下，当负载电流为％级）,%级）时。电能表应能连续计量电能。 4. 4潜动 当施加115%额定电压，电流回路断开时，不产生多于一个电能脉冲4. 5电气参数 正常工作电压：?额定电压 作电压：?额定电压 2000VAC 耗：W 2W和10VA 4. 6适用条件 正常工作温度：-10 C?+45C 极限工作温度：-25 C?+55C 存储和运输温度：-25 C?+70C 年平均温度：W 75% 一年中的30天（以自然方式扩散）温度可达95%其余时间有时可达85% 4. 7机械参数 外型尺寸：175m M 117m M 68mm 重量：约 极限工绝缘电压：＞ 功率消
单相桥式整流电路设计..
1 单相桥式整流电路设计 单相桥式整流电路可分为单相桥式相控整流电路和单相桥式半控整流电路，它们所连接的负载性质不同就会有不同的特点。下面分析两种单相桥式整流电路在带电感性负载的工作情况。 单相半控整流电路的优点是：线路简单、调整方便。弱点是：输出电压脉动冲大，负载电流脉冲大（电阻性负载时），且整流变压器二次绕组中存在直流分量,使铁心磁化，变压器不能充分利用。而单相全控式整流电路具有输出电流脉动小，功率因数高，变压器二次电流为两个等大反向的半波，没有直流磁化问题，变压器利用率高的优点。 单相全控式整流电路其输出平均电压是半波整流电路2 倍，在相同的负载下流过晶闸管的平均电流减小一半；且功率因数提高了一半。 单相半波相控整流电路因其性能较差，实际中很少采用，在中小功率场合采用更多的是单相全控桥式整流电路。 根据以上的比较分析因此选择的方案为单相全控桥式整流电路（负载为阻感性负载）。 1.1 元器件的选择 1.1.1 晶闸管的介绍 晶管又称为晶体闸流管，可控硅整流（Silico n Con trolled Rectifier--SCR ）, 开辟了电力电子技术迅速发展和广泛应用的崭新时代; 20 世纪80 年代以来，开始被性能更好的全控型器件取代。能承受的电压和电流容量最高，工作可靠，以被广泛应用于相控整流、逆变、交流调压、直流变换等领域，成为功率低频（200Hz 以下）装置中的主要器件。晶闸管往往专指晶闸管的一种基本类型--普通晶闸管。广义上讲，晶闸管还包括其许多类型的派生器件 1）晶闸管的结构晶闸管是大功率器件，工作时产生大量的热，因此必须安装散热器。 晶闸管有螺栓型和平板型两种封装 引出阳极A、阴极K和门极（或称栅极）G三个联接端。 对于螺栓型封装，通常螺栓是其阳极，能与散热器紧密联接且安装方便
单相电子式电能表要求
单相电子式电能需注意的事项 由于电子式电能表比感应式电能表准确度高、功耗低、起动电流小、负载范围宽、无机械磨损等诸多优点，越来越广泛地应用。但目前市场上电子式电能表厂家繁多，质量参差不齐，选择不好，不仅不能发挥电子式电能表的优点，反而会带来不应有的损失和增加维护管理的工作量。电子式电能表与我们熟悉的感应式电能表(俗称机械表)，既有相同的地方，也有不相同的地方，且不同的地方更多，特别是表的内部，感应式电能表是采用电磁感应元件，里面是铁芯、铁圈加机械传动装置；而电子式电能表则主要是采用电子元件，即：电阻、电容加集成电路等。因此，应根据电子式电能表的这一特性来进行选择。换句话说要以电子设备的技术要求进行选择，而不能简单的照搬以前选用机械式电能表的技术要求选择电子式电能表(当然，也有可以借鉴的地方)。现就我们在工作中体会，谈谈单相电子式电能表的选购，供有关的工作人员参考。 1、查验生产厂家所必须具备的基本技术条件 能表是属国家强制检验计量器具，根据计量法规定，所选电能表必须具有省级以上技术监督局颁发的制造计量器具许可证(CMC 证)。这是电能表生产厂家所必须具备的条件和必须履行的法律手续。它可以证明厂家具备了基本的设施、人员和检测仪器设备，是可以生产销售的产品。但是在目前市场竞争激烈的情况下，供电企业有更大的选择余地，因此，还可以多比较一下其他证明产品质量的文件。如：权威部门的鉴定报告、寿命试验报告、被列入国家经贸委"全国城乡电网建设与改造所需设备产品及生产企业推荐目录"、ISO9000质量认证等等。这些都是证明产品质量的重要文件。 由于各厂家价格竞争激烈，根据经验仅仅凭这些文件还是不够的，只能证明有了可以选用的基础。下一步就要根据电子式电能表的性能特点、国家检验规程，给合当地电网和气候的实际情况对厂家生产的电能表实物进行检验。 2、对电能表实物进行检验
单相电子式费控电能表指标
市面上大大小小的电力电能企业比较多，到底哪个是比较适合我们的呢？在这里小编给你推荐的是：郑州市金中电气有限公司。其适用范围大，实用性强，是大多数人的理想选择。 单相电能表检定装置专为国家电网公司或南方电网公司下属各级供电公司电能计量中心、电力科学研究院计量中心设计、开发、生产。同时该类设备也适用于国家各级技术监督局计量测试研究院、计量检测所等部门。该类设备各类大型厂矿企业计量室也多有选用。并可为电能表生产企业设计和提供专业的调试检测设备和校验方案。 单相电能表检验装置 一．技术标准与规程 致力于电力仪器、仪表、计量标准设备、电能计量检定装置、电力高铁电站设
装置符合GB/T11150-2001《电能表检验装置》、JJG597-2005《交流电能表检定装置检定规程》、 DL460-1992《电能表检定装置检定规程》、JJG596-1999《电子式电能表检定规程》、JJG307-2006《机电式交流电能表检定规程》、DL/T645-1997《多功能电能表通信协议》、DL/T645-2007《多功能电能表通信协议》等标准要求。 二、主要技术指标 2.1、装置准确度等级：0.1级 2.2、宽量限标准电能表 0.1级装置：0.1级或0.05级 监视仪表准确度等级及分辨率：电流、电压：±0.5,0.1%,相位：±0.5,0.1°,频率：±0.01Hz 2.3、电压量程：220V 调节幅度：0～120%连续可调，最大输出电流：120A 调节细度：≤0.01% 2.4、输出电流：0.1A～100A 调节幅度：0～120%连续可调 调节细度：≤0.01% 键盘有1%、2%、5%、10%、20%、50%、100%、200%、300%、400%、500%、600%、800%、1000% 2.5、输出容量：电压输出：15VA/表位 电流输出：1500VA（48表位） 2.6、输出功率稳定度： 0.1级装置：≤0.05%/100sPF=1 致力于电力仪器、仪表、计量标准设备、电能计量检定装置、电力高铁电站设
正泰电能表DDS666(485)单相电能表使用说明书
DDS666型单相电子式电能表技术说明书 （带RS485通讯接口） 1、概述 正泰牌DDS666型单相电子式电能表系我厂最新产品，按GB/T17215-2002标准进行生产，用于测量额定频率为50Hz，参比电压为220V单相交流有功电能。该产品采用计量电能的专用大规模集成电路和SMT技术，以确保计量准确度度和可靠性，为使停电后数据不丢失，使用步进电机计度器。 1.1 产品特点： 1.1.1 产品全部采用性能稳定、功耗低的工业级元器件，运用工艺精心设计制造。 1.1.2外壳采用阻燃聚碳酸酯，具有很强的抗机械冲击能力。 1.1.3具有RS485通讯功能，通讯规约满足DL/T645-1997标准的要求。 1.2 型号规格 产品型号为DDS666，规格见表1： 1.3 1.4 使用环境条件 1.4.1 温度范围 1.4.1.1 规定的工作温度范围：-25℃～55℃； 1.4.1.2 工作极限温度范围：-40℃～70℃。 1.4.2 相对湿度年平均小于75%时本机可正常工作。 1.5 安全性能 本产品符合：
1.5.1 GB/T 5169.10 耐热和阻燃试验要求。 1.5.2 GB/T 17215-1998 规定的脉冲电压试验和交流电压试验要求。 1.5.3 GB/T 17626.2 规定的静电放电抗扰度试验要求； GB/T 17626.3 规定的高频电磁场抗扰度试验要求； GB/T 17626.4 规定的快速瞬变脉冲群试验要求； GB/T 17626.5 规定的雷击浪涌试验要求。 2.产品的结构特征与工作原理 2.1 结构 本产品的结构设计合理美观，工艺性好，维护方便。表内功能板、和标牌全部经过合理的设计，采用了卡式安装，可靠方便；功能板是密封安装在有阻燃功能和较高的机械强度的外壳内，保证仪表在GB/T 17215-2002 标准规定的防尘和防水条件下，能够正常工作。 本产品的输入、输出、接线端子及接线图见图2： 注：S+、S-为测试脉冲输出端，测试脉冲信号采用光耦隔离。 2.2工作原理 本机采用美国模拟器件公司（ADI）生产的ADE7755芯片计量单相有功电能，
单相电子式电度表 民熔
单相电子式电度表 单相电子式电度表比感应式电能表准确度高、功耗低、起动电流小、负载范围宽、无机械磨损等诸多优点，越来越广泛地应用。 功能 基本功能 一。性能优于GB/t17215-2002一级、二级静态交流有功电能表，通信协议符合国家标准和DL/t645-1997多功能电能表通信协议等行业标准 2。6位整数2位十进制液晶显示器 三。无源脉冲输出功能 四。光电脉冲指示功能 5个。防盗功能 6。体积小，功耗低，安装接线简单，可选功能1。历史电量记录，根据可编程抄表日自动转换和存储，历史电量存储12个抄
表周期2。反向电量记录功能，记录反向发电的起止时间和电量值3。需求功能，记录抄表周期的最大需求，存储历史记录4。电源故障显示功能，无需外部备用电源长时间显示电源值。5个。在断电的情况下，可以通过红外线和按键激活LCD。6。红外通讯功能，通讯距离大于256点。7号。编程记录功能，自动历史记录编程记录。8个。 液晶背光显示技术指标 ·额定电压：220v 50hz ·额定电流：5(20)a、10(40)a ·基本误差：±1.0% ·适用电压：160~264v （50hz）·环境温度：-20℃~+45℃·脉冲常数： 1600imp/kwh、3200imp/kwh ·潜动：≤1个脉冲/14分 钟·起动≤10ma ·脉冲输出或串行通讯 适用范围 单相电子式电度表适应于计量额定频率为50hz60hz的单相交流有功电能。供固定安装在室内使用，适用于环境温度不超过-20~+55，相对温度不超过85%，且空气中不含有腐蚀性气体及免尘砂、霉菌、盐雾、凝露、昆虫等影响。 性能与原理
一。电能表的电路设计和元器件的选择都是基于较大的环境容限，因此可以保证整机的长期稳定性。 2切断电源后，用锂电池作为备用电源。它能保证电能表断电定时的准确性，开机后自动投入运行。电能表前端设有光电耦合脉冲输出接口和RS485串行数据通信接口，方便准确度测试和数据通信。 三。它可以通过掌上电脑或PC机进行数据预置、时间间隔编程、时钟校正、抄表等工作原理：电压采样信号由分压器获得，电流采样信号由电流互感器获得，电压电流乘积信号由乘法器获得，然后进行电能计量频率与电压电流乘积成正比的脉冲是由频率转换产生的。产生的功率脉冲信号经光电耦合器送入CPU进行处理，运算后存储在非易失性EEPROM 中，并提供显示。
单相电子式电能表技术规范
单相电子式（不分时）电能表技术条件 收藏此信息打印该信息添加：用户发布来源：未知 1．适用X围 本技术条件适用于新生产的，在XX省电网运行中的单相用户的液晶显示不分时电能表。本技术条件是指导各局订货和验收的规X。 本技术条件中未明确之处，应满足现行有效的国家及行业标准、检定规程及本公司上级部门有关要求。 2．引用标准 GB/T 17215-20021级和2级静止式交流有功电能表 GB/T 17442-19981级和2级直接接入静止式交流有功电度表验收检验 DL/T 645-1997多功能电能表通信规约 JJG 596-1999《电子式电能表》检定规程 3、技术要求 3.1技术参数 3.1.1电压Un：220V；工作电压X围：0.7Un～1.2Un，误差应符合等级要求，1.9Un时的条件下4小时电表不损坏。 3.1.2 基本电流为Ib： 直接接入式：5（30）A、10（40）A、20（80）A。 在6Ib条件下连续运行，误差在等级X围内，仪表各部件不损坏。 3.1.3 参比频率：50Hz，频率X围：50Hz±5% 3.1.4 准确度等级：2.0级（按50%误差限验收）。 3.1.5工作温度X围：-20℃～+55℃；
工作极限温度X围：-25℃～+70℃； 贮存与运输温度X围：-25℃～+70℃。 3.1.6功耗 电压线路功耗：≤1W,5VA； 电流线路功耗：≤1VA（Ib）。 3.2外观要求 3.2.1铭牌应符合GB/T17215—2002中 4.2.13.1规定，标志清晰，带有条形码的位置。铭牌上应有计量器具生产许可证和制造标准的标识，铭牌材料宜采用铝板。 3.2.2表壳应有密封、防尘、防潮、防水性能，并具有一定的强度，由能抗变形、抗腐蚀、抗老化的阻燃材料制成，采用延伸型或嵌入型底座，采用II类防护绝缘包封。 3.2.3端钮盒内所有桩头一体化，螺钉采用“-”、“+”通用。辅助接线端应处于低电侧。电压、电流的接线柱在受到接线压力（60牛）时，辅助端的接线柱在受到接线压力（10牛）时接线柱不上缩。采用延伸型或嵌入型底座。 3.2.4铅封应有可靠的双铅封位置，并只有在拆开铅封之后才能触及表计内部部件，封印字迹应清晰可辨。 3.2.5安装尺寸：应符合DD86表要求，外型尺寸应小于或等于DD86表尺寸。 3.2.6 表内所有元器件均能防锈蚀、防氧化，紧固点牢靠。 3.2.7 电表输入接线端子、脉冲输出接线端子、RS485接口接线端子等均要求在接线盒上用硬质接线图标明。各接线端子之间应有良好的绝缘性。 3.3功能要求 3.3.1电能计量：具有正、反向有功电能计量功能，反向有功电能按正向电能累加。 3.3.2具备用于校表的有功电能脉冲输出，为无源光电隔离型OC门输出端口，脉冲宽度为8
基于51单片机的电子式单相智能电表设计
山东农业大学 毕 业 论 文 基于51单片机的电子式单相智能电表设计 院系： 机械与电子工程学院 专业班级： 电气工程及其自动化专业三班 届次：20**届 学生姓名： 学号： 指导教师： 二0**年六月六日 ……………………. ………………. ………………… 装 订 线 ……………….……. …………. …………. ………
目录 引言 (3) 1传统电能表 (3) 1.1电能表的发展 (3) 1.2 电能表的发展前景 (3) 2 智能电能表 (4) 2.1智能电表的概念 (4) 2.2 智能电能表的典型结构 (4) 2.3智能电表的主要特点 (4) 3系统设计的基本思路和具体设计任务以及结构框图 (4) 3.1系统设计的基本思路 (4) 3.2具体设计任务 (5) 3.3 系统结构框图 (5) 4系统硬件电路设计 (6) 4.1 计量芯片ADE7757 (6) 4.1.1 ADE7757功能及特点概述 (6) 4.1.2 ADE7757计量芯片的内部结构和各引脚功能 (6) 4.1.3 ADE7757的原理特性 (7) 4.1.4 ADE7757与单片机的接口 (8) 4.2电能计量电路设计 (8) 4.2.1电压采集通道设计 (9) 4.2.2电流采集通道设计 (10) 4.2.3计量芯片与单片机之间连线 (11) 4.3单片机外围电路设计及器件选择 (11) 4.3.1 单片机STC89C52概述、引脚配置及功能概述 (11) 4.3.2 单片机控制电路最小系统 (13) 4.3.3 LCD显示器模块设计 (14) 4.3.3.1 LCD显示器工作原理简介 (14) 4.3.3.2 芯片1602简介 (14) 4.3.3.3 显示电路设计 (16) 4.3.4 数据存储模块设计 (16) 4.3.4.1芯片24C02简介 (16) 4.3.4.2 存储模块电路设计图 (17) 4.3.5时钟模块设计 (18)
单相桥式全控整流电路纯电阻课程设计
1 引言 电力电子技术是利用电力电子器件实现工业规模电能变换的技术，有时也称为功率电子技术。一般情况下，它是将一种形式的工业电能转换成另一种形式的工业电能。是建立在电子学、电工原理和自动控制三大学科上的新兴学科。随着科学技术的日益发展,人们对电路的要求也越来越高,由于在生产实际中需要大小可调的直流电源,而相控整流电路结构简单、控制方便、性能稳定,利用它可以方便地得到大中、小各种容量的直流电能,是目前获得直流电能的主要方法,得到了广泛应用。 要得到直流电，除了直流发电机外，最普遍应用的是利用各种半导体元件产生直流电。这个方法中，整流是最基础的一步。整流，即利用具有单向导电特性的器件，把方向和大小交变的电流变换为直流电。整流的基础是整流电路。整流电路（Rectifier）是电力电子电路中出现最早的一种，它的作用是将交流电能变为直流电能供给直流用电设备。典型的单相可控整流电路包括单相半波可控整流电路、单相整流电路、单相全波可控整流电路及单相桥式半控整流电路等。单相可控整流电路的交流侧接单相电源。 这次课程设计我设计的是单相桥式全控整流电路电阻性负载，与单相半波可控整流电路相比，桥式全控的电源利用率更高一些，应用范围更广泛一些。 2 单相桥式全控整流电路 2.1 单相桥式全控整流电路带电阻负载的工作情况分析 单相桥式全控整流电路带电阻负载电路如图2-1： 图2.1 单相桥式全控整流电路原理图
在单相桥式全控整流电路，闸管VT1和VT4组成一对桥臂，VT2和VT3组成另一对桥臂。在u2正半周（即a 点电位高于b 点电位），若4个晶闸管均不导通，id=0,ud=0,VT1、VT4串联承受电压u2。在触发角a 处给VT1和VT4加触发脉冲，VT1和VT4即导通，电流从电源a 端经VT1、R 、VT4流回电源b 端。当u2过零时，流经晶闸管的电流也降到零，VT1和VT4关断。在u2负半周，仍在触发角a 处触发VT2和VT3，VT2和VT3导通，电流从电源b 端流出，经VT3、R 、VT2流回电源a 端。到u2过零时，电流又降为零，VT2和VT3关断。 在u2负半周，仍在触发延迟角a 处触发VT2和VT3（VT2和VT3的a=0处为ωt=Π），VT2和VT3导通，电流从电源b 端流出，经VT3,R,VT2流回电源a 端。到u2过零时，电流又降为零，VT2和VT3关断。晶闸管承受的最大正向电压和反向电压分别为22U2和2U2。由于在交流电源的正负半周都有整流输出电流流过负载，故该电路为全波整流。 整流电压平均值为： ?+=+==παααπωωπ2 cos 19.02cos 122)(d sin 21 222U U t t U U d 向负载输出的直流平均电流为： 2 cos 19.02cos 12222ααπ+=+==R U R U R U I d d 晶闸管VT 1、VT 4 和 VT 2、VT 3 轮流导电，流过晶闸管的电流平均值只有输出直流电流平均值的一半，即 2 cos 145.0212α+==R U I I d dT b c) d u V 图2.2单相桥式全控整流电路波形
单相多功能电能表现场校验仪
单相多功能电能表现场校验仪 多功能电能表现场校验仪是专门为现场校验单、三相有功和无功感应式和电子式电能表以及其它多种电工仪表而设计开发的一款便携式设备。广泛应用于电力、冶金、化工、烟草、纺织、铁路、船舶、物业等行业。为电力计量部门在不拆电表、不停电的情况下现场进行电度表误差校验以及电力稽查部门对偷窃电违法行为的查证提供了方便的解决方案。
一、技术条件 1. 一般使用条件 1.1 环境条件 使用环境温度：23℃±1℃；使用环境湿度：40%～60%R.Ｈ.； 1.2 电源 单相：AC220V±33V；频率：50±2.5Hz 2. 技术指标 2.1 装置准确度等级：0.05级/0.1级 2.2 输出电压： 量程：220V 调节范围：0~120% 调节细度：优于 0.01% 输出稳定度：≤0.03%/3分钟 输出失真度：≤0.5% 输出容量：15VA/表位 负载特性：阻性、感性和容性 容性负载：小于0.47uF/表位 谐波输出：2~21次谐波，含量≤40%； 2.3 输出电流：
量程：1mA、10mA、0.1A、0.25A、1A、2.5A、5A、10A、25A、50A、100A 调节范围：0~120%，最大输出电流：120A 调节细度：优于 0.01% 输出稳定度：≤0.05%/3分钟 输出失真度：≤0.5% 最大输出容量：电压回路600VA,电流回路1000VA 负载特性：阻性、感性 启动电流输出：0.1mA(最小)，准确度：≤5% 谐波输出： 2~21次谐波，含量≤40%； 偶次谐波（波群控制）； 奇次谐波（可控硅波形）； 2.4 输出功率： 稳定度：≤0.05%/2分钟，起动功率：准确度≤5%； 2. 5 输出相位： 调节范围：0~359.99°，调节细度：0.01° 2. 6输出频率： 调节范围：45~65Hz，调节细度：优于0.01 Hz
民熔多用户电表详情介绍 (图文)
多用户电能表是用来测量电能的仪表，能够同时检测36户（单相），12户（三相）及36户以下单三相任意组合的电能表俗称多用户电表。 中文名：多用户电能表 外文名：无 功能：用来测量电能的仪表 优势：抗干扰能力强； 组合36户以下单三相任意 功能 具有预付费功能/后付费
浅谈什么是多用户电能表，民熔 根据相应的国家标准，电能表的型号由相关厂家向电能表产品型号登记单位（国家主管部门、哈尔滨电气仪表研究所）申请，并依法取得相应的型号。多用户电表型号为ddshxxx，XXX代表生产厂家的序列号。
下图为预付费电表售用电系统示意图 浅谈什么是多用户电能表，民熔 浅谈什么是多用户电能表，民熔 ※电表结构采用模块化设计，抗干扰能力强；
※具有实时功率显示功能，可实时显示用户的用电负荷； ※可同时计量与检测36户（单相）或12户（三相），表箱体积小，安装方便；采用专用电能表测量电路，测量周期短，精度高，性能稳定； 计量准确，使用寿命长，有效防止窃电，便于管理； 具有电源失相指示功能； ※内部电源三相供电，电源缺相，仪表正常工作； ※仪表进出线采用专用端子，方便现场施工。 浅谈什么是多用户电能表，民熔
KD80 多用户电能表 设计型号： KD 80- XS + YD/?? KD：产品型号T80：功能代号XS:三相户数YD:单相户数?：扩展代号 注： 1，当电表出户为单相时，电表规格表示为：KD80-YD,如：当出户为单相6户时，电表规格为：KD80-6D; 2，当电表出户为三相时，电表规格表示为：KD80-XS,如：当出户为三相6户时，电表规格为：KD80-6S; 3，当电表出户为单相/三相时，电表规格表示为：KD80-XS+YD,如当出户为3个三相户和3个单相户，电表规格为：KDT80-3S+3D.
DDSY单相电子式预付费电能表使用说明书
DDSY型电子式IC卡预付费单相电能表 使 用 说 明 书
1.概述 DDSY型电子式IC卡预付费单相电能表，简称IC卡电能表，用于计量额定频率为50Hz 的交流单相有功电能，实现先付费后用电的管理功能。该产品采用先进的微电子技术进行数据采集、处理及保存。其性能指标符合GB/T17215-2002 和GB/T18460.3-2001标准。具有体积小、重量轻、可靠性高、防窃电等特点。 2.工作原理 电能表由两个主要部分进行功能组成：一是电能计量部分，二是微处理器控制部分；电能计量部分使用分流器倍增电流，产生表示用电多少的脉冲序列，送至微处理器进行电能计量；微处理器实现各种控制功能并通过电卡接口与电能卡（IC卡）传递数据。 3.规格（见表1） 规格型号准确度等级额定电压（V）标准电流（A） DDSY 1.0级 220/110 5(20) 10（40）2.0级 4.技术指标 4．1仪表常数1600imp/kW.h
4．2基本误差(见表) 4．3起动 电能表在额定电压,额定频率及功率因数为1.0 的条件下,当负载电流为0.4%(1.0级),0.5%(2.0级)时。电能表应能连续计量电能。 4．4潜动 当施加115%额定电压，电流回路断开时，不产生多于一个电能脉冲。4．5电气参数 正常工作电压：0.9～1.1额定电压 极限工作电压:0.8～1.15额定电压 绝缘电压:≥2000VAC 功率消耗：≤2W和10VA 4．6适用条件 正常工作温度：-10℃～+45℃ 极限工作温度：-25℃～+55℃ 存储和运输温度：-25℃～+70℃ 年平均温度：≤75% 一年中的30天（以自然方式扩散）温度可达95% 其余时间有时可达85%