【正文】 每一種乘法器電路都能適用電子式電能表，下面介紹電子式電能表中常用的乘法器。若乘法器在兩個輸入端分別限定為某一種極性的電壓能正常工作，它就是單象限乘法器。凡是能夠適應兩個輸入電壓極性的四種組合的乘法器，稱為四象限乘法器 [9]。 xyo1 學院本科畢業(yè)設計（論文） 單相電子式電能表的硬件設計 14圖 乘法器表示方式 從乘法的代數(shù)概念出發(fā)，乘法器具有四個工作區(qū)域，由它的兩個輸入電壓1 學院本科畢業(yè)設計（論文） 單相電子式電能表的硬件設計 15極性來確定。+u(t)N1 圖 電壓互感器電路圖模擬乘法器是一種完成兩個互不相關的模擬信號（如輸入電能表內(nèi)連續(xù)變化的電壓和電流）進行相乘作用的電子電路，通常具有兩個輸入端和一個輸出端，是一個三端網(wǎng)絡，如圖 所示。其電路圖如圖 所示。典型接線如圖 所示。 1．電阻網(wǎng)絡 采用電阻網(wǎng)絡的最大優(yōu)點是線性好、成本低，缺點是不能實現(xiàn)電氣隔離。（二）電壓輸入變換電路 和被測電流一樣，上百伏（100V 或 220V）的被測電壓也必須經(jīng)分壓器或電壓互感器轉(zhuǎn)變?yōu)榈刃У男‰妷盒盘?，方可送入乘法器。L(t)N 2iTR （a） （b）圖 電流互感器電氣原理圖（α）穿線式；（b）接入式I(t)＝KI i T(t) 式 式中 i(t)——流過電能表主回路的電流； iT(t)——流過電流互感器二次側(cè)的電流； KI——電流互感器的變比。2．電流互感器 采用普通互感器（電磁式）的最大優(yōu)點是電能表內(nèi)主回路與二次回路、電壓和電流回路可以隔離分開，實現(xiàn)供電主回路電流互感器二次側(cè)不帶強電，并可提高電子式電能表的抗干擾能力。 錳銅分流器和普通電流互感器相比，具有線性好和溫度系數(shù)小等優(yōu)點。直接接入式電子式電能表一般采用錳銅分流片；經(jīng)互感器接入式電子式電能表內(nèi)部一般采用二次側(cè)互感器級聯(lián)，以達到前級互感器二次側(cè)不帶強電的要求。輸入電路的作用，一方面是將被測信號按一定的比例轉(zhuǎn)換成低電壓、小電流輸入到乘法器中；另一方面是使乘法器和電網(wǎng)隔離，減小干擾。從上面簡單的分析可以看出，MCU 是系統(tǒng)的控制器，起著決定性的作用。I2C 總線在整個系統(tǒng)中占有重要的作用，它關系到 LCD 顯示、電量數(shù)據(jù)存儲、時間和日期的讀取等等，它是 MCU 與外部設備的接口，是 MCU 獲取信息的 窗口 [4]。I2C 總線圖 硬件框圖電源電路為了提高系統(tǒng)的抗干擾性、可靠性，分為三個獨立的電源，使計量計量芯片電路（ADE7755）MCU 部分（89LPC931）被測電壓拾取電路被測電流拾取電路RS485 通訊信道系統(tǒng)掉電檢測LCD 驅(qū)動器（PCF8576）LCD 顯示器存儲器EEPROM24WC08實時時鐘 8025指示燈1 學院本科畢業(yè)設計（論文） 單相電子式電能表的硬件設計 11電路，RS485 通訊和 MCU 的電源相互隔離，達到互不影響的目的，但是它們屬于同一個變壓器，所以選擇變壓器的時候要注意，如圖 。 1 學院本科畢業(yè)設計（論文） 電子式電能表 103 單相電子式電能表的硬件設計本電能表的硬件電路由電源電路設計、計量電路設計、通訊電路設計、MCU（管理電路設計）及其它部分電路設計四大部分組成。??22/1無有無有 有COS?????1 學院本科畢業(yè)設計（論文） 電子式電能表 9 機電一體化電能表又稱為脈沖電能表，它綜合了感應式及全電子式電能表的優(yōu)點。全電子式電能表因其內(nèi)部沒有可動部件，無機械摩擦而準確度高，靈敏度高，使用壽命長，易實現(xiàn)自動化計量，可實現(xiàn)遙測遙控，實現(xiàn)數(shù)據(jù)自動分析統(tǒng)計，計量中可排除人為因素干擾，功能多，數(shù)據(jù)可存儲，便于無紙化抄核收作業(yè)，便于遠方集中抄表。 七．按測量功能分，可分為分時計費電能表、最大需量電能表、預付費電能表、集抄電能表、多功能電等能表等。準確度等級的數(shù)字越小準確度等級越高。 四．按電流的測量范圍來分，可分為直通表和經(jīng)電流互感器接入兩種。 二．電能表按相別和接線方式分，可分為單相、三相三線制和三相四線制三種。計量無功的目的，是要核算一個抄表期內(nèi)的平均功率因數(shù) λ，即平均力率，即 式 用戶消耗的 無功越多，平均功率因數(shù)就越低，配電網(wǎng)在為用戶輸送這些無功電能時，要增加的線損就越多，增加了供電成本。無功電能表用于計量用戶的無功電能 W 無。后者一般用于特殊行業(yè)，不用于電力貿(mào)易計量。一般要求記錄多個月最大需量。最大需量也需要分時計量。國內(nèi)只需要計量有功最大需量，并依此進行收費。如需量周期為 15 min，滑差步進時間為 5 min，即每 5 min 計算一次當前 15 min 的平均功率，并且與最大值進行比較，如果大于最大值，將其記錄為最大需量，如圖為最大需量計算說明。而計算需量的間隔稱為滑差步進時間，一般為 15 min。5．最大需量計量需量的定義：定長時間的平均功率； 最大需量：需量的最大值。前者用于多費率分時計費；后者則是指通過接口接收遠方控制指令或通過表記內(nèi)部的編程控制負荷。 2． 監(jiān)視功能監(jiān)視功能為最大需量和防竊電監(jiān)視；其次還有缺相指示、停電和復電時間記錄、預付費表的所購電能將用盡時的報警及電壓異常報警。累計計量功能主要包括累計雙向供電的有功電能、無功電能 、視在電能的消耗量、斷電時間、斷電次數(shù)等。一般有數(shù)字通信接口，用于與其他設備進行數(shù)據(jù)交換、抄表、設置表計參數(shù)等，常用的有：遠紅外數(shù)字通信接口、RS485 通信接口、IC 卡讀寫接口等。它是電子式電能表的大腦，指揮其他部分完成工作。1 學院本科畢業(yè)設計（論文） 電子式電能表 6（4）管理部分：接收測量部件輸出的電功率信號，計算出各種所需的電量，并且管理顯示、時鐘、通信接口、數(shù)據(jù)存儲器等部件。（3）顯示部分：將電能量及其他信息顯示出來。（2）電源部分：將輸入的交流電壓整流、降壓、濾波后得到直流 5V、12V等電壓等級的電壓，供給其他電路。下面簡單的介紹以下各部分的功能：（1）測量部分：它接收交流電壓、電流信號，將其運算后得到相乘的電功率信號，電子式電能表的精度和穩(wěn)定性等主要性能就由此部件決定。電子式電能表在技術上從模擬乘法器到數(shù)字乘法器，性能越來越好，而價格越來越低，大規(guī)模批量生產(chǎn)工藝也非常成熟，已形成了一個非常有活力、欣欣向榮的產(chǎn)業(yè)。在 20 世紀 80 年代之前，電子式電能表并沒有顯示出它巨大的生命力和活力，它的應用局限于高精度電能表、標準表和檢驗裝置，其成本較高，性能和可靠性比機械表并不優(yōu)越很多。電子式電能表誕生在 20 世紀 40 年代，由歐洲的公司制造。電子式電能表由于其構(gòu)成不同于機械電能表而得名。隨著電子技術的發(fā)展和用戶用電管理水平要求的不斷提高，電子式電能表得到了迅猛的發(fā)展，成為電能計量不可缺少的重要組成部分。電能開發(fā)及利用的加快，對電能管理和電能表性能提出了更高的要求，感應系電能表準確度等級不夠高，為使電能計量儀器儀表適應工業(yè)現(xiàn)代化和電能管理現(xiàn)代化迅速發(fā)展的需要，電子式電能表應運而生。2 電子式電能表 電子式電能表的發(fā)展史1 學院本科畢業(yè)設計（論文） 電能計量 5世界上最早的電能表是愛迪生于 1880 年利用電解原理發(fā)明的直流電能表，交流電的出現(xiàn)和被利用，對電能計量儀表提出了新的要求。選擇內(nèi)部基準電源，在基準電源輸出端加上一個濾波電容 C20，防止外界干擾。AVDD 和 DVDD 兩路電源為模擬和邏輯直流正 5V。光耦器件是用來隔離 MCU 電路的。電能脈沖輸出為 CF（腳 22） ，經(jīng)過光耦輸出： PULSE 電能脈沖，將引入單片機的輸入端，進行電能脈沖累計。C17 是通過 K10 的合開來選擇是否作用于系統(tǒng)的，它是補償電流信號本身不平衡造成 ADE7755 計量電能出現(xiàn)比較大的誤差，因此通過人為造成不平衡，使得系統(tǒng)達到平衡的目的。使電能表精度提高。通過電阻分壓確保ADE7755 電壓通道中信號電壓在其工作范圍內(nèi) [6]。1 學院本科畢業(yè)設計（論文） 電能計量 3ADE7755 的功率脈沖輸出是通過對上述有功功率信息的累計產(chǎn)生 P(t)=u(t)*i(t) 式 W(t)=∫p(t)= ∫u(t)*i(t) 式 這個部分主要包括電壓拾取電路設計、電流拾取電路設計以及其他部分電路的設計。ADE7755 內(nèi)部包括兩路數(shù)模轉(zhuǎn)換器（對來自電壓、電流傳感器的電壓信號進行數(shù)字化轉(zhuǎn)換，在電流通道中還設計了 PGA 電路，同時還在電流通道中設置了HPF 電路濾掉直流分量） ，一個基準電壓源（其標稱值為 ，一般無需外接基準）和用來計算有功功率的信號處理電路。 計量電路部分本次設計的單相電子式電能表的計量部分主要是針對 ADE7755 計量芯片的電路設計，它是有美國 ADI 公司 2022 年研制生產(chǎn)的有功電能單相測量芯片。1 學院本科畢業(yè)設計（論文） 電能計量 2圖 電能計量原理框圖用戶供電線路分支是與高壓配電系統(tǒng)相連接的，要對這個高壓供電系統(tǒng)分支的電能進行計量，首先要通過電壓信號源器件將高電壓信號成正比地變?yōu)榈碗妷盒盘?，通過電流信號源器件將大電流成正比地變?yōu)樾‰娏餍盘?；然后通過傳輸線將這個低電壓、小電流信號傳輸給電能量采樣、測量、計算、顯示、存儲器件。 電能計量裝置電能計量是由電能計量裝置來確定電能量值的一組操作，是為實現(xiàn)電能量單位及其量值準確、可靠的一系列活動。隨著我國加入 WTO、融入國際大市場的步伐，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的自動化程度及勞動生產(chǎn)率已大大提高，降低產(chǎn)品的電能成本已成為廣大電力用戶追求的目標 [3]。電力的生產(chǎn)和其他產(chǎn)品的生產(chǎn)不同，其特點是發(fā)電廠發(fā)電、供電部門供電、用戶用電這三個部門是連成一個系統(tǒng)，不能間斷地同時完成，而且是互相緊密聯(lián)系缺一不可，它們互相如何銷售，如何經(jīng)濟計算，那就需要一個計量器具在三個部門之間進行測量計算出電能的數(shù)量，這個裝置就是電能計量裝置。涉密論文按學校規(guī)定處理。作者簽名： 日期： 年 月 日學位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學位論文作者完全了解學校有關保留、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向國家有關部門或機構(gòu)送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。作者簽名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　 學位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的研究成果。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。 And with RS485 munication interface.The design of the function and classification of watthour meter makes brief introduction to let readers have a basic understanding of watthour meter, know how it is produced and its development situation, it has what purposes, of singlephase) phase watthour meter hardware structure has made the detailed description, separately from the power supply circuit, measurement circuit, munication circuit, manage circuits and other parts circuit is introduced four most to all parts of the circuit diagram, and the principle a