單相電子式預(yù)付費(fèi)電度表設(shè)計

　　引言

　　電度表作為電能計量工具，在國民經(jīng)濟(jì)各部門中得到廣泛的應(yīng)用。長期以來，使用的都是機(jī)械式感應(yīng)電度表，它耗電多、笨重、需要手工抄表、防竊電性能低，很難滿足現(xiàn)代化對電能計量的要求。因此隨著微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，微控制器和大規(guī)模集成電路在電能計量領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，使電能表的技術(shù)水平和性能得到長足的發(fā)展，電能表也由過去的機(jī)械感應(yīng)式電能表，發(fā)展到機(jī)電脈沖式、電子式。

　　系統(tǒng)總體設(shè)計

　　單相電子式預(yù)付費(fèi)電度表系統(tǒng)主要包括預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)和電能計量系統(tǒng)兩部分。預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)主要是利用IC卡實(shí)現(xiàn)先付費(fèi)，后用電;電能計量系統(tǒng)完成電能計量、電能值顯示掉電保護(hù)等功能。電能計量系統(tǒng)設(shè)計大體框圖如圖1所示。　　

 

　　電度表工作原理及硬件電路

　　有功電能測量的基本原理

　　在測量電能功率時，不能直接對220V的交流電壓和負(fù)載上的電流直接進(jìn)行功率計算，而應(yīng)該對電流和電壓進(jìn)行采樣處理得到功率再經(jīng)過頻率轉(zhuǎn)換輸出，CPU再對脈沖累計計數(shù)，即可得到電能。

　　本設(shè)計采用BL0932B電能計量芯片，芯片內(nèi)部包含了四象限模擬乘法器、積分器、電壓/頻率轉(zhuǎn)換器VFC、計數(shù)器(分頻器)及控制器，它能將正弦電壓和電流相乘后，轉(zhuǎn)換為頻率輸出。只需對輸出脈沖累計計數(shù)，便可得到電能。

　　在正弦穩(wěn)態(tài)的情況下，正弦電壓和電流分別為：
         

　　式中，u為交流電壓瞬間值，i為交流電流瞬時值，U為交流電壓有效值，I為交流電流有效值，為電流電的角頻率，為電壓電流的相位差。