單相電子式預付費電度表設計

　　引言

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

　　系統總體設計

　　單相電子式預付費電度表系統主要包括預付費系統和電能計量系統兩部分。預付費系統主要是利用IC卡實現先付費，后用電;電能計量系統完成電能計量、電能值顯示掉電保護等功能。電能計量系統設計大體框圖如圖1所示?！　?/p>

 

　　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的交流電壓和負載上的電流直接進行功率計算，而應該對電流和電壓進行采樣處理得到功率再經過頻率轉換輸出，CPU再對脈沖累計計數，即可得到電能。

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

　　在正弦穩態的情況下，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。