PAGE\*MERGEFORMAT15目录TOC\o"1-3"\h\z\uHYPERLINK\l"_Toc435869651"目录PAGEREF_Toc435869651\h1HYPERLINK\l"_Toc435869652"第一部分设计任务与调研PAGEREF_Toc435869652\h2HYPERLINK\l"_Toc435869653"第二部分设计说明PAGEREF_Toc435869653\h8HYPERLINK\l"_Toc435869654"第三部分设计成果PAGEREF_Toc435869654\h11HYPERLINK\l"_Toc435869655"第四部分结束语PAGEREF_Toc435869655\h14HYPERLINK\l"_Toc435869656"第五部分致谢PAGEREF_Toc435869656\h15HYPERLINK\l"_Toc435869657"第六部分参考文献PAGEREF_Toc435869657\h16第一部分设计任务与调研1.数字电度表设计方案选择设计数字电度表有很多的设计方法，用来计量电能并以此缴纳电费的电度表，一直都是采用传统的机械钟表式结构累计电能，其精确度和灵敏度不高，并且受电度表周围环境及安装工艺的影响较大，最大的缺点是抄表计费工作较为繁重。随着经济社会的发展，用电户大幅度增长，传统的抄表收费的方式已经不能适应新形势的需求。如今各种智能型的数字电度表已在智能小区、商场、学校等场所得到了广泛应用。数字电度表具有电能计量功能，能显示剩余电能值、已用电能值，还具有超负荷断电等功能，同时电度表可通过电力控制中心进行预先付费，再用电，安全性高。电能的计量结果直接关系到供电部门和用户的经济利益，因此对计量的精度提出了较高的要求。由于电度表使用数量较多，成本控制显得也很重要，所以，开发出成本低、可靠性高、计量准确、安全的智能电度表具有重要意义。随着微电子技术的迅猛发展，微控制器(单片机)和大规模集成电路在电能计量领域的广泛应用，使电度表的技术水平和性能得到长足发展。我国政府和有关部门对此同样十分重视，国家科委和建设部的几个文件中都十分明确提出了要改变传统人工入室查表收费方式。而发达国家先进的用电计费方式在国内才刚刚起步，因此本系统即数字电度表是结合当前国内外现状的实际情况而构思并进行设计的，具有创新性。可以预见，随着中国城市建设的迅速发展，本系统的开发和投入，将在相当长的时间内长盛不衰，市场前景十分广阔，是一个具有规模经济效益的产品。2.电能计量系统方案设计2.1方案一：机械电子式前置通道采用原感应式电度表电路，通过对转盘转动圈数的计数来测量电能。具体方案是在转盘上涂上大约1cm宽的“黑条”，在转盘的上方或下方设置一红外线发射接收对管。当红外线照射在“黑条”处，红外线被吸收，无反射，即接收管接收不到红外线：当红外线照在其他部分时，被反射，接收管能接收到红外线。这样转盘每转一圈，产生一个脉冲，再通过对脉冲的整形、计数、显示完成电能的计量。这种方案显示直观，读数容易。但它仍然具有机械式感应电度表的缺点，即耗电多、笨重。2.2方案二：模数转换式对电流和电压分别采样，再通过A/D转换器转换成数字信号，然后送入单片机进行相乘运算。并在CPU中设置一个定时器定时对功率进行累加，其系统框图如图2-2所示。这种方案对信号的采样速率快，但A/D转换器的精度要求高，而且由于电网的电力谐波引入前置通道，导致A/D转换后产生错误数据。为抑制这种干扰，必须在软件上加数字滤波器或在硬件上采用隔离放大器和高精度的运算放大器。这将增加CPU的负担和硬件电路成本，其方案可行而不可取。I/U变换A/D转换CPU液晶显示器控制键盘信息传输A/D转换IU图2-2方案二的系统图2.3方案三：电压频率转换式采用电压频率(V/F)转换器加单片机实现对电流和电压的A/D转换。这样，模拟通道中本身的干扰信号被抑制。无须专门的A/D转换器，大大减少了硬件成本。CPU只需对V/F转换后的脉冲进行定时计数，便可测出电压和电流的数字量。同时，电压和电流分别经过零检测电路。将过零脉冲送CPU处理，得出电流和电压的相位差(Φ)，经过查表得功率因数(cosΦ)，按公式P=UIcosΦ计算，便得有功功率．再定时累加就是电能值。系统框图如图2-3所示。过零检测过零检测V/F转换CPU液晶显示器控制键盘信息传输模拟开关I/U变换图2-3方案三的系统图这种方案CPU要实现读写信