一種多功能插座式電能測(cè)量?jī)x的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電能測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多功能插座式電能測(cè)量?jī)x。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，家用電器越來(lái)越多，隨之而來(lái)的則是電費(fèi)的增加。綠色環(huán)保、低碳經(jīng)濟(jì)、科學(xué)發(fā)展，更要求人們節(jié)約能源，因此，不少家庭對(duì)家用電器的耗電量十分重視，需要一種能簡(jiǎn)單快速測(cè)量用電器消耗的功率、電流和市電電壓的多功能電能測(cè)量?jī)x。目前市場(chǎng)上用于專業(yè)電能測(cè)量的多功能電能測(cè)量?jī)x，價(jià)格高，普通居民家庭難以接受。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決現(xiàn)有多功能電能測(cè)量?jī)x的不足，本實(shí)用新型公開一種多功能插座式電能測(cè)量?jī)x。該多功能插座式電能測(cè)量?jī)x的電流和電壓的采樣都使用電阻采樣，利用HLW8012單相電能計(jì)量芯片測(cè)量負(fù)載的有功功率、電流和電壓的有效值，應(yīng)用AT89C2051單片機(jī)進(jìn)行控制和數(shù)據(jù)處理，采用IXD1602液晶顯示器顯示測(cè)量值，運(yùn)用非隔離+5V開關(guān)電源供電。電能測(cè)量?jī)x的最大負(fù)載電流為10A，將用電器的電源插頭插入該多功能電能測(cè)量?jī)x的插座上，即可測(cè)量用電器的有功功率、電流和電壓的有效值，操作簡(jiǎn)單，使用方便，測(cè)量的靈敏度高、功耗小、精度高。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:一種多功能插座式電能測(cè)量?jī)x，由電流電壓采樣電路、電能計(jì)量電路、單片機(jī)電路、LCD顯示電路和電源電路組成。電流電壓采樣電路由電阻Rl?R8和電容Cl、C2、C3組成。電能計(jì)量電路由集成電路芯片HLW8012和電容C4組成。單片機(jī)電路由AT89C2051單片機(jī)，電阻R9，電容C5?C8，按鈕Kl和晶振Xl組成。IXD顯示電路由IXD1602液晶顯示器和電位器RPl組成。電源電路由集成電路芯片LNK304，電阻RlO?R13，電容C9?C12，電感LI和二極管Dl、D2、D3組成。
[0005]本實(shí)用新型的積極效果在于:電路簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、成本低、操作簡(jiǎn)單，使用方便，靈敏度高、功耗小、精度高。
【附圖說(shuō)明】
[0006]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)方框圖。
[0007]圖2為本實(shí)用新型的電流電壓采樣電路。
[0008]圖3為本實(shí)用新型的電能計(jì)量電路。
[0009]圖4為本實(shí)用新型的單片機(jī)和IXD顯示電路。
[0010]圖5為本實(shí)用新型的電源電路。
【具體實(shí)施方式】
[0011]如附圖1所示，本實(shí)用新型由電流電壓采樣電路、電能計(jì)量電路、單片機(jī)電路、LCD顯示電路和電源電路組成。電能計(jì)量電路的電流電壓采樣輸入端接電流電壓采樣電路的輸出端，輸出電流/電壓選擇輸入端接單片機(jī)的輸出電流/電壓選擇輸出控制端，輸出端接單片機(jī)電路的輸入端；單片機(jī)電路的顯示驅(qū)動(dòng)輸出端接LCD顯示電路的驅(qū)動(dòng)輸入端；電源電路的輸出端接電能計(jì)量電路、單片機(jī)電路和LCD顯示電路的電源端。
[0012]如附圖2所示，電流電壓采樣電路由電阻Rl?R8和電容Cl、C2、C3組成。電阻Rl與R2 —端的連接點(diǎn)接負(fù)載，負(fù)載的另一端接交流市電的火線；R3 —端與Rl另一端的連接點(diǎn)接地，并連接交流市電的零線；R2的另一端與Cl的一端相連為電流采樣的輸出端V1P，與電能計(jì)量電路的THLW8012的2腳VlP相連接；R3的另一端與C2的一端相連為電流采樣的輸出端VlN,與THLW8012的3腳VlN相連接；C1與C2的另一端相連并接地。R4、R5、R6、R7串聯(lián)，R4的另一端接交流市電的火線，R8與C3并聯(lián)的一端接地，并聯(lián)的另一端與R7的另一端相連為電壓采樣的輸出端V2P，接THLW8012的4腳電壓采樣輸入端V2P。
[0013]電流、電壓的采樣有電阻采樣和互感器采樣兩種方式，互感器采樣方式的體積大、成本高，本實(shí)用新型的電流和電壓采樣都采用電阻采樣方式。負(fù)載電流流過(guò)電阻R1，經(jīng)R2、Cl和R3、C2阻容濾波，將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。電流采樣電阻Rl設(shè)計(jì)為0.002Ω/2Ψ的錳銅電阻，最大負(fù)載電流為10A。電壓采樣是利用電阻R4?R8串聯(lián)分壓，將市電電壓降至10mV左右進(jìn)行采樣。電阻R4?R7的電阻值都設(shè)計(jì)為470K Ω，R8的電阻值為IK Ω，實(shí)用于對(duì)220V交流市電的電壓采樣。
[0014]如附圖3所示，電能計(jì)量電路由集成電路芯片HLW8012和電容C4組成。THLW8012的I腳接+ 5V電源和C4的一端，C4的另一端接地；2腳接電流電壓采樣電路的輸出端VlP ;3腳接電流電壓采樣電路的輸出端VlN ;4腳接電流電壓采樣電路的輸出端V2P ;5腳接地；6、7、8腳分別接單片機(jī)電路的AT89C2051的6、8、9腳。
[0015]HLW8012是深圳市合力為科技公司推出的單相電能計(jì)量芯片，可以測(cè)量有功功率、電流有效值和電壓有效值。采用CMOS工藝，S0P8封裝，內(nèi)置晶振、2.43V電壓參考源和電源監(jiān)控電路，+ 5V單電源供電，工作時(shí)的功耗不超過(guò)15mW。輸出的高頻脈沖CF是占空比為I: I的方波，通過(guò)測(cè)量CF引腳輸出的高頻脈沖的頻率計(jì)算有功功率，精度為±0.3%。輸出的高頻脈沖CFl是占空比為1:1的方波，通過(guò)測(cè)量CFl引腳輸出的高頻脈沖的頻率計(jì)算電流有效值或電壓有效值，使用SEL選擇，精度為±0.5%。SEL為高電平時(shí)，CFl輸出的脈沖頻率表示電壓有效值，SEL為低電平時(shí)，CFl輸出的脈沖頻率表示電流有效值。
[0016]如附圖4所示，單片機(jī)電路由AT89C2051單片機(jī)，電阻R9，電容C5?C8，按鈕Kl和晶振Xl組成。AT89C2051的I腳接R9 —端與C7負(fù)極的連接點(diǎn)，2、3、7腳分別接LCD1602的6、5、4腳，4腳接晶振Xl —端與電容C6 —端的連接點(diǎn)，5腳接晶振Xl另一端與電容C5一端的連接點(diǎn)，6、8、9腳分別接HLW8012的6、7、8腳，10腳與R9、C5、C6、C8、Kl的另一端都接地，11腳接Kl的一端，12?19腳分別接IXD1602的14?7腳，20腳、C7的正極和的C8一端都接+ 5V電源。
[0017]AT89C2051是ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓、高性能CMOS 8位單片機(jī)。AT89C2051的I腳是復(fù)位端，R9、C7組成單片機(jī)的復(fù)位電路。AT89C2051的4腳、5腳內(nèi)部電路與外部的晶振Xl和電容C5、C6組成時(shí)鐘振蕩電路。AT89C2051通過(guò)測(cè)