发明名称 数位化功率表
摘要 本创作系一种数位化功率表(Digitizing Power Meter),可量测交流电压、交流电压、平均功率及功率因素,主要由电压、电流检知电路、隔离式放大器(Iso- lationAmplifier)、锁相回路(Phase Lock Loop)、取样保持电路、快速类比类位转换器、微处理器、记忆体及逻辑电路所组成,最后再由LED显示电路来显示出结果,其设计改良了传统功率表之缺点,而具有下列优点:1.可精确量测电压均方根值、电流均方根值、平均功率与功率因素。2.任何电压电流之波形均可量测。3.可量测直流至100 KHZ之信号。4.构造简单、无相位误差、换档容易。5.由微处理机执行校正工作,而不必由机器内部调整。
申请公布号 TW132257 申请公布日期 1990.04.01
申请号 TW077209119 申请日期 1988.09.22
申请人 博计电子股份有限公司 发明人 刘英彰
分类号 G01R19/00 主分类号 G01R19/00
代理机构 代理人
主权项 1.一种数位化功率表,包括有:(a)电压员测回路,由一电压放大器、一电压隔离放大器、一电压取样保持放大器、一电压类比数比转换器所组成;(b)电流量测回路,由一电流放大器、一电流隔离放大器、一电流取样保持放大器、一电流类比数位转换器所组成;(c)锁相回路,由一交流信号检知器、一锁相电路、一触发电路所组成;(d)电源供应电路,由两个隔离的电源供应器组成;(e)数位信号处理电路,由一中央处理器、一随机存取记忆器、一不挥发性记忆器一仅读记亿器、一显示电路所组成;以及(f)电压及电流信号源之检知电路,包括有一出电阻网路及继电器所组成之电压检知电路及一出电阻网路及一连动换档开关所组成之电流检知电路;其电压检知电路所检知之电压信号,连接至电压量测回路中之电压放大器,再经一电压隔离放大器至电压取样保持放大器、最后将此电压信号经一电压类比数位转换器将类比之信号转换为数位信号;电流检知电路所捡知之电流信号,连接至电流巨测回路中之电流放大器,再经一电流隔离放大器至电流取样保持放大器、最后将此电流之信号经一电流类比数位转换器将类比之信号转换为数位信号;锁相回路中之交流信号检知器系检知电压放大器之输出端之交流电压信号,且将该信号转变为方波信号(TTL信号),然后输入到锁相电路之中,将输入信号剖分N个等分,最后经一触发电路,其输出之触发信号控制电压取样保持放大器、电流取样保持放大器、电压类比数位转换器及电流类比数位转换器,并且通知中央处理机;数位信号处理电路中之中央处理器将前述电压类比数位转换器及电流类比数位转换器所输出之数位化电压、电流信号由储存于仅读记忆器内的控制程式将量测値之均方根値、平均功率、功率因素计算出,将结果显示于显示电路。2.依据申请专利范围第1项所述之数位化功率表,其电压及电流信号源之检知电路中之电压检知电路,由数値电阻串接而成及继电器所组,且串接电阻之两端跨接于待测负载之其中一端系接地端,各电阻串接处分别连接一继电器常开接点之一端,各继电器之共同端再连接一起,并将此共同端之信号连接至电压量测回路中之电压放大器,电流检知电路由数个不同阻値电阻及连动之切换开关组成,切换至任一档位,恒使其中一电阻与信号源之回路形成串连,再由此电阻上形成之电压信号连接至电流量测回路中之电流放大器输入端。3.依据申请专利范围第2项所述之电压检知电路,其各继电器之常开接点系作为分压选择器之用,且其开关之动作系由数位信号处理电路中之中央处理器所控制而选择适当的压比例。4.依据申请专利范围第1项所述之数位比功率表,其数位信处理电路中之中央处理器之数位之方式执行量测値校正工作,并将校正之常数贮存于不挥发性记忆器中。5.依据申请专利范围第1项所述之数位化功率表,其电源供应电路系包括有两个隔离的电源供应器,其一系供应电压隔离放大器、电流隔离放大器前的电路,以及锁相回路中交流信号检知器前之电路所需之电源,另一电源供应器则供应前述隔离电路以前之外的电源;该两者电源供应器同为两端的电路,其地回路并不相接。6.依据申请专利范围第1项所述之数位化功率表,其中电压量测回路中之电压隔离放大器及电流量测回路中之电流隔离放大器均为一种隔离放大器,其中两个特性近以的光耦合器、两个运算放大器、两个电晶体、数个频率补偿电容及数个电阻器所组成,其中一个运算放大器之非反相轮入端系连接输入电压,而反相轮入端经一电阻接地,该电阻可决定非反相轮入端轮入电压振幅大小,连算放大器之输出端倾向串接一光耦合器一次侧及一电阻回授连接至反相输入端,另反相输入端亦经一电阻连接至一负电压,该电阻之阻値控制前述光耦合器一次例之LED工作放大工区中;光耦合器二次侧则控制一电晶体之基极,该电晶体之集极端则接至另一运算放大器之反相轮入端,而此运质放大器之非反相轮入端则连接至另一个光耦合器二次侧所控制之电晶体集极,该运质放大器系作为比较放大器之用,其轮出端系顺向串接前述光称合器一次例LED,再经一电阻并联电容之网路输出,此输出端经一电阻并联电容之网路接地及经一电阻接至一负压,且该输出端连接至取样保持放大器之输入端。7.依据申请专利范围第1项所述之数位化功率表,其锁相回路中之锁相电路系包括有一相位比较器、一电压控制振荡器、一除N计数器、一出电阻与电容组成之低通滤波器,相位比较器之一输入端系透过一史密特光耦合器将交流信号检知器之输出信号以光传导方式绝缘地回路,相位比数器之另一输入端则连接除N计数器之输出,以比较两者之相位,相位比较器之输出经低通滤波器后控制电压控制振荡器,而电压控制振体器之输出再连接至除N计数器之输入端,且电压控制振荡器之输出亦连接至触发电路中,而该触发电路主要系由一单稳态触发器及逻辑闸所组成,其单稳态触发器之输出经一反相器作为电压取样保持电路及电流取样保持电路之触发信号,且单稳态触发器的输出亦与电压控制振荡器之输出件反或闸之运算,再经一反相器至中央处理器以作为类比一数位转换器之触发信号。图示简单说明:图1系本创作电压及电流之检知图。图2系本创作动作方块图。图3系本创作中隔断放大器与取样保持放大电路之设计。图4系本创作中锁相路回路及触发电路之设计。
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