專利名稱：利用無畸變波形的電能表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種電器技術(shù)領(lǐng)域的電表，特別是一種利用無畸變波形的電能表。
背景技術(shù)：
大廈、住宅等建筑物內(nèi)一般都安裝有多個空調(diào)設(shè)備、照明設(shè)備等儀器設(shè)備。對這些儀器設(shè)備所耗費的電功率或電量進(jìn)行計量，通常要用到電能表。
現(xiàn)有的一些電能表是通過放大、采樣有關(guān)電流或電壓的信號并經(jīng)過運算以計量電量總和。如日本特開平5-180874《測量范圍自動切換裝置》、日本特開2002-116052《測量裝置》所示的電能表通常包括放大電路，用于放大輸入電壓或電流的相關(guān)信號；切換電路，用于根據(jù)已輸入電壓或電流的相關(guān)信號切換放大率。在上述現(xiàn)有技術(shù)所示的電能表由于采用繼電器等開關(guān)做切換電路，在使用過程中需要考慮繼電器等開關(guān)本身的耐久性，即開關(guān)的壽命。而且，用開關(guān)切換放大率，就受切換時機的影響，有時已被放大的信號會產(chǎn)生波形畸變。采用發(fā)生波形畸變的信號進(jìn)行運算就會產(chǎn)生誤差，從而導(dǎo)致電能表的測量精度降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種利用無畸變波形的電能表。本發(fā)明不需要切換開關(guān)等用來切換放大率的切換裝置，不需要考慮切換裝置的耐久性或放大率的切換時機等因素。因此，可以運用無畸變波形進(jìn)行運算。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的本發(fā)明包括一個信號輸出部、多個信號調(diào)理部、采樣部、選擇部、運算部。該一個信號輸出部，用于輸出有關(guān)電流或電壓的信號。該多個信號調(diào)理部，具有相互不同的放大率，用于調(diào)理由上述一個信號輸出部輸出的信號。該采樣部，對經(jīng)上述多個信號調(diào)理部調(diào)理后的已調(diào)理信號分別進(jìn)行采樣。該選擇部，其從經(jīng)上述采樣部采樣的信號中選取其中一個信號。該運算部，運用被上述選擇部選取的信號進(jìn)行運算。
在本發(fā)明中，從一個信號輸出部輸入到各信號調(diào)理部的信號，經(jīng)不同的放大率放大、調(diào)理后，被采樣。接著，選擇部從被采樣信號中選取其中一個信號，該被選取的信號，被用于在運算部運算。
所述的采樣部為至少一個A/D轉(zhuǎn)換器，其對調(diào)理后的信號分別進(jìn)行采樣和A/D轉(zhuǎn)換。
當(dāng)所述的采樣部為一個A/D轉(zhuǎn)換器時，所述的電能表還包括時間間隔控制器。時間間隔控制器控制A/D轉(zhuǎn)換的時間間隔，使所述一個A/D轉(zhuǎn)換器在不同的時刻對調(diào)理后的信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。
當(dāng)從多個信號調(diào)理部輸出的多個調(diào)理后的信號，被同時輸入所述一個A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時，例如調(diào)理后的信號的間有時會發(fā)生沖突。但是，該電能表中的A/D轉(zhuǎn)換器，分別在相互不同的時刻對調(diào)理的的各信號實施A/D轉(zhuǎn)換。因此，即使只有一個A/D轉(zhuǎn)換裝置，也可以避免信號的間的沖突。
所述的選擇部基于經(jīng)采樣部采樣的至少一個信號判斷由所述一個信號輸出部輸出的信號的大小，根據(jù)其判斷結(jié)果從被采樣信號中確定要選取的信號。
例如，當(dāng)從一個信號輸出部輸出的信號其大小突然發(fā)生變化時，該電能表根據(jù)從該一個信號輸出部輸出的各個時刻的信號的大小，確定要選取經(jīng)哪個放大率調(diào)理并采樣的信號。因此，不管信號的大小如何變化，電能表都能運用經(jīng)適當(dāng)放大率調(diào)理的信號進(jìn)行精度較高的運算。
所述的選擇部將至少一個被采樣信號與規(guī)定閾值相比較，根據(jù)其比較結(jié)果選取信號。
在本發(fā)明中，即使由一個傳感器輸出的信號的大小發(fā)生突發(fā)性變化，根據(jù)被采樣信號與規(guī)定閾值的比較結(jié)果，仍可確定應(yīng)選取經(jīng)哪個放大率調(diào)理并采樣的信號。因此，電能表能夠運用經(jīng)適當(dāng)放大率調(diào)理的信號進(jìn)行精度較好的運算。
所述信號調(diào)理部包括增益放大率較小的第一信號調(diào)理部和增益放大率較大的第二信號調(diào)理部。該選擇部將經(jīng)所述第一信號調(diào)理部進(jìn)行調(diào)理的第一采樣信號值與規(guī)定閾值進(jìn)行比較。其結(jié)果，當(dāng)所述第一采樣信號值在規(guī)定閾值范圍外時，選擇所述第一采樣信號；當(dāng)所述第一采樣信號值在所述規(guī)定閾值以內(nèi)時，選擇由第二信號調(diào)理部進(jìn)行調(diào)理第二采樣信號。
在本發(fā)明中，以經(jīng)放大率較小的第一信號調(diào)理部調(diào)理后的第一信號為基準(zhǔn)，進(jìn)行信號選擇。因此，電能表可以容易地判斷出應(yīng)選取第一信號或第二信號中的哪一個。
當(dāng)選擇部選取第二信號時，運算部利用將第一信號調(diào)理部的放大率與第二信號調(diào)理部的放大率的比值乘以第二信號后得到的第二信號進(jìn)行運算。
這樣一來，當(dāng)經(jīng)放大率較大的第二信號調(diào)理部調(diào)理的第二信號值被用于運算時，該第二信號，是在結(jié)合第一信號調(diào)理部的放大率予以調(diào)理后才被運用于運算的。因此，即使第一信號調(diào)理部的放大率與第二信號調(diào)理部的放大率的間存在差值，該電能表也能夠減小該放大率差值對運算結(jié)果產(chǎn)生的影響。
發(fā)明效果本發(fā)明由于不需要開關(guān)等用于切換放大率的切換裝置，就不需要考慮切換裝置的耐久性或放大率的切換時機。因此，該電能表可以運用無畸變波形進(jìn)行運算。即使只用一個A/D轉(zhuǎn)換裝置，也可以避免信號的間的沖突。不管從一個信號輸出部輸出的各個時刻的信號其大小如何變化，都能運用經(jīng)適當(dāng)放大率調(diào)理后的信號值進(jìn)行精度較好的運算。能夠運用經(jīng)適當(dāng)放大率調(diào)理后的信號進(jìn)行精度較好的運算?？梢匀菀椎嘏袛喑鰬?yīng)選取第一信號或第二信號中的哪一個。即使第一信號調(diào)理部的放大率與第二信號調(diào)理部的放大率的間存在差值，該電能表也能夠減小該放大率差值對運算結(jié)果產(chǎn)生的影響。


圖1為本實施例中的電能表模塊圖。
圖2為本實施例中電能表的傳感器配置圖。
圖3為本實施例中電能表的信號調(diào)理部的電路圖。
圖4為本實施例中電能表的運作流程圖。
圖5為輸入到信號調(diào)理部的信號S的波形示意圖。
圖6為經(jīng)信號調(diào)理部調(diào)理后的信號SA、SB的波形示意圖。
圖7為圖6中信號SA、SB的局部放大圖。
附圖中1-電能表，2-傳感器，2a、2c、2e-CT，2b、2d、2f-VT，3a、3b-信號調(diào)理部，4-A/D轉(zhuǎn)換器，5-控制部，5a-選擇部，5b-運算部，5c-時間間隔控制部，5d-存儲器，11-主體部，R1a、R1b、R2a、R2b-電阻器，OPa、OPb-運算放大器，Vref-基準(zhǔn)電壓。
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例作詳細(xì)說明本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實施，給出了詳細(xì)的實施方式和過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實施例。
(1)構(gòu)成圖1為本實施例中電能表1的模塊圖。該電能表1用于計量空調(diào)設(shè)備、照明設(shè)備等儀器設(shè)備(圖中未示出)所耗費的電功率或電量，通常配置在作為計量對象的電力電力系統(tǒng)附近。該電力系統(tǒng)包括儀器設(shè)備以及與儀器設(shè)備連接的配電盤(圖中未示出)等。
如圖1所示，本實施例中的電能表1主要由傳感器2(相當(dāng)于信號輸出部)和主體部11所構(gòu)成。下面，將對電能表1的各構(gòu)成部分進(jìn)行詳細(xì)說明。
〔傳感器〕傳感器2用于向主體部11內(nèi)部輸出有關(guān)電流或電壓的信號S。如圖2所示，傳感器2通過電纜(圖中未示出)連接到電能表1的主體部11。該傳感器2安裝于作為計量對象的電力系統(tǒng)的規(guī)定位置。在這里，傳感器2的種類可以是用來檢測電流的電流轉(zhuǎn)換器(以下簡稱CT)、也可以是用于檢測電壓的電壓轉(zhuǎn)換器(以下簡稱VT)。
另外，設(shè)置于電能表1內(nèi)的傳感器2的個數(shù)，根據(jù)計量對象為單相兩線、或三相三線等不同電力系統(tǒng)的構(gòu)成來決定。圖2表示傳感器與作為計量對象的電力系統(tǒng)與傳感器的連接方法。圖2中，通道Ch1連接到單相兩線電力系統(tǒng)L1，通道Ch2、Ch3連接到三相三線電力系統(tǒng)L2。電力系統(tǒng)L1中，作為傳感器2各安裝有一個CT、VT(具體來說，即CT2a和VT2b)，而電力系統(tǒng)L2中，作為傳感器2各安裝有兩個CT、VT(具體來說，即CT2c，CT2e和VT2d，VT2f)。然后，例如用電力系統(tǒng)L1中的CT2a，檢測在R相和N相中流經(jīng)R相的電流，用VT2b檢測R-N相的間的電壓差。而且，作為傳感器2選用CT時，傳感器2檢測并輸出電流，經(jīng)過檢測的電流經(jīng)圖中未示出的電阻器等轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓值，分別被輸入到后述的信號調(diào)理部3a、3b。
如上所述，根據(jù)電力系統(tǒng)的構(gòu)成，電能表1內(nèi)設(shè)置不同個數(shù)的傳感器2。由于連接到傳感器2的每個主體部11的內(nèi)部構(gòu)成相同，本實施例中，以安裝一個傳感器2的情形為例，說明與這一個傳感器2相連接的主體部11的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
〔主體部〕如圖1所示，主體部11包括兩個信號調(diào)理部3a、3b，A/D轉(zhuǎn)換器4以及控制部5。
〔信號調(diào)理部〕信號調(diào)理部3a、3b并列連接到傳感器2，當(dāng)從傳感器2輸出的信號被輸入其中時，對其進(jìn)行調(diào)理。經(jīng)各信號調(diào)理部3a、3b調(diào)理后的信號SA、SB，被輸入到與各信號調(diào)理部3a、3b連接的A/D轉(zhuǎn)換器4。
下面，將說明信號調(diào)理部3a、3b的具體構(gòu)成。如圖3所示，信號調(diào)理部3a、3b分別包含運算放大器OPa、OPb，運算放大器OPa、OPb的放大率各自不同。從圖3可知，根據(jù)電阻器R1a和R2a的電阻值推算，運算放大器OPa具有約2倍的放大率。而根據(jù)電阻器R1b和R2b的電阻值推算，運算放大器OPb具有約20倍的放大率。向各運算放大器OPa、OPb的正端子輸入基準(zhǔn)電壓Vref(即偏移電壓)，再通過電阻器R1a或R1b向其負(fù)端子分別輸入來自傳感器2的信號S。這種運算放大器OPa、OPb，可把來自傳感器2的信號S分別擴大2倍以及20倍。
在這里，運算放大器OPa、OPb的電源電壓和基準(zhǔn)電壓Vref，需參照A/D轉(zhuǎn)換器4的容許輸入范圍予以確定。例如，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換器4的容許輸入范圍為0V～+3V時，如運算放大器OPa、OPb的電源電壓為+3V，則基準(zhǔn)電壓Vref為+1.25V。這時，從各運算放大器OPa、OPb輸出的信號SA、SB，被抑制在作為電源電壓的+3V以下，作為A/D轉(zhuǎn)換器4容許輸入范圍(即0V～+3V)內(nèi)的信號來輸出。因此，從運算放大器OPa、OPb輸出的信號SA、SB不會對A/D轉(zhuǎn)換器4造成不良影響。
〔A/D轉(zhuǎn)換器〕如圖1所示，由于只設(shè)有一個A/D轉(zhuǎn)換器4，其至少具有與信號調(diào)理部3a、3b的個數(shù)相對應(yīng)的通道，以保證經(jīng)兩個信號調(diào)理部3a、3b放大后的信號SA、SB被分別輸入其中。A/D轉(zhuǎn)換器4以規(guī)定的時間間隔對放大后的信號SA、SB分別進(jìn)行采樣、A/D轉(zhuǎn)換，從而將信號SA、SB轉(zhuǎn)換為數(shù)值數(shù)據(jù)SA′、AB′(即數(shù)碼值)。
經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器4實施A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)值數(shù)據(jù)SA′、AB′被輸出至控制部5，被暫時保存在控制部5的存儲器5d(后述)內(nèi)。
〔控制部〕控制部5為由CPU和存儲器5d所構(gòu)成的微電腦。本實施例中的控制部5從經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器4轉(zhuǎn)換為數(shù)碼值的數(shù)值數(shù)據(jù)SA′、SB′中，選取用于計算電功率或電量的數(shù)值數(shù)據(jù)，并利用所選取的數(shù)值數(shù)據(jù)進(jìn)行運算。在執(zhí)行這些動作的過程中，控制部5起著選擇部5a、運算部5b、時間間隔控制部5c的功能。
〔選擇部〕選擇部5a從經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器4采樣并進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)值數(shù)據(jù)SA′、SB′中，選取數(shù)值數(shù)據(jù)SA′或數(shù)值數(shù)據(jù)SB′。具體來說，選擇部5a基于A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)值數(shù)據(jù)SA′、SB′，判斷從傳感器2輸出的信號值S的大小，根據(jù)其判斷結(jié)果，確定從數(shù)值數(shù)據(jù)SA′、SB′中應(yīng)選擇哪一個數(shù)值數(shù)據(jù)。
下面，將詳細(xì)說明本實施例中的選擇部5a如何選擇數(shù)值數(shù)據(jù)SA′或數(shù)值數(shù)據(jù)SB′。選擇部5a，將經(jīng)放大率較小的信號調(diào)理部3a(相當(dāng)于第一信號調(diào)理部)放大的數(shù)值數(shù)據(jù)SA′(相當(dāng)于第一信號)的值與規(guī)定閾值進(jìn)行比較。當(dāng)比較的結(jié)果為，數(shù)值數(shù)據(jù)SA′的值大于或等于規(guī)定閾值時，選擇部5a選取數(shù)值數(shù)據(jù)SA′。而當(dāng)比較的結(jié)果為，數(shù)值數(shù)據(jù)SA′的值小于規(guī)定閾值時，選擇部5a選取經(jīng)放大率大的信號調(diào)理部3b放大的數(shù)值數(shù)據(jù)SB′(相當(dāng)于第二信號)。
例如，假設(shè)經(jīng)信號調(diào)理部3a、3b放大前的信號S的范圍為-0.6V～+0.6V(參見圖5)，規(guī)定閾值為+1.37V和+1.13V。信號調(diào)理部3a、3b，可將信號S分別放大到原來的大約2倍和20倍，但當(dāng)偏移量為+1.25V(即，相當(dāng)于信號S的0V為+1.25V)時，放大后的信號SA、SB，其大小范圍均為約0～+2.5V(參見圖6)。而且，由于放大后的信號SA、SB的大小為0～+2.5V，A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)值數(shù)據(jù)SA′、AB′的范圍亦為0～+2.5V。此時，如果數(shù)值數(shù)據(jù)SA′的值大于或等于+1.37 V，則選擇部5a判定信號S的大小為約+0.06V，隨即選取經(jīng)放大率較小的信號調(diào)理部3a放大、并進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)值數(shù)據(jù)SA′。如果數(shù)值數(shù)據(jù)SA′的值小于+1.37V且大于或等于+1.13V，則選擇部5a判定信號S的大小在約+0.06V～-0.06V范圍內(nèi)，隨即選取經(jīng)放大率較大的信號調(diào)理部3b放大、并進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)值數(shù)據(jù)SB′。而如果數(shù)值數(shù)據(jù)SA′的值小于+1.13V，則選擇部5a判定信號S的大小為小于-0.06V，隨即選取數(shù)值數(shù)據(jù)SA′。
〔運算部〕運算部5b，運用選擇部5a選取的數(shù)值數(shù)據(jù)SA′、SB′進(jìn)行功率或電量運算。例如，當(dāng)選擇部5a選取數(shù)值數(shù)據(jù)SA′時，基于一個周期以上的數(shù)值數(shù)據(jù)SA′，進(jìn)行電壓有效值、電流有效值、功率因數(shù)、頻率、有功功率、無功功率、累積有功功率和累積無功功率等的運算。
在此，通過信號調(diào)理部3a、3b把信號S放大2倍或20倍后得到信號SA、SB，再將信號SA、SB進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)值數(shù)據(jù)SA′、SB′。因此，如果將選擇部5a選取的數(shù)值數(shù)據(jù)直接用于運算，那么根據(jù)選取的是數(shù)值數(shù)據(jù)SA′還是數(shù)值數(shù)據(jù)SB′，就會產(chǎn)生不同的運算結(jié)果。而本實施例中，當(dāng)運算部5b選取經(jīng)放大率較大的信號調(diào)理部3b放大后的數(shù)值數(shù)據(jù)SB′時，在實際進(jìn)行功率或電量運算前，首先將信號調(diào)理部3a的放大率與信號調(diào)理部3b的放大率的比值乘以數(shù)值數(shù)據(jù)SB′。接著，運算部5b運用相乘后得到的數(shù)值數(shù)據(jù)SB′進(jìn)行功率或電量運算。具體來說，由于信號調(diào)理部3a、3b的放大率分別是2倍和20倍，當(dāng)運算部5b選取數(shù)值數(shù)據(jù)SB′時，運用數(shù)值數(shù)據(jù)SB′的10分的一的數(shù)值進(jìn)行運算。而當(dāng)其選取數(shù)值數(shù)據(jù)SA′時，運算部5b則將數(shù)值數(shù)據(jù)SA′直接用于運算。這樣一來，即使信號調(diào)理部3a、3b的放大率存在差值，也能防止其差值對運算結(jié)果(即功率或電量)產(chǎn)生影響。
〔時間間隔控制部〕時間間隔控制部5c，對A/D轉(zhuǎn)換器4中的采樣間隔(即采樣頻率)等進(jìn)行控制。例如，時間間隔控制部5c，如圖7所示確定采樣間隔，以使各信號SA、SB每隔100 μ sec分別被采樣。圖7為信號SA、SB的局部放大圖，其中的黑點表示A/D轉(zhuǎn)換器4的采樣時刻。
另外，時間間隔控制部5c控制采樣的時間間隔，以使一個A/D轉(zhuǎn)換器4在不同的時刻對經(jīng)各信號調(diào)理部3a、3b放大后的信號SA、SB采樣、并實施A/D轉(zhuǎn)換。例如，如圖7所示，時間間隔控制部5c控制A/D轉(zhuǎn)換器4的采樣時刻，以使其對信號SA進(jìn)行采樣并經(jīng)過2μsec后，再對信號SB進(jìn)行采樣。
在這里，簡單說明一下時間間隔控制部5c實施控制以使A/D轉(zhuǎn)換器4在不同時刻對信號SA、SB進(jìn)行采樣的理由。在本實施例中，如圖3所示，只有一個A/D轉(zhuǎn)換器4，有兩個信號SA、SB被輸入到這一個A/D轉(zhuǎn)換器4中。象這樣當(dāng)有多個信號被輸入到一個A/D轉(zhuǎn)換器4中時，被輸入到A/D轉(zhuǎn)換器4中的多個信號的間難免有時會發(fā)生沖突。為此，在本實施例中，時間間隔控制部5c將對各信號SA、SB的采樣及A/D轉(zhuǎn)換時刻予以錯開。從而在即使只使用一個A/D轉(zhuǎn)換器4的情況下，使多個信號的采樣和A/D轉(zhuǎn)換不發(fā)生沖突。
〔存儲器〕存儲器5d例如由SRAM等構(gòu)成，根據(jù)信號調(diào)理部3a、3b的個數(shù)相應(yīng)設(shè)置。如圖1所示，在本實施例中設(shè)置有兩個信號調(diào)理部3a、3b，因而設(shè)置有兩個存儲器5d。存儲器5d除了分別存儲數(shù)值數(shù)據(jù)SA′、SB′外，還可以在與數(shù)值數(shù)據(jù)SA′、SB′的存儲區(qū)域不同的其它區(qū)域，存儲運算部5b的運算結(jié)果以及供CPU讀取并要執(zhí)行的各種程序等。
(2)(動作)下面參照圖4～圖7，說明本實施例所涉及的電能表1的動作。圖4為電能表1的動作流程圖。圖5為輸入到電能表1的各信號調(diào)理部3a、3b的信號S的波形示意圖，其橫軸表示時間(sec)，縱軸表示電壓(V)。圖6表示經(jīng)各信號調(diào)理部3a、3b放大后的信號SA、SB的波形。下面，將以傳感器2為CT并被連接到單相兩線電力系統(tǒng)L1時的例進(jìn)行說明。
步驟S1傳感器2對流經(jīng)電力系統(tǒng)L1的電流進(jìn)行檢測。經(jīng)傳感器2檢測到的信號S，經(jīng)圖中未示出的電阻器等轉(zhuǎn)換為電壓后(參見圖5)，被連續(xù)不斷地輸入到主體部11內(nèi)的信號調(diào)理部3a、3b。在這里，如圖5所示，信號S變?yōu)?0.6V～+0.6V范圍內(nèi)的信號。另外，傳感器2，以檢測用電壓輸入信號的過零中斷為觸發(fā)脈沖，反復(fù)進(jìn)行電流檢測。
步驟S2信號S被信號調(diào)理部3a、3b的放大率(即2倍和20倍)放大后(圖6中的信號SA、SB)，被輸入至A/D轉(zhuǎn)換器4。這樣一來，信號SA、SB均被轉(zhuǎn)換為0～+2.5V范圍的數(shù)值數(shù)據(jù)SA′、SB′。在這里，控制部5中的時間間隔控制部5c控制A/D轉(zhuǎn)換器4，以使輸入到A/D轉(zhuǎn)換器4中的信號SA、SB以例如2μsec的時間差被采樣和A/D轉(zhuǎn)換，且各信號SA、SB每隔100μsec被采樣。這樣，如圖7所示，A/D轉(zhuǎn)換器4在對被輸入的信號SA進(jìn)行采樣和A/D轉(zhuǎn)換的2μsec的后，再對信號SB進(jìn)行采樣和A/D轉(zhuǎn)換。每隔100μsec，A/D轉(zhuǎn)換器4即進(jìn)行一次上述動作。每次動作后，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)值數(shù)據(jù)SA′、SB′，分別被存儲到相應(yīng)的存儲器5d內(nèi)。
步驟S3～S6當(dāng)存儲器5d內(nèi)存儲有一個周期以上的數(shù)值數(shù)據(jù)SA′時(S3)，選擇部5a將數(shù)值數(shù)據(jù)SA′的各值與規(guī)定閾值進(jìn)行比較(S4)。當(dāng)數(shù)值數(shù)據(jù)SA′的值不在+1.13V～+1.37V范圍內(nèi)時(S4的NO)，選擇部5a選取數(shù)值數(shù)據(jù)SA′，運算部5b運用數(shù)值數(shù)據(jù)SA′進(jìn)行運算(S5、圖6的箭頭區(qū)間以外)。而當(dāng)數(shù)值數(shù)據(jù)SA′的值在+1.13V～+1.37V范圍內(nèi)時(S4的YES)，選擇部5a選取數(shù)值數(shù)據(jù)SB′(圖6的箭頭區(qū)間)。的后，運算部5b運用數(shù)值數(shù)據(jù)SB′的十分之一值進(jìn)行運算(S6)。
(3)效果(A)根據(jù)本實施例中的電能表1，從一個傳感器2輸入到各信號調(diào)理部3a、3b的信號S，分別被信號調(diào)理部3a、3b的放大率放大后，被采樣和A/D轉(zhuǎn)換。然后，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)值數(shù)據(jù)SA′、SB′之一被選擇部5a選取，被選取的數(shù)值數(shù)據(jù)被運用到運算部5b運算。如上所述，根據(jù)該電能表1，不需要開關(guān)等用來切換放大率的切換裝置，因而，不需要考慮切換裝置的耐久性或放大率的切換時機等因素。因此，該電能表1可以用無畸變的波形進(jìn)行運算。
(B)本實施例中的電能表1，具有一個A/D轉(zhuǎn)換器4。當(dāng)從信號調(diào)理部3a、3b輸出的經(jīng)放大后的信號SA、SB被同時輸入所述一個A/D轉(zhuǎn)換器4并進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時，例如信號SA、SB之間有時會發(fā)生沖突。但是，該電能表1中的A/D轉(zhuǎn)換器4，分別在不同的時刻對放大后的各信號SA、SB進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。因此，即使只有一個A/D轉(zhuǎn)換器4，也可以避免信號之間的沖突。
(C)根據(jù)本實施例中的電能表1，即使從一個傳感器2輸出的信號S的大小發(fā)生突變，也可以根據(jù)各個時刻的信號S的大小，確定要選擇經(jīng)哪個放大率放大并采樣的數(shù)值數(shù)據(jù)SA′、SB′。尤其是，電能表1根據(jù)數(shù)值數(shù)據(jù)SA′與規(guī)定閾值的比較結(jié)果確定選取數(shù)值數(shù)據(jù)SA′或SB′。因此，即使發(fā)生例如傳感器2檢測到的電流或電壓發(fā)生突發(fā)性變化等導(dǎo)致各個時刻的信號大小不同，也不會產(chǎn)生所謂飽和(即數(shù)值數(shù)據(jù)的飽和)，電能表1都能運用經(jīng)適當(dāng)放大率調(diào)理后的信號進(jìn)行精度較高的運算。
(D)另外，本實施例中的電能表1，將經(jīng)放大率較小的信號調(diào)理部3a調(diào)理的數(shù)值數(shù)據(jù)SA′與規(guī)定閾值進(jìn)行比較，當(dāng)數(shù)值數(shù)據(jù)SA′大于或等于規(guī)定閾值時，選取數(shù)值數(shù)據(jù)SA′。而當(dāng)數(shù)值數(shù)據(jù)SA′小于所述規(guī)定閾值時，選擇經(jīng)放大率大于信號調(diào)理部3a的信號調(diào)理部3b調(diào)理后的數(shù)值數(shù)據(jù)SB′。這樣，通過將經(jīng)過放大率較小的第一信號調(diào)理部調(diào)理的第一信號為基準(zhǔn)進(jìn)行信號選擇，電能表1可以容易地判斷出應(yīng)選擇第一信號或第二信號中的哪一個。
(E)還有，根據(jù)本實施例中的電能表1，當(dāng)選取經(jīng)放大率大于信號調(diào)理部3a的信號調(diào)理部3b放大后的數(shù)值數(shù)據(jù)SB′時，將信號調(diào)理部3a的放大率與信號調(diào)理部3b的放大率的比值乘以數(shù)值數(shù)據(jù)SB′，將相乘后的結(jié)果用于運算。因此，即使信號調(diào)理部3a的放大率與信號調(diào)理部3b的放大率的間存在差值，電能表1也能夠減小該放大率差值對運算結(jié)果產(chǎn)生的影響。
<其他實施例>
(a)在上述實施例中，如圖1及圖3所示，對電能表1設(shè)置兩個信號調(diào)理部3a、3b的情形進(jìn)行了說明，本發(fā)明的電能表中所設(shè)置的信號調(diào)理部數(shù)量并不限于兩個，可以設(shè)置兩個以上的信號調(diào)理部。此時，如同圖1所示，各信號調(diào)理部分別并列連接到一個傳感器上。然后，經(jīng)各信號調(diào)理部調(diào)理后的多個信號，被輸入到一個A/D轉(zhuǎn)換器中，經(jīng)采樣后被A/D轉(zhuǎn)換。而且，與上述實施例同樣，A/D轉(zhuǎn)換器在不同時刻對各信號實施采樣。
(b)上述實施例中，將經(jīng)放大率較小的信號調(diào)理部3a放大后的數(shù)值數(shù)據(jù)SA′與規(guī)定閾值進(jìn)行比較、以確定要選取的數(shù)值數(shù)據(jù)進(jìn)行了說明，本發(fā)明并不僅限于此。例如，選擇部5a可以不選取數(shù)值數(shù)據(jù)SA′，而將經(jīng)放大率較大的信號調(diào)理部3b放大后得到的數(shù)值數(shù)據(jù)SB′與規(guī)定閾值逐一進(jìn)行比較，以決定要選取的數(shù)值數(shù)據(jù)。這時，如果數(shù)值數(shù)據(jù)SB′小于規(guī)定閾值，選擇部5a選取數(shù)值數(shù)據(jù)SB′，而如果數(shù)值數(shù)據(jù)SB′大于或等于規(guī)定閾值，則選擇部5a選取數(shù)值數(shù)據(jù)SA′。
另外，選擇部5a還可以將數(shù)值數(shù)據(jù)SA′以及數(shù)值數(shù)據(jù)SB′兩者均與規(guī)定閾值進(jìn)行逐一比較，根據(jù)其比較結(jié)果選擇用于運算的數(shù)值數(shù)據(jù)。
本發(fā)明不需要設(shè)置用來切換信號調(diào)理部放大率的開關(guān)等裝置，即使輸入其中的信號發(fā)生突發(fā)性變化，仍可對無畸變波形進(jìn)行精度高的運算。因此，本發(fā)明涉及的電能表，可作為其輸入信號有時會發(fā)生突發(fā)性變化的電能表使用。
權(quán)利要求
1.一種電能表(1)，其特征在于，包括一個信號輸出部(2)，用于輸出有關(guān)電流或電壓的信號；多個信號調(diào)理部(3a，3b)，用于調(diào)理從所述一個信號輸出部(2)輸出的信號(S)，其中所述多個信號調(diào)理部(3a，3b)各自具有不同的增益放大率；采樣部(4)，其對經(jīng)多個信號調(diào)理部(3a，3b)調(diào)理的多個調(diào)理后的信號(SA，SB)分別進(jìn)行采樣；選擇部(5a)，從經(jīng)所述采樣部(4)采樣的信號(SA’，SB’)中選擇其中一個信號；運算部(5b)，對被所述選擇部(5a)選取的信號進(jìn)行運算。
2.如權(quán)利要求1所述的電能表(1)，其特征在于所述采樣部(4)為至少一個A/D轉(zhuǎn)換器，其對所述調(diào)理后的信號(SA，SB)分別進(jìn)行采樣和A/D轉(zhuǎn)換。
3.如權(quán)利要求2所述的電能表(1)，其特征在于當(dāng)所述的采樣部(4)為一個A/D轉(zhuǎn)換器時，所述的電能表(1)還包括時間間隔控制器(5c)；所述時間間隔控制器(5c)用于控制所述A/D轉(zhuǎn)換的時間間隔，所述一個A/D轉(zhuǎn)換器在不同的時刻對所述調(diào)理后的信號(SA，SB)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。
4.如權(quán)利要求1至3中任何一項所述的電能表(1)，其特征在于所述選擇部(5a)基于經(jīng)所述采樣部(4)采樣的至少一個信號(SA’，SB’)判斷由所述一個信號輸出部(2)輸出的信號(S)的大小，根據(jù)其判斷結(jié)果從所述被采樣信號(SA’，SB’)中確定要選取的信號。
5.如權(quán)利要求4所述的電能表(1)，其特征在于所述選擇部(5a)，將至少一個所述被采樣信號(SA’，SB’)與一個規(guī)定閾值相比較，根據(jù)其比較結(jié)果選取信號。
6.如權(quán)利要求5所述的電能表(1)，其特征在于所述信號調(diào)理部(3a，3b)包括增益放大率較小的第一信號調(diào)理部(3a)和增益放大率較大的第二信號調(diào)理部(3b)；所述選擇部(5a)設(shè)置成，將經(jīng)所述第一信號調(diào)理部(3a)進(jìn)行調(diào)理并由所述采樣部(4)進(jìn)行采樣的第一采樣信號(SA′)值與規(guī)定閾值進(jìn)行比較，當(dāng)所述第一采樣信號(SA′)值在規(guī)定閾值范圍外時，選擇所述第一采樣信號(SA′)；當(dāng)所述第一采樣信號(S A′)值在所述規(guī)定閾值范圍以內(nèi)時，選擇由第二信號調(diào)理部(3b)進(jìn)行調(diào)理并由所述采樣部(4)進(jìn)行采樣的第二采樣信號(SB′)。
7.如權(quán)利要求6所述的電能表(1)，其特征在于當(dāng)所述選擇部(5a)選擇所述第二信號(SB’)時，所述運算部(5b)用所述第一信號調(diào)理部(3a)的放大率與所述第二信號調(diào)理部(3b)的放大率的比值乘以所述第二信號值(SB’)，然后對乘以所述比值所得到的所述第二信號(SB’)進(jìn)行運算。
全文摘要
本發(fā)明涉及的是一種電器技術(shù)領(lǐng)域的利用無畸變波形的電能表。包括一個信號輸出部，用于輸出有關(guān)電流或電壓的信號；多個信號調(diào)理部，用于調(diào)理從所述一個信號輸出部輸出的信號，其中所述多個信號調(diào)理部各自具有不同的增益放大率；采樣部，對經(jīng)多個信號調(diào)理部調(diào)理的多個調(diào)理后的信號分別進(jìn)行采樣；選擇部，從經(jīng)所述采樣部采樣的信號中選擇其中一個信號；運算部，對被所述選擇部選取的信號進(jìn)行運算。本發(fā)明不需要切換開關(guān)等用來切換放大率的切換裝置，不需要考慮切換裝置的耐久性或放大率的切換時機等因素。因此，可以運用無畸變波形進(jìn)行運算。
文檔編號G01R11/00GK101089631SQ200710043978
公開日2007年12月19日 申請日期2007年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月19日
發(fā)明者丁漢, 孟建軍, 唐啟峰, 郭軍杰, 石田耕一 申請人:上海交通大學(xué), 大金工業(yè)株式會社