本發(fā)明屬于標(biāo)準(zhǔn)電能表技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高精度直流標(biāo)準(zhǔn)電能表。

背景技術(shù)：

當(dāng)前國家積極推動發(fā)展新能源，電動汽車行業(yè)得到了快速的發(fā)展。隨著電動汽車充電技術(shù)的發(fā)展以及充電樁直流電能計量的需要,直流電能表的應(yīng)用將越來越廣泛。隨著對直流電能計量的要求越來越高，目前國內(nèi)使用的直流標(biāo)準(zhǔn)電能表的精度都不是很高，已無法滿足當(dāng)前直流電能表檢定的需要。

為此，有必要提出一種新型標(biāo)準(zhǔn)電能表，提高測量精度，滿足直流電能表檢定規(guī)程。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種高精度直流標(biāo)準(zhǔn)電能表，能夠準(zhǔn)確測量輸入的直流電壓、直流電流和直流小信號，測量精度高，精度可達(dá)0.01%。

本發(fā)明的目的在于提供一種高精度直流標(biāo)準(zhǔn)電能表，其通過采用信號隔離和電源隔離技術(shù)，避免了各電路之間的相互干擾，為信號的穩(wěn)定提供了又一道保障，進(jìn)一步提高測量精度。

為達(dá)到以上目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

本發(fā)明的高精度直流標(biāo)準(zhǔn)電能表，包括直流電壓輸入電路、直流電流輸入電路、小信號輸入電路、信號隔離電路、微處理單元、電能脈沖發(fā)生單元、通信單元和顯示單元及提供給高精度直流標(biāo)準(zhǔn)電能表工作電壓的電源單元。

作為優(yōu)選，所述的直流電壓輸入電路包括精密電阻分壓電路、程控運放電路和a/d轉(zhuǎn)換電路，電壓輸入端子經(jīng)電阻分壓電路和程控運放電路的輸入端相連，程控運放電路的輸出端和a/d轉(zhuǎn)換電路的信號輸入端相連，a/d轉(zhuǎn)換電路的信號輸出端和所述的信號隔離電路的輸入端相連，程控運放電路的控制端經(jīng)所述的信號隔離電路和所述的微處理單元相連。用信號隔離電路隔離控制信號，避免信號間的相互干擾，進(jìn)一步提高直流標(biāo)準(zhǔn)電能表的測量精度。

作為優(yōu)選，所述的直流電流輸入電路包括高精度電流傳感器、程控運放電路和a/d轉(zhuǎn)換電路，電流輸入端子和高精度電流傳感器的輸入端相連，高精度電流傳感器的輸出端經(jīng)程控運放電路和a/d轉(zhuǎn)換電路的輸入端相連，a/d轉(zhuǎn)換電路的輸出端和所述的信號隔離電路的輸入端相連，程控運放電路的控制端經(jīng)所述的信號隔離電路和所述的微處理單元相連。通過高精度電流傳感器進(jìn)行電流取樣，以提高電流采樣的線性度和穩(wěn)定度，同時控制信號又用信號隔離電路進(jìn)行隔離，進(jìn)一步提高直流標(biāo)準(zhǔn)電能表的測量精度。

作為優(yōu)選，所述的小信號輸入電路包括程控運放電路和a/d轉(zhuǎn)換電路，小信號輸入端子和程控運放電路的輸入端相連，程控運放電路的輸出端和a/d轉(zhuǎn)換電路的信號輸入端相連，a/d轉(zhuǎn)換電路的信號輸出端和所述的信號隔離電路的輸入端相連，程控運放電路的控制端經(jīng)所述的信號隔離電路和所述的微處理單元相連。用信號隔離電路隔離控制信號，避免信號間的相互干擾，進(jìn)一步提高直流標(biāo)準(zhǔn)電能表的測量精度。

作為優(yōu)選，所述的a/d轉(zhuǎn)換電路包括a/d轉(zhuǎn)換芯片和電壓基準(zhǔn)芯片。a/d轉(zhuǎn)換芯片采用32位全差分采樣a/d轉(zhuǎn)換芯片。電壓基準(zhǔn)芯片擁有極低的噪聲和出色的長期穩(wěn)定性。

作為優(yōu)選，所述的程控運放電路采用高精度，零漂移的可控增益放大器。

作為優(yōu)選，所述的通信單元包括rs232、rs485。所述的通信單元與所述的微處理單元之間有高速光耦進(jìn)行隔離。

作為優(yōu)選，所述的電能脈沖發(fā)生單元包括高速光耦和可編程邏輯器件。

作為優(yōu)選，所述的顯示單元包括人機界面工控板和液晶顯示屏。

附圖說明

圖1是本發(fā)明優(yōu)選實施例的原理框圖。

附圖標(biāo)記包括：1-直流電壓輸入電路；11-直流電壓輸入端子；12-精密電阻分壓電路；13-程控運放電路；14-a/d轉(zhuǎn)換電路；2-直流電流輸入電路；21-直流電流輸入端子；22-高精度電流傳感器；23-程控運放電路；24-a/d轉(zhuǎn)換電路；3-小信號輸入電路；31-直流小信號輸入端子；33-程控運放電路；34-a/d轉(zhuǎn)換電路；4-信號隔離電路；5-微處理單元；6-電能脈沖發(fā)生單元；7-通信單元；8-顯示單元；9-人機界面工程板。

具體實施方式

本發(fā)明公開了一種高精度直流標(biāo)準(zhǔn)電能表，下面結(jié)合優(yōu)選實施例，對本發(fā)明的具體實施方式作進(jìn)一步描述。

參見附圖的圖1，圖1示出了所述高精度直流標(biāo)準(zhǔn)電能表的工作原理。優(yōu)選地，所述高精度直流標(biāo)準(zhǔn)電能表包括直流電壓輸入電路1、直流電流輸入電路2、小信號輸入電路3、信號隔離電路4、微處理單元5、電能脈沖發(fā)生單元6、通信單元7、顯示單元8和人機界面工控板9及提供給高精度直流標(biāo)準(zhǔn)電能表工作電壓的電源單元。

直流電壓輸入電路1包括精密電阻分壓電路12、程控運放電路13和a/d轉(zhuǎn)換電路14。直流電壓輸入端子11經(jīng)精密電阻分壓電路12和程控運放電路13的輸入端相連，程控運放電路13的輸出端和a/d轉(zhuǎn)換電路14的模擬信號輸入端相連，a/d轉(zhuǎn)換電路14的數(shù)字信號控制端經(jīng)信號隔離電路4和微處理單元5相連，程控運放電路13的控制端經(jīng)信號隔離電路4和微處理單元5相連。

直流電流輸入電路2包括高精度直流傳感器22、程控運放電路23和a/d轉(zhuǎn)換電路24。直流電流輸入端子21經(jīng)高精度直流傳感器22和程控運放電路23的輸入端相連，程控運放電路23的輸出端和a/d轉(zhuǎn)換電路24的模擬信號輸入端相連，a/d轉(zhuǎn)換電路24的數(shù)字信號控制端經(jīng)信號隔離電路4和微處理單元5相連，程控運放電路23的控制端經(jīng)信號隔離電路4和微處理單元5相連。

小信號輸入電路3包括程控運放電路33和a/d轉(zhuǎn)換電路34。小信號輸入端子31和程控運放電路33的輸入端相連，程控運放電路33的輸出端和a/d轉(zhuǎn)換電路34的模擬信號輸入端相連，a/d轉(zhuǎn)換電路34的數(shù)字信號控制端經(jīng)信號隔離電路4和微處理單元5相連，程控運放電路33的控制端經(jīng)信號隔離電路4和微處理單元5相連。

如圖1所示，電能脈沖發(fā)生單元6的輸入端和微處理單元5相連，微處理單元5和人機界面工控板9通過通信單元7相連，人機界面工控板9和顯示單元8相連，人機界面工控板9通過通信單元7讀取微處理單元5采樣計算的電量數(shù)據(jù)并在顯示單元8上顯示。

本實施例中，程控運放電路采用精密、零漂移的可編程運算放大器，a/d轉(zhuǎn)換電路采用32位a/d轉(zhuǎn)換芯片，a/d轉(zhuǎn)換芯片的轉(zhuǎn)換精度很高，32位a/d轉(zhuǎn)換芯片采用超精準(zhǔn)型、超穩(wěn)定溫度可控型基準(zhǔn)芯片作為轉(zhuǎn)換的電壓基準(zhǔn)，微處理單元采用32位arm微處理器，數(shù)字隔離電路將模擬信號和數(shù)字信號隔離，避免了各電路之間的互相干擾。這種硬件配置為直流標(biāo)準(zhǔn)電能表的高精度計量提供了硬件基礎(chǔ)。

本實施例中，微處理單元讀取a/d轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換的電壓數(shù)字信號和電流數(shù)字信號,并進(jìn)行實時相乘后得到瞬時功率,然后將瞬時功率對時間進(jìn)行積分后得到電能,再由電能通過電能脈沖發(fā)生單元產(chǎn)生電能脈沖,電能脈沖可選擇輸出高頻電能脈沖或低頻電能脈沖。微處理單元通過數(shù)字濾波方法將電壓數(shù)字信號進(jìn)行處理得到電壓測量值,將電流數(shù)字信號處理后得到電流測量值,將相乘得到功率值進(jìn)行處理后得到功率測量值,這些計算出來的電量可通過通信單元供上位機讀取。

本實施例中，通信單元包括與上位機通信的rs232、rs485和與人機界面工控機通信的rs232,通信單元與微處理單元之間設(shè)置有高速光耦進(jìn)行隔離。電能脈沖發(fā)生單元包括可編程邏輯器件和高速光耦，可將微處理單元計算的電能通過可編程邏輯器件產(chǎn)生電能脈沖對外輸出。電源單元包括變壓器和穩(wěn)壓芯片，變壓器可將220v交流市電轉(zhuǎn)換成需要的低壓交流電,經(jīng)橋堆整流穩(wěn)壓后送各單元電路使用。

本發(fā)明的高精度直流標(biāo)準(zhǔn)電能表，采用高清液晶顯示器并帶有觸摸功能，界面美觀，操作簡單；電流傳感器為高精度直流傳感器，線性度和穩(wěn)定度好；采用32位a/d轉(zhuǎn)換芯片進(jìn)行采樣，采樣精度高；電源進(jìn)行模數(shù)隔離，噪聲干擾小，信號穩(wěn)定。本發(fā)明高精度直流標(biāo)準(zhǔn)電能表的精度等級能達(dá)到0.01%。

對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或?qū)ζ渲胁糠旨夹g(shù)特征進(jìn)行等同替換，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍。