[发明专利]一种数字功率表

说明书

技术领域

本发明涉及电子测量仪器技术领域，具体涉及一种数字功率表。

背景技术

实验室中测量电功率P，一般是用电压表测出用电器两端的电压U，用电流表测出用电器中的电流I，再根据P＝UI计算出用电器消耗的功率，不仅测量过程复杂，而且还要通过计算才能得到用电器消耗的功率。电动系功率表结构复杂，灵敏度低，体积大，价格高。同时随着经济发展和人们生活水平的不断提高，家用电器越来越多，不少家庭对家用电器的耗电量十分重视，需要一种能简单快速测量用电器消耗功率的功率表。

发明内容

为解决现有功率表的不足，本发明公开一种数字功率表。该数字功率表的功率采样采用电阻采样，利用HLW8012单相电能计量芯片测量用电器消耗的有功功率，应用AT89C2051单片机进行数据处理和显示驱动，采用四位八段LED数码管显示测量值，运用非隔离＋5V电源供电，功率表的最大测量功率为4400W，可准确到0.1W。将数字表的L、N两端接交流市电，使用交流市电供电的用电器的电源输入端，接在数字功率表的J1、J2两接线端，即可测量用电器消耗的有功功率。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种数字功率表，由功率采样电路、功率计量电路、单片机电路、LED显示电路和电源电路组成。功率采样电路由电阻R1～R8和电容C1、C2、C3组成。功率计量电路由集成电路芯片HLW8012和电容C4组成。单片机电路由AT89C2051单片机，电阻R9，电容C5～C8和晶振X1组成。LED显示电路由四位八段LED数码管DPY1和排阻R10组成。电源电路由集成电路芯片78L05，电阻R11、R12，电容C9～C12，二极管D1、D2和稳压二极管DZ1组成。

 本发明的积极效果在于：电路简单、体积小、重量轻，成本低、功耗小、精度高、价格便宜，操作简单，使用方便。

附图说明

图1为本发明的结构方框图。

图2为本发明的功率采样电路。

图3为本发明的功率计量电路。

图4为本发明的单片机电路。

图5为本发明的LED显示电路。

图6为本发明的电源电路。

具体实施方式

如附图1所示，本发明由功率采样电路、功率计量电路、单片机电路、LED显示电路和电源电路组成。功率采样电路的输入端接交流市电，输出端接功率计量电路的输入端；单片机电路的输入端接功率计量电路的输出端，输出端接LED显示电路输入端；电源电路的输入端接交流市电，输出端接功率计量电路、单片机电路和LED显示电路的电源端。

如附图2所示，功率采样电路由电阻R1～R8和电容C1、C2、C3组成。电阻R1与R2一端的连接点接接线端J2，J2接用电器的一端，用电器的另一端接接线端J1，J1接交流市电的火线；R3一端与R1另一端的连接点接地，并连接交流市电的零线；R2的另一端与C1的一端相连为电流采样的输出端V1P，与功率计量电路的THLW8012的2脚V1P相连接；R3的另一端与C2的一端相连为电流采样的输出端V1N，与THLW8012的3脚V1N相连接；C1与C2的另一端相连并接地。R4、R5、R6、R7串联，R4的另一端接交流市电的火线，R8与C3并联的一端接地，并联的另一端与R7的另一端相连为电压采样的输出端V2P，接THLW8012的4脚电压采样输入端V2P。

功率采样可分为电流和电压采样，电流、电压的采样有电阻采样和互感器采样两种方式，互感器采样方式体积大、成本高，本发明的电流和电压采样都采用电阻采样方式。用电器的电流流过电阻R1，经R2、C1和R3、C2阻容滤波，将电流信号转换成电压信号。电流采样电阻R1设计为0.001Ω/2W的锰铜电阻，最大采样电流为20A。电压采样是利用电阻R4～R8串联分压采样，将R8分得的电压经C3滤波得到采样电压。电阻R4～R7的电阻值都设计为470KΩ，R8的电阻值为1KΩ，实用于对220V交流市电的电压采样。

如附图3所示，功率计量电路由集成电路芯片HLW8012和电容C4组成。THLW8012的1脚接＋5V电源和C4的一端，C4的另一端接地；2脚接功率采样电路的输出端V1P；3脚接功率采样电路的输出端V1N；4脚接功率采样电路的输出端V2P；5脚接地；6脚接单片机电路的AT89C2051的6脚，7、8脚悬空不用。