单相电子式预付费电度表设计

引言

电度表作为电能计量工具，在国民经济各部门中得到广泛的应用。长期以来，使用的都是机械式感应电度表，它耗电多、笨重、需要手工抄表、防窃电性能低，很难满足现代化对电能计量的要求。因此随着微电子技术的迅猛发展，微控制器和大规模集成电路在电能计量领域的广泛应用，使电能表的技术水平和性能得到长足的发展，电能表也由过去的机械感应式电能表，发展到机电脉冲式、电子式。

系统总体设计

单相电子式预付费电度表系统主要包括预付费系统和电能计量系统两部分。预付费系统主要是利用IC卡实现先付费，后用电;电能计量系统完成电能计量、电能值显示掉电保护等功能。电能计量系统设计大体框图如图1所示。　　

 

电度表工作原理及硬件电路

有功电能测量的基本原理

在测量电能功率时，不能直接对220V的交流电压和负载上的电流直接进行功率计算，而应该对电流和电压进行采样处理得到功率再经过频率转换输出，CPU再对脉冲累计计数，即可得到电能。

本设计采用BL0932B电能计量芯片，芯片内部包含了四象限模拟乘法器、积分器、电压/频率转换器VFC、计数器(分频器)及控制器，它能将正弦电压和电流相乘后，转换为频率输出。只需对输出脉冲累计计数，便可得到电能。

在正弦稳态的情况下，正弦电压和电流分别为：
         

式中，u为交流电压瞬间值，i为交流电流瞬时值，U为交流电压有效值，I为交流电流有效值，为电流电的角频率，为电压电流的相位差。