電子式電能表原理

1、電子式電能表電原理圖分析大綱：一、電子式電能表原理（分類為5大部分：電源、采樣計(jì)量、單片機(jī)處理、通訊、輸出）：電表維修原則：1、通過現(xiàn)象查上一級(jí)電路輸出的電壓（或信號(hào)）是否正常。2、上一級(jí)電路輸出的電壓（或信號(hào)）是正常的，則故障不在上一級(jí)電路，查本級(jí)電路。3、上一級(jí)電路輸出的電壓（或信號(hào)）是不正常的，再查上上一級(jí)電路輸出的電壓（或信號(hào)）是否正常。4、通過分級(jí)檢測(cè)輸出的電壓（或信號(hào)）是否正常來確定故障的范圍。1、供電原理（講原理時(shí)要畫出電路，提及有故障時(shí)的現(xiàn)象和檢測(cè)維修方法）；1.1、三相表供電原理：變壓器供電原理（詳細(xì)講解）；電原理圖如下：用變壓器變壓、整流、穩(wěn)壓對(duì)三相表進(jìn)行供電，電路中有三個(gè)

2、變壓器。其中的每個(gè)變壓器的工作原理都相同，只是各個(gè)變 壓器的初級(jí)輸入電壓是三相電壓中的不同的相。對(duì)于三相四線電表：T1初級(jí)為AN線電壓，T2初級(jí)為BN線電壓，T3初 級(jí)為CN線電壓；對(duì)于三相三線電表：T1初級(jí)為A-B相電壓，T2初級(jí)為AC相電壓，T3初級(jí)為BC相電壓，對(duì)應(yīng)我們 經(jīng)常在三相三線電表上顯示的A相電壓（為AB相電壓）、B相電壓（為AC相電壓）、C相電壓（為BC相電壓）。用 三個(gè)變壓器供電的好處是：1、當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)某一相或兩相無電壓時(shí)，電表仍然可以計(jì)量有電壓的相的用電情況；2、增加電表供 電的帶載能力，保證電表的正常工作?，F(xiàn)以變壓器T1為例詳細(xì)說明以上供電電路的工作原理：1、壓敏電阻RV

3、1壓敏電阻的工作原理顧名思義，壓敏電阻就是對(duì)電壓敏感，由電壓的改變而改變自身的電阻，我公司使用的壓敏是正常時(shí)為開路，當(dāng)電壓達(dá)到 一定值時(shí)（壓敏的動(dòng)作電壓），壓敏電阻會(huì)非?？焖俚刈柚迪陆档搅悖ǘ搪?。這個(gè)時(shí)間為t、t為1nS10 nS，t因選擇的壓敏 型號(hào)不同而不同）。而對(duì)多少電壓值（動(dòng)作電壓）會(huì)開始阻值下降也是因選用的型號(hào)不同而不同，一般是型號(hào)上的數(shù)值。比如： 20K510的壓敏電阻，則最大不動(dòng)作電壓為510V，可以查相關(guān)的電子元件資料，電子文檔文件路徑：Z:研發(fā)中心綜合組陳大 全。壓敏電阻RV1在本電路中的作用當(dāng)輸入電表的電壓線上有帶高能量的短時(shí)高電壓時(shí)，壓敏電阻動(dòng)作，使高電壓短路（AN，三線

4、為AB），達(dá)到保護(hù)電 表的目的。此處的高電壓不是由于錯(cuò)誤接線產(chǎn)生的380V或420V之類的持續(xù)高壓，而是由于雷電或其他情況產(chǎn)生的短時(shí)浪涌電 壓。壓敏電阻特別注意事項(xiàng)壓敏電阻在動(dòng)作時(shí)可以承受1000A甚至于8000A的電流（因型號(hào)不同而不同），但是不能持續(xù)工作在動(dòng)作狀態(tài)（短路狀態(tài)）， 因?yàn)閴好綦娮枋且环N耗盡型的電子元件，通俗地說就是“動(dòng)作一次就少一次，直至最后燒毀，如果壓敏電阻一直工作在動(dòng)作狀態(tài) （短路），那壓敏電阻會(huì)因?yàn)殡娏鞒掷m(xù)時(shí)間長(zhǎng)而爆炸。最初的電子式電能表使用380V的動(dòng)作電壓壓敏電阻時(shí)，就有過電網(wǎng)發(fā)生 接地故障（產(chǎn)生壓敏兩端一直有380V電壓）而使整條電網(wǎng)線路上的電子式電表壓敏電阻都爆炸

5、的事件。后來就用420V的，再 后來又認(rèn)為420V的還不保險(xiǎn)，現(xiàn)在就用510V的。2、熱敏電阻PTC1熱敏電阻的工作原理熱敏電阻在正常狀態(tài)下呈現(xiàn)一個(gè)固定的阻值我們使用的熱敏電阻的型號(hào)中有（30Q60Q）的標(biāo)記，這個(gè)標(biāo)記不是指一個(gè) 熱敏電阻的阻值在正常情況下可以在30Q60Q之間變化，而是指這一批的熱敏電阻的阻值在30Q60Q的范圍內(nèi)。，當(dāng)通過 熱敏電阻的電流達(dá)到一定值時(shí)（動(dòng)作電流，因熱敏電阻的型號(hào)不同而不同），熱敏電阻的阻值會(huì)增大，按照歐姆定律I=U/R的 原理，使流過有熱敏電阻的回路中電流降低，保護(hù)此回路中的其他器件。熱敏電阻PTC1在本電路中的作用以上電路中，熱敏電阻和T1初級(jí)串聯(lián)，當(dāng)輸入

6、電壓正常時(shí)，此時(shí)熱敏電阻和T1初級(jí)串聯(lián)的回路中的電流為電表正常的電 流（因?yàn)閲?guó)標(biāo)要求電表單相功耗不能超過2W,且要保證供電電路為電表提供足夠的工作電流，由P=UI可以得出三相四線220V 電表一般為10毫安左右），熱敏電阻處于正常狀態(tài)（固定的阻抗，因選擇的型號(hào)不同而不同）。當(dāng)輸入電壓變大時(shí)（一般是接 地故障），熱敏電阻和T1初級(jí)串聯(lián)的回路中的電流也將變大，當(dāng)此電流達(dá)到或超過熱敏電阻的動(dòng)作電流時(shí)，熱敏電阻將動(dòng)作， 熱敏電阻阻值會(huì)變大，而阻值變大的速度取決于此時(shí)電流的大小，電流越大，速度越快。當(dāng)熱敏的阻值變大時(shí)，由歐姆定律I=U/R， 可以得出整個(gè)回路的電流將變小，T1初級(jí)得到保護(hù)。如果沒有熱敏電

7、阻，T1初級(jí)的電流過大后，線圈會(huì)發(fā)熱，發(fā)熱的熱量會(huì)使 T1的繞組（漆包銅線）上的絕緣漆熔化，從而導(dǎo)致T1繞組匝間短路，最后燒毀T1。如果變壓器本身能承受420V時(shí)的電流而 不會(huì)燒毀（不會(huì)出現(xiàn)匝間短路），那是最好的，可以不用熱敏電阻。并且，變壓器如果輸入端為420V時(shí)，變壓器次級(jí)輸出的電 壓必須滿足：整流后的電壓值不能大于濾波電容的耐壓值和三端穩(wěn)壓塊的輸入極限電壓，這樣才不會(huì)損壞濾波電容和三端穩(wěn)壓 塊。熱敏電阻特別注意事項(xiàng)1、熱敏電阻的選型，必須達(dá)到電表正常工作時(shí)，熱敏電阻不能動(dòng)作，這里有個(gè)問題是：當(dāng)環(huán)境溫度變高時(shí)，熱敏電阻的動(dòng) 作電流會(huì)變小。這種情況要注意：常溫220V電表可以工作，雖然高溫時(shí)

8、電表工作的功耗電流和常溫一樣，但是熱敏電阻的動(dòng)作 電流在高溫下已經(jīng)改變?yōu)楝F(xiàn)在的電流甚至更低，高溫（比如70度）時(shí)220V可能熱敏電阻已經(jīng)動(dòng)作，電表不工作了。所以熱敏 電阻選型要滿足1.2倍正常電壓高溫不保護(hù)。要求1.5倍正常電壓下電表要工作時(shí)，則要滿足1.5倍正常電壓高溫不保護(hù)。2、熱敏電阻的選型，最好（企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是必須）在動(dòng)作后，電表能顯示并走字（精度可不要求）。這樣就要使熱敏動(dòng)作后達(dá) 到：T1初級(jí)與熱敏電阻分壓后，T1初級(jí)的電壓仍然是220V左右，保證電表工作。這也是選型時(shí)要試驗(yàn)后才能定的。3、三相三線的電表不需要熱敏電阻，因?yàn)槿嗳€的三根線無論如何錯(cuò)接，其電壓差都不會(huì)變大，只是如果在調(diào)試

9、和使用 中如果錯(cuò)誤地接到了 220V電壓上，電表的變壓器將被燒毀，所以高檔的三線電表或者客戶有要求的表還是加了熱敏的。4、57.7V的四線表使用的熱敏動(dòng)作電流比220V的要大（因?yàn)閲?guó)標(biāo)要求的功耗、電表本身需要的工作功率決定的），工作 原理與220V相同。3、變壓器T1變壓器的工作原理變壓器是把漆包線繞在磁性材料上，繞好后，初級(jí)通電產(chǎn)生磁場(chǎng)，這個(gè)磁場(chǎng)旁邊的次級(jí)再感應(yīng)出電壓，以此達(dá)到把電壓改 變的目的。其原理定理為：Uin/Uout=N1/N2； Iin/Iout=N2/N1，Uin為輸入電壓，Uout為輸出電壓，N1為初級(jí)繞組的匝數(shù)，N2 為次級(jí)繞組的匝數(shù)，Iin為輸入電流（流過初級(jí)繞組的電流）

10、，Iout為輸出電流（流過次級(jí)繞組的電流）。變壓器T1在本電路中的作用T1初級(jí)N12加電壓Uin : AN （三線為AB），則在T1次級(jí)N34感應(yīng)到一個(gè)電壓，我們?cè)O(shè)為U34，在N56感應(yīng)到一 個(gè)電壓，我們?cè)O(shè)為U56。具體的電壓變化按照變壓器原理：Uin/Uout=N1/N2進(jìn)行計(jì)算，我們可以按照變壓器的型號(hào)查看我公司 的自制件文件，電子文檔文件路徑：Z:研發(fā)中心綜合組陳大全自制件文件，使用“搜索”功能查文件名關(guān)鍵字可以很容易查到： 比如查“TET35I01-220”，搜索“TET35I ”就可以，然后在搜索的結(jié)果中尋找需要的型號(hào)。紙制的文件在我公司下發(fā)技術(shù)文件的各 個(gè)部門文員處。通過以上途徑我

11、們可以知道變壓器的具體輸出電壓，可以知道繞組腳分布情況，以便檢測(cè)變壓器是否損壞。因 為對(duì)電表的安全性的要求（人身安全和設(shè)備安全），電表的試驗(yàn)和實(shí)際使用中都會(huì)要求電表的輸出端子必須和強(qiáng)電（既A、B、 C、N）隔離，而電表的端子中如果有485 口，那么485電路的供電電源也要和強(qiáng)電隔離：因?yàn)?85 口和485電源之間是不能 做到要求的隔離強(qiáng)度的，既485 口和485電源應(yīng)該看做是等電位。U56為供485電壓的次級(jí)電壓，U34為供電表除485電路以 外的電路的次級(jí)電壓，所以N56與初級(jí)、N56與N34是隔離的，按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 17215, GB/T17883的要求，必須滿足施 加交流4KV電壓

12、60S時(shí)間，N56與初級(jí)之間漏電流不能超過1毫安，N56與N34之間漏電流也不能超過1毫安。變壓器T1在本電路中的作用則是：1、輸出兩個(gè)次級(jí)電壓U34和U56； 2、U56和Uin之間，U56和U34之間必須做到施 加交流4KV電壓60S時(shí)間，漏電流不能超過1毫安。變壓器特別注意事項(xiàng)1、變壓器每個(gè)繞組都應(yīng)該有一個(gè)固定的阻值（組成繞組的銅線決定：次級(jí)十幾歐姆到幾十歐姆左右，初級(jí)1.5K歐姆左右。）， 如果是開路或者是短路都表示變壓器的這個(gè)繞組壞了，或者是變壓器繞組腳的分布與圖紙不符。2、因?yàn)橛腥齻€(gè)變壓器供電，所以檢測(cè)電表時(shí)要做單相供電試驗(yàn)。這里的單相供電和誤差測(cè)試時(shí)檢測(cè)單相電壓不是同的：因 為供

13、電是一個(gè)電路，而電壓取樣是另外一個(gè)電路，兩者沒有任何聯(lián)系。既：能檢測(cè)到A相電壓只能表明A相電壓采樣正常，不 能表示A相供電正常；同樣，供電正常也不能表示采樣正常。且各相的供電和采樣都沒有關(guān)聯(lián)關(guān)系，需要一個(gè)個(gè)地全面檢測(cè)， 才能判斷所有相的供電和采樣是否正確。4、半波整流D5半波整流的工作原理由于二極管是PN結(jié)組成的，具有單向?qū)щ娦裕篜到N的電壓為正（加正向電壓），且到一定值（二極管的閥值，硅管： 硅材料二極管為0.6V0.8V，鍺管：鍺材料二極管為0.2V-0.3V）后二極管會(huì)呈現(xiàn)低阻抗?fàn)顟B(tài)（導(dǎo)通），使電流通過二極管。 而N到P的電壓為正時(shí)（加反向電壓），二極管會(huì)呈現(xiàn)高阻抗?fàn)顟B(tài)（開路），電流不能

14、通過二極管。所以當(dāng)有一個(gè)正弦波通過 一個(gè)硅二極管時(shí)將產(chǎn)生如下圖的波形變化：正弦交流電將成為一個(gè)斷續(xù)的只有正且大于0.7V的電壓，這個(gè)電壓已不再是交流電 壓，而是直流電。當(dāng)然，只是一個(gè)斷續(xù)的、不穩(wěn)定的直流電壓。半波整流D5在此電路中的作用半波整流D5在此電路中的作用是：把交流電壓U56整流為斷續(xù)的、不穩(wěn)定的直流電壓。半波整流特別注意事項(xiàng)1、每個(gè)變壓器都有一組供電是電表的485供電，所以當(dāng)某相變壓器沒有輸出（變壓器壞或D5損壞），而其他兩相或一相 有輸出時(shí)，485電路仍然可以工作，但是可能會(huì)成功率會(huì)降低（因?yàn)楣β什粔颍?，也可能沒有問題（一相或兩相完全滿足485 電路的功率要求）。所以檢測(cè)時(shí)要單相通

15、485,才能檢測(cè)到某一相485供電是否正常。5、 橋式整流 D1、D2、D3、D4橋式整流的工作原理橋式整流也是利用二極管的單向?qū)щ娦阅芄ぷ鞯?，以電路中D1、D2、D3、D4進(jìn)行分析，當(dāng)有一個(gè)正弦波通過一個(gè)橋式整 流二極管網(wǎng)絡(luò)時(shí)，將產(chǎn)生如下圖的波形變化：橋式整流D1、D2、D3、D4在本電路中的作用橋式整流D1、D2、D3、D4在本電路中的作用是：把交流電壓U34整流為比較連續(xù)的，比較穩(wěn)定的直流電壓。橋式整流特別注意事項(xiàng)1、同變壓器特別注意事項(xiàng)2。2、橋式整流D1、D2、D3、D4如果只損壞（或焊反：焊反的可以目測(cè)）其中的一個(gè)（或同一個(gè)整流回路中的兩個(gè)），另 外一個(gè)整流回路正常，比如D1、D2

16、壞D3、D4好，或D3、D4壞D1、D2好，則橋式整流還可以輸出半波整流后的波形，仍 然可以對(duì)后級(jí)電路供電，但是功率會(huì)只有原來的一半，這樣的話電表可能工作，也可能不工作。要檢查這種故障，要對(duì)電表進(jìn) 行單相80%Un或70%Un （甚至更低電壓）的供電工作檢測(cè)，對(duì)比正常電表的80%Un或70%Un（甚至更低電壓）供電工作情 況進(jìn)行判斷某相是否有此故障。6、濾波電容 C1、C3、C5、C7濾波電容的工作原理電容的結(jié)構(gòu)是兩端（有極性的電容則是兩極）為導(dǎo)電極，導(dǎo)電極中間是絕緣介質(zhì)。電容最大的特點(diǎn)是兩端電壓不能突變： 它的一端加一個(gè)電壓U1時(shí)，電容上的電壓是要經(jīng)過一端時(shí)間充電才能達(dá)到U2的（如果電容容值

17、很大，則C兩端電壓可能一直 不能達(dá)到U1），U1波形到達(dá)峰值后，電容兩端電壓將保持U2不變，外部電壓變小或變?yōu)樨?fù)，電容將放電，電壓又會(huì)從U2開 始下降。濾波電容C1、C3、C5、C7在此電路中的作用電路中濾波電容C1、C3、C5、C7在此電路中是對(duì)整流后的電壓進(jìn)行濾波作用的。原理是電容兩端電壓不能突變，對(duì)于周 期性的高低變化的電壓，電容會(huì)有充電、放電的過程。這樣，整流后的信號(hào)將產(chǎn)生如下變化。變?yōu)檫B續(xù)的更接近直流的電壓。 C5是對(duì)D13（485繞組）整流后的波形進(jìn)行濾波。C3、C7分別對(duì)U1、U2輸出的電壓進(jìn)行濾波：使波形更穩(wěn)定。濾波電容C1、C3、C5、C7特別注意事項(xiàng)1、因?yàn)閁1輸出的電壓是

18、對(duì)主板上單片機(jī)、計(jì)量芯片供電的，所以濾波要求嚴(yán)格些，使用的電容容值大些，充電時(shí)間和放 電時(shí)間更長(zhǎng)，濾波后的波形更平滑，更接近于直流。U2輸出的電壓是對(duì)485供電，485電路的工作電壓要求沒有單片機(jī)、計(jì) 量芯片的高，所以從節(jié)約成本的目的考慮使用容值小一些的電解電容，三角波波形陡峭一些。因?yàn)?85通訊如果失敗可以再重 新通訊，單片機(jī)、計(jì)量芯片則不能出任何異常：電表不允許出現(xiàn)計(jì)量錯(cuò)誤和程序錯(cuò)誤。2、對(duì)于C1、C3、C5、C7的耐壓值選擇問題：由加給電容兩端的電壓決定。比理論上能施加的最大電壓的最大波峰點(diǎn)的 值略大就可以，但為了保險(xiǎn)起見大多會(huì)選擇更大一些的電容。3、有極性的電容不能焊反：因?yàn)榉聪螂妷哼^

19、大，會(huì)導(dǎo)致電容反向電流過大，最終擊穿電容，甚至于電容爆炸。4、電容兩端不能短路，因?yàn)榇颂幍碾娙輧啥耸请妷旱恼龢O和負(fù)極。7、旁路電容 C2、C4、C6、C8旁路電容的工作原理電容的兩端電壓不能突變的性能使電容表現(xiàn)出一個(gè)最明顯的現(xiàn)象特點(diǎn)：隔直流，通交流。既直流電流不可以通過電容，交 流電流可以通過電容。換個(gè)說法就是：電容對(duì)于直流的容抗（容抗：電容對(duì)信號(hào)的衰減阻擋特性，類似于電阻的阻抗）很大， 接近于開路，電容對(duì)于交流容抗很小，接近于短路（根據(jù)交流電的頻率而不同）。電容對(duì)于不同頻率的交流電所呈現(xiàn)的容抗按 照以下公式計(jì)算：Xc=1/2門f C。Xc為容抗，既交流電的頻率越小，電容值越小，容抗越大；頻率

20、越大，電容值越大，容抗越小。 門為圓周率，f為通過電容的交流電的頻率，C為電容的容值。旁路電容C2、C4、C6、C8在此電路中的作用電路中C2是對(duì)D1、D2、D3、D4整流后的電壓進(jìn)行濾出高頻分量的作用。原理就是Xc=1/2門f C，此處電容對(duì)于高頻分量 呈現(xiàn)低容抗，把高頻分量對(duì)地短路，使高頻分量不能進(jìn)入下一級(jí)的U1。而對(duì)于直流分量，電容是呈現(xiàn)高容抗的，直流分量對(duì)地 是開路的，直流分量進(jìn)入下一級(jí)U1。為什么要濾除高頻分量，使高頻分量不能進(jìn)入U(xiǎn)1呢？因?yàn)槲覀冃枰猆1輸出非常穩(wěn)定的 直流電壓，穩(wěn)定的直流電壓才能保證電表的各個(gè)芯片工作正常，換言之電表的各個(gè)芯片的工作電壓要求是比較嚴(yán)格的，單片機(jī) 電壓

21、波動(dòng)范圍一般要求如下：VCC（模擬電路電源電壓）波動(dòng)范圍為-0.25% +0.25%，VDD（數(shù)字電路電源電壓）波動(dòng)范圍為 -0.15% +0.15%范圍內(nèi)，當(dāng)然，如果芯片要求的工作電壓波動(dòng)范圍可以更大，我們實(shí)際使用中是樂于見到，產(chǎn)品的電源要求可 以低些，相應(yīng)的用于電源的成本可以降低。所以現(xiàn)在有些芯片的工作電壓可以做到2.7V-5.5V的寬范圍，但是價(jià)格可能就會(huì)比 一般的貴。如果不濾除輸入U(xiǎn)1的高頻分量，則U1輸出的直流電壓波動(dòng)會(huì)比較大，影響電表各個(gè)芯片的工作。電路中C4、C6、C8的作用與C2的作用相同，只是作用的對(duì)象是加到各自的電壓。8、三端穩(wěn)壓塊U1、U2三端穩(wěn)壓塊的工作原理，三端穩(wěn)壓塊

22、U1、U2在此電路中的作用三端穩(wěn)壓塊U1采用MC7805CT、U2采用MC7805CT或78L05。MC7805CT和78L05的工作原理相同，只是帶負(fù)載的 能力不同，MC7805CT為1A，78L05為0.1A。工作原理是在Vin和GND兩個(gè)管腳之間輸入一定數(shù)值范圍內(nèi)的電流足夠大的直 流電壓后（工作電壓7V-25V，但是電壓在20V左右及20V以上時(shí)，發(fā)熱很厲害，最高極限35V-40V），MC7805CT和78L05 在Vout和GND之間會(huì)輸出一個(gè)穩(wěn)定的+5V電壓，波動(dòng)范圍為4.8V5.2V。485電路要求功率小，78L05可以滿足需要。三端穩(wěn)壓塊U1、U2特別注意事項(xiàng)1、三端穩(wěn)壓塊的輸入

23、電壓必須滿足它自身的要求，不然將不能輸出穩(wěn)定的5V電壓。我們的某些電表要求70%Un時(shí)能工 作，可是變壓器在70%Un時(shí)輸出的電壓、電流過低（特別是要求單相70%Un時(shí)），被整流網(wǎng)絡(luò)整流后不能達(dá)到7V，7805不 能輸出5V電壓，電表不能工作。9、抬升電壓參考點(diǎn)二極管D16抬升電壓參考點(diǎn)的工作原理、抬升電壓參考點(diǎn)二極管D16在此電路中的作用前面講過硅二極管的PN結(jié)必須有0.6V-0.8V的電壓才能導(dǎo)通，整流網(wǎng)絡(luò)整流后的電壓輸入到U1和D16上后，D16上同 樣有0.6V-0.8V的電壓降，而U1的Vin和GND之間仍然滿足7V-25V的電壓，那么在Vout和GND之間仍然是穩(wěn)定的5V。 而U1

24、和D16輸出給下一級(jí)的電壓（VDDGND）為5V加上D16的結(jié)電壓0.6V-0.8V，成為5.6V5.8V，提高供給主板的電 壓，使芯片的工作電壓處在合格范圍內(nèi)的高端，更可靠保證電源有輕微波動(dòng)時(shí)，VDDGND電壓值不會(huì)下降到危險(xiǎn)值（影響芯 片工作的值），電壓高，可以起到增強(qiáng)帶載能力的作用。抬升電壓參考點(diǎn)二極管D16特別注意事項(xiàng)1、D16損壞或焊反都將導(dǎo)致無5V輸出：因?yàn)閁1的GND腳與電路輸出的GND斷開了，Vin和GND間無電壓輸入。了解開關(guān)電源原理；開關(guān)電源是交流經(jīng)過變壓器變壓、二極管整流后，通過控制開關(guān)管的導(dǎo)通和斷開，以此調(diào)節(jié)整流后的電壓進(jìn)入下一級(jí)的時(shí) 間間隔，既開的時(shí)候有電壓送下去，關(guān)

25、的時(shí)候沒有電壓送下去，送下去電壓的線路上會(huì)有一個(gè)電容，有電壓時(shí)，此電壓對(duì)芯片 供電并對(duì)電容充電（一般是電感、電容組成的濾波網(wǎng)絡(luò)），當(dāng)沒有電壓送下去時(shí)，電容放電對(duì)芯片供電。輸出的電壓幅度由開 的時(shí)間和關(guān)的時(shí)間調(diào)節(jié)，而開和關(guān)的時(shí)間由對(duì)輸出電壓的取樣，取樣電壓和基準(zhǔn)電壓的比較電路控制。1.2、單相表供電原理：變壓器供電、阻容供電；單相表變壓器供電1、單相表變壓器供電原理和三相表變壓器供電原理相同，只是只有一個(gè)變壓器。單相表阻容供電1、單相表阻容供電原理圖如下：壓敏電阻RV1、壓敏電阻RV1的工作原理、壓敏電阻RV1在此電路中的作用、壓敏電阻RV1特別注意事項(xiàng)與三相表中的壓敏相同。聚脂電容C1聚脂電容

26、C1的工作原理電容對(duì)于交流有容抗：原理就是Xc=1/2nf C聚脂電容兩極間可以承受的電壓能做到很大：250V以上，一般275V。聚脂電容C1在此電路中的作用本電路中C1以容抗的原理對(duì)輸入的220V、50Hz的交流電壓進(jìn)行分壓，把通過電容后的電壓降低到可以用整流二極管進(jìn) 行整流，后級(jí)可以濾波輸出直流電的程度。聚脂電容C1特別注意事項(xiàng)聚脂電容沒有極性，但是一定注意耐壓值要足夠。線繞電阻R1線繞電阻R1的工作原理電阻在電路中由歐姆定律可知：I=U/R。電路中的電流與電路中的電阻成反比：既電路中電阻越大，則電路中的電流越小， 所以電阻在電路中有限制電流太大的作用。且線繞電阻的功率可以做得很大，以滿足

27、對(duì)供電功率的要求。線繞電阻R1在此電路中的作用R1在本電路中的作用就是限制輸入下一級(jí)（給D1、D2）的電流過大，達(dá)到保護(hù)D1、D2的目的。線繞電阻R1特別注意事項(xiàng)線繞電阻是電阻絲繞在瓷芯上制成的電阻，然后再加絕緣層和絲印層。絕緣層的材料一般都不是很強(qiáng)固，使用中要注意不 能損壞絕緣層。穩(wěn)壓二極管D1穩(wěn)壓二極管D1的工作原理穩(wěn)壓二極管的工作原理是利用二極管的反向擊穿特性：反向電流到達(dá)二極管的限額后，二極管將反向擊穿，此時(shí)二極管兩 端電壓將保持在一個(gè)固定的值不變，既把電壓鉗位在一個(gè)固定值，達(dá)到穩(wěn)壓的的目的。穩(wěn)壓二極管D1在此電路中的作用D1在本電路中就是把輸入到整流二極管D2上的電壓鉗位為一個(gè)D2可

28、以承受的電壓值。1N4739A的穩(wěn)壓值是9V左右。穩(wěn)壓二極管D1特別注意事項(xiàng)不能焊反，焊反后將正向?qū)?，C1、R1直接對(duì)地短路，流過C1、R1、D1的電流過大，可能損壞以上器件。后級(jí)D2無 電壓輸入，電表不工作。整流二極管D2整流二極管D2的工作原理、整流二極管D2在此電路中的作用、整流二極管D2特別注意事項(xiàng)同三相表的485電源的半波整流電路。濾波電容C2、C3濾波電容C2、C3的工作原理、濾波電容C2、C3在此電路中的作用、濾波電容C2、C3特別注意事項(xiàng)同三相表的濾波電容和旁路電容。三極管偏置電阻R2、穩(wěn)壓管D3、三極管Q1、電容C4工作原理、在此電路中的作用偏置的意思是對(duì)三極管而言：三極管

29、的基極和發(fā)射極之間的PN結(jié)如果有正偏置電壓和正偏置電流，且達(dá)到三極管的特性 要求，三極管集電極有提供足夠的電壓電流，三極管才能工作在放大和飽和區(qū)。如果沒有D3,那么R2本來是起到為Q1提供 偏置電壓和電流的。如果沒有R2,那么Q1基極是沒有電壓和電流的，Q1是不能工作的。此電路中加了 D3,那么整個(gè)電路是 這樣工作的：經(jīng)過D2整流后的電壓通過R2后加到穩(wěn)壓管D3上，D3的穩(wěn)壓特性使Q1基極的對(duì)地電壓鉗位為一固定值。同時(shí) R2為Q1基極提供偏置電流，Q1導(dǎo)通，Q1輸出的電壓為D3的鉗位的基極電壓減去Q1基極和發(fā)射極之間的結(jié)電壓。Q1輸出 的電流Ie等于R2提供基極電流Ib乘以（Q1的放大倍數(shù)+1

30、），（注意：提供給Q1的電能量是通過送給集電極的整流后的電 壓和電流，但是輸出的電壓、電流的變化規(guī)律是由基極的電壓、電流決定的）。而且R2的阻值大小決定了輸入D3的電流大小， R2對(duì)D3起限電流保護(hù)的作用。通過R2的電流Ib是經(jīng)過D2整流、C1、C2濾波后的，Q1的基極加的電容C4也是對(duì)Ib起旁路作用的，把Ib中的交流分 量進(jìn)一步減小，由Ie=（1+閔Ib可知交流分量將很少能從Q1發(fā)射極輸出。此電路有對(duì)電源濾波的作用。綜上所述，電阻R2、穩(wěn)壓管D3、三極管Q1、電容C4是起穩(wěn)壓、濾波作用的。三極管偏置電阻R2特別注意事項(xiàng)1、二極管、三極管極性問題；2、二極管工作電流問題，輸入電流達(dá)到工作電流，

31、二極管才有穩(wěn)壓性能；3、R2的大小決定了 Q1輸出電流大小，也決定了 D3是否穩(wěn)壓，所以R2阻值的選擇很重要，要試驗(yàn)；4、故障就是與以上3點(diǎn)相關(guān)的故障。濾波電容C5、C6濾波電容C5、C6的工作原理、在此電路中的作用、特別注意事項(xiàng)與三相表整流后的濾波電容相同。2、采樣計(jì)量原理：2.1、電壓采樣：電阻降壓采樣（詳細(xì)）、原理圖如下：工作原理、在電路中的作用圖中A和GND為輸入的單相電壓（相當(dāng)于UA和N或火線和零線），計(jì)量芯片的采樣輸入端為V1P、V1N，計(jì)量芯片會(huì) 把這兩管腳的電壓差作為采樣信號(hào)，并在計(jì)量芯片內(nèi)部進(jìn)行功率計(jì)算（P=UIcos）。圖中R1-R15相當(dāng)于一個(gè)可調(diào)電阻R，然后R和R17串

32、聯(lián)分壓，再通過R16限流、C11、C12濾波后送入計(jì)量芯片。R18 是個(gè)可選器件，當(dāng)調(diào)節(jié)R使R為最小時(shí)，送入計(jì)量芯片的電壓還太高的話再加上R18,讓R18與R16再串聯(lián)分壓，使送入計(jì) 量芯片的電壓進(jìn)一步減小。R19是限流電阻，也是使V1P管腳與GND相連，使V1N、V1P之間能輸入取樣電壓。C13是管腳V1P的濾波電容。特別注意事項(xiàng)1、電壓采樣電阻我公司一般使用片式電阻，片式電阻可能會(huì)斷掉，如果遇見V1N、V1P之間沒有采樣電壓或電壓值異常， 可以首先測(cè)量圖中每個(gè)電阻是否正常：使用萬用表測(cè)每個(gè)電阻兩端，阻值應(yīng)該比它本身略?。ㄒ?yàn)樵陔娐分忻總€(gè)電阻兩端都會(huì) 相當(dāng)于焊接有并聯(lián)電阻。直接2個(gè)電阻并聯(lián)或

33、電阻一端懸空則不適用以上的阻值測(cè)量方法，阻值則要按實(shí)際測(cè)量為準(zhǔn)）。電壓互感器采樣（詳解）；原理圖如下：工作原理、在電路中的作用如圖所示，在1、2腳之間輸入需要采樣的電壓，3、5之間則輸出采樣后的電壓，比如輸入220V，輸出0.77V，（輸入電 壓和輸出電壓的變化是電壓互感器本身決定的，因電壓互感器不同而不同）。輸出的0.77V直接送到計(jì)量芯片的V1N、V1P管 腳。如果是三相電壓，則要把三個(gè)輸出的（對(duì)應(yīng)輸入N）一端（比如圖中1腳為UA，2腳為N，則5腳“為輸出的對(duì)應(yīng)輸入為N 的一端”）連接在一起作為取樣信號(hào)的基準(zhǔn)參考零電位。既我公司電路中的：Vref。注意事項(xiàng)使用電壓互感器的好處是采樣后的電壓

34、是和輸入的電壓隔離的，對(duì)于從電壓線路傳導(dǎo)來的高頻干擾電表的信號(hào)有衰減作用， 電表能通過抗電磁干擾（浪涌、群脈沖、脈沖電壓等）的能力比直接電阻降壓取樣的要強(qiáng)。但是對(duì)電壓互感器的變比精度要求高，制作電壓互感器的材料工藝都會(huì)要求更嚴(yán)格，成本就高。電阻降壓再電壓互感器采樣（詳解）；原理圖如下：工作原理、在電路中的作用電阻降壓再電壓互感器采樣是綜合以上兩種采樣而成的。原理同上兩種綜合。注意事項(xiàng)1、成本比單純電壓互感器采樣低，而隔離比單純電阻采樣高。2、如果VT1和Vref之間沒有電壓或電壓異常，則要查R9與N之間有沒有電壓，如果有，則故障在VT1和Vref連接的電路上。如果R9和N之間沒有電壓則要查R8

35、、R7R1對(duì)N是否有電壓（注意改變?nèi)f用表的量程：UA和N之間是輸入的電壓220V、100V、57.7V等），來判斷是否有個(gè)電阻不正常。2.2、電流采樣：電流互感器采樣原理圖如下：工作原理、在電路中的作用圖中除RL外的電路就是電流互感器的電路，電流互感器原理就是變壓器原理：U1/U2=T1/T2，I1/I2=T2/T1。那么我們的 電壓互感器是輸入1.5A，輸出7.5mA的話，其實(shí)就是初級(jí)“ITurn”為1圈,則次級(jí)”N2Ts”為1.5A/7.5mA=200圈。輸出的電流必須要轉(zhuǎn)化為電壓加到計(jì)量芯片的電流通道上，由歐姆定律U=RI，在電流通道的兩個(gè)管腳之間加一個(gè)電阻，則 可以使兩管腳之間的電壓隨

36、輸入的電流變化而變化。達(dá)到采樣的目的。當(dāng)然RL取樣電阻周圍還有電容旁路、濾波，或者還有電阻限流。其原理和前面講的相同。注意事項(xiàng)1、取樣電阻的值要滿足計(jì)量芯片的輸入要求：最小要多少才能計(jì)量，最大要多少才不會(huì)溢出。這些參數(shù)要電流規(guī)格、電流 互感器變比、取樣電阻值、計(jì)量芯片自身參數(shù)決定。計(jì)量芯片V1N、V1P管腳之間沒有電壓，則查RL兩端是否短路，沒有短 路則焊下電流互感器次級(jí)，再給電流互感器次級(jí)另外單獨(dú)焊接一個(gè)電阻，加電流測(cè)試單獨(dú)電阻兩端是否有電壓，有電壓，則電 流互感器是好的，芯片電壓取樣的部分有問題（包括電阻、電容、芯片本身）：有短路（把取樣電壓接地）或開路（電壓線路 開路，電壓不能到芯片管腳

37、去）。錳銅分流器采樣；原理圖如下：工作原理、在電路中的作用圖中電流流過錳銅分流器，在黃色和藍(lán)色引線之間的電阻由歐姆定律U=RI可以取樣流過的電流，其取樣值一般會(huì)降低很多 倍，和使用的錳銅分流器的取樣電阻有關(guān)。我公司使用的錳銅分流器取樣的電阻一般有：120uQ、300uQ、500uQ、1000uQ、 1600uQ。那么相應(yīng)的降低倍數(shù)為：1/120u=83333 倍；1/300 u =3333 倍；1/500u=2000 倍；1/1000u=1000 倍；1/1600u=625 倍。然后經(jīng)過R1、R2限流、C1、C2、C3濾波、移相位，最后送入計(jì)量芯片。C2是調(diào)節(jié)容感性誤差的電容，硬件校表的電 表

38、必須有焊盤保留。軟件校表的電表通過軟件可以調(diào)節(jié)容感性誤差，一般沒有這個(gè)焊盤。2.3、計(jì)量芯片原理：電源、晶振、采樣輸入、脈沖輸出、各種信號(hào)輸出等；原理圖如下：圖中是ADE7755的功能框圖。ADE7755的工作過程大概如下：1、外部電路提供“AVDD”模擬電源、“DVDD”數(shù)字電源給芯片：一般我們電表直接把這兩個(gè)腳并聯(lián)到VCC上（電表供給主 芯片的電壓），不會(huì)分別提供不同的“AVDD”模擬電源、“DVDD”數(shù)字電源；2、外部電路提供外加時(shí)鐘，一般是在“CLKIN”和“CLKOUT”之間加一個(gè)石英晶體振蕩器，為ADE7755提供時(shí)鐘；3、 通過的電平選擇，地和接通（下拉）或AVDD（DVDD）與

39、接通（上拉），從而改變的電平狀態(tài)，為高電平（上 拉）或?yàn)榈碗娖剑ㄏ吕?，可以選擇高通濾波器HPF是否選通，為高電平時(shí)，HPF選通。電表使用ADE7755時(shí)要使HPF選 通。既與AVDD （DVDD）接通。4、 按照要做的電表的規(guī)格需要，確定SCF、S0、S1的電平狀態(tài)（高或低），具體數(shù)據(jù)如下：5、按照電流采樣信號(hào)的范圍情況，確定G0、G1是接地還是接高電平。具體數(shù)據(jù)如下：圖中G表示增益。6、腳（ADE7755復(fù)位腳）接高電平，使ADE7755不會(huì)復(fù)位。7、REF （基準(zhǔn)電壓輸入或輸出都可以）一般使用ADE7755內(nèi)部的基準(zhǔn)源，在REF與GND之間要加電解電容和瓷片（貼 片）電容濾波、旁路。8、

40、以上各腳的狀態(tài)確定后，ADE7755就可以正常工作了。把V1通道（V1N、V1P）和V2通道（V2N、V2P）的信號(hào)在 內(nèi)部進(jìn)行相關(guān)處理（P=UIcos,F1、F2輸出脈沖處理，CF輸出脈沖處理等等），輸出F1、F2間脈沖，CF的脈沖。其他的計(jì)量芯片工作情況大致與ADE7755相象，只是可能是三相電能計(jì)量、內(nèi)置晶振、頻率的選擇方法等等不同，對(duì)于誤 差、相位、功率等等有著更精確的算法和補(bǔ)償。注意事項(xiàng)如果電表顯示正常，而沒有脈沖輸出，可以查計(jì)量芯片的工作狀態(tài)。按照如上所說的原理：首查電源，次查輸入信號(hào)和輸 出信號(hào)、再查晶振。如果有輸入沒輸出，那就是輸出口有問題，開路或?qū)Φ囟搪?。如果輸出口沒有開路，

41、也沒有對(duì)地短路，那 就只能是計(jì)量芯片壞了。如果這些都正確，那將可能是計(jì)量芯片和單片機(jī)通訊線路有問題（開路或?qū)Φ囟搪罚赃@時(shí)要查 電表顯示項(xiàng)是否有電壓顯示（沒有校準(zhǔn)的電表電壓可能不正確，但是顯示的電壓能隨著電表加的電壓波動(dòng)而波動(dòng)，則表明計(jì)量 芯片和單片機(jī)通訊正常。這時(shí)就要查485 口是否通，波特率是否正常。注意：查波特率時(shí)，程序可能會(huì)自適應(yīng)帶“FE”開頭的數(shù) 據(jù)，但是校表軟件是不發(fā)“FE”的，所以最好的查波特率的辦法是使用國(guó)標(biāo)帶“FE”的掌機(jī)或PC機(jī)程序設(shè)置波特率為特定的值（1200、2400、4800、9600等），然后明確地知道波特率，再進(jìn)行校表。單片機(jī)原理（了解）：工作條件、工作過程1

42、、電源：有穩(wěn)定電源才能工作，具體電壓數(shù)值要滿足單片機(jī)本身的要求，單片機(jī)才能工作；2、晶振：晶振的頻率要正確，單片機(jī)才能正常工作；3、復(fù)位腳要滿足不復(fù)位：在單片機(jī)內(nèi)部出現(xiàn)異常時(shí)才需要對(duì)芯片復(fù)位，使單片機(jī)從程序最開始處重新運(yùn)行，程序正常運(yùn) 行后復(fù)位腳也恢復(fù)正常的非復(fù)位狀態(tài)。一直在復(fù)位也不正常，則單片機(jī)一直不能正常工作，總是在：回到程序最開始處運(yùn)行一 復(fù)位一回到程序最開始處運(yùn)行。4、與計(jì)量芯片的通訊：一般是有專門的線路直接通計(jì)量芯片的信號(hào)輸出腳；5、脈沖輸出：能收到計(jì)量芯片的輸出信號(hào)（電壓、電流有顯示），如果是從單片機(jī)輸出脈沖信號(hào)，則脈沖燈應(yīng)該閃爍，脈 沖測(cè)試信號(hào)應(yīng)該有輸出，如果沒有，則進(jìn)行一次增益

43、校準(zhǔn)，增益校準(zhǔn)合格，如果脈沖還是沒有，則查單片機(jī)脈沖輸出口是否有 信號(hào)。6、各種信號(hào)輸出：各種信號(hào)（如1Hz輸出、有功遠(yuǎn)動(dòng)輸出、需量更替信號(hào)輸出等等）的輸出都是當(dāng)電表狀態(tài)滿足軟件要輸 出信號(hào)的要求時(shí)，由單片機(jī)管腳輸出信號(hào)，經(jīng)過輸出電路的器件（電阻、三極管、光耦等等）輸出到功能端子上。注意事項(xiàng)判斷單片機(jī)是否損壞和判斷計(jì)量芯片的方法相象。3、主電源VDD給電表各個(gè)部分（單片機(jī)、紅外、EEPROM、計(jì)量芯片、光耦、脈沖燈）供電的電路原理圖如下：圖一圖二工作原理、在電路中的作用工作原理是：1、二極管的單向?qū)щ娦?，此電路中VDD到VCM、VCW、VCU都是經(jīng)過了一個(gè)二極管，二極管導(dǎo)通時(shí)，會(huì)有0.7V的P

44、N結(jié)電壓降，現(xiàn)在大家可以 明白為什么電源供電電路中要在MC7805CT的GND管腳加一個(gè)二極管抬升電壓了。VDD到VCM、VCW、VCU之間加二極管是為了 VCM、VCW、VCU之間的電壓隔離（只是電路通斷的隔離，不是我們經(jīng) 常說的抗EMC的隔離），可以看到：如果VCM出現(xiàn)一個(gè)異常高壓U，那么D201降截止，U不能影響VDD，也就不能影響其 他VCW、VCU。避免了一個(gè)電路損壞，而全部電路損壞。對(duì)于只要一個(gè)電源的表：比如單相表或三相的簡(jiǎn)易表則沒有這個(gè)必要。2、 電源并聯(lián)使用特性（電池和超級(jí)電容），電容的儲(chǔ)能特性（超級(jí)電容）兩個(gè)電源并聯(lián)時(shí)，起作用的將只有電壓高的那個(gè)電源，電壓低的那個(gè)串接有二極管

45、，二極管將因?yàn)榉雌枚刂梗瑥亩?壓低的那個(gè)電源不會(huì)有電流輸出（既不工作）。圖中C203、B201、D204正是起到了這樣的作用。C203、B201、D204這樣接的原因是：利用電容儲(chǔ)能的特性，保證B201不會(huì)長(zhǎng)期工作，達(dá)到節(jié)約B201電能的作用。當(dāng) 有外部電源供給VDD時(shí)，VDD將通過D203、R201對(duì)C203進(jìn)行充電，當(dāng)C203的電壓達(dá)到VDD減去D203的結(jié)電壓時(shí)，C203 上的電壓將不能再高，對(duì)C203的充電完成。當(dāng)VDD消失后（外部電源停止供電），C203將通過R201對(duì)VCU進(jìn)行供電，D203 因?yàn)榉雌刂?，C203不會(huì)對(duì)D203之前的電路供電。此時(shí)D204兩端電壓為反偏，因?yàn)?/p>

46、C203電壓是VDD減去D203的結(jié)電壓， 約5V，而電池B201的電壓是3.6V，所以B201不能通過D204對(duì)電路供電，只有C203供電。當(dāng)C203供電導(dǎo)致自身電壓降低到2.9V（3.6-0.7）時(shí)，D204正偏且電壓達(dá)到0.7V，D204導(dǎo)通，B201通過D204放電對(duì) 電路進(jìn)行供電。并且B201也會(huì)通過R201對(duì)C203充電，C203兩端電壓將一直保持一定值（B201電壓減去D204正向壓降）。至于B202及其周圍電路，則是和B201相同，為什么要多加一個(gè)電池呢，是為了能夠保證使用電池供電的時(shí)間更長(zhǎng)。當(dāng)兩 個(gè)電池供電使，相當(dāng)于兩個(gè)電壓相同的電源并聯(lián)，供給外部電路的電流將一個(gè)電源一半，電

47、池消耗能量的速度也將是原來的一 半。我公司一般的做法是B201及周圍電路和B202周圍電路全做好，B202不安裝在電表上，而把B202的位置預(yù)留下，當(dāng)客 戶實(shí)際使用時(shí)，檢查B201的電壓不夠了再安裝上B202，由B202供電。多功能表檢測(cè)3.6V電池電壓可以檢測(cè)到的電壓值為最 高3.6V，然后電池電壓下降則檢測(cè)值也隨之下降，基本保持一致（有一點(diǎn)點(diǎn)偏差，但不會(huì)太大），直到電池電壓為0V。有人會(huì)問，那么B202不會(huì)對(duì)B201充電嗎？對(duì)非充電電池充電是可能導(dǎo)致電池?fù)p壞，甚至爆炸的啊。這里在B201和B202 之間是有D204、D206隔著的。D204處于反偏，則B202不能對(duì)B201進(jìn)行充電。C20

48、3、B201、B202的工作電流檢測(cè)：測(cè)試分別串聯(lián)在C203、B201、B202上的R201、R202、R204兩端的電壓，再使 用歐姆定律I=U/R計(jì)算，可以得出C203、B201、B202相應(yīng)的工作電流。B201、B202的電壓檢測(cè)，B201、B202分別經(jīng)過D205、D207給單片機(jī)一個(gè)信號(hào)BATA （電壓和電流）。R203是為了穩(wěn)定BATA信號(hào)，不然BATA波動(dòng)則直接影響單片機(jī)檢測(cè)值。然后R203和C204組成一個(gè)對(duì)尖峰噪聲的吸收、瀉放電路，當(dāng)有 噪聲時(shí)，C204對(duì)高頻信號(hào)短路，使噪聲對(duì)地。噪聲過后，C204通過R203放電，去除C204上存儲(chǔ)的高于BATA的電量。而R203的選擇要很

49、大（10M以上），因?yàn)锽201、R202、D205、R203是組成了一個(gè)回路的，如果R203太小，將導(dǎo)致B201、B202通過以上回路放電的電流過大，造成電池功耗損失。3、三極管的導(dǎo)通控制特性（6V電池是否加入VCU供電由單片機(jī)控制）。圖二是6V電池在電表電路中的電路。圖中CTLWB是單片機(jī)給的是否使6V電池參加電表工作的信號(hào)（控制信號(hào)，由軟件 控制）。R8、R9是Q202的偏置電阻，B203通過R205、R206、R207給Q202集電極提供電源。當(dāng)CTLWB為低電平時(shí)， Q202由于基極沒有電壓和電流而截止，Q202截止則Q201基極電壓懸空，Q201基極電壓為B6V，Q201因?yàn)榛鶚O無電

50、流而截 止，B6V不能通過Q201, 6V電池不能參加電路工作。當(dāng)CTLWB為高電平時(shí)，由于R208、R209的分壓作用，使Q202基極和發(fā)射極之間有電壓（且超過Q202的死區(qū)電壓） 電流，Q202導(dǎo)通。Q202導(dǎo)通則Q202集電極電壓為低電平，R207接Q202集電極端為低。這樣B6V因?yàn)镽206、R207分壓 對(duì)Q201基極提供偏置電壓和基極電流。Q201導(dǎo)通，B6V通過Q201的集電極到發(fā)射極，然后再通過D208到VCU，Q201對(duì) 電路進(jìn)行供電。各位同事要自己分析各個(gè)器件的作用。注意事項(xiàng)當(dāng)已經(jīng)判斷電源板提供的電壓是正常的，而VDD電壓為零或沒有5V時(shí)，可以分別斷開D201、D202、D

51、203再檢查VDD 是否恢復(fù)正常。如果斷開某一路后VDD恢復(fù)正常，則表明此路電路有短路，可以進(jìn)一步查后級(jí)電路。4、通訊：4.1、紅外通訊；原理圖如下：工作原理、在電路中的作用工作原理是紅外發(fā)射管把電信號(hào)變紅外光，紅外接收頭把紅外光變電信號(hào)。圖中VCB、VCA是由VCU通過單片機(jī)控制的，提供給紅外發(fā)射電路和紅外接收電路的工作電壓。C1、C2對(duì)VCB進(jìn)行濾 波（同前面的電源濾波）。R1為Q1的偏置電阻，但是R1要選擇恰當(dāng)，做到當(dāng)沒有TXDI （通訊內(nèi)容：數(shù)字信號(hào)，表現(xiàn)為電平 形式，高電平為1,低電平為0）信號(hào)時(shí)，Q1不會(huì)導(dǎo)通，當(dāng)有TXDI信號(hào)高電平時(shí)Q1會(huì)導(dǎo)通。R2是單片機(jī)給的TXDI信號(hào)的 限流

52、電阻。當(dāng)TXDI為高時(shí)，Q1導(dǎo)通，VCB通過Q1集電極到發(fā)射極，再通過R3、R4加到紅外發(fā)射管D1正極上，電流流過 D1到電源地，D1發(fā)射出紅外光信號(hào)。R3、R4為并聯(lián)，如果只焊接一個(gè)則流過D1的電流會(huì)小一些，D1發(fā)的紅外光會(huì)弱一些， 如果調(diào)整R3、R4的值會(huì)影響紅外通訊的功耗和通訊距離：功耗大則通訊距離遠(yuǎn)，功耗小則通訊距離近。當(dāng)TXDI為低時(shí)，Q1 截止，VCB不能通過Q1,不能使D1發(fā)射紅外信號(hào)。這樣D1就會(huì)按照TXDI信號(hào)的高低電平變化而發(fā)射或不發(fā)射紅外光信號(hào)， 接收到D1發(fā)射的紅外光信號(hào)按照相反的理論就是紅外接收的過程：有光信號(hào)則輸出高電平，無光信號(hào)則輸出低電平。然后按照 規(guī)約的編碼規(guī)

53、則進(jìn)行處理，就實(shí)現(xiàn)了紅外通訊。U1就是把紅外光信號(hào)轉(zhuǎn)換為高低電平的專門器件：紅外接收頭。VCA通過R5給U1提供電源，C3是對(duì)VCA的旁路電容。 U1的OUT腳按照接收到的紅外信號(hào)的變化而變化，輸出高電平或低電平。VCA通過R6給OUT腳一個(gè)高電平，但是R6的阻 值很大，當(dāng)OUT腳為低電平時(shí)，VCA通過R6給OUT腳的高電平將被拉為低電平，給單片機(jī)的RXDI為低電平。當(dāng)OUT腳為 高電平時(shí)，給單片機(jī)的RXDI為高電平。這樣給單片機(jī)的RXDI信號(hào)將隨U1接收到的紅外光信號(hào)的變化而變化，實(shí)現(xiàn)外部信號(hào) 和單片機(jī)的通訊。注意事項(xiàng)紅外通訊不成功則按照以上的信號(hào)流程檢查各個(gè)環(huán)節(jié)是否有電信號(hào)，判斷相關(guān)的器件

54、是否損壞。原則是：信號(hào)能通過，則 器件是好的；信號(hào)不能通過，則器件是壞的。4.2、485 通訊；原理圖如下：工作原理、在電路中的作用光耦合器的光隔離原理，485芯片的通信原理。如圖所示，光隔離器內(nèi)部是一個(gè)發(fā)光二極管和一個(gè)光敏三極管構(gòu)成的。圖中，U1的發(fā)光二極管正端通過R4連接到V485。當(dāng)RXD1A為高電平時(shí)，U1內(nèi)的發(fā)光二極管由于兩端電壓沒有達(dá)到二 極管正向?qū)妷海远O管不導(dǎo)通，二極管不會(huì)發(fā)出光信號(hào)，光敏三極管因?yàn)榛鶚O沒有信號(hào)而截止（不導(dǎo)通），Q1基極也 就沒有信號(hào)，Q1也是截止，則RXDA不能通過Q1與GND （低電平）相通，RXDA的電壓為通過R1連通VCM的電壓，RXDA 為高電

55、平。既RXD1A為高電平，RXDA也為高電平。當(dāng)RXD1A為低電平時(shí)，U1內(nèi)部的發(fā)光二極管因?yàn)檎蚱枚鴮?dǎo)通，發(fā)光二極管發(fā)出光信號(hào)，光敏三極管接收到這個(gè)光信 號(hào)而導(dǎo)通，VCM通過光耦的光敏三極管、R3對(duì)Q1提供基極偏置電壓、電流，Q1導(dǎo)通，Q1集電極和發(fā)射極導(dǎo)通，RXDA接 在Q1集電極，集電極和發(fā)射極導(dǎo)通，發(fā)射極是接GND的，所以RXDA電平為GND，RXDA為低電平。既RXD1A為低電平， TXDA也為低電平。以上就是RXD1A和RXDA的傳輸，過程中可以看到RXD1A轉(zhuǎn)化為RXDA后，所有的信息都沒有變化，那么為什么要通 過光耦轉(zhuǎn)化一下呢，又沒有放大、衰減或進(jìn)行其他的處理。這里只有一個(gè)目

56、的：使RXD1A和RXDA沒有電路（有電子信號(hào)直 接連通的電路）上的連接，這樣可以使RXD1A處出現(xiàn)的破壞性信號(hào)（高電壓、大能量的干擾或錯(cuò)接）不能直接加入RXDA信 號(hào)線路，保護(hù)RXDA線路。那為什么要保護(hù)RXDA線路呢？是因?yàn)镽XD1A是485通訊的線路信號(hào)，485的通訊線路在實(shí)際使用時(shí)是有引線連接到電 表表殼以外的，連接到表殼以外的引線就有可能會(huì)接入高電壓、大能量的破壞性信號(hào)（比如被雷電擊中）。而RXDA線路是直 接連接到單片機(jī)的管腳的，RXDA出現(xiàn)的破壞性信號(hào)將直接接入單片機(jī)，會(huì)破壞單片機(jī)。此時(shí)單片機(jī)被破壞將不只是破壞了 RXDA 這一個(gè)線路，而將是不可預(yù)知的破壞，可能是RXDA （通訊

57、）損壞，可能是單片機(jī)全部損壞。當(dāng)RXDA和RXD1A之間用光耦 隔離后，RXD1A上出現(xiàn)的破壞性信號(hào)將被光耦進(jìn)行隔離（或衰減），因?yàn)楣饷羧龢O管最大的輸出信號(hào)最多只能是它導(dǎo)通的情況， 破壞性信號(hào)的峰值再大，光敏三極管最多也只能是導(dǎo)通。當(dāng)然，破壞性信號(hào)峰值很大時(shí)，可能會(huì)損壞光耦的發(fā)光二極管。但是在實(shí)際應(yīng)用中，也發(fā)生過+6KV、-6KV脈沖電壓試驗(yàn)（電表所有電壓、電流線短接在一起為A點(diǎn)，電表所有功能端子 短接在一起為B點(diǎn)，A、B兩點(diǎn)之間加脈沖電壓）后，電表單片機(jī)損壞的事件。我們分析原因可能是：破壞性信號(hào)的頻率很高， 電壓峰值很高（6KV），通過空間輻射使RXDA產(chǎn)生強(qiáng)信號(hào)，強(qiáng)信號(hào)損壞單片機(jī)。當(dāng)時(shí)的那

58、款表會(huì)損壞主要原因是因?yàn)槭褂玫?單片機(jī)的作為RXDA的口抗干擾能力不好，為了解決這個(gè)問題，我們換用了另外一種有防高電壓破壞信號(hào)功能的光耦（TLP421-GR :白色的顏色，可能大家還有影象）。同RXD1A和RXDA的光耦隔離原理，TXD1A和TXDA、CTLA和CTL1A也是同樣進(jìn)行工作的。明白了光耦的通信原理，我們接著講通過光耦的信號(hào)是從哪里來的，又到哪里去的。總體來說485通訊電路的目的是實(shí)現(xiàn)電表（單片機(jī)）和外界（通過485 口）的儀器（個(gè)人電腦或掌上電腦）的通訊，這里 我們定義儀器為主站（因?yàn)槲覀兪强刂苾x器，主動(dòng)發(fā)出信號(hào)），電表為從站（跟從主站的信號(hào)被動(dòng)做出反應(yīng)）。主站信號(hào)肯定 是從儀器

59、來，到單片機(jī)去；然后應(yīng)答的信號(hào)又從單片機(jī)來，到儀器去。從而實(shí)現(xiàn)了通訊。485電路只有兩根線，信號(hào)用兩根線的電壓差來表示（差模傳輸）：電壓差為高電平（一般要求2.9V以上）則表示信號(hào)1， 電壓差為低電平（0.9V以下）則表示信號(hào)0，換言之就是485電路只有一個(gè)信號(hào)通道。那么主站信號(hào)和應(yīng)答信號(hào)都是從一個(gè)信 號(hào)通道通過，那肯定會(huì)沖突，信號(hào)傳輸時(shí)，如果主站信號(hào)和應(yīng)答信號(hào)一起在通道上出現(xiàn)時(shí)，那通道上的信號(hào)將是混亂的，無法 分辨哪個(gè)電平是主站信號(hào)，哪個(gè)電平是應(yīng)答信號(hào)，如果全部接收進(jìn)行解碼，那解碼后的數(shù)據(jù)也是不符合規(guī)約的，數(shù)據(jù)不符合規(guī) 約，程序就無法識(shí)別和進(jìn)行相應(yīng)處理，通訊就會(huì)失敗。所以我們就要控制485芯

60、片和單片機(jī)，讓它們知道現(xiàn)在是主站信號(hào)還是 應(yīng)答信號(hào)，然后它們?cè)俑鶕?jù)信號(hào)的性質(zhì)進(jìn)行處理。當(dāng)主站沒有發(fā)出主站信號(hào)時(shí)，電表也不會(huì)發(fā)出應(yīng)答信號(hào)。所以，當(dāng)主站和電表沒有進(jìn)行通信時(shí)，電表一直處于等待主站信 號(hào)的狀態(tài)，就要求通道處于接收（電表接收信號(hào)）狀態(tài)，電表接收到主站信號(hào)后，單片機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的處理，單片機(jī)控制 通道處于發(fā)送（電表給儀器信號(hào)）狀態(tài)，單片機(jī)發(fā)送應(yīng)答信號(hào)，應(yīng)答信號(hào)通過485電路給儀器，儀器接收到信號(hào)進(jìn)行處理。圖中，RE_、DE是控制SN75LBC184P處于接收還是發(fā)送通道工作的控制腳。RE_為低時(shí)，SN75LBC184P處于接收信號(hào) 通道工作狀態(tài)，把A、BCSN75LBC184P的第6、