一種抗交變磁場干擾的單相計量模塊的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種抗交變磁場干擾的單相計量模塊，包括錳銅分流器，錳銅分流器的兩個采樣端設(shè)置在PCB板上，兩個采樣端分別連接電流信號調(diào)制電路的兩個輸入端，電流信號調(diào)制電路的兩個輸出端分別與計量芯片的兩個信號輸入端連接，PCB板上還設(shè)置有磁保持繼電器控制端，所述錳銅分流器及其兩個采樣端和計量芯片的兩個信號輸入端之間形成至少兩個磁場等效環(huán)，處于交變磁場干擾環(huán)境下相鄰的兩個磁場等效環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的電動勢方向相反。通過磁場等效環(huán)在交變磁場的環(huán)境下產(chǎn)生方向相反的電勢從而相互抵消影響，由于磁場等效環(huán)可以消除交變磁場產(chǎn)生的電動勢，既提高了計量精度，也提高了電表對于交變磁場的抗干擾能力。
【專利說明】一種抗交變磁場干擾的單相計量模塊
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種單相表的計量模塊，具體地說涉及一種抗交變磁場干擾的單相計量模塊設(shè)計。
【背景技術(shù)】
[0002]單相表也稱作單相電能表，應(yīng)用于有功電度量的計量，可以安裝在各類終端配電箱內(nèi)。目前，單相表的設(shè)計均未對交變磁場的影響做特殊處理。當其他用戶的大電流導(dǎo)線經(jīng)過某戶無負載用戶表計時，因大電流感應(yīng)出的交變磁場會導(dǎo)致無負載用戶表計走字，雖然此類原因?qū)е碌淖咦蛛娏亢苄?，但由于現(xiàn)在空置房較多，長時間處于該干擾環(huán)境下累計電量的變化易發(fā)現(xiàn)，不時招到用戶投訴引起爭端?，F(xiàn)單相表電源設(shè)計時常采用變壓器方案，變壓器存在漏磁為交變磁場，該交變磁場隨表計輸入電壓的變化而變化，從而隨電網(wǎng)電壓變化亦會影響表計輕載時的計量精度。
[0003]為了解決上述技術(shù)問題，中國專利文獻CN202305613公布了一種錳銅電能表，包括電表電路板、錳銅分流器、一根電壓取樣信號線、二根電流取樣信號線；所述兩根電流取樣信號線的一端與所述錳銅分流器的一端相連，并緊貼所述錳銅分流器的表面以最短的距離相遇，扭絞成一根電流取樣信號扭絞線；所述電壓取樣信號線的一端與所述錳銅分流器的另一端相連；所述電流取樣信號扭絞線與所述電壓取樣信號線及所述錳銅分流器圍出面積為SI的閉合回路；所述電流取樣信號扭絞線與所述電壓取樣信號線還圍出面積為S2的閉合回路；所述SI的電流方向與所述S2的電流方向相反；所述電流取樣信號扭絞線的另一端與所述電壓取樣信號線的另一端扭絞在一起與所述電表電路板相連。該電能表可以降低交變磁場對電流信號的計量精度的干擾，但是其存在以下缺陷:首先，由于雙絞線為軟線，很難確保S1、S2不會變形，此外，由于無法確保兩根電流信號線緊貼錳銅分流器的表面以最短的距離相遇，因此該方案實施難度大，也導(dǎo)致了該方案的實施效果差。
[0004]此外，在中國專利文獻CN203025249公布了一種用于單相電能表的單相計量模塊，包括PCB板、布置在PCB板上的分別與錳銅繼電器輸入端和其輸出端相連的印制線，與所述繼電器輸入端BI相接的印制線BI置于另一層PCB板上，所述印制線通過過孔與和所述繼電器輸出端B2相接的印制線B2相連，與所述繼電器輸入端Al和其輸出端A2相接的印制線A1A2與所述印制線B1B2在過孔處分層相交。該計量模塊極大地減小了 PCB板布線對繼電器的影響，有效提高電能表對交變磁場的抗干擾能力。但是，該方案中仍存在以下的缺陷:該設(shè)計只在PCB上做了等效處理，降低了交變磁場產(chǎn)生的干擾，但是錳銅和PCB的連接線、錳銅橫截面部分并未做抗交變磁場的處理，仍然存在交變磁場產(chǎn)生的干擾。
實用新型內(nèi)容
[0005]為此，本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于現(xiàn)有技術(shù)中的單相電能表的計量模塊存在實施難度大、交變磁場消除不徹底的問題，從而提出一種實施簡單且徹底消除磁場的一種抗交變磁場干擾的單相計量模塊。[0006]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供一種抗交變磁場干擾的單相計量模塊。
[0007]本實用新型所述的一種抗交變磁場干擾的單相計量模塊，包括錳銅分流器，所述錳銅分流器的兩個采樣端設(shè)置在PCB板上，所述兩個采樣端分別連接電流信號調(diào)制電路的兩個輸入端，所述電流信號調(diào)制電路的兩個輸出端分別與計量芯片的兩個信號輸入端連接，所述PCB板上還設(shè)置有磁保持繼電器控制端，在所述錳銅分流器及其兩個采樣端和所述計量芯片的兩個信號輸入端之間形成至少兩個磁場等效環(huán)，且在交變磁場環(huán)境下相鄰的所述兩個磁場等效環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的電動勢方向相反。
[0008]本實用新型所述的抗交變磁場干擾的單相計量模塊，所述錳銅分流器的兩個采樣端通過分別設(shè)置在所述PCB板正面和反面的印制線與所述電流信號調(diào)制電路的兩個輸入端連接，所述兩條印制線分層相交于兩個交點，所述錳銅分流器及其兩個采樣端與第一交點之間形成第一磁場環(huán)，所述第一交點與第二交點之間形成第二磁場環(huán)，所述第二交點與所述計量芯片的兩個信號輸入端之間形成第三磁場環(huán)，所述第一磁場環(huán)、第二磁場環(huán)與第三磁場環(huán)組成所述磁場等效環(huán)。
[0009]本實用新型所述的抗交變磁場干擾的單相計量模塊，所述第一磁場環(huán)和第三磁場環(huán)的有效面積之和與所述第二磁場環(huán)的有效面積相同。
[0010]本實用新型所述的抗交變磁場干擾的單相計量模塊，在交變磁場環(huán)境下，所述第一磁場環(huán)和第三磁場環(huán)內(nèi)形成的電動勢方向與所述第二磁場環(huán)內(nèi)形成的電動勢方向相反。
[0011]本實用新型所述的抗交變磁場干擾的單相計量模塊，所述反面的印制線通過設(shè)置在PCB板上的過孔與所述電流信號調(diào)制電路的輸入端連接。
[0012]本實用新型所述的抗交變磁場干擾的單相計量模塊，所述錳銅分流器設(shè)置在磁保持繼電器內(nèi)。
[0013]本實用新型所述的抗交變磁場干擾的單相計量模塊，所述錳銅分流器通過磁保持繼電器安裝在所述PCB板上。
[0014]本實用新型所述的抗交變磁場干擾的單相計量模塊，所述錳銅分流器橫截面與所述PCB板處于同一水平面。
[0015]本實用新型的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點。
[0016](I)本實用新型所述的抗交變磁場干擾的單相計量模塊，包括錳銅分流器、電流信號調(diào)制電路、計量芯片，在所述錳銅分流器及其兩個采樣端和所述計量芯片的兩個信號輸入端之間形成至少兩個磁場等效環(huán)，且在交變磁場環(huán)境下相鄰的所述兩個磁場等效環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的電動勢方向相反。由于所述磁場等效環(huán)可以消除交變磁場產(chǎn)生的電動勢，避免了交變電流對信號的影響，有效避免了現(xiàn)有技術(shù)中交變磁場的產(chǎn)生干擾的問題，通過磁場等效環(huán)在交變磁場的環(huán)境下產(chǎn)生方向相反的電勢，從而相互抵消影響，不僅提高了計量精度，也有效提高了電表對于交變磁場的抗干擾能力。
[0017](2)本實用新型所述的抗交變磁場干擾的單相計量模塊，所述磁場等效環(huán)包括所述第一磁場環(huán)、第二磁場環(huán)和第三磁場環(huán)，所述錳銅分流器及其兩個采樣端與第一交點之間形成第一磁場環(huán)，所述第一交點與第二交點之間形成第二磁場環(huán)，所述第二交點與所述計量芯片的兩個信號輸入端之間形成第三磁場環(huán)。采用這種方式設(shè)置的第一磁場環(huán)和第三磁場環(huán)，其形成的內(nèi)部電動勢方向相同，且與所述第二磁場環(huán)的方向相反，這樣，在交變磁場環(huán)境下，相鄰的兩個磁場等效環(huán)內(nèi)的電動勢方向相反，第一磁場環(huán)和第三磁場環(huán)可以將第二磁場環(huán)在交變磁場的環(huán)境下產(chǎn)生的電動勢抵消，從而降低了使用過程中交變磁場的干擾，提高了計量精度。
[0018](3)本實用新型所述的抗交變磁場干擾的單相計量模塊，所述第一磁場環(huán)和第三磁場環(huán)的有效面積之和與所述第二磁場環(huán)的有效面積相同，這樣，由于第一磁場環(huán)和第三磁場環(huán)的有效面積之和與所述第二磁場環(huán)的有效面積相同，在交變磁場的環(huán)境下，第一磁場環(huán)和第三磁場環(huán)內(nèi)部產(chǎn)生的電動勢累加后與第二磁場環(huán)內(nèi)的電動勢基本相同，且方向相反，于是進行相互抵消，消除了交變磁場的影響。
[0019](4)本實用新型所述的抗交變磁場干擾的單相計量模塊，在交變磁場的環(huán)境下，所述第一磁場環(huán)和第三磁場環(huán)內(nèi)的電動勢方向與所述第二磁場環(huán)內(nèi)的電動勢方向相反，由于相鄰的兩個磁場等效環(huán)內(nèi)的電動勢方向相反，更容易相互抵消，交變磁場的影響消除的更徹底，電表的計量精度更高。
[0020](5)本實用新型所述的抗交變磁場干擾的單相計量模塊，所述反面的印制線通過設(shè)置在PCB板上的過孔與所述電流信號調(diào)制電路的輸入端連接，使用過孔連接的方式，將反面的印制線與輸入端連接，加工簡單、方便。
[0021](6)本實用新型所述的抗交變磁場干擾的單相計量模塊，所述錳銅分流器，使用方便,性價比高,性能好。
[0022](7)本實用新型所述的抗交變磁場干擾的單相計量模塊，所述錳銅分流器設(shè)置在磁保持繼電器內(nèi)，所述錳銅分流器通過磁保持繼電器安裝在所述PCB板上，所述錳銅分流器橫截面與所述PCB板處于同一水平面，安裝牢固，且使得其保持在同一水平面上，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。
[0023](8)本實用新型所述的抗交變磁場干擾的單相計量模塊，所述電流信號調(diào)制電路包括兩個并聯(lián)的電阻Rl和R2，以及與Rl和R2分別連接的電容Cl和C2，對錳銅分流器輸出的采樣信號進行調(diào)制，結(jié)構(gòu)簡單，便于生產(chǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1是本實用新型所述的抗交變磁場干擾的單相計量模塊的一個實施例的安裝示意圖。
[0025]圖2是本實用新型所述的抗交變磁場干擾的單相計量模塊的一個實施例的原理示意圖。
[0026]圖3是現(xiàn)有技術(shù)中抗交變磁場干擾的單相計量模塊設(shè)計的安裝示意圖。
[0027]圖4是現(xiàn)有技術(shù)中抗交變磁場干擾的單相計量模塊設(shè)計的原理示意圖。
[0028]圖5是本實用新型所述的抗交變磁場干擾的單相計量模塊的一個實施例的安裝圖的立體圖。
[0029]圖中附圖標記表示為:1-錳銅片，2-軟銅絞線，3-安裝定位孔，Ql-第一磁場環(huán)，Q2-第二磁場環(huán)，Q3-第三磁場環(huán)。
【具體實施方式】
[0030]實施例1:
[0031]本實施例中提供一種抗交變磁場干擾的單相計量模塊，包括錳銅分流器，所述錳銅分流器的兩個采樣端設(shè)置在PCB板上，所述兩個采樣端分別連接電流信號調(diào)制電路的兩個輸入端，所述電流信號調(diào)制電路的兩個輸出端分別與計量芯片的兩個信號輸入端連接，所述PCB板上還設(shè)置有磁保持繼電器控制端，在所述錳銅分流器及其兩個采樣端和所述計量芯片的兩個信號輸入端之間形成有兩個磁場等效環(huán)，且在交變磁場環(huán)境下所述兩個磁場等效環(huán)的內(nèi)產(chǎn)生的電動勢方向相反。這樣，通過磁場等效環(huán)在交變磁場的環(huán)境下產(chǎn)生方向相反的電動勢，從而相互抵消。
[0032]實施例2:
[0033]本實用新型所述的抗交變磁場干擾的單相計量模塊，所述分流器的兩個采樣端通過分別設(shè)置在所述PCB板正面和反面的印制線與所述電流信號調(diào)制電路的兩個輸入端連接，所述兩條印制線分層相交于兩個交點，所述兩個分流器的兩個采樣端與第一交點之間形成第一磁場環(huán)Q1，所述第一交點與第二交點之間形成第二磁場環(huán)Q2，所述第二交點與所述計量芯片的兩個信號輸入端之間形成第三磁場環(huán)Q3，所述第一磁場環(huán)Q1、第二磁場環(huán)Q2與第三磁場環(huán)Q3組成所述磁場等效環(huán)。在交變磁場環(huán)境下，所述第一磁場環(huán)Ql和第三磁場環(huán)Q3內(nèi)的電動勢方向與所述第二磁場環(huán)Q2內(nèi)的電動勢方向相反,所述第一磁場環(huán)Ql和第三磁場環(huán)Q3的有效面積之和與所述第二磁場環(huán)Q2的有效面積相同或近似相同，見圖1。
[0034]本實施例中設(shè)置了三個磁場等效環(huán)，在交變磁場的環(huán)境下，相鄰的兩個磁場等效環(huán)產(chǎn)生的電動勢方向相反，且第一磁場環(huán)Ql和第三磁場環(huán)Q3的有效面積之和與所述第二磁場環(huán)Q2的有效面積相同或近似相同，這樣第一磁場環(huán)Ql和第三磁場環(huán)Q3產(chǎn)生的電動勢與第二磁場環(huán)Q2產(chǎn)生的電動勢方向相反，大小基本相同，因此可以相互抵消。
[0035]實施例3:
[0036]在實施例2的基礎(chǔ)上，本實施例中所述的抗交變磁場干擾的單相計量模塊，所述反面的印制線通過設(shè)置在PCB板上的過孔與所述電流信號調(diào)制電路的輸入端連接。此外，本實施例中的所述分流器為錳銅分流器，且所述錳銅分流器橫截面與所述PCB板處于同一水平面。進一步，本實施例中所述電流信號調(diào)制電路包括兩個電阻Rl和R2.所述Rl和R2的一端分別為所述電流調(diào)制電路的輸入端，所述電阻Rl和R2的另一端分別連接電容Cl和C2的一端，所述電容Cl和C2的另一端接地，所述電阻Rl和電容Cl之間、所述電阻R2與所述電容C2之間分別引出所述電流調(diào)制電路的輸出端。
[0037]本實施例中的抗交變磁場干擾的單相計量模塊包括帶錳銅分流器的磁保持繼電器、PCBl板、布置在PCBl板上分別與錳銅分流器采樣端和經(jīng)信號調(diào)制電路的計量芯片電流采樣輸入信號端相連的磁場等效環(huán)。PCBl板由錳銅分流器采樣端A/B和磁保持繼電器控制端J1/J2水平固定于繼電器上方，如圖1、圖2所示，錳銅分流器橫截面與PCBl處于同一水平面；與錳銅分流器采樣端A相連的印制線A-G2-G1-A1處于PCBl的正面，Al點和信號調(diào)制電路中的Rl相連，與錳銅分流器采樣端B相連的印制線B-G2-G1-B1處于PCBl的反面，BI點通過過孔和信號調(diào)制電路中的R2相連，兩印制線分層相交與G2、Gl0所設(shè)計的磁場等效環(huán)由三部分組成，分別為由錳銅分流器、A-G2-B圍合成的區(qū)域第一磁場環(huán)Ql，PCBl正面印制線G1-G2和PCBl反面印制線G1-G2圍合成的區(qū)域第二磁場環(huán)Q2，PCBl正面印制線Gl-Al經(jīng)信號調(diào)制電路連接計量芯片電流采樣輸入信號端A2、PCB1反面印制線Gl-Bl經(jīng)信號調(diào)制電路連接計量芯片電流采樣輸入信號端B2、計量芯片圍合成的區(qū)域第三磁場環(huán)Q3，要求第二磁場環(huán)Q2與第一磁場環(huán)Ql+第三磁場環(huán)Q3有效面積近似相等。[0038]附圖3、圖4所示意的為現(xiàn)有安裝和設(shè)計方式，由于錳銅本身是一個復(fù)雜的電阻組合體，當交變磁場垂直與錳銅的橫截面時會產(chǎn)生渦流信號，影響信號采樣，錳銅分流器和PCB板的連接一般是采用雙絞線方式，在絞緊的情況下仍存在圍合區(qū)域第二磁場環(huán)Q2、第三磁場環(huán)Q3，由于在安裝過程中對雙絞線絞合圈數(shù)無法控制，若為奇數(shù)，則第二磁場環(huán)Q2、第三磁場環(huán)Q3區(qū)域相互疊加，若為偶數(shù)，則第二磁場環(huán)Q2、第三磁場環(huán)Q3區(qū)域相互抵消，但由于兩者面積不一不能完全抵消，當X方向存在交變磁場時則表計會受其影響。PCB2中存在由信號雙絞線信號端八#、經(jīng)信號調(diào)制電路的計量芯片電流采樣輸入信號端A2/B2和計量芯片圍合區(qū)域第一磁場環(huán)Q1，當Z方向存在交變磁場時則表計會受其影響。
[0039]本實施例中采用新的安裝方式如圖1、圖2以及圖5所示，通過軟銅絞線2和安裝定位孔3將錳銅片I固定。在X、Y方向由于幾乎不存在交變磁場影響有效面積。并在PCBl板上設(shè)計一個磁場等效環(huán)，綜合考慮錳銅分流器、連接方式等因素設(shè)計第二磁場環(huán)Q2與第一磁場環(huán)Ql+第三磁場環(huán)Q3有效面積近似相等，當Z方向的交變磁場穿過該等效環(huán)區(qū)域，第二磁場環(huán)Q2與第一磁場環(huán)Ql+第三磁場環(huán)Q3兩部分生產(chǎn)極性相反的電勢從而可相互抵消交變磁場影響。極大提高計量精度，有效提高表計對交變磁場的抗干擾能力。本實用新型的安裝方式和磁場等效環(huán)設(shè)計，在XYZ三個方向的交變磁場中，不受該磁場影響。所述錳銅分流器設(shè)置在磁保持繼電器內(nèi)，所述錳銅分流器通過磁保持繼電器安裝在所述PCB板上，所述錳銅分流器橫截面與所述PCB板處于同一水平面。通過磁保持繼電器和錳銅分流器組合，與PCB板的安裝才能保證PCB和分流器保持水平，且處于同一平面，不僅安裝牢固，而且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。
[0040]本實用新型在X、Y、Z方向施加0.5mT強度的交變磁場干擾下，表計的感應(yīng)出的電流均為3mA以下，處于潛動值以下，對表計計量影響不明顯。而改進前的測試值，可達到25mA，超出表計起動標準。可見本實施例中的抗交變磁場干擾的單相計量模塊，有效避免了交變磁場廣生的干擾，大大提聞了抗干擾能力，提聞了計量精度。
[0041]顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本實用新型創(chuàng)造的保護范圍之中。
【權(quán)利要求】
1.一種抗交變磁場干擾的單相計量模塊，包括錳銅分流器，所述錳銅分流器的兩個采樣端設(shè)置在PCB板上，所述兩個采樣端分別連接電流信號調(diào)制電路的兩個輸入端，所述電流信號調(diào)制電路的兩個輸出端分別與計量芯片的兩個信號輸入端連接，所述PCB板上還設(shè)置有磁保持繼電器控制端，其特征在于:在所述錳銅分流器及其兩個采樣端和所述計量芯片的兩個信號輸入端之間形成至少兩個磁場等效環(huán)，且在交變磁場環(huán)境下相鄰的所述兩個磁場等效環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的電動勢方向相反。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗交變磁場干擾的單相計量模塊，其特征在于:所述錳銅分流器的兩個采樣端通過分別設(shè)置在所述PCB板正面和反面的印制線與所述電流信號調(diào)制電路的兩個輸入端連接，兩條印制線分層相交于兩個交點，所述錳銅分流器及其兩個采樣端與第一交點之間形成第一磁場環(huán)，所述第一交點與第二交點之間形成第二磁場環(huán)，所述第二交點與所述計量芯片的兩個信號輸入端之間形成第三磁場環(huán)，所述第一磁場環(huán)、第二磁場環(huán)與第三磁場環(huán)組成所述磁場等效環(huán)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的抗交變磁場干擾的單相計量模塊，其特征在于:所述第一磁場環(huán)和第三磁場 環(huán)的有效面積之和與所述第二磁場環(huán)的有效面積相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的抗交變磁場干擾的單相計量模塊，其特征在于:在交變磁場環(huán)境下，所述第一磁場環(huán)和第三磁場環(huán)內(nèi)形成的電動勢方向與所述第二磁場環(huán)內(nèi)形成的電動勢方向相反。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的抗交變磁場干擾的單相計量模塊，其特征在于:所述反面的印制線通過設(shè)置在PCB板上的過孔與所述電流信號調(diào)制電路的輸入端連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的抗交變磁場干擾的單相計量模塊，其特征在于:所述錳銅分流器設(shè)置在磁保持繼電器內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的抗交變磁場干擾的單相計量模塊，其特征在于:所述錳銅分流器通過磁保持繼電器安裝在所述PCB板上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的抗交變磁場干擾的單相計量模塊，其特征在于:所述錳銅分流器橫截面與所述PCB板處于同一水平面。
【文檔編號】G01R22/06GK203502490SQ201320663656
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年10月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月25日
【發(fā)明者】倪一峰, 談炳榮, 侯玉軍, 黃小剛 申請人:浙江正泰儀器儀表有限責(zé)任公司