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[工仪]挖掘家用电子式电能表的潜能--谈谈如何揭开电能表小数点后3位数的神秘面纱 [复制链接]

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离线zx61107
 

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只看楼主 倒序阅读 我要置顶 楼主  发表于: 2011-09-14




    一般电能表面板上的计数器都只显示小数点后一位有效数值,这是电能表所能显示的最小电量单位0.1kWh,那么是否办法读取电子式电能表小数点后3位数值,获得小于0.001kWh的最小电量单位呢?还有这个最小电量单位对我们又有什么实际意义呢?下面听我给大家慢慢道来:
    如果你想了解微波炉,电脑,显示器等电器的实际消耗功率;或者希望连续监控某一电器用电量的多少,如洗衣机洗一次衣服所需的耗电量,电磁炉烧一壶开水耗电多少等;还有一些小功率电器如手机或剃须刀充一次电究竟耗电多少等等,这些数据如果没有专业仪表来测量是难以得到的,但是如果我们能够读取电能表小数点后3位数值,只要通过简单的换算就不难获得上述准确的数据。
    电子式电能表面板上有一个计数器还有一个脉冲指示灯同时还标注有电能表常数,单位为imp /kWh,表示为每千瓦发出脉冲的个数,如电能表常数为1600imp/kWh时,脉冲指示灯闪烁1600次,电能表面板上计数器个位就走了一位,表明已经使用了1 kWh(度)电量,换句话说脉冲指示灯每闪烁一次电表就走了1/1600kWh = 0.000625kWh = 0.625Wh 这就是我们所关注的最小电量单位,正是有了它我们可以在较短的时间里实现对某一个电器功率的测量,特别是对小功率电器的测量尤为方便。电能表的接线合处还有一个供校表计量用的光耦隔离脉冲输出接口,它与脉冲指示灯是同步的。有了光耦脉冲输出接口和脉冲指示灯,我们给它外接一计数器就可以记录到0.000625kWh这个最小电量,这就相当于扩展了电能表计数器的功能。
    有两种方式可以获取脉冲信号,一是有线方式:如果你手头上有多余的电能表来做测试话,就直接将计数器连线至校表接口光耦输出端子,这样最简单可靠省事。否则就不要采用这种方式,因为它有破坏铅封和擅自电表接线的问题,供电部门会视其为窃电,后果很严重哦,大家千万不要去尝试。二是无线方式:在计数器输入端加一级放大后接一光敏电阻,利用光敏电阻从表外来接收脉冲指示灯的脉冲信号,这种方法不会对电表造成任何破坏,缺点是光敏电阻容易受外部环境光线的干扰。(最后多说一句:若是供电计量的表即使用无线方式测完后还是恢复原状为好,避免不必要的误会。)
    记录脉冲用的计数器我选用的是街边小店几元一个的小计数器,(好象还有计步器,原理也是差不多的,但我没有试过)。图1 是光耦有线接收电路,图2 是光敏电阻无线接收电路。电路中的的元件都装在计数器内,光敏电阻的固定需找一块小塑料片中间钻一个孔将其嵌入固定,光敏电阻要紧贴电能表脉冲指示灯处,电能表注意适当避光,如果外部环境光线的干扰严重,最好再找一些纸板给电能表挡光。
    计算电器的功率和耗电量也很简单,只要累计在一定的时间里产生了多少个脉冲数或者记录下两个脉冲之间的间隔时间,然后换算成一小时产生的脉冲数即可得出额定功率和耗电量,以下是我的实测数据(电能表常数为1600 imp/kWh,每个脉冲电量单位 = 0.000625kWh,实测工作电压 = 223V):
    1.台式电脑工作4小时:共记录到750个脉冲,4小时耗电量 = 0.000625X750 = 0.468kWh(度),额定功率 = 0.000625X750/4 = 0.468/4 = 0.117kW(平均)
    2.一个25瓦灯泡:测得两个脉冲间隔时间是82秒,那么一小时(3600秒)的脉冲数 = 3600/82 = 44,一小时耗电 = 0.000625X44 = 0.0275kWh,额定功率 = 27.5W
    3.同上灯泡串入一个二极管:测得两个脉冲间隔时间是140秒,一小时(3600秒)的脉冲数 = 3600/140 = 26,一小时耗电 = 0.000625X26 = 0.0162kWh,额定功率 = 16.2W
    4.诺基亚手机充电一次(充满):记录到4个脉冲,耗电量 = 0.000625X4 = 0.0025kWh(度)
    5.菲利普剃须刀充电8小时:没有记录到脉冲,功耗太小,电能表不走(用钳型表测得电流为4mA)。
    对于不同的电表其电能表常数也有所不同,它根据表的功率大小而定(如有的电能表常数为3200 imp/kWh表是脉冲指示灯闪烁3200次走了一度电,最小电量单位 = 1/3200 = 0.0003125kWh)。
    


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