燃气表，电表，水表等电子仪表内部功能器件的解说

会员1977 · 发表于 2019-8-5 20:45:46

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电子仪表一般有如下内部元器件：

传感器

表和水表测量流经管道的流体体积，它们通常采用称为 “旋转活塞式容积计量原理”的机械方式，运用这种方式，流经仪表的气体或水推动圆形活塞（或称阻流板）围绕计量室旋转（非精确圆周运动），每旋转一周代表一定的流量。计量室转动带动

转轴旋转，旋转位移可由机械表盘计量，或转换为电子脉冲，由电子控制器计量。

图 3-1 给出了典型水表的机械构造。

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热表传感器

热表直接安装在管道系统中，可以直接对热量进行物理测量。通过热介质供返温度差和流速计算消耗的热量，以 BTU 或 kWh 表示。系统需要两种传感器：能指示温度细微差别的一对温度传感器，和能测量管道内水流的流速传感器。由于电阻温度检测器（RTD）易匹配并且精度高，它们通常用在温度传感器对中，测量精度可达 0.1 度。

电表传感器

大多数电表测量电流（安培）和电压（伏特），计算两者的乘积得出功率（瓦特）。功率对时间求积分就是所运用的电能（通常用瓦特时或焦耳表示）。通常有两种测量电线中电流的方式。第一种方式运用分流电阻直接测量电流；第二种方式运用隔离变压器间接测量次级绕组的电流。直接连接和变压器

模拟电路前端规划中需要决定是选择直接测量电流或电压，还是通过变压器测量。低成本仪表会运用直接连接进行测量的方式，它以牺牲性能为代价而降低了成本。直接连接式电表与传输线路直接相连，一般是在电流输入通道上安装电流检测分流电阻和 /

或在电压输入通道上安装电阻分压器。

图 3-2 给出了在电流和电压输入通道上直接连接电表的方案。此类电表具有一个热地，所有交流信号都是以热地为基准测量的。MCP3905 器件允许输入低于热地 1V 的负电压信号。

图 3-2：直接连接电表方案

电流检测分流器是一小片带有许多安装孔和接线端的金属，一般由锰和铜制成。它其实是一个简单的电阻，其两端的压降与流过的电流成正比。分流电阻阻值通常为 100?Ω 到 500 mΩ，因受到自身发热的限制，无法用在电流很大（IMAX > 100A）的电表

规划中。对于功率消耗通常在 2W 左右的单相民用电表来说，如果运用电流检测分流器，则要求电阻系数必须极低，以满足功耗要求。例如，运用最大电流为 80A 的电表， 250 ?Ω的电阻消耗的功率为 I2 * R，即 802 * 250e-6 ＝ 1.6W。只剩下 400 mW 供电表的其他耗电部件（单片机和 LCD 等）运用。同电流互感器（Current Transformer， CT）相比，分流器用在电表规划中所带来的功率消耗就太大了。虽然低阻值分流器（< 250 ?Ω）功率消耗较低，但由其供给 ADC的 VRMS 信号在运用低辨别率的 ADC 时却很难测量，此外还需特别补偿或校准感抗和阻抗。