CN103926458B - 电子式电能表及其分流器、采样电阻片及抵消电路板交变磁场干扰的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电子式电能表及其分流器、采样电阻片及减小电路板交变磁场干扰的方法。分流器包括第一导电片、采样电阻片、第二导电片、第一采样端点及第二采样端点，采样电阻片设有通孔，通孔在采样电阻片上偏心设置；第一信号线的第一端连接于第一采样端点，第二信号线的第一端连接于第二采样端点并穿过通孔；采样电阻片被第二信号线划分为第一感应面积和第二感应面积，且第一感应面积不等于第二感应面积,在交变磁场的作用下，第一感应面积中产生第一感应电流，第二感应面积中产生第二感应电流，第一感应电流与第二感应电流极性相反，且大小不相等，电路板上存在感应电流，第一感应电流与第二感应电流的差值与电路板上存在感应电流极性相反。

Description

电子式电能表及其分流器、采样电阻片及抵消电路板交变磁场干扰的方法

技术领域

本发明涉及电子仪表技术领域，特别是涉及一种能够抵消电路板交变磁场干扰的电子式电能表及其所包括的分流器、采样电阻片以及抵消电路板交变磁场干扰的方法。

背景技术

电子式电能表是一种电子仪表设备，它通过对用户供电电压和电流实时采样，记算用电量。我们的生活用电是交流电，变化的电场会产生磁场，电子式电能表由很多的元器件组成，在磁场的干扰下，会产生感应电流，带来计量误差。图1示出了一种现有的电子式电能表，分流器100和电路板106都会受到磁场干扰产生感应电流，造成计量误差。为了消除计量的误差，目前提出了一种电子式电能表，如图2所示，在采样电阻片12的中心开设通孔121，信号线穿过通孔121将采样电阻片12划分成两个面积相等的区域，在区域内形成两个电流方向相反的回路S1’、S2’，由于回路S1’、S2’中感应电流的大小相等方向相反，因此可相互抵消，从而消除了采样电阻片12自身受到的磁场干扰。但是，受磁场干扰，电路板上也会形成一个磁感应面积，产生感应电流，就需要通过别的途径，例如在电路板上设置芯片，用该芯片来抵消与电路板上的感应电流，然而此方法不仅大幅提高电能表的制造成本，且使得电能表结构复杂化，影响制造效率。

发明内容

基于上述问题，本发明提供了一种抵消电路板交变磁场干扰的电子式电能表及其分流器、采样电阻片及抵消电路板交变磁场干扰的方法。

为达成上述目的，本发明提供一种分流器，其应用于电子式电能表，电子式电能表包括电路板及第一、第二信号线，其特征在于：分流器包括：第一导电片、采样电阻片、第二导电片、第一采样端点及第二采样端点，采样电阻片连接于第一导电片和第二导电片之间，并与电路板间隔且非垂直的设置，采样电阻片设有通孔，第一采样端点和第二采样端点设于分流器的相对两侧，通孔在采样电阻片上偏心设置；其中，第一信号线的第一端连接于第一采样端点，第二信号线的第一端连接于第二采样端点并穿过通孔，第一信号线的第二端和第二信号线的第二端分别连接到电路板上；采样电阻片被第二信号线划分为第一感应面积和第二感应面积，且第一感应面积不等于第二感应面积,在交变磁场的作用下，第一感应面积中产生第一感应电流，第二感应面积中产生第二感应电流，第一感应电流与第二感应电流极性相反，且大小不相等，电路板上存在感应电流，第一感应电流与第二感应电流的差值与电路板上存在感应电流极性相反。

本发明还提供一种采样电阻片，其为上述的分流器所包括的采样电阻片。

本发明还提供一种电子式电能表，其包括电路板、第一、第二信号线以及上述的分流器。

本发明还提供一种用于抵消上述的电子式电能表的电路板受到的磁场干扰的方法，其包括以下步骤：

测量电路板上存在的感应电流的极性和大小；

在采样电阻片上开设偏心设置的通孔；

将第二信号线的第一端连接于第二采样端点并穿过通孔，第一信号线的第二端和第二信号线的第二端分别连接到电路板上，电路板与采样电阻片间隔且非垂直的设置；

第二信号线将采样电阻片划分为第一感应面积和第二感应面积，且第一感应面积不等于第二感应面积，第一感应面积中产生第一感应电流，第二感应面积中产生第二感应电流，第一感应电流与第二感应电流极性相反，且大小不相等，第一感应电流与第二感应电流的差值与电路板上存在感应电流的极性相反，从而至少部分抵消电路板上存在的感应电流，电路板受到的磁场干扰相应减小。

本发明相较于现有技术的有益效果在于：本发明中，通过将通孔设置为相对于采样电阻片的对称中心不同程度的偏移，来调节采样电阻片受磁场干扰生成的感应电流的方向，通过调整通孔相对于电阻片对称中心的距离，来调节采样电阻片受磁场干扰生成的感应电流的大小，从而通过感应电流差值抵消电路板中的感应电流。因此，本发明的采样电阻片不仅能消除自身的磁场干扰，更能减小或消除电路板所受的磁场干扰，且本发明的分流器能配合现有的电路板、信号线等电子式电能表的其他元件使用，因此与现有的必须在电路板中增设芯片的方案相比，本发明不仅能够消除电路板的磁场干扰，更不会造成成本大幅提升，以及影响电能表的组装效率。

附图说明

图1为一种现有的电子式电能表的结构示意图。

图2为另一种现有的电子式电能表的结构示意图。

图3为本发明的电子式电能表的立体图，其中未示出电路板。

图4为本发明的电子式电能表的俯视图，其中未示出电路板。

图5为本发明的电子式电能表的俯视图，其中示出了电路板。

图6为本发明的电子式电能表的立体图

图7为本发明的分流器的一实施例的示意图。

图8为本发明的分流器的另一实施例的示意图。

图9为本发明的分流器的又一实施例的示意图。

图10为本发明的分流器的又一实施例的示意图。

图11为本发明的分流器的又一实施例的示意图。

具体实施方式

以下将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明更全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中，为了清晰，可能夸大了区域和层的厚度。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本发明的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本发明的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、材料等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本发明的主要技术创意。

参照图3、4、5、6所示的电子式电能表的示意图，本发明提供一种能够抵消电路板受交变磁场干扰的电子式电能表，其包括：分流器1、电路板2及第一信号线3和第二信号线4。分流器1包括第一导电片10、采样电阻片11和第二导电片12。分流器1通过第一导电片10安装在继电器(未示出)的一侧边的引出端。其中，采样电阻片11采用高电阻率材料制作而成，本实施例为采用锰铜，高电阻率材料还可以是其他类型的材料，比如康铜等，第一导电片10和第二导电片12采用纯铜，也可以是其它的导电材料。采样电阻片11连接于第一导电片10和第二导电片12之间，采样电阻片11设有通孔H、第一采样端点111及第二采样端点112，第一采样端点111和第二采样端点112设于采样电阻片11的相对两侧，通孔H在采样电阻片11上偏心设置。第一采样端点和第二采样端点并不限于设置在采样电阻片上，可设于分流器的相对两侧的其他位置，例如，在其他实施例中，也可设于第一、第二导电片上。电路板2与采样电阻片11间隔非垂直的设置，因此，部分电路板2存在感应面积S3。第一信号线3的第一端连接于第一采样端点111，第二信号线4的第一端连接于第二采样端点112并穿过通孔H后与第一信号线3螺旋绞合，第一信号线3的第二端和第二信号线4的第二端分别连接到电路板2上。

如图4中阴影所示，采样电阻片11被第二信号线4划分为第一感应面积S1和第二感应面积S2，且第一感应面积S1不等于第二感应面积S2。

在交变磁场的作用下，会产生磁场方向垂直于采样电阻片11的交变磁场干扰，如图4所示，第一感应面积S1中存在闭合回路，在一时间段内，该闭合回路中形成的第一感应电流的流向是D1，第二感应面积S2中存在闭合回路，在该时间段内，该闭合回路中形成的第二感应电流的流向是D2。由于第一感应电流的流向与第二感应电流的流向相反，且第一感应面积S1不等于第二感应面积S2，因此，第一感应电流与第二感应电流的大小不同，且极性相反，使得二者部分抵消，这样使得采样电阻片11在其所在平面内的感应电流为第一感应电流与第二感应电流的差值。电路板2也在磁场中，使得第一感应电流与第二感应电流的差值与电路板上存在感应电流极性相反，因此此差值能够与电路板2的感应面积内的感应电流相互抵消，从而减小电路板受到的磁场干扰。以上是以某一时间段内的感应电流为例进行说明，应当理解，在交变磁场的作用下，各个时间段内第一、第二感应电流的极性均为相反的。

本实施例中，电路板2与采样电阻片11平行设置，如5、6图所示，采样电阻片11被折弯90度，以尽可能多的抵消电路板2中的感应电流。

优选为，如图5所示，电路板2上具有感应面积S3，感应面积S3内产生感应电流，使得第一感应电流与第二感应电流的差值与电路板2的感应电流大小相等极性相反，从而能够抵消电路板2中的全部感应电流，完全消除电路板2受到的磁场干扰。

感应电流差值的大小和极性由通孔H的偏心程度决定，具体为：如图4所示，若通孔H较靠近第二采样端点112，则第一感应面积S1大于第二感应面积S2，由于第一、第二感应面积S1、S2内闭合回路中的第一、第二感应电流流向相反，因此，第一感应电流与第二感应电流的差值的极性与面积较大的感应面积中感应电流的极性相同，即与第一感应电流的极性相同。由于感应电流的大小与感应面积成正比，因此，通孔H靠近第二采样端点112的程度越大，则感应电流差值越大。从而利用偏心的通孔H的位置来控制感应电流的极性，通过调节通孔H的距离尺寸来控制感应电流的大小。

本实施例中，如图7、8所示，采样电阻片11的长度方向为横穿第一导电片10、采样电阻片11和第二导电片12的方向，通孔H设置于采样电阻片11的长度方向中心线L上，可通过测试确定当通孔H在长度方向中心线L上不同位置时，感应电流差值的大小不同，从而制造不同规格的采样电阻片11，每一采样电阻片11上的通孔H的位置不同，可根据电路板上存在的感应电流的极性和大小选取相应的采样电阻片11。因此，可提高采样电阻片11的制造标准化程度，提高电能表的组装效率。通孔H的位置不限于此，其可以设置在采样电阻片11上除对称中心以外的任意位置，工作人员可通过测量、实验确定不同位置产生的感应电流的大小。

本实施例中，第一采样端点111由采样电阻片11的一侧边缘凸伸形成，第二采样端点112由采样电阻片11的相对的另一侧边缘凸伸形成。

如图9所示，第一采样端点111具有成L形的第一连接部1111和第一焊接部1112，第一连接部1111自采样电阻片11的一侧边缘垂直的凸伸，第一焊接部1112垂直于第一连接部1111弯折形成；第二采样端点112具有成L形的第二连接部1121和第二焊接部1122，第二连接部1121自采样电阻片11的另一侧边缘垂直的凸伸，第二焊接部1122垂直于第二连接部1121弯折形成。

另外，采样端点的布置及信号线的焊接形式对于感应面积的大小有影响，相应的影响感应电流差值的大小。图9至图11示出了采样端点的多种变形示例。

如图9所示，第一焊接部1112的长度等于第二焊接部1122的长度，第一信号线3的第一端和第二信号线4的第一端折成横向并与对应的第一焊接部1112和第二焊接部1122焊接。

如图10所示，第一焊接部的1112长度小于第二焊接部1122的长度，第二信号线4的第一端折成横向并与第二焊接部1122焊接。

如图11所示，第一焊接部1112的长度大于第二焊接部1122的长度，第一信号线3的第一端折成横向并与第一焊接部1112焊接。

本发明还提供一种用于抵消上述电子式电能表的电路板受到的磁场干扰的方法，其包括以下步骤：

测量电路板2上存在的感应电流的极性和大小；

在采样电阻片11上开设偏心设置的通孔H；

将第二信号线4的第一端连接于第二采样端点112并穿过通孔H后与第一信号3线螺旋绞合，第一信号线3的第二端和第二信号线4的第二端分别连接到电路板2上，电路板2与采用电阻片间隔且非垂直的设置；

第二信号线4将采样电阻片11划分为第一感应面积S1和第二感应面积S2，且第一感应面积S1不等于第二感应面积S2，两个感应面积的闭合回路电流方向相反，故第一感应面积S1中产生的第一感应电流C1，第二感应面积S2中产生的第二感应电流C2，第一感应电流C1与第二感应电流C2方向相反，且大小不相等，第一感应电流C1与第二感应电流C2的差值与电路板2上的感应电流的极性相反，从而至少部分抵消电路板2上存在感应电流，电路板2受到的磁场干扰相应减小。

其中，该在采样电阻片11上开设偏心设置的通孔H的步骤包括：通过调节通孔H的位置改变第一感应面积S1和第二感应面积S2的大小，使得第一感应电流C1与第二感应电流C2的大小相应改变，以与电路板2上存在的感应电流的极性相反，大小相等，从而抵消电路板2上存在感应电流，消除电路板受到的磁场干扰。

其中，该在采样电阻片11上开设偏心设置通孔H的步骤包括：在采样电阻片11的长度方向中心线L上开设通孔H。

综上所述，本发明中，通过将通孔设置为相对于采样电阻片的对称中心不同程度的偏移，例如采样电阻片上的通孔相对较靠近第一导电片或第二导电片，来调节采样电阻片受磁场干扰生成的感应电流的极性，通过调整通孔相对于电阻片对称中心的距离，来调节采样电阻片受磁场干扰生成的感应电流的大小，从而通过感应电流差值抵消电路板中的感应电流，提高电能表的抗交变磁场干扰的能力。因此，本发明的采样电阻片不仅能消除自身的磁场干扰，更能抵消或消除电路板所受的磁场干扰，且本发明的分流器能配合现有的电路板、信号线等电子式电能表的其他元件使用，因此与现有的必须在电路板中增设芯片的方案相比，本发明不仅能够消除电路板的磁场干扰，更不会造成成本大幅提升，以及影响电能表的组装效率。

虽然已参照几个典型实施例描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (16)

1.一种分流器，其应用于电子式电能表，电子式电能表包括电路板及第一、第二信号线，其特征在于：分流器包括：

第一导电片、采样电阻片、第二导电片、第一采样端点及第二采样端点，采样电阻片连接于第一导电片和第二导电片之间，并与电路板间隔且非垂直的设置，采样电阻片设有通孔，第一采样端点和第二采样端点设于分流器的相对两侧，通孔在采样电阻片上偏心设置；

其中，第一信号线的第一端连接于第一采样端点，第二信号线的第一端连接于第二采样端点并穿过通孔，第一信号线的第二端和第二信号线的第二端分别连接到电路板上；采样电阻片被第二信号线划分为第一感应面积和第二感应面积，且第一感应面积不等于第二感应面积,在交变磁场的作用下，第一感应面积中产生第一感应电流，第二感应面积中产生第二感应电流，第一感应电流与第二感应电流极性相反，且大小不相等，电路板上存在感应电流，第一感应电流与第二感应电流的差值的极性与电路板上存在的感应电流的极性相反。

2.如权利要求1所述的分流器，其特征在于，电路板与采样电阻片平行设置。

3.如权利要求2所述的分流器，其特征在于，第一感应电流与第二感应电流的差值与电路板上存在的感应电流大小相等。

4.如权利要求3所述的分流器，其特征在于，通孔设置于采样电阻片的长度方向中心线上。

5.如权利要求4所述的分流器，其特征在于，第一采样端点和第二采样端点设于采样电阻片的相对两侧。

6.如权利要求5所述的分流器，其特征在于，第一采样端点由采样电阻片的一侧边缘凸伸形成，第二采样端点由采样电阻片的相对的另一侧边缘凸伸形成。

7.如权利要求6所述的分流器，其特征在于，第一采样端点具有成L形的第一连接部和第一焊接部，第一连接部自采样电阻片的一侧边缘垂直的凸伸，第一焊接部垂直于第一连接部弯折形成；第二采样端点具有成L形的第二连接部和第二焊接部，第二连接部自采样电阻片的另一侧边缘垂直的凸伸，第二焊接部垂直于第二连接部弯折形成。

8.如权利要求7所述的分流器，其特征在于，第一焊接部的长度等于第二焊接部的长度，第一信号线的第一端和第二信号线的第一端折成横向并与对应的第一焊接部和第二焊接部焊接。

9.如权利要求7所述的分流器，其特征在于，第一焊接部的长度小于第二焊接部的长度，第二信号线的第一端折成横向并与第二焊接部焊接。

10.如权利要求7所述的分流器，其特征在于，第一焊接部的长度大于第二焊接部的长度，第一信号线的第一端折成横向并与第一焊接部焊接。

11.如权利要求1所述的分流器，其特征在于，第二信号线的第一端连接于第二采样端点并穿过通孔后与第一信号线螺旋绞合。

12.一种采样电阻片，其特征在于：其为权利要求1至11中任一项所述的分流器所包括的采样电阻片。

13.一种电子式电能表，其特征在于：其包括电路板、第一、第二信号线以及如权利要求1至11中任一项所述的分流器。

14.一种用于抵消如权利要求13所述的电子式电能表的电路板受到的磁场干扰的方法，其特征在于，包括以下步骤：

测量电路板上存在的感应电流的极性和大小；

在采样电阻片上开设偏心设置的通孔；

将第二信号线的第一端连接于第二采样端点并穿过通孔，第一信号线的第二端和第二信号线的第二端分别连接到电路板上，电路板与采样电阻片间隔且非垂直的设置；

第二信号线将采样电阻片划分为第一感应面积和第二感应面积，且第一感应面积不等于第二感应面积，第一感应面积中产生第一感应电流，第二感应面积中产生第二感应电流，第一感应电流与第二感应电流极性相反，且大小不相等，第一感应电流与第二感应电流的差值的极性与电路板上存在的感应电流的极性相反，从而至少部分抵消电路板上存在的感应电流，电路板受到的磁场干扰相应减小。

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，该在采样电阻片上开设偏心设置的通孔的步骤包括：通过调节通孔的位置改变第一感应面积和第二感应面积的大小，使得第一感应电流与第二感应电流的差值的极性和大小相应改变，以与电路板上存在的感应电流的极性相反，大小相等，从而抵消电路板上存在的感应电流，消除电路板受到的磁场干扰。

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，该在采样电阻片上开设偏心设置的通孔的步骤包括：在采样电阻片的纵向中心线上开设通孔。