自制小功率交流功率测量仪
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小功率电子设备一般使用交流220V供电。其电源部分可以是直接整流滤波接开关稳压电源。也可以是经过电源变压器降压后整流滤波，然后接串联型稳压电源。由于供电端交流电流的波形不是正弦波。交流电流的相位也可能和电压相位不同。此时用万用表测量交流输入端的电压和电流，然后相乘得到的功率值与真实消耗功率是有差别的。．所以测量整机的耗电功率是比较困难的。为了测量这些小功率电子设备的功率，设计了如图1所示的小功率测试仪。
交流功率的测量应为瞬时电压与电流相乘得到瞬时功率，然后取其平均值，即为该设备的耗电功率。图2为测试仪的框图。测试仪的核心部分是一个四象限模拟乘法器MCl495，其引脚功能如表1所示。图2中被测负载RL与一个小电阻R19(2．2Ω)相串联接入交流220V电源中。对于200W的电子设备接入220V电源中，其电流为O．9A，在R19上可以得到2V的压降。R19上的电压即为电流取样数值。图中R22与R21分压，在R21上得到2V的电压，此电压即为电压的取样数值。两个取样信号经过调试开关组5SW后，2V的电流取样信号经0．5MC4558放大(放大倍数约为R16／R17=2．4)。再经R14、R15分压得到约2．4V龟压送到模拟乘法器MC1495x通道的输入端。2V的电压取样信号直接送到模拟乘法器Y通道的输入端。电流取样信号经过放大一方面使信号电平得到增大。同时使接入×通道输入端的信号阻抗与Y通道输入端的信号阻抗都为5kΩ。乘法器的输出为平衡输出，经另一半MC4558的放大变为单端输出。MC1495和0．5MC4558的总放大倍数为0．4VXVY。当电流和电压取样值都为2V时，MC4558输出电压为1．92V(有效值)。R26和C25组成低通滤波器，起到取平均的作用。输出电压1．22V(平均值)。该电压送到数字电压表专用集成电路ICL7107的输入端。IC7107直接接LED数字管显示出被测功率。
对于图实用电路还需作如下说明：图中增加了量程开关,当开关拨到200W时，电流取样电阻为2．0Ω(为R19与R20的并联值)。当开关打到20W时，电流取样电阻为20Ω。将取样电阻R20(20Ω)永远接入电路中是为了防止在转换量程时可能瞬时出现电流取样电阻为∞的情况。R19、R20都需选用功率大的电阻。图1中的IC12为调试开关，由图可以看出：模拟乘法器X通道输入(电流取样)，可以接5V(SW2接通)，0V(SW1接通，RL断开)或正常取样(SW1接通，接入RL)。Y通道输入(电压取样)可以接5V(SW4接通)，0V(SW3接通)或正常取样(SW5接通，SW3接通)。这些接法都是为了失调补偿的调整。R8、R9、R10可以得到一个偏离0的小电压，加于X通道负输入端，接入电阻为5kΩ，调节R9可以补偿×通道的失调。R11、R12、R13用于补偿Y通道失调。R9、R12最好使用精密可调电阻(多圈的)，否则较难调准，电路板图中都安排了两个封装形式。ICL7107的电路参数按输入2V满量程设计。实际满量程输入电压大约为1．22V。所以其36脚VREF电压大约调到1．22V。
该功率测试仪的调整主要是失调补偿和满刻度调整。表2列出了在进行各种调节时调试开关的通断情况，模拟乘法器的输出电压(由MC4558的3脚测量)为：Vo=KVxVy+KVX△VY+KVY△Vx+△Vo，式中Vo为输出电压，K为乘法器增益。Vx、Vy为x通道和Y通道的输入电压，△Vx为X通道输入失调电压，△vY为Y通道输入失调电压，△Vo为输出失调电压。△Vo为MC1495和O．5MC4558产生的失调电压总和。通过调整必须使△Vx=△Vy=△Vo=0。失调的调节步骤按表1次序进行。首先调整输出失调，此时使Vx=O、vY=O，则输出Vo=△Vo，调节R24使显示为零。说明已将△V0调节到了零。然后调节X通道失调。此时使Vx=O、vy=5v，则Vo=KvY△Vx，调节R9使显示为零，则△VX已经调为零。随后为Y通道失调的调节，此时、VY=O、Vx=5V，输出Vo=KVx△vY调节R12使显示为零，则△VY也已调为零。步骤1～3应反复调节多次。在失调调节完成后为刻度的调节，按步骤4接通SW1、SW3、SW5，输出可能有微小变化，此时调节调零电位器W，使指示为零。然后为第5步，校对20W档刻度，输入电压应用调压器调到标准的交流220V，然后调R29使显示为1OW。如没有4．84kΩ的标准电阻，可任选一个与之阻值接近的电阻，由P=V2／RL计算出其功率值。在将RL接入后，调节R29使显示为上述功率值。第6步使两档刻度相同。在电路板图中R19和R20都排有一个并联电阻的位置，如果20W档测量值偏大则与R19并一个电阻使两档测量值相同，若200W档测量值偏大则与R20并一个电阻，直到两档测量值相等为止。在进行第6步后应重新做一次第5步的调整。这样整个调整即已完成。
应注意问题：第一、本仪器电源有一端直接接地，因此整机一定要安装在塑料壳内，以确保人身安全。只有可调元件(量程开关和调零电位器)暴露在外。第二、为了测量准确应用调压器将电源电压调到220V。每次测量之前需调零点。第三、在测量彩色电视机功耗时，应先将彩色电视机开机，将消磁电阻加热，电视机关机后立即插到该测试仪上测功率。如果没将消磁电阻加热就直接测量，消磁电阻的冲击电流有可能烧坏R19和R20。
印板图见图3。
交流功率的测量应为瞬时电压与电流相乘得到瞬时功率，然后取其平均值，即为该设备的耗电功率。图2为测试仪的框图。测试仪的核心部分是一个四象限模拟乘法器MCl495，其引脚功能如表1所示。图2中被测负载RL与一个小电阻R19(2．2Ω)相串联接入交流220V电源中。对于200W的电子设备接入220V电源中，其电流为O．9A，在R19上可以得到2V的压降。R19上的电压即为电流取样数值。图中R22与R21分压，在R21上得到2V的电压，此电压即为电压的取样数值。两个取样信号经过调试开关组5SW后，2V的电流取样信号经0．5MC4558放大(放大倍数约为R16／R17=2．4)。再经R14、R15分压得到约2．4V龟压送到模拟乘法器MC1495x通道的输入端。2V的电压取样信号直接送到模拟乘法器Y通道的输入端。电流取样信号经过放大一方面使信号电平得到增大。同时使接入×通道输入端的信号阻抗与Y通道输入端的信号阻抗都为5kΩ。乘法器的输出为平衡输出，经另一半MC4558的放大变为单端输出。MC1495和0．5MC4558的总放大倍数为0．4VXVY。当电流和电压取样值都为2V时，MC4558输出电压为1．92V(有效值)。R26和C25组成低通滤波器，起到取平均的作用。输出电压1．22V(平均值)。该电压送到数字电压表专用集成电路ICL7107的输入端。IC7107直接接LED数字管显示出被测功率。
对于图实用电路还需作如下说明：图中增加了量程开关,当开关拨到200W时，电流取样电阻为2．0Ω(为R19与R20的并联值)。当开关打到20W时，电流取样电阻为20Ω。将取样电阻R20(20Ω)永远接入电路中是为了防止在转换量程时可能瞬时出现电流取样电阻为∞的情况。R19、R20都需选用功率大的电阻。图1中的IC12为调试开关，由图可以看出：模拟乘法器X通道输入(电流取样)，可以接5V(SW2接通)，0V(SW1接通，RL断开)或正常取样(SW1接通，接入RL)。Y通道输入(电压取样)可以接5V(SW4接通)，0V(SW3接通)或正常取样(SW5接通，SW3接通)。这些接法都是为了失调补偿的调整。R8、R9、R10可以得到一个偏离0的小电压，加于X通道负输入端，接入电阻为5kΩ，调节R9可以补偿×通道的失调。R11、R12、R13用于补偿Y通道失调。R9、R12最好使用精密可调电阻(多圈的)，否则较难调准，电路板图中都安排了两个封装形式。ICL7107的电路参数按输入2V满量程设计。实际满量程输入电压大约为1．22V。所以其36脚VREF电压大约调到1．22V。
该功率测试仪的调整主要是失调补偿和满刻度调整。表2列出了在进行各种调节时调试开关的通断情况，模拟乘法器的输出电压(由MC4558的3脚测量)为：Vo=KVxVy+KVX△VY+KVY△Vx+△Vo，式中Vo为输出电压，K为乘法器增益。Vx、Vy为x通道和Y通道的输入电压，△Vx为X通道输入失调电压，△vY为Y通道输入失调电压，△Vo为输出失调电压。△Vo为MC1495和O．5MC4558产生的失调电压总和。通过调整必须使△Vx=△Vy=△Vo=0。失调的调节步骤按表1次序进行。首先调整输出失调，此时使Vx=O、vY=O，则输出Vo=△Vo，调节R24使显示为零。说明已将△V0调节到了零。然后调节X通道失调。此时使Vx=O、vy=5v，则Vo=KvY△Vx，调节R9使显示为零，则△VX已经调为零。随后为Y通道失调的调节，此时、VY=O、Vx=5V，输出Vo=KVx△vY调节R12使显示为零，则△VY也已调为零。步骤1～3应反复调节多次。在失调调节完成后为刻度的调节，按步骤4接通SW1、SW3、SW5，输出可能有微小变化，此时调节调零电位器W，使指示为零。然后为第5步，校对20W档刻度，输入电压应用调压器调到标准的交流220V，然后调R29使显示为1OW。如没有4．84kΩ的标准电阻，可任选一个与之阻值接近的电阻，由P=V2／RL计算出其功率值。在将RL接入后，调节R29使显示为上述功率值。第6步使两档刻度相同。在电路板图中R19和R20都排有一个并联电阻的位置，如果20W档测量值偏大则与R19并一个电阻使两档测量值相同，若200W档测量值偏大则与R20并一个电阻，直到两档测量值相等为止。在进行第6步后应重新做一次第5步的调整。这样整个调整即已完成。
应注意问题：第一、本仪器电源有一端直接接地，因此整机一定要安装在塑料壳内，以确保人身安全。只有可调元件(量程开关和调零电位器)暴露在外。第二、为了测量准确应用调压器将电源电压调到220V。每次测量之前需调零点。第三、在测量彩色电视机功耗时，应先将彩色电视机开机，将消磁电阻加热，电视机关机后立即插到该测试仪上测功率。如果没将消磁电阻加热就直接测量，消磁电阻的冲击电流有可能烧坏R19和R20。
印板图见图3。
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