專利名稱：卡式電度表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電度表，特別是屬于智能化、自動化的卡式電度表技術(shù)領(lǐng)域。
現(xiàn)行的電度表已沿用很久，利用在軟盤中感應(yīng)渦流計(jì)量用電，由齒輪減速機(jī)構(gòu)累計(jì)計(jì)數(shù)表示。這種電度表的缺點(diǎn)在于轉(zhuǎn)動系統(tǒng)所設(shè)計(jì)量死區(qū)不可能消除;機(jī)械式轉(zhuǎn)輪顯示機(jī)構(gòu)只能做得較小，顯示不清晰;難以防偷電、防漏電;必須花費(fèi)電力部門大量人力用于抄表，委托銀行收費(fèi)，費(fèi)工費(fèi)時。
現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展提供了改革電度表的原理和結(jié)構(gòu)的廣闊前景。本發(fā)明的目的是提供一種智能化、數(shù)字化的通過信息卡記錄電力用戶電量的省力和自動化的電度表。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的由通過中繼裝置(56)接在電網(wǎng)線路(54)中的電流傳感器(41)將用戶電電流按比例取樣，經(jīng)放大器(42)放大后送到整形整流電路(43)變成直流信號，再由模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(44)變成數(shù)字信號通過必要的接口等送到中央控制單元CPU(45)，與通過電壓取樣電路(57)加入的經(jīng)處理的電壓信號相乘及積分計(jì)算成用戶用電量信號貯存在存儲電路(46)中，同時顯示在顯示器(47)上供觀察。用戶從供電部門購得的用量限額記錄在信息卡(15)上，用戶將此卡插入讀卡裝置(14)中，讀卡裝置將用戶用電量限額輸入CUP(45)中并存入存儲電路(46)。CPU不斷將用電量限額和用戶用電量比較及計(jì)算，將用電量限額扣除已用電量后所得余量通過顯示器(47)顯示出來，將余量更新信息卡和貯存在儲存電路(46)中的用電量限額數(shù)。
本發(fā)明電度表還可以設(shè)置停電及漏電檢測電路(50)，電度表的系統(tǒng)工作電源(51)及其備用電源(52)，所述檢測電路(50)測知電網(wǎng)線路停電或者發(fā)生漏電、觸電、偷電等情形時給CPU輸入信號由CPU控制實(shí)現(xiàn)經(jīng)電源換接開關(guān)(53)，將備用電源(52)替換系統(tǒng)工作電源，或通過中繼裝置(56)切斷電網(wǎng)線路(54)以及延時接通等功能。
本發(fā)明電度表還可以設(shè)置報警器(55)，由CPU控制在用電余量為一定值，例如用電限額的10%及余量為零時發(fā)生不同的報警信號，告示及時換卡。該報警器也可由CPU控制在上述檢測電路(50)發(fā)生信號時發(fā)生報警信號。
上述信息卡可以是磁性材料制成的磁卡，或是集成電路作為記錄媒體的IC卡，或者采用光媒體的光卡或激光卡。相應(yīng)于這些卡配備對應(yīng)的讀卡裝置。
本發(fā)明相比于現(xiàn)行的電度表有如下有益的效果本發(fā)明電度表集計(jì)量顯示、用電量控制、保安、防偷電、計(jì)費(fèi)管理于一體，顯示裝置顯示清晰;自動化計(jì)費(fèi)管理由用戶購買信息卡表示的用電量限額控制用電量，免除抄表、發(fā)交費(fèi)通知單等手續(xù);增加保安、防偷電功能使本發(fā)明的電度表成為智能化、自動化、數(shù)字化、省時的新型電子電度表。
圖1是表示本發(fā)明電度表構(gòu)成的框圖。
圖2是表示本發(fā)明電度表的實(shí)施例。
圖3是表示本發(fā)明電度表實(shí)施例的流程圖。
圖4-6是本發(fā)明電度表實(shí)施例的流程圖中各子程序框圖。
以下將參照


本發(fā)明實(shí)施例的構(gòu)成及其運(yùn)行。
電流傳感(1，2)是一種電流互感器C.T.，其原邊(30，31)分別接到作為電源中繼裝置的固體繼電器(18)的輸出端子(28，29)，CT(1，2)的副邊分別經(jīng)放大器LM339(3，4)、濾波電路(5)、整流電路(6)接到模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD570(7)的輸入端，轉(zhuǎn)換器(7)將輸入的直流信號變成數(shù)字信號加給單片機(jī)MCS-48(8);上述放大器(3，4)的二個輸出端之間還跨接誤差放大器器(19)，放大器(19)的輸出接到單機(jī)(8);作為信息卡的磁性卡(15)插入KD6000磁卡閱讀器(14)，該閱讀器(14)的輸出也接到單片機(jī)(8)，加入作為用電量限額的信號;由模數(shù)轉(zhuǎn)換器(7)輸出的信號與經(jīng)電壓取樣處理電路(34)的電網(wǎng)電壓取樣信號由單片機(jī)(8)作乘法和積分運(yùn)算后代表用電量，將用電量限額扣除用電量的減法運(yùn)算所得的差值作為余量，用電量和余量分別由74LS273譯碼器(9，10)在數(shù)碼管構(gòu)成的顯示器(11)上顯示出來;用電量及用電限額的數(shù)據(jù)均存入單片機(jī)的內(nèi)存中;電度表本身的系統(tǒng)工作電源由電網(wǎng)電壓接在工作電源入口(32)，經(jīng)濾波器(20)、變壓器(21)、整流器(22)、穩(wěn)壓器(23)及換接開關(guān)(25)，由出口(33)輸出到用電各處，電壓取樣處理電路(34)從整流器(22)和穩(wěn)壓器(23)之間取電網(wǎng)電壓的取樣信號，備用電源為蓄電池組(24)，接在穩(wěn)壓器(23)前端，平時處于充電狀態(tài)，同時也接到換接開關(guān)(25)上供換接用;固體繼電器(18)的動作由單片機(jī)(8)的控制信號經(jīng)放大器(17)進(jìn)行控制;本實(shí)施例還設(shè)有作為報警裝置的蜂鳴器(13)通過放大器(12)接在單片機(jī)(8)上，接受單片機(jī)的控制發(fā)生蜂鳴報警。
本實(shí)施例的運(yùn)行按如下進(jìn)行電網(wǎng)線路(火、地線)通過固體繼電器(18)的輸入(26、27)加入C.T.的原邊(30，31)，由CJ將正比于負(fù)載電流的電流信號經(jīng)整形、放大、轉(zhuǎn)換后成為直流數(shù)字信號輸入單片機(jī)(8)，在那里與電壓取樣信號相乘后被積分成為正比于用電量的參數(shù)，存入內(nèi)存中，并經(jīng)譯碼器(9)顯示于顯示器(11)。另一方面，磁卡(15)插入讀卡機(jī)(14)后將用電限額也輸入單片機(jī)(8)，存入內(nèi)存中，只要限額不為零，單片機(jī)(8)將發(fā)出指令，通過放大器(17)接通固體繼電器(18)，使用戶可以用電。單片機(jī)作從用電限額扣除電量的減法運(yùn)算，所得的余量通過譯碼器(10)顯示于顯示器(11)上。并以此余量數(shù)據(jù)更新原來用電限額數(shù)據(jù)，因此只要余量不為零，繼電器接通的動作將被維持著。一旦此余量減至限額的10%時單片機(jī)將發(fā)出信號，通過放大器(12)讓蜂鳴器(13)定時，例如每小時，發(fā)生警號，提示更換信息卡。如余量減至零，將發(fā)生連續(xù)警號。余量達(dá)到零時，單片機(jī)命令繼電器(18)脫扣，切斷線路，供電停止。
發(fā)生線路停電時，單片機(jī)通過繼電器(25)將系統(tǒng)工作電源替換為由蓄電池構(gòu)成的備用電源上，平時蓄電池處在充電狀態(tài)備用。
本實(shí)施例誤差放大器(19)具有防偷電、觸電、漏電安全保護(hù)功能，如果企圖短路繼電器(18)的線端(26、27)來偷電，或者有觸摸火線，或者有漏電情況發(fā)生，二個CT的信號將失去平衡，誤差放大器(19)檢出此不平衡的信號使單片機(jī)命令繼電器(18)動作來斷開線路，同時報警。
本實(shí)施例的單片機(jī)設(shè)計(jì)有延時程序，當(dāng)電網(wǎng)臨時停電后有延時一定時間，例如5分鐘，接通的功能，當(dāng)電網(wǎng)電壓在此延遲時間內(nèi)恢復(fù)則設(shè)有延時功能的輸出端將延遲到延時完畢才供電，此種輸出可保護(hù)電冰箱一類的負(fù)載免受損害。有此種延時功能的輸出可以通過選擇功能開關(guān)(34、35)選用。此外，還可設(shè)定電網(wǎng)電壓超過±20%額定值(低值L，高值H)時發(fā)生報警以至切斷供電的功能。
現(xiàn)參照圖3-6說明本實(shí)施例的流程。圖3為本例主程序流程圖。在系統(tǒng)加電后，首先從磁卡機(jī)中讀到磁卡上的用戶用電量限額N。用戶實(shí)際用電量記為W。系統(tǒng)從輸入口讀到用戶實(shí)際的電壓V、電流I及程序循環(huán)時間間隔△T值，在下一步程序中進(jìn)行累加計(jì)算出用戶用電量W，并將這一數(shù)據(jù)分別送到顯示器和存貯器中。接下來將W與額定電量的90%值進(jìn)行比較，若W＜0.9N，則程序通過子程序返回開始繼續(xù)檢測I、V，如此循環(huán)下去(關(guān)于子程序在后面分析)。若W≥0.9N成立，則系統(tǒng)啟動報警，開始做斷續(xù)報警。W雖≥0.9N但小于N值，程序返回開始檢測I、V狀態(tài)。若W≥N值，則表明用戶用電量已達(dá)到額定值N，系統(tǒng)開始發(fā)出連續(xù)報警，(可設(shè)定持續(xù)1分鐘)，同時檢測是否有新卡插入指示，若有新卡插入，系統(tǒng)使返回本程序開始的讀卡程序，反之，系統(tǒng)開斷用戶電源，停止執(zhí)行運(yùn)行。
圖4-6為子程序流程圖。
子程序Ⅰ為停電時轉(zhuǎn)換備用電源程序。子程序Ⅱ?yàn)槁╇姍z測控制程序。子程序Ⅲ由用戶通過功能選擇開關(guān)選定是否加冰箱保護(hù)功能。送A時為不要保護(hù)功能，送B時為具有冰箱保護(hù)功能。在選擇保護(hù)功能時，是檢測輸入電源是否為零，或者是否電壓過高過低(本例選H為標(biāo)準(zhǔn)電壓的1.2倍，選L為標(biāo)準(zhǔn)電壓的0.8倍)，當(dāng)V滿足在L到H之間時，程序通過。當(dāng)V＝0時，系統(tǒng)開始計(jì)時T，當(dāng)T＞300秒(5分鐘)時允許電源開路，否則強(qiáng)制電源關(guān)斷，達(dá)到保護(hù)電冰箱的目的。當(dāng)電壓V超過規(guī)定的L-H時，為了保護(hù)電器不被損壞，系統(tǒng)發(fā)出開斷電源指令。同時開始計(jì)時，保證時間間斷不少于5分鐘再恢復(fù)供電。
本領(lǐng)域技術(shù)人員可能對列于權(quán)利要求書中的各技術(shù)方案作出不背離其實(shí)質(zhì)的變動，這樣的變動被認(rèn)為包括在其保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種卡式電度表，其特征是包括電流傳感器、整形整流電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、電壓取樣電路、CPU及存儲器和接口、信息卡和讀卡裝置電路、顯示電路及系統(tǒng)工作電源組成，所述傳感器原邊接在供電線路內(nèi)，其副邊經(jīng)整形整流電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路加入CPU；電壓取樣電路對電網(wǎng)電壓取樣，處理后加入CPU；讀卡裝置的輸出接到CPU的輸入端；顯示裝置接到CPU的輸出端；所述電流傳感器及電壓取樣電路測知負(fù)載電流、電壓，該電流電壓變換后的信號在CPU中相乘及積分運(yùn)算產(chǎn)生正比于用電量的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)存入存儲器并在顯示裝置上顯示，讀卡裝置輸入CPU的用電限額數(shù)據(jù)在CPU內(nèi)與用電量數(shù)據(jù)相減所得余量存入存儲器并在顯示裝置上顯示，系統(tǒng)工作電源提供部分電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的電度表，其特征是它還包括停電漏電檢測電路、中繼裝置、換接開關(guān)及備用工作電源，所述中繼裝置由所述CPU控制動作，所述電網(wǎng)線路接入其受控端;所述備用工作電源由所述換接開關(guān)選擇來替換所述系統(tǒng)工作電源;所述換接開關(guān)受CPU輸出的控制信號控制、所述檢測電路接在電度表線路端和CPU之間，測知線路停電，由CPU控制所述換接開關(guān)，將所述備用工作電源換接替代系統(tǒng)工作電源，測知漏電、觸電，由CPU控制所述中繼裝置切斷線路電源。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的電度表，其特征是其中還包括報警裝置電路，所述報警電路接在CPU輸出端，接受CPU發(fā)出的報警信號進(jìn)行報警。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3的電度表，其特征是所述信息卡是磁卡、集成電路及電子元件構(gòu)成的IC卡、用光媒體構(gòu)成的光卡或激光卡中的一種，所述讀卡裝置是相應(yīng)的磁卡讀卡裝置、IC卡讀卡裝置或光卡讀卡裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3的電度表，其特征是所述電流傳感器是磁感應(yīng)式傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的電度表，其特征是所述傳感器是分別接在供電電源火、地線中的二個電流互感器CT;所述CPU及存儲器和接口是單片機(jī)，所述存儲器是單片機(jī)的內(nèi)存;所述讀卡裝置是磁卡閱讀器，將代表用電量限額的信號送給所述單片機(jī);所述顯示裝置是由譯碼器，及數(shù)碼管組成;所述系統(tǒng)工作電源是由電網(wǎng)電壓供電，經(jīng)濾波、變壓、整流穩(wěn)壓后構(gòu)成用作系統(tǒng)各部分電源電壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求3的電度表，其特征是所述CPU及存儲器和接口是單片機(jī)，所述存儲器是單片機(jī)的內(nèi)存，所述中繼裝置是固體繼電器，經(jīng)放大器接在所述單片機(jī)的輸出端上，所述電流傳感器是二個電流互感器，其原邊接在所述固體繼電器的受控端子上通向負(fù)載，與該固體繼電器的受控端子相對應(yīng)的另二組受控端子與電網(wǎng)火、地線相連接，所述傳感器的副邊經(jīng)濾波器、整流器將直流信號輸入在整流器之后的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，變換成數(shù)字信號加到所述單片機(jī);所述報警裝置是蜂鳴器，經(jīng)放大器接到所述單片機(jī)的輸出;所述讀卡裝置是磁卡閱讀器，將代表用電量限額的信號送給所述單片機(jī);所述顯示裝置是由譯碼器、及數(shù)碼管組成;所述工作電源由電網(wǎng)電壓供電，經(jīng)濾波、變壓、整流、穩(wěn)壓后接到所述換接開關(guān)第一端子上，所述備用工作電源是蓄電池，接于上述系統(tǒng)工作電源穩(wěn)壓器前端及換接開關(guān)第二端子之間，換接開關(guān)由所述單片機(jī)控制，所述停電、漏電檢測電路是跨接在所述二個電流互感器輸出端間的誤差放大器，該誤差放大器輸出加入所述單片機(jī);所述單片機(jī)對由所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入的信號與所述電壓取樣信號作乘法及積分運(yùn)算作為用電量數(shù)據(jù)，存入內(nèi)存，在顯示器上顯示;并扣除從所述讀卡機(jī)輸入的用電量限額數(shù)后，將差值作為余量，存入內(nèi)存，在顯示器上顯示;以余量更新內(nèi)存中用電量限額，余量達(dá)到預(yù)設(shè)值時發(fā)出報警信號給所述報警器，余量達(dá)到零時，發(fā)出動作指令給所述固體繼電器，在收到所述檢測裝置的信號時發(fā)出動作指令給所述固體繼電器的同時發(fā)出報警信號給報警器以及收到停電信號時發(fā)出動作指令給所述換接開關(guān)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7的電度表，其特征是其中還包括由所述CPU控制的停電后延時接通輸出的延時輸出選擇開關(guān)。
全文摘要
一種利用現(xiàn)代電子技術(shù)構(gòu)成的智能化、自動化電度表。通過電流傳感器(41)及電壓取樣電路(57)由微處理器(45)對電流電壓信號處理成為用電量數(shù)據(jù)，與記錄在信息卡(15)上的用電限額在微處理器內(nèi)比較形成用電控制及顯示。還設(shè)有保安、防偷電、停電后延時恢復(fù)等功能電路(50)。
文檔編號G01R22/00GK1099869SQ93117110
公開日1995年3月8日 申請日期1993年9月3日 優(yōu)先權(quán)日1993年9月3日
發(fā)明者許子明 申請人:滕明義, 許子明