專利名稱：電力線載波智能抄表儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電能的測量，特別是一種自動抄錄用電量的抄表裝置。
近幾年來，陸續(xù)有些電能自動抄表裝置問世，解決了人工逐戶抄表的麻煩，專利號為96202199.7的《智能載波抄表裝置》即為其中之一，它實現(xiàn)了自動抄錄電能表用電量的目的。但根據(jù)其公開的材料來看，該裝置尚有不足之處1.穩(wěn)壓電源是普通的穩(wěn)壓電源，需要有一個十幾瓦的變壓器，體積過大，即使采用電容式降壓方式，就需要一個體積很大的電容，如果將其附裝在通常的電能表內(nèi)則容納不下，亦不符節(jié)能原則。2.所用的單片機沒有一個可靠的硬件清零附加電路，每當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)頻繁的通電—斷電情況(例如線路維修)時，單片機會由于無法復(fù)位而導(dǎo)致功能紊亂。
本實用新型的目的是采用特殊設(shè)計的穩(wěn)壓電源，克服了電源體積大且耗能多的缺點；同時亦對單片機的復(fù)位電路亦作了改進(jìn)。
本實用新型包括主機(1)和分機(2)，一臺主機可以控制n臺分機，最多可監(jiān)視32768臺，主機和分機的連接圖見圖1，主機和分機原理見圖2和圖3。主機(1)包括接收電路(11)、發(fā)送電路(12)、單片機電路(13)、穩(wěn)壓電源(14)；分機(2)包括接收電路(21)、發(fā)送電路(22)、單片機電路(23)、穩(wěn)壓電源(24)和電能表(25)，其中穩(wěn)壓電源(24)由濾波電路(241)、穩(wěn)壓電路(242)和瞬間增流電路(243)組成，其特征在于(1)穩(wěn)壓電路(242)是電源火線經(jīng)由濾波電感L1、電阻R1濾波，電容C1降壓、二極管D1、D2整流、穩(wěn)壓管DW1穩(wěn)壓、電容C3、C4濾波后產(chǎn)生+15V電壓；再經(jīng)穩(wěn)壓塊IC4穩(wěn)壓、電容C7、C8濾波后產(chǎn)生+5V電壓；由穩(wěn)壓管DW2穩(wěn)壓、電容C5、C6濾波后產(chǎn)生-15V電壓；其地線和電源的零線相連；(2)瞬間增流電路(243)包括繼電器J1，二極管D3、D4，光耦可控硅IC5，放大器Q3、Q4、R5、R6和放大器Q1、Q2、R2、R3及電阻R4，其接法是電阻輸出端接繼電器J1b組常開接點，至光耦可控硅IC5，通過電阻R4到二極管D3的正端及D4的負(fù)端，D3的負(fù)端和D1的負(fù)端相接，D4的正端和D2的正端相接；光耦可控硅IC5的發(fā)光管由放大器Q3、Q4、R5、R6控制，控制信號來自單片機電路(23)中IC8的2腳；繼電器J1由放大器Q1、Q2、R2、R3控制，控制信號來自IC8的1腳。
本實用新型的特征還在于單片機電路(23)帶有一個自動復(fù)位電路，它包括三極管Q8、Q9，二極管D10、D11，電阻R25、R26，電容C31、C32，其接法是電容C31的一端接三極管Q1的集電極，另一端接D11正端和D10的負(fù)端，D10的正端接地，D11的負(fù)端和地之間接R25和C32，D11負(fù)端還接模擬可控硅中Q8的發(fā)射極，模擬可控硅中Q9的發(fā)射極接地，Q8的集電極和Q9基極相連，Q8基極和Q9集電極相連后接電阻R26及單片機電路(23)中IC8的4腳，R26的另一端接+5V電源。
主機接收電路(11)和分機接收電路(21)的電路和原理相同，采集器平時處于接收狀態(tài)，繼電器J1的常閉接點J1a接通，來自火線的載波訊號經(jīng)過線圈L2，電容C2、C9，電阻R7到達(dá)中周線圈T1初級，經(jīng)電感耦合至次級，次級線圈與電容C10、C11構(gòu)成諧振電路，并在電容C10和C11的分壓點輸出一個經(jīng)過諧振了的信號，經(jīng)二極管D6、D7限幅后而成方波，再經(jīng)電容C12進(jìn)入集成電路IC1的16腳，IC1是一個載波接收——放大——鑒頻——低放的綜合電路。第一級放大由16腳接收后，由3腳輸出，輸出信號由陶瓷濾波器SJ1濾波后送入5腳，再進(jìn)行第二級放大，然后在第8腳進(jìn)行鑒頻，L3、C17及R14組成鑒頻振蕩電路。鑒頻后的還原信號在第9腳輸出，經(jīng)R13、C14濾波后，由C13耦合至由R12、R13、IC1的10腳和11腳組成的低頻放大器，由11腳輸出的信號再經(jīng)R10、D8、R9組成的分壓削波電路，送入由12腳、13腳組成的反相放大器，最終由13腳輸出R.D.信號至單片機IC8的17腳。
主機發(fā)送電路(12)和分機發(fā)送電路(22)亦相同。IC2是一個由集成電路4518和4572疊加組成的振蕩分頻綜合電路，其中15腳是該電路工作與否的控制端。以分機為例，當(dāng)單片機IC8 1腳發(fā)送指令時，1腳的R/T信號送至IC2的15腳，而使其變?yōu)楦唠娖?，此時由IC2的14腳、13腳及R17、R18組成的放大器與晶體SJ2、C18、C19組成的振蕩回路共同工作而產(chǎn)生振蕩。而電容C20及Q5與C19形成并聯(lián)關(guān)系。當(dāng)Q5導(dǎo)通時，C20加入晶體振蕩回路而使振蕩頻率相應(yīng)下降；當(dāng)Q5截止時，C20退出振蕩回路而使振蕩頻率相應(yīng)上升。Q5經(jīng)電阻R15而與單片機IC8的18腳相連，由單片機IC8發(fā)出T.D.信號，通過控制Q5的通斷而控制振蕩頻率的升降，因而完成載波信號的調(diào)制。經(jīng)調(diào)制后的載波信號，由IC2內(nèi)部分頻后在第10腳輸出，經(jīng)C21耦合到諧振回路T2、C22轉(zhuǎn)化為輸出至后面的功放電路。該電路的特點是當(dāng)無信號輸入時，功耗接近于零；而當(dāng)有信號時，輸出功率可達(dá)10瓦，達(dá)到節(jié)能的目的。由于單片機IC8的1腳輸出R/T信號，通過J1a的常開接點，再經(jīng)L2、C2的串聯(lián)諧振電路而進(jìn)入火線。
分面的單片機電路(23)設(shè)置了一個自動復(fù)位電路，模擬可控硅Q8、Q9對地有一組電阻和電容R25、C32，具有一定的時間常數(shù)。繼電器J1線圈上的交流電平信號LR通過由C31、D10、D11組成的倍壓整流電路送至模擬可控硅的觸發(fā)端。當(dāng)單片機工作正常時，繼電器J1受到單片機輸出R/T信號的控制，繼電器線圈上都不會有持續(xù)的交流電平信號，因而無法觸發(fā)模擬可控硅Q8、Q9；當(dāng)單片機工作失常，R/T信號消失，以致繼電器J1失去控制時，繼電器J1線圈會產(chǎn)生自激振蕩，其交流電平信號經(jīng)過整流后能夠觸發(fā)模擬可控硅Q8、Q9，從而產(chǎn)生一個與R25、C32時間常數(shù)相關(guān)的復(fù)位低電平，進(jìn)入單片機MCLR功能腳，而使單片機IC8復(fù)位。單片機復(fù)位后，其R25、C32時間常數(shù)所造成的模擬可控硅間歇時間足以使單片機重新工作，從而使繼電器重新得到控制，模擬可控硅Q8、Q9也就不再被觸發(fā)。如果一次復(fù)位不成功，還可重復(fù)上述過程，使之再次復(fù)位，這就保證了無論外部電源怎樣波動和失常，單片機都能有效地復(fù)位。這種硬件復(fù)位電路與上電次數(shù)和上電時間無關(guān)，是一種可靠的抗干擾的復(fù)位電路。單片機Ic8的3腳接收來自電能表轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)數(shù)脈沖信號，該信號系紅外光電收發(fā)管所發(fā)出。此信號還需經(jīng)由6、7、8、9腳所接收的電能表類型編組信號相整合后存貯。不同的電能表類型編組信號對應(yīng)著不同的轉(zhuǎn)盤圈數(shù)與用電度數(shù)的換算，圖3中A、B、C、D是對應(yīng)于不同轉(zhuǎn)盤圈數(shù)的一組高低電平。3腳接收的轉(zhuǎn)數(shù)脈沖經(jīng)換算后即為電能表的實際用電度數(shù)，再以累計的形式存在于單片機內(nèi)部，該數(shù)與電能表的外部讀數(shù)相吻合。12腳接收電網(wǎng)停電信號，當(dāng)采集器有電時，該腳為高電平；斷電時為低電平。由于單片機的電源接有電解電容C33，所以斷是后能維持50mS時間供電，在此時間由單片機將累計的電能表轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)移到存貯器存貯，待電網(wǎng)恢復(fù)供電后，單片機再從存貯器中取出數(shù)據(jù)繼續(xù)工作。當(dāng)單片機接到主機的用戶欠費信號時，單片機從13腳發(fā)出一個高電平，驅(qū)動既定的終端，報警或切斷用戶電源。
主機的單片機電路(13)中的IC6采用8751，1腳接R.D.信號，2腳接T.D.信號，3腳接R/T信號，18、19腳接晶振，40、20腳接+5V電源，10、11腳接RS-232的通訊接口片Max232和計算機相連。
分機的穩(wěn)壓電源(24)在平時分機沒有接到主機讀表信號時，單片機IC8的1、2腳不輸出R/T及T.D.V信號，故繼電器J1不工作，瞬間增流電源(243)不通，電源火線通過C1降壓后輸出的+15V、+5V和-5V功率很小，僅維持分機的靜態(tài)工作；當(dāng)分機接到主機發(fā)出的讀表信號后，IC6的1、2腳輸出R/T及T.D.V信號，繼電器J1接通，光耦可控硅IC5工作，則火線輸入不再通過C1而是通過瞬間增流電路，這樣輸出的+15V、+5V和-15V功率大增，可以滿足發(fā)送功率的需要，其狀態(tài)僅維持0.5秒以下。所以本實用新型的穩(wěn)壓電源體積可以做得很小，可以放在電能表內(nèi)。
主機的穩(wěn)壓電源(14)由于不是附裝在電能表內(nèi)，故不受體積限制，因此它可以采用和分機一樣的穩(wěn)壓電源，也可以采用通常的穩(wěn)壓電源。
電能表(25)系通常的電度表，只是要把它的轉(zhuǎn)數(shù)通過光電轉(zhuǎn)換變成脈沖數(shù)輸出至單片機電路(23)。
本實用新型的優(yōu)點是1.使人工抄表變成自動抄表，節(jié)省人力。
2.由于采用了特殊設(shè)計的穩(wěn)壓電源，體積很小，可以裝在原有的電能表內(nèi)。
3.在技術(shù)采用了自動復(fù)位電路，適應(yīng)我國電網(wǎng)的國情。
4.一個主機可以監(jiān)測32678個分機。
5.分機能對14種不同盤轉(zhuǎn)數(shù)的電能表進(jìn)行自動換算。
6.在電網(wǎng)斷電的情況下，分機能自動長期保存已讀取的電能表讀數(shù)。
7.當(dāng)用戶欠電費時，可發(fā)出欠費信號。


附圖1是本實用新型的主機和分機的連接框圖。其中1——主機2——分機11——接收電路12——發(fā)送電路13——單片機電路14——穩(wěn)壓電源21——接收電路22——發(fā)送電路23——單片機電路24——穩(wěn)壓電路25——電能表3——計算機(不屬本實用新型)附圖2是本實用新型分機的電原理圖。
附圖3是本實用新型主機的電原理圖，圖中A、B、C、D是根據(jù)電能表轉(zhuǎn)圈數(shù)而設(shè)置的高低電平，C——電網(wǎng) 停 電信號，D——用戶欠費信號。
實施例本實用新型的電原理圖如圖2和圖3所示，其主要的無器件參數(shù)或型號如下元器件符號 參數(shù)或型號IC1 3361IC2 4518和4572疊加IC3 NE5534IC4 78L05IC5 3041
IC6 8751IC7 Max232IC8 16C5xIC9 24C16Q1、Q4、Q7、Q8 9015Q2、Q3、Q6、Q9 9014Q5 BSN254DW1、DW215vD1——D4橋堆2A 700VR1 30ΩR2 750ΩR3 5KΩR4 300ΩR51.5KΩR6 5KΩR25 300KΩC10.68μC3、C5、C7、C320.1μC4、C6 200μC8 10μC312000PJ1 36V本實用新型的主機電路單獨安裝在機殼內(nèi)，分機的電路則附裝在電能表內(nèi)，不必另行設(shè)計機殼。
權(quán)利要求一種由主機(1)和分機(2)組成的電力線載波智能抄表儀，主機(1)包括接收電路(11)、發(fā)送電路(12)、單片機電路(13)、穩(wěn)壓電源(14)；分機(2)包括接收電路(21)、發(fā)送電路(22)、單片機電路(23)、穩(wěn)壓電源(24)和電能表(25)，其中穩(wěn)壓電源(24)由濾波電路(241)、穩(wěn)壓電路(242)和瞬間增流電路(243)組成。其特征在于(1)穩(wěn)壓電路(242)是電源火線經(jīng)由濾波電感L1、電阻R1濾波，電容C1降壓、二極管D1、D2整流、穩(wěn)壓管DW1穩(wěn)壓、電容C3、C4濾波后產(chǎn)生+15V電壓；再經(jīng)穩(wěn)壓塊IC4穩(wěn)壓、電容C7、C8濾波后產(chǎn)生+5V電壓；由穩(wěn)壓管DW2穩(wěn)壓、電容C5、C6濾皮產(chǎn)生-15V電壓；其地線和電源和零線相連。(2)瞬間增流電路(243)包括電器J1，二極管D3、D4，光耦可控硅IC5，放大器Q3、Q4、R5、R6和放大器Q1、Q2、R2、R3及電阻R4，其接法是電阻R1輸出端接繼電J1b組常開接點，至光耦可控硅IC5，通過電阻R4到二極管D3的正端及D4的負(fù)端，D3的負(fù)端和D1的負(fù)端相接，D4的正端和D2的正端相接；光耦可控硅IC5的發(fā)光管由放大器Q3、Q4、R5、R6控制；控制信號來自單片機電路(23)中IC8的2腳；繼是器J由放大器Q1、Q2、R2、R3控制，控制信號來自IC8的一腳。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力線載波智能抄表儀，其特征在于單片機電路(23)帶有一個自動復(fù)位電路，它包括三極管Q8、Q9，二極管D10、D11，電阻R25、R26，電容C31、C32，其接法是電容C31的一端接三極管Q1的集電極，另一端接D11的正端和D10的負(fù)端，D10的正端接地，D11的負(fù)端和地之間接R25和C32，D11負(fù)端還接模擬可控硅中Q8的發(fā)射極，模擬可控硅中Q9的發(fā)射極接地，Q8集電極和Q9基極相連，Q8基極和Q9集電極相連后接電阻R26及單片機電路(23)中IC8的4腳，R26的另一端接+5V電源。
專利摘要本實用新型涉及一種電能表用電量的自動抄表裝置,它由主機和分機組成,一個主機最多可監(jiān)測32768個分機,主機由計算機控制,利用電力線載波通訊,根據(jù)計算機的指令,主機可以隨時采集所屬分機的用電量,如果用戶欠電費,還可對用戶發(fā)出欠費信號,督促交費,當(dāng)電網(wǎng)停電時,分機可以將已記錄的電度數(shù)存貯起來,當(dāng)電網(wǎng)恢復(fù)供電時繼續(xù)計數(shù)。本實用新型的重要特點在于穩(wěn)壓設(shè)計得很小,以致整個分機叫路可以附裝在電能表內(nèi)。
文檔編號G01R11/00GK2299324SQ97215370
公開日1998年12月2日 申請日期1997年4月25日 優(yōu)先權(quán)日1997年4月25日
發(fā)明者沈宇峰, 王世晞 申請人:沈宇峰, 王世晞