專利名稱：感應(yīng)式電能表無誤差字車采樣裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種從感應(yīng)式電能表計度盤(俗稱“字車”)上直接對實用電量進(jìn)行采樣的裝置。
現(xiàn)有的從感應(yīng)式電能表對實用電量采樣的裝置大多是通過鋁盤轉(zhuǎn)軸加裝反射式光電對管或透射式光電對管、或霍爾器件，對鋁盤轉(zhuǎn)動圈數(shù)進(jìn)行采樣、累加和處理。由于感應(yīng)式電能表每千瓦時鋁盤轉(zhuǎn)動600-3000圈，對光電對管或霍爾器件的輸出脈沖進(jìn)行采樣、累加和處理的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)工作時間長，間隔時間短，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)處于連續(xù)運行狀態(tài)，從而帶來電源功耗大、抗干擾設(shè)計要求高、計量精度難以保證、MTBF值偏低等一系列問題。為解決這些問題，通常采用低功耗芯片，加大變壓器、穩(wěn)壓電源設(shè)計裕度、增加硬件和軟件抗干擾措施等辦法。這樣不僅系統(tǒng)成本提高，工藝要求更復(fù)雜，而且無法從根本上解決電源干擾嚴(yán)重、計量精度與MTBF值偏低的問題。
本實用新型的目的是提供一種從感應(yīng)式電能表最終輸出計度盤(俗稱“字車”)直接采樣的裝置。它每千瓦時只進(jìn)行一次采樣，而且每十次采樣進(jìn)行一次校核。由于脈沖寬度很寬(至少有80秒)，間隔時間更長(一般達(dá)8小時)，脈沖占空比很小。這樣不僅避免了單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的連續(xù)運行，有效解決了電源功耗大的問題，而且可以利用干擾脈沖寬度很窄、沒有能量的特點，通過軟件可以區(qū)分工作脈沖和干擾脈沖，從而有效地解決單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)抗干擾設(shè)計要求高、計量精度難以保證、MTBF值偏低等一系列問題。而機(jī)械齒輪上的十進(jìn)制進(jìn)位經(jīng)過多年實踐證明是十分可靠的，利用這一點對采樣進(jìn)行校驗、核對與修正又大大提高了采樣系統(tǒng)和單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的抗干擾能力和斷電保護(hù)能力，確保實現(xiàn)無誤差采樣。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的在原感應(yīng)電能表的最終輸出-計度器-的最低一位(×0.1KWH)字車輪和次低一位(×1KWH)字車輪印上光電采樣標(biāo)記，由傳動齒輪帶動字車輪，字車輪下方有采樣電路板，采樣電路板上設(shè)置有與最低一位(×0.1KWH)字車輪和次低一位(×1KWH)字車輪對應(yīng)的光電對管。每一對光電對管的輸出各連接一個施密特觸發(fā)器。兩個施密特觸發(fā)器對光電對管的輸出整形。施密特觸發(fā)器的輸出接單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。用戶用電時，0.1KWH字車輪隨之做自上而下轉(zhuǎn)動，采樣電路板上的光電對管對光電采樣標(biāo)記進(jìn)行掃描采樣。掃描信號經(jīng)施密特觸發(fā)器整形后輸出負(fù)脈沖，給單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。其中，0.1KWH字車輪光標(biāo)采樣用于計量實用電量和累計電能表底度，1KWH字車輪光標(biāo)采樣用于十進(jìn)制校核。由于0.1KWH字車輪轉(zhuǎn)一圈是1KWH，所以它的光標(biāo)采樣每千瓦時發(fā)一個脈沖；同樣，1KWH字車輪轉(zhuǎn)一圈是10KWH，它的光標(biāo)采樣每10KWH發(fā)一個脈沖。這樣，對脈沖進(jìn)行處理的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的工作間隔大大提高，每千瓦時的處理時間也相應(yīng)減少，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)不必連續(xù)運行，電源功耗大大降低。根據(jù)計算，它們的脈沖寬度在80秒以上，而干擾脈沖寬度只有毫秒量級，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)可利用這一點對脈沖進(jìn)行過程監(jiān)測，實現(xiàn)軟件抗干擾設(shè)計。在0.1KWH字車輪光標(biāo)采樣發(fā)出10個脈沖時，1KWH字車輪光標(biāo)采樣只發(fā)出一個脈沖，這一點可由齒輪的機(jī)械傳動保證，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)可以利用這一點在軟件中進(jìn)行校驗、核對與修正，以排除干擾脈沖。并對斷電時丟失的采樣脈沖進(jìn)行補(bǔ)充、修正。這種機(jī)械十進(jìn)制校驗的檢錯和糾錯能力大大提高了系統(tǒng)的抗干擾能力，并實現(xiàn)采樣系統(tǒng)的斷電保護(hù)。
本實用新型的主要優(yōu)點在于與一般鋁盤轉(zhuǎn)軸脈沖采樣相比，0.1KWH字車輪光標(biāo)采樣脈沖間隔加寬600-3000倍，1KWH字車輪光標(biāo)采樣脈沖間隔加寬6000-30000倍。如果光電采樣標(biāo)記為字車輪周長的十分之一，它們的脈沖寬度為80秒以上，一般的鋁盤轉(zhuǎn)軸脈沖采樣寬度為350毫秒以上，二者相比，脈沖寬度加寬數(shù)百倍。脈沖寬度加大，休眠狀態(tài)下單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)工作時間短，電源功耗大大下降，MTBF值也相應(yīng)提高；而脈沖寬度的提高又便于單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的過程監(jiān)測，實現(xiàn)軟件抗干擾，大大增加了系統(tǒng)的抗干擾能力，使提高計量精度有了保證。加上1KWH字車輪光標(biāo)采樣的十進(jìn)制校核，在1KWH字車輪光標(biāo)采樣脈沖之間，0.1KWH字車輪光標(biāo)采樣脈沖數(shù)超過十個就屬于干擾脈沖，利用軟件可以進(jìn)行修正和校核，利用這一點還能對斷電時丟失的脈沖進(jìn)行補(bǔ)充、修正，實現(xiàn)系統(tǒng)采樣的斷電保護(hù)。從而為無誤差采樣的實現(xiàn)創(chuàng)造有利條件。
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本實用新型的感應(yīng)式電能表實用電量字車采樣裝置。


圖1是本實用新型的感應(yīng)式電能表實用電量字車采樣裝置的電路圖2是本實用新型的感應(yīng)式電能表實用電量字車采樣裝置的結(jié)構(gòu)原理圖。
參考圖1和2。圖2中，感應(yīng)電能表的最終輸出計度器的最低一位(×0.1KWH)字車輪1和次低一位(×1KWH)字車輪2上印有光電采樣標(biāo)記6，由傳動齒輪5帶動字車輪1、2，字車輪下方有采樣電路板4，采樣電路板4上設(shè)置有與最低一位(×0.1KWH)字車輪1和次低一位(×1KWH)字車輪2對應(yīng)的光電對管3(圖1中的TCRT1000)。光電對管3對光電采樣標(biāo)記6進(jìn)行掃描，每一對光電對管3的輸出各連接一個74HC14E施密特觸發(fā)器。施密特觸發(fā)器的輸出接單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)7。用戶用電時，0.1KWH字車輪1隨之做自上而下轉(zhuǎn)動，采樣電路板4上的光電對管3對光電采樣標(biāo)記6進(jìn)行掃描。掃描信號經(jīng)施密特觸發(fā)器整形后輸出負(fù)脈沖，給單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)7接收。同樣，當(dāng)圖2中的0.1KWH字車輪1十進(jìn)制進(jìn)位時，經(jīng)傳動齒輪5帶動1KWH字車輪2，通過光電對管3對1KWH字車輪2的光電采樣標(biāo)記6掃描，掃描信號經(jīng)施密特觸發(fā)器整形后輸出負(fù)脈沖，給單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)7接收。兩路輸出脈沖分別在圖1中以O(shè)UT1和OUT2示出。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)7通過中斷口接收OUT1、OUT2。接收OUT1后，經(jīng)脈沖的過程監(jiān)測區(qū)分工作脈沖與干擾脈沖。確認(rèn)后，將存儲器中預(yù)置的電能表底度加1，實現(xiàn)實用電量累計；單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)7接收OUT2后，除進(jìn)行脈沖過程監(jiān)測、確認(rèn)外，還要進(jìn)行十進(jìn)制校驗、核對、修正，即檢錯和糾錯工作，以避免和排除OUT1和OUT2中的干擾誤脈沖及突然停電的漏脈沖影響，以確保采樣附加誤差為零。從而實現(xiàn)實用電量的無誤差采樣。
權(quán)利要求1.一種感應(yīng)式電能表計度器(俗稱字車)采樣裝置，包括字車輪(1、2)、采樣電路板(4)、光電對管(3)、傳動齒輪(5)，其特征在于感應(yīng)電能表的最低一位字車輪(1)和次低一位字車輪(2)上印有光電采樣標(biāo)記(6)，由傳動齒輪(5)帶動字車輪(1、2)，字車輪(1、2)下方有采樣電路板(4)，采樣電路板(4)上設(shè)置有分別與最低一位字車輪(1)和次低一位字車輪(2)對應(yīng)的對光電采樣標(biāo)記(6)進(jìn)行掃描的光電對管(3)，每一對光電對管(3)的輸出各連接一個對光電對管(3)的輸出整形的施密特觸發(fā)器，施密特觸發(fā)器的輸出接單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的感應(yīng)式電能表計度器采樣裝置，其特征在于傳動齒輪(5)以十進(jìn)制關(guān)系相連兩個字車輪(1、2)的采樣，并通過單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)(7)的軟件進(jìn)行校驗、核對與修正。
專利摘要本實用新型涉及一種感應(yīng)式電能表計度器采樣裝置,在感應(yīng)電能表的最終輸出計度器的最低一位和次低一位字車輪上印有光電采樣標(biāo)記,由采樣電路板上的反射式光電對管對光電采樣標(biāo)記進(jìn)行采樣,由施密特觸發(fā)器對光電對管的輸出整形后輸出負(fù)脈沖,給單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)接收。所用兩個字車輪之間通過傳動齒輪以十進(jìn)制關(guān)系相連,兩點采樣用于機(jī)械十進(jìn)制校驗、核對與修正。校正干擾脈沖與斷電漏脈沖。
文檔編號G01R11/00GK2300916SQ9722070
公開日1998年12月16日 申請日期1997年7月30日 優(yōu)先權(quán)日1997年7月30日
發(fā)明者竇學(xué)海 申請人:竇學(xué)海