專利名稱：全封閉全電子防竊電預付費(復費率)智能讀寫電度表的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于智能讀寫的計量電度表，具體地說涉及一種精確度極高的智能讀寫的計量電度表，即一種單多相全封閉全電子防竊電預付費(復費率)智能讀寫電度表。
傳統(tǒng)的單相和三相電度(能)表大多是機械式計量表，需靠消耗一定的電能，才能使其機械部件產(chǎn)生轉(zhuǎn)動，然后帶動字輪對電能進行計量。這類表性能落后，功耗大，一年自耗損失約在20-30度電。最近幾年出現(xiàn)的“預付費”電度表，也是在原機械表的基礎上，把機械轉(zhuǎn)動換成“電脈沖”之后再進行電費的計算，但是機械電度表固有的計量精度低、功耗大、成本高、校表周期短等缺點并沒有被克服掉。因此，只是解決了一般的收費問題。
本發(fā)明的目的在于克服傳統(tǒng)機械電度表的所有缺點，提供了一種性能精良，功耗小，成本低，校表周期長，智能抄表讀寫的單相或多相全封閉全電子防竊電預付費(復費率)智能讀寫電度表。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種全封閉全電子防竊電預付費(復費率)智能讀寫電度表，其特征為由全電子電度表部分和用戶型遙控器部分及專用型遙控器部分組成，全電子電度表部分有外殼，外殼上有接線倉蓋，外殼內(nèi)有接線倉，接線倉內(nèi)有接線卡頭，外殼內(nèi)還有電路板和連接在電路板的顯示器及在電路板上的紅外發(fā)射接收管和脈沖發(fā)光燈；用戶型遙控器部分的外殼上有按鍵和紅外發(fā)射接收管，其內(nèi)有電路板；及專用型遙控器部分的外殼上有按鍵和紅外發(fā)射接收管及顯示屏，其內(nèi)有電路板。
全電子電度表部分電路板上有相電流傳感器，相電壓傳感器和零電流傳感器；相電流傳感器連接連接比較器A1，比較器A1連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D，模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D連接高通濾波器HPF，高通濾波器HPF連接延時器DELAY，延時器DELAY連接乘法器，乘法器連接低通濾波器LPF，低通濾波器LPF連接數(shù)字頻率轉(zhuǎn)換器；相電壓傳感器連接比較器A2，比較器A2連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D，模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D連接乘法器；零電流傳感器連接電壓比較器；相電流傳感器也還連接連接電壓比較器和極性判別器，電壓比較器連接跨線警報器，極性判別器連接反極性警報器，數(shù)字頻率轉(zhuǎn)換器、跨線警報器和反極性警報器連接微控制器，微控制器連接載波模塊、電壓監(jiān)視器、運行程序監(jiān)視器，E2存儲器、紅外雙向通訊單元、LED顯示器、實時時鐘、控制開關及電源。
用戶型遙控器部分及專用型遙控器部分的電路板由HZ301微控制器組成的電路。
本發(fā)明的優(yōu)點和特點在于電路原理的強電部分和弱電部分之間完全采用了全隔離技術，這就極大的提高了其穩(wěn)定性和可靠性。另外，由于采用全封閉的構(gòu)造設計，在數(shù)據(jù)的存儲和通訊使用中使用了加密技術算法。該技術對數(shù)據(jù)的加密強度大，程序代碼占用空間小，運行速度快。因此，對預付費的非法充值和篡改數(shù)據(jù)等非法手段能進行有效的防范。本發(fā)明對防竊電設計，除了采用以載波傳送的方式對總表和分表的用電情況進行檢驗外，在電路原理設計中增加了對相線和零線電流不平衡的判斷及電流極性的判斷，可有效防范因跨接線和反接線的竊電行為。本發(fā)明在電表的顯示控制和紅外(或無線)通訊的調(diào)制和解調(diào)部件上采用了全軟件的處理技術，這樣設計不但降低了硬件的造價，而且以后進行功能擴充時很簡單，只要修改軟件就可以了。
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的析述并說明實施例

圖1是本發(fā)明的電表外形示意圖。
圖2是本發(fā)明的電表中“用戶型”讀寫遙控器示意圖。
圖3是本發(fā)明的電表中“專用型”讀寫遙控器示意圖。
圖4是本發(fā)明的電表部分剖視圖。
圖5為本發(fā)明的電表功率計量部分原理框圖。
圖6為本發(fā)明的電表電腦控制部分原理框圖。
圖7是本發(fā)明的電表內(nèi)數(shù)據(jù)傳送接口的電路結(jié)構(gòu)框圖。
圖8為本發(fā)明的電度表(智能)用戶型遙控器部分原理框圖。
圖9為本發(fā)明的電度表(智能)專用型遙控器部分原理框圖。
圖10為本發(fā)明全電子表防止中途竊電載波數(shù)據(jù)校驗系統(tǒng)原理框圖圖11為本發(fā)明的電表電腦控制功率計量部分電原理示圖。
圖12為本發(fā)明的電表電腦控制數(shù)據(jù)處理部分電原理示圖。
圖13為本發(fā)明的電度表(智能)用戶及專用型遙控器部分原理圖。
圖中全電子電度表部分外殼1，脈沖發(fā)光燈2，電路板3，顯示器4，紅外發(fā)射接收管5，接線卡頭6，接線倉8，電線7，接線倉蓋9圖1是本發(fā)明所示的電表原理圖，其電表內(nèi)電路原理設計見圖5、圖6，圖2所示為電表功能中的用戶型讀寫遙控器，所述原理見圖8，圖3為電表功能中的專用型讀寫遙控器。所述原理見圖9。以下為本發(fā)明電度表工作過程敘述。
本發(fā)明的整體組成分主體部件和附加部件，主體部件為電表本身，有封閉外殼包裝，外殼上有安裝孔。附加部件為“用戶型”和“專用型”讀寫遙控器，分別使用不同的外殼設計。
本發(fā)明的電度表由功率計量和微控制器及非接觸讀寫裝置單元組成。所述功率計量是將電壓電流等模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后，其計算和處理的過程中就不會再產(chǎn)生誤差，能做到在標稱量程的2％-400％的范圍內(nèi)誤差小于0.2％。所述微控制器是與電表的其它控制和處理功能共用，在電路上進行了低功耗設計。靜態(tài)下，微控制器只消耗幾微安的電流并配有電壓監(jiān)視器和程序運行監(jiān)視器，保證控制系統(tǒng)長期可靠地運行。所述讀寫智能裝置是本發(fā)明是表外附加的遙控器，通過非接觸操作，將通訊信息包括抄表，預付費的充值、竊電鎖定的解除、復費率時間單價的設定，及數(shù)據(jù)的讀寫或打印聯(lián)接等能有效實現(xiàn)自動表外控制，既方便又安全可靠，防止人為對表的破壞。
本發(fā)明最大的特點是采用最新的電磁兼容設計技術，能有效抵抗靜電放電，射頻輻射和瞬間脈沖群的干擾。
本發(fā)明的電表功率計量原理，如圖5所示，其中所述T1把負載電流成比例地轉(zhuǎn)換成電壓，經(jīng)A1放大后，送入轉(zhuǎn)換器A/D1，把模似信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，經(jīng)HPF處理和DELAY相位校正后，送入乘法器，T2把負載電壓降壓后，送入P1,P1在校表時對這個電壓進行微調(diào)，此電壓經(jīng)A2放大后，送入A/D2，進行模擬到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換，然后送入乘法器，乘法器把代表負載電流和負載電壓的兩個電壓值相乘，得到代表有功功率的值，經(jīng)LPF和DTF處理，把它變?yōu)榕c功率值成比例的脈沖群。
極性判別器電路，判斷電流是從電源端流向負載端還是從負載端流向電流端，如果是后者，就發(fā)出報警信號。T1是相線的電流傳感器，把相線電流轉(zhuǎn)換成電壓信號V1,T3是零線上的電流傳感器，把零線上的電流轉(zhuǎn)換成電壓信號V2，在正常用電時，相線與零線的電流基本上應是相等的，即使不相等，差別也很小，當有人通過跨接線進行竊電時，相線與零線的電流將不一樣，電壓比較器對T1和T3產(chǎn)生的電壓V1和V2隨時進行比較，一旦它們的差值超出一定的范圍后，將發(fā)出報警信號。
本發(fā)明的電表微電腦部分如圖6所示，整個電表的全部邏輯控制工作由微控制器來完成，它是整個電表的智能核心，它由電源變換器供電，濾波器提高電表抗干擾的能力。電壓監(jiān)視器和程序運行監(jiān)視器，是為保障微控制器長期可靠地工作，電壓監(jiān)視器監(jiān)視微控制器的供電電壓，一旦電壓發(fā)生波動，為保障微控制器可靠工作，它將使微控制器進入復位狀態(tài)，以免產(chǎn)生誤操作，程序運行監(jiān)視器，監(jiān)視程序是否正常運行，一旦程序因干擾“飛掉”，它能使微控制器自動復位，重新正常運行，微控制器有三個輸入信號計量脈沖信號、跨線報警信號、反極性報警信號，它還配備了下列的外部裝置●E2存貯器它存貯用電量和預付費，復費率所需的各種參數(shù)，并能保證斷電后，信息長時間不丟失。
●紅外雙向通訊單元它提供電表與外界的信息雙向通道，并可以做到非接觸全封閉的傳送信息。
●LED顯示器它負責顯示電表的用電量及各種狀態(tài)參數(shù)。
●實時時鐘用于復費率中準確地計時。
●控制開關在預付費中，當預付費低于某一數(shù)值時，微控制器通過控制開關切斷對負載的供電。
●載波模塊微控制器通過它可使用電力線以電力載波信號完成電表與外界信息傳遞。
如圖7所示，本發(fā)明的電表端電表內(nèi)數(shù)據(jù)傳送接口的電路結(jié)構(gòu)圖。圖7-1為微控制器，它與電表的其它控制和處理功能共用，它含有的軟件負責對傳送的數(shù)據(jù)進行加密和解密，對發(fā)送的數(shù)據(jù)進行軟件調(diào)制，它可以發(fā)送電表的運行狀態(tài)、預付費情況、復費率的時間、費率設定狀態(tài)。防竊電及鎖定狀態(tài)，以及定期定時將所用電能數(shù)據(jù)通過外接電源線以載波的形式回向輸送。它接收預付費的充值信息，復費率時間段和費率的設定信息，。對電表顯示器的控制命令，對竊電鎖定的控制命令。它把要發(fā)送的信息首先送到紅外(或無線)發(fā)射管的驅(qū)動電路圖7-5，經(jīng)功率放大后送給紅外(或無線)發(fā)射管圖7-2，通過紅外線(或無線)把數(shù)據(jù)傳送給手持遙控器圖2或圖3。手持遙控器圖2或圖3發(fā)送給電表的信息，也是通過紅外線(或無線)首先傳送到紅外線(或無線)接收管圖7-3，經(jīng)過解調(diào)電路圖7-4，把解調(diào)后的數(shù)字信息送給微控制器圖7-1，微控制器圖7-1根據(jù)接收的信息，對電表的參數(shù)進行修改。
圖2和圖3為手持遙控器，分兩種類型。圖2是用戶使用的“用戶型”遙控器，圖3為管理人員使用的“專用型”遙控器。圖2“用戶型”遙控器為用電戶自己使用的遙控器，主要是用來向電表傳送預付費的信息及對電表的顯示器進行控制，以獲取電表的運行狀態(tài)。它的電路結(jié)構(gòu)如圖8所示。其中所述圖8-1為微控制器，它負責數(shù)據(jù)的發(fā)射和接收。它發(fā)送預付費充值信息，發(fā)送對電表顯示器的控制命令，接收電表在得到充值信息后的確認信息。這部分的電路與電表端圖7數(shù)據(jù)接口是一樣的。微控制器通過預付費卡接口圖8-3對預付費卡進行讀和寫。微控制器通過鍵盤圖8-2來接收用戶的控制命令。當 鍵按下時，它把從預付費卡中讀出的充值數(shù)據(jù)發(fā)送給電表，當 鍵按下時它接收電表充值正確與否的狀態(tài)信息，如充值正確，它把預付費卡中的數(shù)據(jù)清零。然后把此狀態(tài)傳送給電表，充值信息才有效，當 按下時，電表顯示器循環(huán)顯示電表運行的各個參數(shù)。另外，根據(jù)需要也可將預付費卡充值數(shù)據(jù)的形式變換成系統(tǒng)程序直接對其遙控器充值數(shù)據(jù)進行輸入。
圖3“專用型遙控器”是供電部門管理人員使用的遙控器，它可以對用戶電表進行稽查，對電表工作參數(shù)進行修改及對竊電鎖定的解除。其電路結(jié)構(gòu)如圖9所示。圖9-5為紅外線(或無線)數(shù)據(jù)傳送電路，這部分與電表內(nèi)的電路一樣。圖9-1為微控制器，它控制液晶顯示器圖9-2，與PC進行數(shù)據(jù)傳送的接口圖9-3和打印機的接口圖9-4，通過鍵盤圖9-6接受使用者的控制。液晶顯示器圖9-2顯示遙控器各種操作的信息，PC機接口圖9-3可從PC機把對電表參數(shù)的修改信息，事先下載到遙控器中，同時也可把遙控器現(xiàn)場采集到的數(shù)據(jù)傳送到PC機中，提供給管理軟件，進一步的進行處理。打印機接口圖9-4可在現(xiàn)場接上微型打印機，進行各種催費單、通知單的打印。微控制器通過鍵盤圖9-6接受使用者的控制，完成各種操作，當 鍵按下時，可把某用戶電表的表號，付費情況，電表各種工作參數(shù)抄到遙控器的存貯器中并可現(xiàn)場稽查，進行處理。當 鍵按下時，可把事先存貯在遙控器中的復費率的各個時段及每個時段費率的信息發(fā)送給電表，以修改電表的復費率參數(shù)。當 鍵按下時，把遙控器在現(xiàn)場采集到的各種數(shù)據(jù)傳送給PC機。當 鍵按下時，可把現(xiàn)場要用到的各種數(shù)據(jù)事先從PC機中下載到遙控器中，當 鍵按下時，可通過微型打印機現(xiàn)場打印各種催費單和通知單。如果需要對因竊電而鎖定的電表進行解鎖，需先按 鍵，看清電表當前的各種狀態(tài)，如需解鎖時，再按 鍵，即可解鎖。
圖10為本發(fā)明的電表所述上源線即外輸線路中途竊電的差額數(shù)據(jù)載波回向提示，也就是說每塊總表下的諸用戶分表在一定時間段內(nèi)所耗用的電能之和恰好與總表耗用數(shù)據(jù)相吻合，屬于用電數(shù)據(jù)反饋正常，否則，數(shù)據(jù)載波回向顯示的數(shù)字信息相差甚遠，則意味著竊電行為的可能。
總之，本發(fā)明所述的全電子表，既可以用作單相多相總表，也可用作單相多相的分表。彼此的聯(lián)接安裝使用，可以避免上線中途和下線各種跨線、反極性等盜竊偷電行為。由于采用全封閉設計，使電表的整體性更具時代特點，實現(xiàn)了非接觸型預付費及其它功能的智能操作，在其技術性能和綜合功能上都遠遠超越了傳統(tǒng)電度表。
權利要求1.一種全封閉全電子防竊電預付費(復費率)智能讀寫電度表，其特征為由全電子電度表部分和用戶型遙控器部分及專用型遙控器部分組成，全電子電度表部分有外殼，外殼上有接線倉蓋，外殼內(nèi)有接線倉，接線倉內(nèi)有接線卡頭，外殼內(nèi)還有電路板和連接在電路板的顯示器及在電路板上的紅外發(fā)射接收管和脈沖發(fā)光燈；用戶型遙控器部分的外殼上有按鍵和紅外發(fā)射接收管，其內(nèi)有電路板；及專用型遙控器部分的外殼上有按鍵和紅外發(fā)射接收管及顯示屏，其內(nèi)有電路板。
2.根據(jù)權利要求1所述的全封閉全電子防竊電預付費(復費率)智能讀寫電度表，其特征為全電子電度表部分電路板上有相電流傳感器，相電壓傳感器和零電流傳感器；相電流傳感器連接連接比較器A1，比較器A1連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D，模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D連接高通濾波器HPF，高通濾波器HPF連接延時器DELAY，延時器DELAY連接乘法器，乘法器連接低通濾波器LPF，低通濾波器LPF連接數(shù)字頻率轉(zhuǎn)換器；相電壓傳感器連接比較器A2，比較器A2連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D，模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D連接乘法器；零電流傳感器連接電壓比較器；相電流傳感器也還連接連接電壓比較器和極性判別器，電壓比較器連接跨線警報器，極性判別器連接反極性警報器，數(shù)字頻率轉(zhuǎn)換器、跨線警報器和反極性警報器連接微控制器，微控制器連接載波模塊、電壓監(jiān)視器、運行程序監(jiān)視器，E2存儲器、紅外雙向通訊單元、LED顯示器、實時時鐘、控制開關及電源。
3.根據(jù)權利要求1所述的全封閉全電子防竊電預付費(復費率)智能讀寫電度表，其特征為用戶型遙控器部分及專用型遙控器部分的電路板由HZ301微控制器組成的電路。
專利摘要一種全封閉全電子防竊電預付費(復費率)智能讀寫電度表,其特征為:由全電子電度表部分和用戶型遙控器部分及專用型遙控器部分組成,電度表部分內(nèi)由電路板和連接在電路板的顯示器及在電路板上的紅外發(fā)射接收管和脈沖發(fā)光燈;用戶型及專用型遙控器部分有按鍵和紅外發(fā)射接收管及顯示屏和電路板。優(yōu)點是穩(wěn)定和可靠。數(shù)據(jù)的加密強度大,程序代碼占用空間小,運行速度快。對預付費的非法充值和篡改數(shù)據(jù)等非法手段能進行有效的防范。
文檔編號G01R22/00GK2456173SQ0026530
公開日2001年10月24日 申請日期2000年12月8日 優(yōu)先權日2000年12月8日
發(fā)明者朱玉國 申請人:天津海洲科工貿(mào)有限公司