專利名稱：?jiǎn)蜗鄆c卡預(yù)付費(fèi)數(shù)字電能表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種單相電能表，尤其涉及一種單相IC卡預(yù)付費(fèi)數(shù)字電能表的 結(jié)構(gòu)及電能消耗數(shù)據(jù)顯示的控制方法。
背景技術(shù)：
電能表是一種專門用于計(jì)量電能量的電氣儀表，它記錄的電量是結(jié)算電費(fèi)的依 據(jù)。目前，電能表主要有機(jī)械感應(yīng)式電能表和電子式電能表兩大類，其中，電子式電能表又 分為使用后收費(fèi)和IC卡預(yù)付費(fèi)兩種，然而，不論是機(jī)械式電能表還是電子式電能表，多少 年來，它們對(duì)電能數(shù)據(jù)的指示方式幾乎千孔一面，一成不變，機(jī)械式電能表對(duì)電能消耗值的 指示形式是傳動(dòng)齒輪帶動(dòng)機(jī)械數(shù)碼計(jì)度器，電表通電時(shí)，電壓線圈與電流線圈產(chǎn)生的兩個(gè) 電磁場(chǎng)在鋁質(zhì)表盤上相互作用，產(chǎn)生推動(dòng)鋁質(zhì)表盤從左向右的正向轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)齒輪機(jī) 構(gòu)并最終帶動(dòng)機(jī)械數(shù)字碼盤實(shí)現(xiàn)用電計(jì)量，由于鋁盤的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩與負(fù)載的有功功率成正 比，電流電壓越大，轉(zhuǎn)矩越大，轉(zhuǎn)動(dòng)計(jì)數(shù)越快，用電越多，然而，鋁質(zhì)表盤轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢在感觀 上只有定性的了解，并不直觀。另一方面，由于機(jī)械式電能表的電壓線圈將持續(xù)通電，所以 會(huì)耗電，機(jī)械式電能表的耗電量每一個(gè)月大約是1度電左右。電子式電能表為后起之秀，雖然它本身耗電少，靈敏度和準(zhǔn)確度高，在計(jì)費(fèi)和用電 管理上具有機(jī)械感應(yīng)式電能表無可比擬的優(yōu)越性，例如，采用IC卡預(yù)付費(fèi)的電能表，用戶 必須先付款購電，IC卡充值后，方可使用電能。但是電子式電能表總是以LCD液晶或LED光 電數(shù)碼管的形式指示電能的消耗數(shù)字，并且采用發(fā)光二極管閃爍的方式提供可見的用電指 示信號(hào)，由于閃爍的頻率與用電功率成正比，其閃爍的頻率相當(dāng)于機(jī)械電能表轉(zhuǎn)盤的快慢， 但刺眼的閃爍特別不適合人們的觀察習(xí)慣。
發(fā)明內(nèi)容為解決上述問題，本實(shí)用新型提供了一種采用全數(shù)字化測(cè)量技術(shù)實(shí)現(xiàn)的數(shù)字電能 表，并將這種數(shù)字測(cè)量和顯示技術(shù)應(yīng)用在單相IC卡式預(yù)付費(fèi)電能表上，使得電子式電能表 具有指針指示和數(shù)字指示相結(jié)合的混合顯示界面，通過一個(gè)可在數(shù)字化的刻度表盤上移動(dòng) 的指針，來模擬用電時(shí)鋁質(zhì)表盤轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢，達(dá)到形象直觀，一目了然的效果，這種儀表的 結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)是所采用的微型步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖直接轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行部件，通過微型 步進(jìn)電機(jī)的輸出軸帶動(dòng)儀表指針，使其在一個(gè)數(shù)字化的電能表刻度表盤上指示電能消耗情 況，從而改變了傳統(tǒng)電能表總是以鋁盤旋轉(zhuǎn)、LCD或LED數(shù)碼管的方式指示電能消耗的格 局。這種數(shù)字式電能表包括上蓋、底殼、接線盒蓋、數(shù)字電能表盤、指針、液晶模塊、微型步 進(jìn)電機(jī)和專用控制芯片等，其主要特征是，電表上蓋的右側(cè)有一個(gè)IC卡插槽，在電表上蓋 一個(gè)突出的上凸臺(tái)階上嵌入一個(gè)電能表數(shù)字刻度盤，刻度盤的下方有一個(gè)多窗口的液晶模 塊，液晶模塊上有一個(gè)“購電量”和一個(gè)總“耗電量”的顯示窗口，微型步進(jìn)電機(jī)的輸出驅(qū)動(dòng) 軸帶動(dòng)一個(gè)刻度表指針，在數(shù)字刻度盤上指示當(dāng)前消耗的電能值，并從“購電量”窗口減去實(shí)際的電能消耗量，在“耗電量”窗口增加實(shí)際的電能消耗量，當(dāng)電能表中的剩余電量隨著 用戶用電量的增加而減少為零時(shí)，將自動(dòng)切斷電力供應(yīng)，液晶上將顯示“請(qǐng)充值”的提示。由 于儀表指針驅(qū)動(dòng)采用了微型步進(jìn)電機(jī)，電機(jī)內(nèi)部沒有游絲等易損部件，本實(shí)用新型具有壽 命長(zhǎng)、測(cè)量精度高、可靠性好、外觀緊湊大方、指示直觀等優(yōu)點(diǎn)，適合普及推廣。本實(shí)用新型提出的具體的技術(shù)方案如下—種單相IC卡預(yù)付費(fèi)數(shù)字電能表，包括上蓋(5)、底殼(6)、接線盒蓋(7)、電能表 刻度盤(8)、液晶模塊(15)、微型步進(jìn)電機(jī)(28)、專用控制芯片(30)等，在電表上蓋(5)上 嵌入一個(gè)電能表的數(shù)字刻度盤(8)，刻度盤的下方有一個(gè)多窗口的液晶顯示模塊(15)，電 表上蓋(5)的右側(cè)處有一個(gè)IC卡插槽(24)。電能表刻度盤⑶為圓形，其刻度以千瓦小時(shí)(kWh)為單位，各個(gè)分度線均勻，且 標(biāo)有數(shù)字，最小刻度分辨率為0.1 (kWh)，其刻度盤中心處有一個(gè)驅(qū)動(dòng)軸(31)帶動(dòng)的指針。含驅(qū)動(dòng)軸(31)的步進(jìn)電機(jī)是一款單軸微型步進(jìn)電機(jī)(28)，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片(29) 推動(dòng)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片(29)則由專用控制芯片PLX900(30)控制。所述的步進(jìn)電機(jī)(28)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片(29)與專用控制芯片(30)均焊接在 PCB (27)板上，驅(qū)動(dòng)軸(31)上外接一個(gè)指針(9)，電能表數(shù)字刻度盤(8)裝配在驅(qū)動(dòng)軸(31) 與指針(9)之間。多窗口的液晶模塊(15)位于電能表刻度盤⑶的正下方且焊接在PCB (27)上，液 晶模塊(15)上帶三個(gè)顯示窗口，分別是“購電量”數(shù)字窗口，“耗電量”數(shù)字窗口和一個(gè)“請(qǐng) 充值”指示窗口。在上蓋(5)上，位于液晶模塊(15)的左上角有一個(gè)供查詢用的輕觸按鈕(21)，按 下該鍵，液晶模塊(15)上消隱的“購電量”數(shù)字窗口與“耗電量”數(shù)字窗口會(huì)馬上點(diǎn)亮顯示。在上蓋(5)上，位于液晶模塊(15)的右上角有一個(gè)指示發(fā)光二極管(22)。電表的底殼(6)的下端從左到右，有依次編號(hào)為1、2、3、4標(biāo)記的四個(gè)帶護(hù)圈的接 線孔(1) (2) (3) (4)，底殼(6)內(nèi)有一個(gè)絕緣的接線端子體(23)分別與四個(gè)接線孔相連，其 接線孔⑴與螺旋緊固端子(11)相連，接線孔⑵與螺旋緊固端子(12)相連，接線孔(3) 與螺旋緊固端子(13)相連，接線孔(4)與螺旋緊固端子(14)相連。指針(9)在電能表刻度盤⑶上遞增偏轉(zhuǎn)指示的讀數(shù)是當(dāng)前的耗電量，每消耗 0. l(kWh)，指針(9)在電能表刻度盤⑶上順時(shí)針偏轉(zhuǎn)一格。[0016]當(dāng)“購電量”窗口(10)顯示000.0 (kWh)，同時(shí)指針(9)指示到零刻度位置，電能 表將會(huì)切斷用戶電源，液晶模塊(15)上消隱的三角形指示標(biāo)識(shí)和“請(qǐng)充值”指示窗口(25) 會(huì)點(diǎn)亮閃爍。

圖1是本實(shí)用新型外形圖；圖2是本實(shí)用新型正視圖；圖3是本實(shí)用新型接線盒外形圖；圖4是本實(shí)用新型右側(cè)視圖；圖5是本實(shí)用新型背面正視圖；[0022]圖6是本實(shí)用新型的刻度盤、步進(jìn)電機(jī)等與PCB板安裝正視圖；圖7是本實(shí)用新型的刻度盤、步進(jìn)電機(jī)等與PCB板安裝背面正視圖；圖8是本實(shí)用新型的刻度盤、步進(jìn)電機(jī)等與PCB板安裝右側(cè)視圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。本實(shí)用新型包括電表的220V交流電源進(jìn)線接線孔⑴(2)、輸出接線孔(3)⑷、 電表的上蓋(5)、電表的底殼(6)、接線盒蓋(7)、圓形的數(shù)字電能表刻度盤(8)、刻度表指 針(9)、液晶模塊(15)上的“購電量”數(shù)字指示窗口(10)、與接線孔(1)相連的接線端子 體(23)上的螺旋緊固端子(11)、與接線孔(2)相連的接線端子體(23)上的螺旋緊固端子 (12)、與接線孔(3)相連的接線端子體(23)上的螺旋緊固端子(13)、與接線孔(4)相連的 接線端子體(23)上的螺旋緊固端子(14)、多窗口 IXD液晶顯示模塊(15)、接線盒蓋上的鉛 封扣眼(16)、接線盒蓋的緊固螺絲孔(17)、上蓋(5)的上端與底殼的緊固螺絲孔(18)、電表 底殼下沉式安裝掛孔(19)、上蓋(5)的下端與底殼的緊固螺絲孔(20)、查詢輕觸按鈕(21)、 指示發(fā)光二極管(22)、接線端子體(23)、IC卡插槽(24)、液晶模塊(15)上的“請(qǐng)充值”指 示窗口(25)、液晶模塊(15)上的總耗電量數(shù)字窗口(26)、PCB板(27)、單軸微型步進(jìn)電機(jī) (28)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片(29)、專用控制芯片(30)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)軸(31)。本實(shí)用新型電能表的殼體采用工程塑料制造，殼體分成三大部分，分別由電表的 上蓋(5)、電表的底殼(6)、接線盒蓋(7)組成。電表上蓋(5)的右側(cè)有一個(gè)IC卡插槽(24)，電表初次使用或購電值為零時(shí)，可通 過該插槽插入IC卡進(jìn)行充值。上蓋(5)的一個(gè)微微上凸的臺(tái)階上嵌入一個(gè)圓形的電能表 刻度盤(8)，刻度盤的下方有一個(gè)液晶模塊(15)，位于液晶模塊(15)的左上角有一個(gè)查詢 用的輕觸按鈕(21)，按下該鍵，液晶模塊(15)上消隱的“購電量”數(shù)字窗口與“耗電量”數(shù) 字窗口會(huì)馬上點(diǎn)亮顯示，位于液晶模塊(15)的右上角有一個(gè)指示發(fā)光二極管(22)，對(duì)應(yīng)每 一個(gè)輸入脈沖信號(hào)均會(huì)閃爍。電表的底殼(6)的下端，從左到右有依次編號(hào)為1、2、3、4標(biāo)記的四個(gè)帶護(hù)圈的接 線孔(1) (2) (3) (4)，其中1、2為進(jìn)線，3、4為出線，本實(shí)用新型電表采用順序接線方式。在 底殼(6)內(nèi)部則有一個(gè)絕緣的接線端子體(23)，分別與四個(gè)接線孔對(duì)應(yīng)相連，其中，接線孔 (1)與接線端子體(23)上的螺旋緊固端子(11)相連，接線孔(2)與接線端子體(23)上的 螺旋緊固端子(12)相連，接線孔(3)與接線端子體(23)上的螺旋緊固端子(13)相連，接 線孔(4)與接線端子體(23)上的螺旋緊固端子(14)相連。在電表底殼(6)的背面，有一 個(gè)下沉式的安裝掛孔(19)，電表上蓋(5)與電表底殼(6)的裝配連接分別有一個(gè)上緊固螺 絲孔(18)和一個(gè)下緊固螺絲孔(20)，兩個(gè)緊固螺絲上均帶鉛封標(biāo)記。接線盒蓋(7)與電表 底殼(6)有一個(gè)裝配的緊固螺絲孔(17)，為了防止隨意打開接線盒，私自改變接線，接線盒 蓋(7)上有一個(gè)專門用于懸掛鉛封的扣眼(16)。圓形的電能表刻度盤(8)上的刻度以千瓦小時(shí)(kWh)為單位，各個(gè)刻度分度線均 勻，本實(shí)用新型給出的一個(gè)示例是，該表盤的刻度范圍是從0 IOkWh,最小刻度分辨率為 0. 1 (kffh)(也可以改變刻度范圍)?？潭缺P中心處有一個(gè)可偏轉(zhuǎn)移動(dòng)的指針(9)，帶動(dòng)指針 (9)的是一根驅(qū)動(dòng)軸(31)，含驅(qū)動(dòng)軸(31)的步進(jìn)電機(jī)是一款單軸的儀表用微型步進(jìn)電機(jī)(28)，焊接在PCB板(27)上，并由焊接在PCB(27)上的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片(29)推動(dòng)，而步 進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片(29)由核心控制器PLX900(30)控制。本實(shí)用新型的電能表刻度盤(8)、指針(9)、驅(qū)動(dòng)軸(31)、步進(jìn)電機(jī)(28)、電機(jī)驅(qū)動(dòng) 芯片(29)、專用控制芯片(30)與PCB(27)板之間存在如下的關(guān)系所述的步進(jìn)電機(jī)(28)、 電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片(29)與專用控制芯片(30)均焊接固定在PCB (27)板上，驅(qū)動(dòng)軸(31)上外接 一個(gè)指針(9)，在驅(qū)動(dòng)軸(31)與指針(9)之間有一個(gè)電能表刻度盤(8)，指針(9)處于電能 表刻度盤(8)的中心位置，專用控制芯片(30)檢測(cè)到用戶用電時(shí)，首先會(huì)將脈沖數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 成驅(qū)動(dòng)指針偏轉(zhuǎn)的角位移量，并將角位移量送到步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片(29)，繼而由電機(jī)驅(qū)動(dòng) 芯片(29)推動(dòng)微型步進(jìn)電機(jī)(28)的驅(qū)動(dòng)軸(31)，從而帶動(dòng)指針(9)的偏轉(zhuǎn)，指針(9)停留 在電能表刻度盤(8)上的位置即為當(dāng)前測(cè)得的電能消耗值。液晶模塊(15)位于電能表刻度盤(8)的下方，焊接在PCB(27)上，液晶模塊(15) 上帶三個(gè)顯示窗口，分別是“購電量”數(shù)字窗口，“耗電量”數(shù)字窗口，“請(qǐng)充值”指示窗口， 其中，“購電量”數(shù)字窗口顯示的最大數(shù)據(jù)為999. 9，“耗電量”數(shù)字窗口顯示的最大數(shù)據(jù)為 999999，當(dāng)“購電量”窗口中的數(shù)字不為零時(shí)，三角形的標(biāo)識(shí)和“請(qǐng)充值”指示窗口均被消隱， 當(dāng)“購電量”窗口中的數(shù)字為零時(shí)，三角形的標(biāo)識(shí)和“請(qǐng)充值”指示窗口會(huì)點(diǎn)亮閃爍顯示，這 是給用戶提示重新購電的信息。本實(shí)用新型中，電能表刻度盤(8)、指針(9)和液晶模塊(15)存在如下的關(guān)聯(lián) 電表初次使用或液晶模塊”購電量”窗口指示為零時(shí)，可插IC卡充值，例如電表充值100 度(kWh)電，充值后的電度數(shù)據(jù)會(huì)顯示在液晶顯示模塊(15)的購電量窗口(10)上，即 100. O(kWh)。用電時(shí)，指針(9)順時(shí)針遞增指示的讀數(shù)僅僅是當(dāng)前的耗電量，每消耗0. 1度， 指針(9)順時(shí)針偏轉(zhuǎn)一格，液晶模塊的“購電量”顯示窗口中會(huì)相應(yīng)地減少0. l(kWh)，如果 指針(9)按0. l(kWh)的最小分辨率順時(shí)針指示到10(kWh)時(shí)，“購電量”窗口(10)中顯示 的數(shù)字也相應(yīng)地減少了 10(kWh)，“耗電量”數(shù)字窗口則增加了 10(kWh)，然后，指針(9)又從 零開始計(jì)量偏轉(zhuǎn)，如果當(dāng)“購電量”窗口(10)顯示000.0 (kWh)，指針(9)同時(shí)又指示到零刻 度時(shí)，電表將會(huì)切斷用戶電源，液晶模塊(15)上消隱的三角形的標(biāo)識(shí)和“請(qǐng)充值”指示窗口 將會(huì)點(diǎn)亮閃爍提示。本實(shí)用新型采用全數(shù)字的處理模式，結(jié)合指針式數(shù)字儀表和LCD數(shù)字式儀表兩者 的優(yōu)點(diǎn)，相對(duì)于模擬機(jī)械感應(yīng)式電能表，具有指示精度高，使用壽命長(zhǎng)，耗電低、可靠性高等 多種優(yōu)點(diǎn)；相對(duì)于電子式電能表則改變了其枯燥的單純數(shù)字顯示方式，通過數(shù)字刻度表盤 上旋轉(zhuǎn)的指針來指示當(dāng)前的耗電量，模擬用電時(shí)鋁質(zhì)表盤轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢，達(dá)到定性和定量了 解當(dāng)前的耗電情況，滿足人們的觀察習(xí)慣，具有直觀、動(dòng)感及人性化特征，符合電子式電能 表的發(fā)展趨勢(shì)。
權(quán)利要求一種單相IC卡預(yù)付費(fèi)數(shù)字電能表，包括上蓋(5)、底殼(6)、接線盒蓋(7)、電能表刻度盤(8)、液晶模塊(15)、微型步進(jìn)電機(jī)(28)、專用控制芯片(30)等，其主要特征是，在電表上蓋(5)上嵌入一個(gè)電能表的數(shù)字刻度盤(8)，刻度盤的下方有一個(gè)多窗口的液晶顯示模塊(15)，電表上蓋(5)的右側(cè)處有一個(gè)IC卡插槽(24)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單相IC卡預(yù)付費(fèi)數(shù)字電能表，其特征在于，電能表刻度盤 ⑶為圓形，其刻度以千瓦小時(shí)(kWh)為單位，各個(gè)分度線均勻，且標(biāo)有數(shù)字，最小刻度分辨 率為0. 1 (kWh)，其刻度盤中心處有一個(gè)驅(qū)動(dòng)軸(31)帶動(dòng)的指針(9)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的單相IC卡預(yù)付費(fèi)數(shù)字電能表，其特征在于，含驅(qū)動(dòng)軸 (31)的步進(jìn)電機(jī)是一款單軸微型步進(jìn)電機(jī)(28)，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片(29)推動(dòng)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片 (29)則由專用控制芯片PLX900(30)控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的單相IC卡預(yù)付費(fèi)數(shù)字電能表，其特征在于，所述的步進(jìn) 電機(jī)(28)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片(29)與專用控制芯片(30)均焊接在PCB (27)板上，驅(qū)動(dòng)軸(31) 上外接一個(gè)指針(9)，電能表數(shù)字刻度盤⑶裝配在驅(qū)動(dòng)軸(31)與指針(9)之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單相IC卡預(yù)付費(fèi)數(shù)字電能表，其特征在于，多窗口的液晶模 塊(15)位于電能表刻度盤(8)的正下方且焊接在PCB(27)上，液晶模塊(15)上帶三個(gè)顯 示窗口，分別是“購電量”數(shù)字窗口，“耗電量”數(shù)字窗口和一個(gè)“請(qǐng)充值”指示窗口。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單相IC卡預(yù)付費(fèi)數(shù)字電能表，其特征在于，在上蓋(5)上，位 于液晶模塊(15)的左上角有一個(gè)供查詢用的輕觸按鈕(21)，按下該鍵，液晶模塊(15)上消 隱的“購電量”數(shù)字窗口與“耗電量”數(shù)字窗口會(huì)馬上點(diǎn)亮顯示。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單相IC卡預(yù)付費(fèi)數(shù)字電能表，其特征在于，在上蓋(5)上，位 于液晶模塊(15)的右上角有一個(gè)指示發(fā)光二極管(22)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單相IC卡預(yù)付費(fèi)數(shù)字電能表，其特征在于，電表的底殼(6) 的下端從左到右，有依次編號(hào)為1、2、3、4標(biāo)記的四個(gè)帶護(hù)圈的接線孔(1) (2) (3) (4)，底殼 (6)內(nèi)有一個(gè)絕緣的接線端子體(23)分別與四個(gè)接線孔相連，其接線孔(1)與螺旋緊固端 子(11)相連，接線孔⑵與螺旋緊固端子(12)相連，接線孔(3)與螺旋緊固端子(13)相 連，接線孔(4)與螺旋緊固端子(14)相連。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種單相IC卡預(yù)付費(fèi)數(shù)字電能表的結(jié)構(gòu)及電能數(shù)據(jù)顯示的控制方法。包括電表的上蓋、底殼、接線盒蓋、電能表刻度盤、指針、液晶模塊和步進(jìn)電機(jī)等，其要點(diǎn)是在電表上蓋上有一個(gè)電能表刻度盤，刻度盤的下方有一個(gè)液晶模塊，上蓋右側(cè)有一個(gè)IC卡插槽，液晶模塊上有一個(gè)“購電量”和一個(gè)“耗電量”的顯示窗口，用電時(shí)，由專用芯片控制的步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)指針，在電能表刻度盤上指示消耗的電能值，并從購電窗口減去實(shí)際的電能消耗量，當(dāng)電能表中的剩余電量隨著用電量的增加而減少為零時(shí)，將自動(dòng)切斷電力供應(yīng)，液晶上將顯示“請(qǐng)充值”的提示，本實(shí)用新型采用指針和數(shù)字相結(jié)合的顯示方式，具有壽命長(zhǎng)、測(cè)量精度高、指示直觀等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01R11/00GK201732427SQ20092006629
公開日2011年2月2日 申請(qǐng)日期2009年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月19日
發(fā)明者盧文波, 彭希南, 彭程, 毛可, 荀慶來, 謝穩(wěn) 申請(qǐng)人:彭希南