專利名稱：預納費式電度表的計費裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種測量電變量，特別是一種電功率的測量裝置。
到目前為止，家用電度表的計費裝置大多是機電式的，即通過電表內(nèi)的電磁鐵的電磁感應產(chǎn)生轉(zhuǎn)動力矩帶動電度表的旋轉(zhuǎn)鋁盤，鋁盤的轉(zhuǎn)動再帶動齒輪傳遞到計數(shù)器上，使計數(shù)器的數(shù)碼輪轉(zhuǎn)動，以顯示數(shù)字，而計數(shù)器數(shù)碼輪上的數(shù)字則是計算用電量多少的量標。近期也有電子式民用電度表生產(chǎn)，但目前的電子式電度表也是用計數(shù)器數(shù)碼輪上的數(shù)字計費。上述這種用計數(shù)器計費或者用數(shù)碼管作計數(shù)器顯示數(shù)字計費的電度表有一個共同的特征計費方式是先用電后計費，即用電用戶每月或相隔一段時間后由用戶通過電度表的計數(shù)器讀數(shù)抄表，再由供電部門派人抄表，最后根據(jù)電度表的讀數(shù)計費付款。故這種計費方式既費時又耗人力，且雙方抄表時難免會有差錯，對供電部門來講有一筆巨額費用被延期支付。
本發(fā)明的目的是提供一種當用戶預先購買的用電卡內(nèi)的購買電量用盡時，能自動切斷用戶的供電系統(tǒng)的預納費式電度表的計費裝置。
本實用新型的技術方案是本實用新型包括作為用電卡使用的固化有雙音頻信號的語音集成電路；用于接收語音集成電路音頻輸出端輸出的音頻信號，并將該信號轉(zhuǎn)換成二進制編碼的雙音頻信號接收器；計數(shù)器，其預置數(shù)據(jù)輸入端接雙音頻信號接收器的二進制編碼輸出端；用于產(chǎn)生計數(shù)脈沖信號的計數(shù)脈沖發(fā)生器，其脈沖信號輸出端接計數(shù)器的計數(shù)脈沖輸入端；斷電執(zhí)行機構，用于檢測計數(shù)器的當前數(shù)據(jù)，并當計數(shù)器中的數(shù)據(jù)到達預定值時切斷用戶的電源。計費媒介用電卡采用能固化語音信號的語音集成電路芯片，內(nèi)部的編碼信號是預先固化好的雙音頻信號，雙音頻信號在電話通訊中被廣泛應用，它是二個特定音頻的組合，其頻率正好落在300HZ～3.3KHZ范圍內(nèi)，故制作語音的芯片完全可用來固化雙音頻信號，而雙音頻信號發(fā)生器完全可從現(xiàn)有技術中的雙音頻電話機的專用電路取得。語音集成電路內(nèi)的編碼信號固化過程是將雙音頻信號發(fā)生器與電話撥號盤和語音集成電路連接，將一組十進制數(shù)據(jù)從撥號盤輸入，由雙音頻信號發(fā)生器將該組十進制信號轉(zhuǎn)換成一串雙音頻信號送語音集成電路并固化在其芯片內(nèi)。一組十進制數(shù)可以包括密碼、電度表類型編碼、購買的用電度數(shù)等。將新的用電卡插入相應的接口中時，雙音頻信號接收器接收來自語音集成電路中的雙音頻信號，并把它轉(zhuǎn)換成一組組的二進制編碼，該編碼中的購買用電度數(shù)送計數(shù)器并與計數(shù)器內(nèi)原有的用電度數(shù)相累加。計數(shù)脈沖發(fā)生器在用戶每耗用掉一個電功率單位時發(fā)出一個計數(shù)脈沖，使計數(shù)器遞減，當計數(shù)器內(nèi)的預置數(shù)據(jù)為零時，計數(shù)器向斷電執(zhí)行機構發(fā)出一個控制信號，切斷用戶的供電系統(tǒng)。用電卡在向計數(shù)器傳送完畢數(shù)據(jù)后應自行銷毀內(nèi)部數(shù)據(jù)或由外界將其自動銷毀或用電卡自動打亂內(nèi)部的雙音頻信號，使語音集成電路不能被反復使用。
本實用新型與現(xiàn)有的計費裝置相比具有下列優(yōu)點
(1).采用了雙音頻信號接收器，雙音頻編碼在有線傳輸過程中的特性已在電話通訊中廣泛應用，其主要特點是傳輸時的編碼信號的波形不易畸變，抗干擾能力極強，而現(xiàn)有技術中用純數(shù)碼集成塊作為電度表計費媒介，也可以實現(xiàn)編碼信號的傳輸、重放、譯碼，但傳輸過程中純數(shù)碼易出錯，且控制較麻煩，如把數(shù)碼調(diào)制到高頻上，通過有線或無線的方式傳輸，重放、譯碼同樣也復雜，數(shù)碼譯碼裝置成本高?，F(xiàn)有技術中還有用磁卡(磁記錄方式)作為計費媒介，但磁記錄重放結構電路復雜(見無線電1993年第二期第二頁P2)，成本高，達萬元以上。而本實用新型只需使用一個雙音頻信號接收器即可完成重放、譯碼等工作，成本很低。
(2).采用語音集成片作為電度表的一次性計費媒介，其配備的電路簡單，成本價格低，便于普及，每只語音集成片的價格只有幾角錢。
以下結合附圖及實施例對本實用新型作進一步的描述附

圖1為本實用新型的電路方框圖；附圖2為開關信號發(fā)生器的結構示意圖；其中，11.數(shù)碼輪凸塊；12.數(shù)碼輪；13.彈性動簧片；14常開靜觸片；15.常閉靜觸片；16.絕緣支架。
附圖3為語音集成電路、雙音頻信號接收器、用電卡銷毀電路、的電路原理圖；附圖4為密碼譯碼器的電路原理圖；附圖5為計數(shù)器、計數(shù)脈沖發(fā)生器、電度數(shù)余量指示、電度余量報警的電路原理圖；附圖6為斷電執(zhí)行機構的電路原理圖；附圖7為計數(shù)器安全電源實施例用電卡語音集成電路3內(nèi)的編碼信號是預先固化好的雙音頻編碼信號，用電卡內(nèi)的編碼分布是這樣的編碼總共為十二位，每一位編碼的雙音頻信號持續(xù)時間為0.12秒，停頓時間為0.12秒，編碼中的第一位至第四位為四位密碼位，共有5040種組合；編碼中的第五位至第八位為電度表類型代碼；第九位至第十二位為購買的電度量數(shù)。上述的編碼可由供電部分根據(jù)各地區(qū)的實際情況及電度表的類型統(tǒng)一編制，也可以采用其它的編碼形式，自行定義各個位的作用、總的位數(shù)長度等。在保密的情況下，用專用語音芯片固化設備對用電卡的芯片進行固化。參見附圖1，本實用新型包括作為用電卡使用的固化有雙音頻信號的語音集成電路3，該集成電路通過接插件與電路連接；用于接收語音集成電路3音頻輸出端輸出的音頻信號，并將該信號轉(zhuǎn)換成二進制編碼的雙音頻信號接收器4；計數(shù)器5，其預置數(shù)據(jù)輸入端接雙音頻信號接收器4的二進制編碼輸出端(計數(shù)器最好采用減法計數(shù)器，當然選用加法計數(shù)器也是可行的，選用加法計數(shù)器時，每用完一度電加法計數(shù)器加一，當達到預定的某一數(shù)值時加法計數(shù)器輸出一個有效的脈沖信號控制斷電執(zhí)行機構動作)；用于產(chǎn)生計數(shù)脈沖信號的計數(shù)脈沖發(fā)生器9，其脈沖信號輸出端接計數(shù)器5的計數(shù)脈沖輸入端；斷電執(zhí)行機構10，用于檢測計數(shù)器5的當前數(shù)據(jù)，并當計數(shù)器5中的數(shù)據(jù)到達預定值時切斷用戶的電源。它還包括一個能產(chǎn)生較高電壓的用電卡銷毀電路7，其輸入端接計數(shù)器5的數(shù)據(jù)傳送結束信號端，其輸出端接語音集成電路3的信號輸入引腳或電源引腳，當用電卡送出一串雙音頻信號時，一旦被密碼譯碼器1接收，并打開減法計數(shù)器預置數(shù)據(jù)門，預置結束后，該用電卡銷毀電路7產(chǎn)生一個45伏的電壓，加到語音集成電路3芯片的電源端或音頻信號輸入端或其它的引腳上，使該芯片擊穿燒毀，不能被重復使用。它還包括一個對雙音頻信號接收器4輸出的二進制編碼進行密碼識別并當接收到的二進制編碼符合預定的密碼時向計數(shù)器5的預置數(shù)控制端輸出一個電平信號的密碼譯碼器1。雙音頻信號接收器4把用電卡內(nèi)的十二位雙音頻編碼信號按一定的時間順序轉(zhuǎn)換成十二位BCD碼，送密碼譯碼器1及送計數(shù)器5。十二位雙音頻編碼中的第一位至第四位為密碼信號，它變?yōu)锽CD碼后送到密碼譯碼器1內(nèi)進行譯碼，一旦接收到的密碼與預先設定的密碼相符合，密碼譯碼器1就送出一個控制正脈沖進入計數(shù)器5的置數(shù)控制端，控制計數(shù)器5的各個位的減法計數(shù)器的預置門，使雙音頻信號接收器4輸出的第九至第十二位BCD碼(電度數(shù)編碼)順次置入各個位的減法計數(shù)器，這樣各個位的減法計數(shù)器的初始數(shù)據(jù)(即電度數(shù))就確定了。它還包括一個計數(shù)器安全電源8，其電源輸出端接計數(shù)器5的工作電源端，其目的是當電度表進線突然停電時防止計數(shù)器5的數(shù)據(jù)丟失。計數(shù)器安全電源8采用小型密封鉛蓄電池作為斷電時的后備電源，因本實用新型的計費裝置全部采用CMOS電路，故耗電低，且斷電時電路只有計數(shù)器5工作，電流約500微安，故該鉛蓄電池可在斷電后維持大約80天左右，完全能滿足停電后備用電源的要求；另一方面外線供電恢復后鉛蓄電池就自動充電。它還包括一個電度數(shù)余量指示6，其輸入端接計數(shù)器5的數(shù)據(jù)輸出端，該電度余量指示6用以實現(xiàn)未用完的電度量與初值(用電卡的電度數(shù))累加并予以顯示。它還包括一個電度余量報警2，其輸入端接計數(shù)器5的數(shù)據(jù)輸出端。當計數(shù)器5內(nèi)的數(shù)據(jù)快為零時，電度余量指示6發(fā)出提示信號，提示的信號方式很多，如發(fā)光二極管發(fā)光、蜂鳴聲響、語言提示等。所述的計數(shù)脈沖發(fā)生器9包括一個與電度表內(nèi)機械式計數(shù)器相連接的開關信號發(fā)生器和將開關信號發(fā)生器輸出的開關信號轉(zhuǎn)換為標準電平信號的防抖動觸發(fā)器。參見附圖2，絕緣支架16固定于電度表支架上，當十分之一度數(shù)碼輪轉(zhuǎn)動一周，數(shù)碼輪12轉(zhuǎn)動一次(120度)，這時撥動一度數(shù)碼輪轉(zhuǎn)動十分之一周(即一個字)，數(shù)碼輪凸塊11轉(zhuǎn)動一次使彈性動觸簧片13隨著起伏一次，于是常閉靜觸片15發(fā)出一個斷開信號，常開靜觸片14發(fā)出一個閉合信號，這樣就出現(xiàn)了電度表計電一度，信號發(fā)生器同步發(fā)出一個開合信號。由于彈性動觸簧片13很薄，對數(shù)碼輪12的壓力很微，故不影響其正常運轉(zhuǎn)。所述的開關信號發(fā)生器包括一端搭放在數(shù)碼輪凸塊11上的彈性動觸簧片13、固定于絕緣支架16上的常開靜觸片14、固定于絕緣支架16上的常閉靜觸片15，彈性動觸片13位于常開靜觸片14和常閉靜觸片15之間且彈性動觸簧片13在未施加外力時與常開靜觸片14接觸(參見附圖2中的虛線部分)，常開靜觸片14、常閉靜觸片15、彈性動觸簧片13的一端分別與防抖動觸發(fā)器的觸發(fā)信號輸入端電連接。
參見附圖3，各附圖中的VDD表示電源端。型號為SR88的語音集成電路17輸出固化于電路內(nèi)雙音頻信號，由型號為MT8870的雙音頻信號譯碼器18接收雙音頻信號，并經(jīng)19、20、21、22引腳輸出四位BCD碼，30端為雙音頻信號有效檢測端，接附圖5的30端。27是一個單穩(wěn)電路，當用電卡數(shù)據(jù)送完后，附圖5中的分配器45的32端輸出一個觸發(fā)正脈沖，使雙D觸發(fā)器(型號為CD4013)27翻轉(zhuǎn)為"1"態(tài)，使三極管66飽和，三極管67導通，并將來自附圖7中26端的50伏電壓加到用電卡17的電源端，使用電卡擊穿，然后27自動復位。24是一個型號為CD4043的R、S觸發(fā)器，當用電卡插入時，聯(lián)動開關68使24輸出一個正跳變，使雙D觸發(fā)器(型號為CD4013)25進入暫態(tài)"1"保持200ms，使三極管69截止，64端輸入進來的電源在用電卡插入200ms內(nèi)不施加到用電卡17的電源端。23端接附圖5的23端，28、29、31端接附圖5的28、29、31端。
參見附圖4，BCD碼－十進制譯碼電路33的型號為CD4028，其19、20、21、22引腳接收來自附圖3的雙音頻信號接收器18輸出的四位BCD碼。十進制計數(shù)／分配器34的型號為CD4017，BCD碼－十進制譯碼電路33輸出引腳的不同連接可組合成5040種密碼。電阻36、電容35確定充電時間常數(shù)，當密碼輸入超過預定的時間間隔，則分配器34的Cr端為高電平，其CP端的計數(shù)脈沖就失去作用，密碼通不過。37端接附圖5的37端。
參見附圖5，計數(shù)器由三個可預置數(shù)二－十進制加／減計數(shù)器38(百位)、39(十位)、40(個位)組成，其型號為CD40192。十進制計數(shù)／分配器45的型號為CD4017，觸發(fā)器43的型號為CD4013，分配器45用于置數(shù)的時間分配，用以控制40、39、38各計數(shù)器置數(shù)控制端，置數(shù)時先將雙音頻接收器BCD碼輸出端19、20、21、22的電度數(shù)數(shù)碼送入個位計數(shù)器40的數(shù)據(jù)預置端，然后再送入十位計數(shù)器39的數(shù)據(jù)預置端，最后送入百位計數(shù)器38的數(shù)據(jù)預置端。計數(shù)脈沖發(fā)生器由S、R觸發(fā)器46及電度表數(shù)碼輪聯(lián)動開關47組成，觸發(fā)器46有防抖動的作用，觸發(fā)器46的觸發(fā)輸出端接計數(shù)器40的計數(shù)脈沖端。由發(fā)光二極管54、三極管55、與非門56和反相器57組成電度余量報警，當百位計數(shù)器38、十位計數(shù)器39的數(shù)據(jù)輸出為"0"且個位計數(shù)器40的數(shù)據(jù)輸出端為0011(3度)時，與非門56輸出為低電平，使三極管55導通，二極管54發(fā)光，此時電度表還剩3度可用。計數(shù)器41的作用是當用新的用電卡時，把個位計數(shù)器40中的余量通過數(shù)據(jù)輸出端58、59、60、61送計數(shù)器41的預置端，使電度表插入新卡時，保留電度表剩電的余量，并且在用電卡撥出，電度表工作時，計數(shù)脈沖發(fā)生器發(fā)出的計數(shù)脈沖先通過計數(shù)器41計數(shù)，待計數(shù)器41全為"0"后，再將計數(shù)脈沖送個位計數(shù)器40的計數(shù)脈沖端，繼續(xù)計數(shù)。觸發(fā)器44的作用是當換用電卡且電度表還有余電度數(shù)時，先封鎖個位計數(shù)器40的計數(shù)脈沖端，用電卡撥出后待計數(shù)器41數(shù)據(jù)輸出端全為"0"時再釋放個位計數(shù)器40的計數(shù)脈沖端，使個位計數(shù)器40計數(shù)。
參見附圖6當個位計數(shù)器40、十位計數(shù)器39、百位計數(shù)器38全"0"且計數(shù)脈沖低電平時，各計數(shù)器的借位端48、49、50為低電平，反相器51輸出高電平使三極管52導通驅(qū)動繼電器53，切斷電度的出線電源。65端的電壓由附圖7中的65端提供。
參見附圖7，計數(shù)器安全電源主要由可充電電池63充當，當市電停電后，型號為7806的三端穩(wěn)壓集成塊62的輸出端無電壓，可充電電池63經(jīng)64、65端輸出電流維持各計數(shù)器的工作電壓。26端可輸出高達50伏的電壓，為用電卡銷毀電路提供電壓。
權利要求1.一種預納費式電度表的計費裝置，其特征在于它包括作為用電卡使用的固化有雙音頻信號的語音集成電路3；用于接收語音集成電路3音頻輸出端輸出的音頻信號，并將該信號轉(zhuǎn)換成二進制編碼的雙音頻信號接收器4；計數(shù)器5，其預置數(shù)據(jù)輸入端接雙音頻信號接收器4的二進制編碼輸出端；用于產(chǎn)生計數(shù)脈沖信號的計數(shù)脈沖發(fā)生器9，其脈沖信號輸出端接計數(shù)器5的計數(shù)脈沖輸入端；斷電執(zhí)行機構10，用于檢測計數(shù)器5的當前數(shù)據(jù)，并當計數(shù)器5中的數(shù)據(jù)到達預定值時切斷用戶的電源。
2.根據(jù)權利要求1所述的預納費式電度表的計費裝置，其特征在于它還包括一個能產(chǎn)生較高電壓的用電卡銷毀電路7，其輸入端接計數(shù)器5的數(shù)據(jù)傳送結束信號端，其輸出端接語音集成電路3的信號輸入引腳或電源引腳。
3.根據(jù)權利要求1所述的預納費式電度表的計費裝置，其特征在于它還包括一個對雙音頻信號接收器4輸出的二進制編碼進行密碼識別并當接收到的二進制編碼符合預定的密碼時向計數(shù)器5的預置數(shù)控制端輸出一個電平信號的密碼譯碼器1。
4.根據(jù)權利要求1所述的預納費式電度表的計費裝置，其特征在于它還包括一個計數(shù)器安全電源8，其電源輸出端接計數(shù)器5的工作電源端。
5.根據(jù)權利要求1所述的預納費式電度表的計費裝置，其特征在于它還包括一個電度數(shù)余量指示6，其輸入端接計數(shù)器5的數(shù)據(jù)輸出端。
6.根據(jù)權利要求1所述的預納費式電度表的計費裝置，其特征在于它還包括一個電度余量報警2，其輸入端接計數(shù)器5的數(shù)據(jù)輸出端。
7.根據(jù)權利要求1所述的預納費式電度表的計費裝置，其特征在于所述的計數(shù)脈沖發(fā)生器9包括一個與電度表內(nèi)機械式計數(shù)器相連接的開關信號發(fā)生器和將開關信號發(fā)生器輸出的開關信號轉(zhuǎn)換為標準電平信號的防抖動觸發(fā)器。
8.根據(jù)權利要求7所述的預納費式電度表的計費裝置，其特征在于所述的開關信號發(fā)生器包括一端搭放在數(shù)碼輪凸塊11上的彈性動觸簧片13、固定于絕緣支架16上的常開靜觸片14、固定于絕緣支架16上的常閉靜觸片15，彈性動觸片13位于常開靜觸片14和常閉靜觸片15之間且彈性動觸簧片13在未施加外力時與常開靜觸片14接觸，常開靜觸片14、常閉靜觸片15、彈性動觸簧片13的一端分別與防抖動觸發(fā)器的觸發(fā)信號輸入端電連接。
專利摘要本實用新型涉及一種電度表，其特征在于它包括固化有雙音頻信號的語音集成電路；用于接收語音集成電路3音頻輸出端輸出的音頻信號的雙音頻信號接收器；計數(shù)器；用于產(chǎn)生計數(shù)脈沖信號的計數(shù)脈沖發(fā)生器；斷電執(zhí)行機構10。本實用新型在購買用電卡后插入計費裝置中，可達到先收費后用電的計費方式，在購買的電度數(shù)用完后斷電執(zhí)行機構自動切斷電表的進線電源。
文檔編號G01R22/00GK2160914SQ9322574
公開日1994年4月6日 申請日期1993年5月22日 優(yōu)先權日1993年5月22日
發(fā)明者吳培基, 倪經(jīng)和, 吳劍鋒 申請人:吳培基, 倪經(jīng)和, 吳劍鋒