專利名稱：民用型卡式用電控制器的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型是一種用于記錄用電量，并能實現(xiàn)用電量控制的裝置，屬于電力控制設備技術(shù)領域。
目前，居民用電通常采用光用電后結(jié)算費用的管理辦法，它不利于用電管理和計劃用電，供電部門需經(jīng)常性地派大批工作人員到用戶抄表和收電費，造成人力和財力上的很大浪費。
本實用新型的目的在于針對當前用電管理的不足，提供一種有利于用電管理和計劃用電的用電控制裝置，為避免供電部門大批抄表收費工作人員的重復勞動提供一條途徑。
本實用新型由用電卡和用電控制裝置構(gòu)成，用電控制裝置由單片機、用電信號拾取裝置、輸出控制器、掉電保護裝置、自動復位裝置和電源組成；輸出控制器由電源控制器和聲光報警器構(gòu)成，并受單片機控制；掉電保護裝置由電壓監(jiān)視器，掉電信息保護器和讀寫卡接口構(gòu)成，它們均與單片機相連接；用電卡通過讀寫卡接口與單片機連接；用電信號拾取裝置、自動復位裝置和電源均直接與單片機相連接。用電卡主要用于傳遞用戶購買電量的信息。用電前，用戶需先持用戶卡到供電部門購買電量，由供電部門通過專用設備將用戶所購買的電量輸入到用電卡內(nèi)，用戶再將用電卡插到用電控制裝置的用電卡插口上，用電控制裝置將用電卡內(nèi)存放的電量取出后，接通用戶電源，用戶即可開始用電。同時，用電控制裝置還可以發(fā)出信號，提示用戶拔出用電卡，以備下次再用。用電卡可以采用E2PROM方式，用戶購買電量的信息由供電部門的專用寫入裝置固化到E2PROM中去，用電卡插到用電控制裝置后，將電量數(shù)據(jù)從用電卡中讀出，然后再將用電卡清零。在用電控制裝置中，單片機是核心部件，對整個用電控制裝置起管理和控制作用，控制程序固化在單片機的ROM中。單片機可采用80C51單片機，也可以采用不帶內(nèi)部ROM的80C31單片機，但此時需外接EPROM和地址鎖存器。用電信號拾取裝置采用紅外發(fā)光管和紅外接收管作為傳感器，以非接觸反射方式從電度表的轉(zhuǎn)盤上獲得用電信號，用此方式采集用電信號不損壞或改變電度表原有結(jié)構(gòu)，且不引入附加磁場，不影響電度表的計量精度。用電信號拾取裝置也可以采用電磁線圈作為傳感器，即在電度表轉(zhuǎn)軸上安裝針形軟磁材料，并在其下部加設一個磁芯線圈，當轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動時，軟磁體切割線圈磁力線，在線圈上產(chǎn)生信號。數(shù)據(jù)掉電保護器在外部停電時，保護用戶的用電量信息，可采用80C51掉電工作方式和移位寄存器兩種方法進行掉電保護。80C51在外部停電觸發(fā)中斷后，立即將需保護的數(shù)據(jù)通過接口輸入到移位寄存器中，同時利用80C51具有掉電保護功能，把數(shù)據(jù)存放在80C51內(nèi)部RAM中，并使80C51進入掉電工作方式。掉電信號保護器也可以采用外接RAM方式，當檢測到外部掉電時，把數(shù)據(jù)存入到外接的RAM中，用電池對RAM供電以維持數(shù)據(jù)不變；還可以采用外接E2PROM的方式，掉電時將數(shù)據(jù)固化到E2PROM中去。
本實用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低和使用方便等優(yōu)點，用電控制裝置的所有元器件都安裝在一塊電路板上，可以與電度表構(gòu)成一個整體；采用非接觸反射式獲取用電信號，在電度表出線端處串入控制電源的可控硅，不改變電度表原有結(jié)構(gòu)，不影響電度表的計量精度；用電控制裝置采取保密措施，與用電卡配套使用，可識別偽用電卡或不配套用電卡，便于用電管理；用電卡的專用寫入裝置備有與微型計算機的接口，配上專用軟件后，可以自動整理、統(tǒng)計用電情況，并可打印報表。由于用戶需先持用電卡到供電部門購買用電量后才能用電，故可以杜絕拖欠電費的現(xiàn)象，對于電能緊缺地區(qū)，還可以實現(xiàn)計劃用電和控制用電，用戶用電實行計劃內(nèi)和計劃外分開，還可以免去供電部門上門抄表和收費環(huán)節(jié)。當用戶的用電量達到所購電量的95％時，用電控制裝置發(fā)出第一次報警，提醒用戶去購買電量；當用電量達到所購電量的98％時，發(fā)出第二次報警，當用電量達到所購電量時，將切斷電源。


圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖；圖2是本實用新型的左半部分電路原理圖；圖3是本實用新型的右半部分電路原理圖。
本實用新型可采取附圖所示的方案實現(xiàn)。圖1中的單片機(1)采用U1(80C51)，C7、C8和C14為電容。電源(2)將220V交流電降壓后經(jīng)整流、濾波和穩(wěn)壓等環(huán)節(jié)，得到5.3～5.5V直流電壓，由變壓器B1＝極管D1～D7、電容C1～C5和電路U6(7806)等組成，V1為提供電壓監(jiān)視器(3)的電壓，V2為輸出到用電卡(10)的電壓，V3為提供單片機(1)的電壓。電壓監(jiān)視器(3)由比較器U2(LM339)、U5(LM317)、電阻R1～R4、電位器RW等組成，U5為U2提供一個3V的基準電壓，V1經(jīng)RW分壓后輸入U2，當外部電源停電時，V1的電壓降至5.1V時，U2輸出低電平，觸發(fā)U1中斷，進行掉電保護操作。用電信號拾取裝置(4)由紅外發(fā)光管LED3、紅外接收管T5、二極管D11，晶體管T6、電阻R17～R22、電容C12、C13、U2(LM339)和U7(LM555)等組成，用電信號經(jīng)U2處理后送到80C51的To端，由80C51內(nèi)部計數(shù)器計數(shù)，U7作為振蕩器，以脈沖方式驅(qū)動紅外發(fā)光管，有利于提高發(fā)光管的使用壽命和發(fā)光效率，確保電路的可靠性和穩(wěn)定性。掉電信息保護器(5)由移位寄存器U4(CD4031)和備用電池E1組成，在外部停電，V1降到5V以下時，由E1向U4和U1提供電源，以維持存放的信息數(shù)據(jù)不變，E1選用長壽命高效電池，停電時可使用7000小時以上。自動復位裝置(6)由二極管D10、電阻R5～R7、電容C9～C11和雙單穩(wěn)電路U3(CD4538)組成，接通電源時，C11充電產(chǎn)生下降沿，可以觸發(fā)1Q端產(chǎn)生一個復位脈沖，使80C51開始工作。工作過程中，80C51通過P1.4定時地觸發(fā)2A，使2Q維持高電平，一旦由于外部干擾，80C51工作失步，P1.4不再給出脈沖，2Q的下降沿觸發(fā)1Q產(chǎn)生復位脈沖，強迫系統(tǒng)恢復正常工作狀態(tài)，恢復時間小于1ms。聲光報警器(7)由晶體管T1～T3、發(fā)光二極管LED1、LED2、電阻R8～R10、R12、R13和蜂鳴器Be組成，80C51可通過P1.0～P1.2輸出高電平，使指示燈LED1或LED2點亮，或者使蜂鳴器Be發(fā)出報警聲。電源控制器(8)由可控硅TR、隔離驅(qū)動電路U11(MOC3041)、晶體管T4、電阻R11和R14～R16組成，TR可用RCA10P，80C51的P1.3的輸出電平控制T4的通斷，從而實現(xiàn)控制可控硅的通斷。讀寫卡接口(9)由U9、U10(74HC125)組成，80C51通過P1.5、P1.6、P3.6、P3.7控制對串行口信號TXD和RXD的切換，以實現(xiàn)串行口分別對用電卡和U4進行讀出和寫入操作。用電卡(10)由二極管D8和D9、電阻R23和R24、電容C6、電池E2移位寄存器U12(CD4031)組成，所有元器件要裝在一塊電路板上，其信號通過七芯插頭與用電控制裝置上的七芯插座相連接，便于接插。
權(quán)利要求1.一種用于記錄用電量并能實現(xiàn)用電量控制的民用型卡式用電控制器，由用電卡和用電控制裝置構(gòu)成，其特征在于用電控制裝置由單片機、用電信號拾取裝置、輸出控制器、掉電保護裝置、自動復位裝置和電源組成；輸出控制器由電源控制器和聲光報警器構(gòu)成，并受單片機控制；掉電保護裝置由電壓監(jiān)視器、掉電信息保護器和讀寫卡接口構(gòu)成，它們均與單片機連接；用電卡通過讀寫卡接口與單片機連接；用電信號拾取裝置、自動復位裝置和電源均直接與單片機相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的民用型卡式用電控制器，其特征在于用電信號拾取裝置采用紅外發(fā)光管和紅外接收管作為傳感器，或采用電磁線圈作為傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的民用型卡式用電控制器，其特征在于掉電保護器采用80C51掉電工作方式和移位寄存器進行掉電保護，或者采用由外接電池供電的RAM、E2PROM進行掉電保護。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的民用型卡式用電控制器，其特征在于單片機采用80C51或者80C31外接EPROM和地址鎖存器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的民用型卡式用電控制器，其特征在于用電卡由二極管D8和D9、由阻R23和R24、電容C6、電池E2和移位寄存器U12(CD4031)組成，所有元器件安裝在一塊電路板上，通過七芯插頭與用電控制裝置的七芯插座接插。
專利摘要民用型卡式用電控制器用于記錄和控制用電量，由用電卡和用電控制裝置構(gòu)成，用電控制裝置由單片機、電源、電壓監(jiān)視、用電信號拾取、掉電保護、自動復位、聲光報警和接口等組成，用電卡通過七芯插頭與用電控制裝置的七芯插座接插，用戶持用電卡到供電部門購買用電量，再通過單片機控制和記錄用電量，具有結(jié)構(gòu)簡單、使用方便等優(yōu)點，便于用電管理和計劃用電，可以避免供電部門大批抄表和收費人員的重復勞動。
文檔編號G01R11/00GK2158542SQ9323638
公開日1994年3月9日 申請日期1993年3月6日 優(yōu)先權(quán)日1993年3月6日
發(fā)明者胡仁杰 申請人:東南大學