專利名稱：一種智能型多功能數(shù)字式電度表的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及用電量計量裝置，一種智能型多功能數(shù)字式電度表。
目前普遍采用的電度表(如DD9系列電度表)都是采用電磁相互作用原理來實現(xiàn)的機械式電表，存在下列幾個問題1.容易被竊電；2.對用戶沒有用電量的限制；3.靈敏度和精度低；4.電表本身損耗大；5.沒有漏電保護功能；6.供電部門需要組織專人登門抄表和收取電費。
本實用新型的目的是要提供一種智能型多功能數(shù)字式電度表，減少電能損耗，提高測量精度和靈敏度，防止竊電漏電，節(jié)省供電部門電費管理人力，有利于進行計算機自動管理。
本實用新型的目的是以如下方式來實現(xiàn)的智能型數(shù)字式電度表由核心單片機與之相聯(lián)的五個主要環(huán)節(jié)組成；①電度測量環(huán)節(jié)；②電度記錄環(huán)節(jié)(也稱電卡)；③電度顯示環(huán)節(jié)；④竊電漏電檢測及聲光報警環(huán)節(jié)；⑤故障保護環(huán)節(jié)。其原理框圖如附

圖1所示。
該智能型多功能數(shù)字式電度表，包括由單片機組成測量用電量的智能電路、外插式記錄用戶用電量的電卡、用數(shù)碼管顯示電卡剩余用電指標的數(shù)字顯示電路、由竊電、漏電、過壓、欠壓、過流、短路檢測電路及聲光報警與控制組成的保護電路；電流測量電路和電壓測量電路通過模擬開關經A／D與單片機相連，功率因數(shù)測量與單片機相連，此外，單片機還與電卡相連，電度顯示也與單片機相連，單片機還與竊電、漏電檢測電路相連，并連接有聲光報警信號到報警電路和故障保護電路；所述的智能電路主要由單片機(80C31)、數(shù)據(jù)鎖存器(74HC373)、程序存貯器(EPROM27C64)及外插式電卡(EEPROM2817A或EEPROM2864)組成；所述的外插式電卡采用EEPROM(2817A或2864)；所述的四位數(shù)字顯示電路由數(shù)碼管(LA5011)及驅動器(74HC164)組成；所述的竊電、漏電、過壓、欠壓、過流及短路等保護電路由電流互感器、單片機、三相管、發(fā)光二極管、蜂鳴器和繼電器組成。
該表的智能電路主要由單片機(80C31)與程序存貯器(EPROM 27C64)(附圖3)及外插式電卡(EEPROM 2817A或EEPROM 2864)連接組成。通過測量電壓、電流和功率因數(shù)，由單片機計算出用電量，見附圖2。電壓測量電阻分壓電路輸出與電流測量分流器輸出通過同一模擬開關(4052)和運算放大器A1(OP07)，一方面經運算放大器A2與單片機相連，與運算放大器A3一起構成相位比較器測量出功率因數(shù)角；另一方面經交直流變換電路(AC／DC)和模數(shù)轉換器(A／D)(附圖5)與單片機相連，計算出電流、電壓的有效值，進而計算出用電量。
該表的記錄環(huán)節(jié)采用2817A經過軟硬件處理作外插式電卡，供電部門將用電指標存入電卡出售給用戶，用戶把電卡插在電度表插孔內，使之與單片機連通，(附圖4是電卡與單片機連接圖)，電表自行接通電源向用戶供電。單片機把電卡內用電指標減去用電量，當電卡內用電指標減少至零時，單片機發(fā)出指令，切斷用戶電源，從而實現(xiàn)自動限制用電量的功能。當電卡中用電指標接近零時，電表發(fā)出信號，提醒用戶更換電卡。供電部門收回使用過的電卡，重新寫入用電指標，即可出售。這樣就免除了供電部門派專人逐戶登門抄表收取電費，節(jié)省了大量的人力物力。該型電卡可反復使用10萬次，所以成本極低。
該電度表的顯示環(huán)節(jié)由數(shù)碼管及其驅動器構成4位數(shù)字顯示電路，(附圖6)。依照倒計數(shù)的方式顯示電卡內剩余用電指標，且可用按扭控制顯示電路，以達到減少電表自身損耗的目的。
該表內設有電流互感器，能靈敏地測量出竊電、漏電(包括人身觸電)產生的不平衡電流；其電壓測量電路還可測出過電壓、欠電壓，電流測量電路還能測出過載，當這些故障發(fā)生時，單片機通過三極管T1、T2、T3分別控制蜂鳴器、發(fā)光二極管和繼電器組成的報警保護電路(見附圖7)，發(fā)出報警信號，同時切斷電源，以保護用戶電器及人身安全。
附圖2～附圖7是本實用新型的實施例。
以下結合附圖對該電度表原理作進一步的說明。附圖3是單片機連線圖。單片機電路主要由單片機(80C31)、鎖存器(74HC373)和程序存貯器(27C64)組成，用電量的測量、計算及控制等程序都存貯在程序存貯器中。
附圖2是電度測量環(huán)節(jié)電路圖。一方面，電阻R1、R2分壓電路及分流器FL與模擬開關(4052)構成電壓、電流采樣電路，采樣信號經運算放大器A1(OP07)放大后，由交直流變換電路(AC／DC)，變換成與電流、電壓有放值成比例的模擬信號(見附圖5)，經高精度A／D轉換器(MC14433)變換為數(shù)字信號，由單片機計算出電壓、電流的有效值；另一方面，電壓信號和電流信號經運算放大器A2(LM324)整形為標準的方波脈沖，與運算放大器A3輸出信號比較，由單片機計算出功率因數(shù)。單片機根據(jù)電壓、電流及功率因數(shù)值，采用數(shù)值積分方法，計算出用電量。
電卡采用2817A經過軟硬件處理成外部插件型式，其與單片機連線如圖4所示。電度顯示環(huán)節(jié)主要由數(shù)碼管(LA5011)及驅動器(74HC164)構成4位數(shù)字顯示電路，其連線如圖6所示，以倒計數(shù)方式顯示用戶電卡內所剩用電指標。由按鈕控制顯示電路，平時不工作，以減少表內損耗。
附圖7是竊電、漏電檢測及聲光報警電路。當發(fā)生竊電、漏電時，電流互感器HG能及時地測出電源火線與地線之間的不平衡電流信號，經電流測量電路送入單片機，單片機發(fā)出指令，通過三極管T2、T3的控制發(fā)出聲光報警信號，同時通過三極管T1控制繼電器J吸合，斷開用戶電源。
另外，當電網發(fā)生過電壓、欠電壓及電表過載等故障時，利用電壓、電流的測量信號，單片機發(fā)出指令，切斷用戶電源，以保護用戶家用電器的安全。
權利要求1.一種智能型多功能數(shù)字式電度表，其特征在于該表包括由單片機組成測量用電量的智能電路、外插式記錄用戶用電量的電卡、用數(shù)碼管顯示電卡剩余用電指標的數(shù)字顯示電路、由竊電、漏電、過壓、欠壓、過流、短路檢測電路及聲光報警與控制組成的保護電路；電流測量電路和電壓測量電路通過模擬開關經A/D與單片機相連，功率因數(shù)測量與單片機相連，此外，單片機還與電卡相連，電度顯示也與單片機相連，單片機還與竊電、漏電檢測電路相連，并連接有聲光報警信號到報警電路和故障保護電路。
2.根據(jù)權利要求1所述的智能型多功能數(shù)字式電度表，其特征在于所述的智能電路主要由單片機(80C31)、數(shù)據(jù)鎖存器(74HC373)、程序存貯器(EPROM27C64)及外插式電卡(EEPROM2817A或EEPROM2864)組成。
3.根據(jù)權利要求1所述的智能型多功能數(shù)字式電度表，其特征在于所述的外插式電卡采用EEPROM(2817A或2864)。
4.根據(jù)權利要求1所述的智能型多功能數(shù)字式電度表，其特征在于所述的四位數(shù)字顯示電路由數(shù)碼管(LA5011)及驅動器(74HC164)組成。
5.根據(jù)權利要求1所述的智能型多功能數(shù)字式電度表，其特征在于竊電、漏電、過壓、欠壓、過流及短路等保護電路由電流互感器、單片機、三相管、發(fā)光二極管、蜂鳴器和繼電器組成。
專利摘要本實用新型涉及用電量計量裝置，一種智能型多功能數(shù)字式電度表，其目的在于減小損耗，提高精度和靈敏度，防止竊電漏電、自動限制用戶用電量、實現(xiàn)用戶自動交納電費。該表主要由核心單片機及與之相連的用電量測量電路、數(shù)碼顯示電路、竊電漏電及故障檢測、聲光報警電路，和采用電可擦除可編程存貯器EEPROM，經軟硬件處理作為外插式電卡等部分組成。供電部門把用電指標存入電卡出售給用戶，當電卡內用電指標用完時，電度表自動切斷電源，要求用戶購買、更換電卡。
文檔編號G01R22/00GK2174711SQ9420001
公開日1994年8月17日 申請日期1994年1月4日 優(yōu)先權日1993年4月27日
發(fā)明者聞立業(yè) 申請人:聞立業(yè)