專利名稱：電腦控制多功能電度表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電腦控制的電量計(jì)量收費(fèi)裝置，具體地說是一種電腦控制多功能電度表，本實(shí)用新型可提供給電力部門用于度量城鄉(xiāng)居民、企事業(yè)單位的電能消耗，并由微機(jī)管理系統(tǒng)自動(dòng)收取電費(fèi)。
現(xiàn)有的計(jì)量電能消耗的裝置是感應(yīng)式電能表，是一種機(jī)械裝置，存在精度低、能耗大、磨損率大，需要經(jīng)常維護(hù)等缺點(diǎn)。傳統(tǒng)的收取電費(fèi)方式是由收費(fèi)員逐家抄表、計(jì)帳、收費(fèi)，存在效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，電費(fèi)難收齊，可信度低等缺點(diǎn)。
從現(xiàn)有資料報(bào)導(dǎo)上看，有一種在老電度表基礎(chǔ)上改進(jìn)的裝置，該裝置通過光電轉(zhuǎn)換器件，將老電度表轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)數(shù)取出，通過電子計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)來計(jì)算電能的消耗，這種裝置成本較高，改裝復(fù)雜，沒有從根本上提高計(jì)量精度，也沒能克服老式電度表存在的問題，因而很難推廣使用。
本實(shí)用新型就是要提供一種新型的電腦控制多功能電度表，使用該電度表并配合使用微機(jī)自動(dòng)管理系統(tǒng)，使電部門就可以出售用電卡的形式收取電費(fèi)，用戶先買后用，真正體現(xiàn)電是商品的原則，本實(shí)用新型的使用可極大地提高供電管理部門的工作效率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的電腦控制多功能電度表，采用全新的電子技術(shù)，用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)A／D轉(zhuǎn)換，數(shù)值計(jì)算及實(shí)時(shí)控制，從根本上提高計(jì)量精度，比現(xiàn)有的感應(yīng)式機(jī)械電度表的精度提高了一個(gè)數(shù)量級，該表同時(shí)還具有漏電保護(hù)及過壓、欠壓、過載保護(hù)等多種功能，相當(dāng)于一只普通電度表加上一只漏電保護(hù)器和一臺家電保護(hù)器，是一種使用價(jià)值極高的產(chǎn)品。
本實(shí)用新型與用電卡、用電卡編程器、微機(jī)管理系統(tǒng)組成一套完整的體系，每一電度表都有一個(gè)編碼和用于插入用電卡的插槽，當(dāng)插入一有效的用電卡時(shí)，電表將用電卡的電度數(shù)讀進(jìn)，與以前的剩余電量相加后，在數(shù)碼管上顯示出來，同時(shí)將用電卡置為無效，此時(shí)用電卡即可撥走，當(dāng)將一無效的用電卡插入時(shí)，電度表產(chǎn)生報(bào)警，電表采用倒計(jì)數(shù)的方式計(jì)度，并將剩余電量用數(shù)碼管顯示出來，當(dāng)剩余電量為5度、1度時(shí)分別產(chǎn)生報(bào)警聲，提醒用戶及時(shí)購電并輸入新的電量，在電快用完時(shí)，連續(xù)兩分鐘報(bào)警，提醒用戶做好斷電前準(zhǔn)備，然后自動(dòng)切斷電源，電表內(nèi)還設(shè)有斷電保護(hù)電路和電池，在停電的情況下，電度數(shù)可至少保持三個(gè)月以上而不丟失，電表面板上有一試驗(yàn)漏電保護(hù)作用的按鈕，按下按鈕可模擬漏電，使電表斷電，當(dāng)發(fā)生觸電事故時(shí)，電表斷電并報(bào)警，延遲三分鐘后自動(dòng)恢復(fù)供電，當(dāng)供電電壓過高、過低及用戶負(fù)載過重時(shí)自動(dòng)切斷電源，以保護(hù)家用電器和供電線路。與每一電度表配合使用的有一用電卡，用電卡的編碼與電度表的編碼相同，它是一種傳遞電度數(shù)的裝置。用電卡編程器與微機(jī)聯(lián)合使用，完成售電寫卡工作。微機(jī)管理系統(tǒng)完成記帳、統(tǒng)計(jì)、查詢、打印等工作。
綜上所述可以看出，本實(shí)用新型具有以下獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)和積極效果電腦控制多功能電度表完全拋開了老式電度表，采用了單片機(jī)采樣、A／D轉(zhuǎn)換等技術(shù)，大大地提高了計(jì)量精度，同時(shí)對各種頻率、波形的電網(wǎng)都可適用；該電表集漏電、過壓、欠壓、過流等多種保護(hù)功能于一體，增加了使用價(jià)值；該表與用電卡、用電卡編程器、微機(jī)系統(tǒng)配合一起的使用，大大減輕了電力部門的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率，消除了拖欠電費(fèi)的現(xiàn)象，增加了國家收入。


圖1為本實(shí)用新型的外形示意圖。
圖2為本用新型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖。
圖3為本實(shí)用新型的電路原理圖。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的實(shí)施例加以詳盡說明參看圖1，電腦控制多功能電度表的外殼上設(shè)置有四位數(shù)碼顯示窗口，用電卡插口、漏電保護(hù)試驗(yàn)按鈕和輸入輸出連線接線柱。
參看圖2，電腦控制多功能電度表表內(nèi)部件包括有裝有單片機(jī)及其附屬電路和檢測控制電路的主控制電路板1、裝有移位寄存器和數(shù)碼管的顯示電路板2，輸出三組電源的電源變壓器3、控制電源通斷的繼電器4、報(bào)警用的喇叭5、斷電保護(hù)數(shù)據(jù)用的電池6、漏電保護(hù)試驗(yàn)按鈕7、檢測電流用的電流互感器8、漏電檢測器9、電壓互感器10。各部分通過表內(nèi)電路相連接。
參看圖3，電腦控制多功能電度表的電路由8098單片機(jī)為核心的，以地址鎖存器U3(74LS373)、程序存貯器U4(EPROM2764)等組成的單片機(jī)外圍電路及電壓變換電路、電流變換電路、電源監(jiān)測電路、電源電路、漏電監(jiān)測電路、過壓檢測電路、數(shù)碼顯示電路、總線隔離驅(qū)動(dòng)電路、插電卡檢測電路、報(bào)警電路、后備電池和繼電器控制電路組成，各電路的具體構(gòu)成為單片機(jī)外圍電路為8098單片機(jī)的最小系統(tǒng)，8098的第25～32腳接至鎖存器U3(74LS373)的輸入端，U3的輸出地址信號接至程序貯器U4(EPROM2764)的A0～A7端，8098的第20～24腳高位地址線接至U4的A8～A12端，8098的第35、36腳外接晶體振蕩器，第37、38、44、45腳外接濾波電容；電壓變換電路11由電壓互感器T1輸出的電壓經(jīng)電位器P1接至集成運(yùn)放LM358的2腳，其1腳輸出的電壓經(jīng)D1、D2組成的鉗位電路和R1、C1組成的低通濾波器后，進(jìn)入8098的43腳；電流變換電路12的接法與電壓變換電路相似，輸出接至8098的42腳，這樣0～5V的電壓、電流模擬信號進(jìn)入單片機(jī)后，由8098內(nèi)部的采樣保持，A／D轉(zhuǎn)換后成數(shù)字量；電源監(jiān)測電路13為由7705組成的＋5V電源監(jiān)測電路，其輸出接至8098的復(fù)位端48腳；電源電路14由變壓器輸出的三組交流電壓分別經(jīng)全波整流、濾波、穩(wěn)壓后，供給整個(gè)系統(tǒng)＋5V、±12V三組電壓；漏電監(jiān)測電路15，漏電互感器T3輸出的電壓經(jīng)D6～D9全波整流和R15、C11低通濾波后，接入比較器LM393的第5腳，第6腳接一基準(zhǔn)電壓，比較器輸出7腳接至8098的外中斷輸入端47腳；過壓檢測電路16，檢測的電壓取自未經(jīng)穩(wěn)壓的＋12V電壓，其輸出經(jīng)二極管D22后接至三極管N1的基極；數(shù)碼顯示電路17由4片74LS164和4個(gè)數(shù)碼管組成，輸入的串行數(shù)據(jù)和移位脈沖分別來自8098的第1、2腳；總線隔離驅(qū)動(dòng)電路18由鎖存器U3輸出的低位地址線A0－A7及由8098直接輸出的高位地址A8～A10和控制信號WE、RD，接入U(xiǎn)8、U9(74LS244)的輸入端，8098的數(shù)據(jù)線D0～D7接至U10(074LS245)的輸入端，U8、U9、U10的輸出端接S－36總線電卡插槽；插電卡檢測電路19，當(dāng)電卡插入插槽時(shí)，S1、S2接通，經(jīng)由兩級74LSOO組成的與非門后，接至8098的第40腳和3腳；報(bào)警電路20，其輸入接至8098的第7腳，信號經(jīng)三極管N2放大后，去驅(qū)動(dòng)喇叭；后備電池和繼電器控制電路21，后備電池接至8098第46腳，平時(shí)由＋12V和R10、R9、D5組成的電路充電，8098的第13腳輸出的控制信號經(jīng)74LSOO組成的非門及R12、R23后接至三極管N1的基極，由N1放大后去驅(qū)動(dòng)繼電器的線包。
電腦控制多功能電度表的工作原理為供電電壓、電流經(jīng)傳感器隔離、變換后，由單片機(jī)發(fā)出指令將電壓、電流信號同時(shí)采樣并保持，然后經(jīng)多路開關(guān)模數(shù)變換，分別將電壓、電流變換成數(shù)字量，進(jìn)入單片機(jī)進(jìn)行相乘運(yùn)算并累加，以計(jì)算用戶的用電量，當(dāng)累加到滿0.1度時(shí)，從剩余電量中減去，這樣一直遞減下去，完成計(jì)量功能。當(dāng)將用電卡插入電度表的插槽時(shí)，硬件產(chǎn)生一中斷請求，單片機(jī)執(zhí)行中斷服務(wù)程序，先核對卡的代碼，判斷卡上電量是否有效，然后讀入電度數(shù)，同時(shí)向卡上寫入一特定數(shù)據(jù)將卡置為無效。當(dāng)有漏電、過壓、欠壓、過流發(fā)生時(shí)，檢測電路發(fā)出中斷信號，單片機(jī)響應(yīng)中斷，發(fā)出命令使繼電器斷電。
權(quán)利要求1.一種電腦控制多功能電度表，其特征是在外殼上設(shè)置有四位數(shù)碼顯示窗口，用電卡插槽口、漏電保護(hù)試驗(yàn)按鈕和輸入輸出連線接線柱，表內(nèi)部件包括有裝有單片機(jī)及其附屬電路和檢測控制電路等電路的主控制電路板1、裝有移位寄存器和數(shù)碼管的顯示電路板2、輸出三組電源的電源變壓器3、控制電源通斷的繼電器在4、報(bào)警用的剌叭5、斷電保護(hù)數(shù)據(jù)用的電池6、漏電保護(hù)試驗(yàn)按鈕7、檢測電流用的電流互感器8、漏電檢測器9、電壓互感器10。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電腦控制多功能電度表，其特征是電路部分包括有由8098單片機(jī)為核心的，以地址鎖存器U3(74LS373)、程序存貯器U4(EPROM2764)等組成的單片機(jī)外圍電路及電壓變換電路、電流變換電路、電源監(jiān)測電路、電源電路、漏電監(jiān)測電路、過壓檢測電路、數(shù)碼顯示電路、總線隔離驅(qū)動(dòng)電路、插電卡檢測電路、報(bào)警電路、后備電池和繼電器控制電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電腦控制多功能電度表，其特征是各部分電路構(gòu)成為單片機(jī)外圍電路為8098單片機(jī)的最小系統(tǒng)，8098的第25～32腳接至鎖存器U3(74LS373)的輸入端，U3的輸出地址信號接至程序存貯器U4(EPROM2764)的A0－A7端，8098的第20～24腳高位地址線接至U4的A8－A12端，8098的第35、36腳外接晶體振蕩器，第37、38、44、45腳外接濾波電容；電壓變換路11由電壓互感器T1輸出的電壓經(jīng)電位器P1接至集成運(yùn)放LM358的2腳，其1腳輸出的電壓經(jīng)D1、D2組成的鉗位電路和R1、C1組成的低通濾波器后，進(jìn)入8098單片機(jī)的43腳；電流變換電路12的接法與電壓變換電路11的接法相似，其輸出接至8098的42腳；電源監(jiān)測電路13為由7705組成的＋5V電源監(jiān)測電路，其輸出接至8098的復(fù)位端48腳；電源電路14由變壓器輸出的三組交流電壓分別經(jīng)全波整流、濾波、穩(wěn)壓后，供給整系統(tǒng)＋5V、±12V三組電壓；漏電監(jiān)測電路15，漏電互感器T3輸出的電壓經(jīng)D6－D9全波整流和R15、C11低通濾波后，接入比較器LM393的第5腳，第6腳接一基準(zhǔn)電壓，比較器輸出7腳接至8098的外中斷輸入端47腳；過壓檢測電路16，檢測的電壓取自未經(jīng)穩(wěn)壓的＋12V電壓，其輸出經(jīng)二極管D22后接至三極管N1的基極；數(shù)碼顯示電路17，輸入的串行數(shù)據(jù)和移位脈沖分別來自8098的第1、2腳，該電路由4片74LS164和4個(gè)數(shù)碼管組成；總線隔離驅(qū)動(dòng)電路18，由鎖存器U3輸出的低位地址線A0－A7及由8098直接輸出的高位地址A8－A10和控制信號WE、RD接入U(xiǎn)8、U9(74LS244)的輸入端，8098的數(shù)據(jù)線D1－D7接至U10(74LS245)的輸入端，U8、U9、U10的輸出端接至S－36總線電卡插槽；插電卡檢測電路19，當(dāng)電卡插入插槽時(shí)，S1、S2接通，經(jīng)由兩級74LSOO組成的與非門后，接至8098的40腳和3腳；報(bào)警電路20，其輸入接至8098的第7腳，信號經(jīng)三極管N2放大后，去驅(qū)動(dòng)喇叭；后備電池和繼電器控制電路21，后備電池接至8098的46腳，由＋12V和R10、R9、D5組成的電路充電，8098的13腳輸出的控制信號經(jīng)74LSOO組成的非門及R12、D23后接至三極管N1的基極，由N1放大后去驅(qū)動(dòng)繼電器的線包。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種電腦控制多功能電度表，它由表身、線路板、電子線路三大部分組成，其特征在于電路包括有單片機(jī)外圍電路及電壓、電流變換電路、電源監(jiān)測電路、電源電路、漏電監(jiān)測電路、過壓檢測電路、數(shù)碼顯示電路、總線隔離驅(qū)動(dòng)電路、插電卡檢測電路、報(bào)警電路、后備電池和繼電器控制電路等功能電路。本實(shí)用新型用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)值計(jì)算及實(shí)時(shí)控制，從根本上提高了計(jì)量精度，且同時(shí)具有漏電保護(hù)及過壓、欠壓、過載保護(hù)等多種功能。
文檔編號G01R22/00GK2209336SQ9423070
公開日1995年10月4日 申請日期1994年10月31日 優(yōu)先權(quán)日1994年10月31日
發(fā)明者鐘炎平, 徐健, 徐向東, 丁建江 申請人:中國人民解放軍空軍雷達(dá)學(xué)院, 江陰市文林鎮(zhèn)電力管理站