專利名稱：網(wǎng)絡(luò)式多用戶電能計(jì)量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于居民樓或企事業(yè)單位中對多用戶用電量進(jìn)行連續(xù)計(jì)量。并可利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)距離網(wǎng)絡(luò)自動抄表的儀器。
目前，電能表的遠(yuǎn)距離網(wǎng)絡(luò)抄表采用的是在集中安裝的多臺機(jī)械式電能表上分別加上光電轉(zhuǎn)換頭，把用電量轉(zhuǎn)化為脈沖信號，再經(jīng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)距離自動抄表的，這種落后的用電計(jì)量技術(shù)與先進(jìn)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)很不相稱，而且穩(wěn)定性差，精度低，成本高，體積大，不易推廣應(yīng)用。而多用戶電能表是將多用戶的用電量用單片微型計(jì)算機(jī)來集中檢測計(jì)量，它具有體積小、成本低、精度高、功耗小等優(yōu)點(diǎn)。但是，它的量程小，不能滿足現(xiàn)場需要，且不具備入網(wǎng)及遠(yuǎn)程自動抄表功能。
本實(shí)用新型的目的在于設(shè)計(jì)一種新型的精度高，且能進(jìn)行遠(yuǎn)程自動抄表的網(wǎng)絡(luò)式多用戶電能計(jì)量儀。它可以通過電話線進(jìn)行遠(yuǎn)程通訊，速度快，數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間短。
本實(shí)用新型主要由以下幾部分組成微型電流互感器和三相電壓互感器1，多路模擬信號開關(guān)2，快速高精度A/D采樣保持電路3，單片機(jī)應(yīng)用電路4，單片機(jī)防干擾電路5，數(shù)據(jù)儲存電路6，LED驅(qū)動顯示電路7，RS-485接口電路8，異步信號調(diào)制解調(diào)電路9。各部分的連接關(guān)系為微型電流互感器1的輸出端M1～M24分別與多路模擬信號開關(guān)2的輸入端N1～N24相連，并與電位器RW1～RW24的中線出頭及其一端連接，其另一端接電路中的模擬地。三相電壓互感器1的輸出端FA、FB、FC端分別同電位器RWA、RWB和RWC的一端相連，電位器的另一端接地，電位器中間出頭與多路模擬信號開關(guān)2的輸入端N25～N27端相連，I1-1～I(xiàn)1～3的輸出線E1與快速高精度A/D采樣保持電路3的J2端相連，I1-4的輸出線E2與J1相連，多路模擬信號開關(guān)2與單片機(jī)應(yīng)用電路4的連接關(guān)系為多路模擬信號開關(guān)2的F、G、H端分別與單片機(jī)應(yīng)用電路4的P1.0、P1.1、P1.2端相連，模擬開關(guān)的片選位INH1、INH2、INH3和INH4分別與單片機(jī)應(yīng)用電路4的P1.3、P1.4、P1.5和P1.6相連。快速高精度A/D采樣保持電路3的D0～D7分別與單片機(jī)應(yīng)用電路4的P0.0～P0.7相連，高精度A/D采樣保持電路3的采樣/保持控制位S1和S2同單片機(jī)應(yīng)用電路4的P1.7相連。單片機(jī)應(yīng)用電路4與單片機(jī)防干擾電路5的聯(lián)接關(guān)系為單片機(jī)防干擾電路5的D1端與單片機(jī)應(yīng)用電路4的R端相連，單片機(jī)應(yīng)用電路4與數(shù)據(jù)存貯電路6的連接關(guān)系為數(shù)據(jù)存貯電路6的E1～E8端分別與單片機(jī)應(yīng)用電路4的P2.0～P2.7相連，E9～E16分別與單片機(jī)應(yīng)用電路4的P0.0～P0.7相連。單片機(jī)應(yīng)用電路4與LED驅(qū)動顯示電路7的連接關(guān)系為PA口與LED驅(qū)動顯示電路7的L0～L7的相連，以實(shí)現(xiàn)8位LED顯示器的位選，P3.0～P3.3與LED驅(qū)動顯示電路7的A、B、C、D端分別相連，以顯示十進(jìn)制數(shù)。單片機(jī)應(yīng)用電路4與RS-485接口電路8的連接關(guān)系為單片機(jī)應(yīng)用電路4的RXD和TXD端分別與RS-485接口電路8的A、B端相連。RS-485接口電路8由RS-485接口、80C2051單片機(jī)通訊電路和異步串行接口等芯片組成，其連接關(guān)系為RS-485接口的TXD、RXD端分別與80C2051單片機(jī)通訊電路的RXD、TXD相連，80C2051單片機(jī)通迅電路數(shù)據(jù)總線的D7～D0與異步串行接口相連。RS-485接口電路8與異步信號調(diào)制解調(diào)電路9之間的連接關(guān)系為RS-485接口電路8的RXD、TXD、DSR、DTR、CTS、RTS分別與異步信號調(diào)制解調(diào)電路9的T0-T5端相連。J3、J4端為異步信號調(diào)制解調(diào)電路語音信號輸出控制端，外接電話線通過異步調(diào)制解調(diào)電路9傳送檢測數(shù)據(jù)或語音信號。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是每臺網(wǎng)絡(luò)式多用戶電能計(jì)量儀可對多達(dá)24戶用電量進(jìn)行計(jì)量和巡回顯示，計(jì)量精度高，單片微機(jī)與RS-485接口電路和調(diào)制解調(diào)電路相連，并通過電話線把檢測數(shù)據(jù)傳送到遠(yuǎn)方微機(jī)中心，信號通訊距離遠(yuǎn)，通訊速度快，數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間短


圖1是本實(shí)用新型的原理方框圖。圖2為本實(shí)用新型各部分連接圖。圖3是單片機(jī)應(yīng)用電路4與RS-485接口電路8、異步信號調(diào)制解調(diào)電路9之間的連接關(guān)系圖。圖中，1為微型電流互感器和三相電壓互感器，2為多路模擬信號開關(guān)，3為快速高精度A/D采樣保持電路，4為單片機(jī)應(yīng)用電路，5為單片機(jī)防干擾電路，6為數(shù)據(jù)儲存電路，7為LED驅(qū)動顯示電路，8為RS-485接口電路，9為異步信號調(diào)制解調(diào)電路。
下面對本實(shí)用新型的工作原理及過程結(jié)合附圖進(jìn)行說明；工作前，首先將電壓互感器PTA～PTC的A1、B1、C1端分別與市電三相相線相連，A2、B2、C2與零線相連，電流互感器LH1～LH24的d1～d24端同市電零線相連，g1～g24分別同用戶1～24戶的一相進(jìn)線相連。開機(jī)后，單片機(jī)首先通過模擬開關(guān)的N1端將第一用戶電流互感器輸出的信號傳到E1端。該路信號通過采樣與保持器J2端后進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換器的IN2端，用戶供電電壓通過電壓互感器PTA的FA端取出一線性變化的電壓信號通過模擬開關(guān)送到J1并通過采樣保持器后進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換器的IN1端，單片機(jī)P1.7端發(fā)出信號到S1、S2端同時(shí)打開采樣器的B1、B2端，并使該兩路信號同時(shí)保持下來，然后啟動A/D轉(zhuǎn)換將兩路信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字量，進(jìn)行乘法運(yùn)算，得出該用戶的瞬時(shí)功率，對該路信號每隔2MS采樣計(jì)算一次，連續(xù)采樣16次，得出16個(gè)瞬時(shí)功率，進(jìn)行積分運(yùn)算，得出該用戶在這32MS內(nèi)的電度量，記錄下來，并存放到指定的單元內(nèi)，然后模擬開關(guān)再選通下一用戶再進(jìn)行采樣計(jì)算，重復(fù)以上步驟，直至24個(gè)用戶全部采樣一遍后，模擬開關(guān)又從第一用戶開始選通，采樣計(jì)算，儀器以此工作下去。在采樣的同時(shí)，動態(tài)掃描LED顯示器，使其循環(huán)顯示各用電量的多少，8位LED顯示器定義為前兩位顯示用戶代號，后六位顯示用戶電度數(shù)的千、百、十、個(gè)、十分位和百分位，計(jì)量儀上配有電話線出頭，網(wǎng)絡(luò)式多用戶電能計(jì)量儀把各用戶用電量通過電話線傳輸?shù)竭h(yuǎn)方微型計(jì)算機(jī)中心，遠(yuǎn)方微型計(jì)算機(jī)通過編程，可以對所有入網(wǎng)多用戶電能計(jì)量儀的數(shù)據(jù)隨時(shí)進(jìn)行訪問查詢。查詢時(shí)，遠(yuǎn)方微機(jī)中心發(fā)出指令，接通電話線，并通過電話線接通異步信號調(diào)制解調(diào)器，異步串行接口，80C2051單片機(jī)通訊電路，并通過RS-485接口向單片機(jī)應(yīng)用電路發(fā)出傳輸信號指令，單片機(jī)接到信號后，開始發(fā)送數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)通過RS-485的RXD端，以及80C2051的數(shù)據(jù)總線D7·D0將信號傳送給異步串行接口。通過異步信號調(diào)制解調(diào)電路將數(shù)字信號轉(zhuǎn)化成語音信號，最后通過電話線進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸，將所需數(shù)據(jù)傳入遠(yuǎn)方計(jì)算機(jī)中心，該電能計(jì)量儀用電量及電費(fèi)可通過打印報(bào)表打印輸出。進(jìn)網(wǎng)的每臺網(wǎng)絡(luò)式多用戶電能計(jì)量儀皆可隨時(shí)通過電話線與遠(yuǎn)方中央計(jì)算機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)距離通訊。實(shí)現(xiàn)入網(wǎng)功能。本實(shí)用新型采用先進(jìn)的三相交流電流和電壓采樣技術(shù)，12位A/D轉(zhuǎn)換作為高精度的模擬轉(zhuǎn)換器，快速模擬開關(guān)作為信號轉(zhuǎn)換開關(guān)。單片機(jī)應(yīng)用電路4由8051、6264、81C55、27C64等芯片組成，8051單片機(jī)作為信號采集、信號處理和控制中心，快速高精度A/D采樣保持電路3由AD574、LM398等芯片組成，多路模擬信號開關(guān)2的I1-1～I(xiàn)1-4用CD4051芯片。8位LED顯示器作為用電量的現(xiàn)場指示器，RS-485接口電路8采用max485、80C2051和異步串行接口等組成。以80C2051作為收發(fā)器的信號收發(fā)器控制中心，異步信號調(diào)制解調(diào)電路9由8251A等芯片組成，采用可靠的防止單片機(jī)死機(jī)電路，保證信號的可靠傳輸。
權(quán)利要求1．一種居民樓或企事業(yè)單位中對多用戶用電量進(jìn)行遠(yuǎn)程自動抄表的網(wǎng)絡(luò)式多用戶電能計(jì)量儀，由微型電流互感器和三相電壓互感器(1)，多路模擬信號開關(guān)(2)，快速高精度A/D采樣保持電路(3)，單片機(jī)應(yīng)用電路(4)，單片機(jī)防干擾電路(5)，數(shù)據(jù)儲存電路(6)，LED驅(qū)動顯示電路(7)組成，其特征是通過單片機(jī)應(yīng)用電路(4)的RXD和TXD端分別與RS-485接口電路(8)的A、B端相連，RS-485接口電路8的RXD、TXD、DSR、DTR、CTS、RTS端分別與異步信號調(diào)制解調(diào)電路(9)的T0～T5端相連。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的計(jì)量儀，其特征是RS-485接口電路(8)由RS-485接口、80C2051單片機(jī)通訊電路和異步串行接口等芯片組成，其連接關(guān)系為RS-485接口的TXD、RXD端分別與80C2051單片機(jī)通訊電路的RXD、TXD端相連，80C2051單片機(jī)通訊電路的數(shù)據(jù)總線D7～D0與異步串行接口相連。
3．根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的計(jì)量儀，其特征是異步信號調(diào)制解調(diào)電路(9)的J3、J4端為語音信號輸出控制端，外接電話線通過異步調(diào)制解調(diào)電路(9)進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸。
4．根據(jù)權(quán)利要求3所述的計(jì)量儀，其特征在于單片機(jī)應(yīng)用電路(4)由8051、6264、81C55、27C64等芯片組成，快速高精度A/D采樣保持電路(3)由AD574、LM398等芯片組成，多路模擬信號開關(guān)(2)中I1-1～I(xiàn)1-4用CD4051芯片。
5．根據(jù)權(quán)利要求3所述的計(jì)量儀。其特征是RS-485接口電路(8)采用max485、80C2051和異步串行接口等組成，異步信號調(diào)制解調(diào)電路(9)由8251A等芯片組成。
專利摘要一種居民樓或企事業(yè)單位中對多用戶用電量進(jìn)行遠(yuǎn)程自動抄表的網(wǎng)絡(luò)式多用戶電能計(jì)量儀,由微型電流互感器和三相電壓互感器1,多路模擬信號開關(guān)2,快速高精度A/D采樣保持電路3,單片機(jī)應(yīng)用電路4,單片機(jī)防干擾電路5,數(shù)據(jù)儲存電路6,LED驅(qū)動顯示電路7組成,其特征是通過單片機(jī)應(yīng)用電路4的RXD和TXD端分別與RS－485接口電路8的A、B端相連,RS－485接口電路8的RXD、TXD、DSR、DTR、CTS、RTS分別與異步信號調(diào)制解調(diào)電路9的T0～T 5端相連,該實(shí)用新型計(jì)量精度高,信號通訊距離遠(yuǎn),通訊速度快。
文檔編號G01R11/00GK2308900SQ9723391
公開日1999年2月24日 申請日期1997年8月5日 優(yōu)先權(quán)日1997年8月5日
發(fā)明者楊淑華, 賈瑞生, 王學(xué)水, 林廣迎, 朱占龍, 姚繼新 申請人:山東礦業(yè)學(xué)院, 泰安市向陽儀器儀表廠