專利名稱：機電一體化預(yù)付費智能電能表的制作方法
專利說明 本實用新型涉及一種電能表，特別是機電一體化預(yù)付費智能電能表。
現(xiàn)有技術(shù)的機電型電能表，是通過對機械轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動圈數(shù)的計數(shù)來計算用戶所消耗的電量，它有以下缺點；(1)當(dāng)機械轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動得十分緩慢或轉(zhuǎn)動停住不動而轉(zhuǎn)盤上的感應(yīng)點恰好對準(zhǔn)光電頭(或其它轉(zhuǎn)盤圈數(shù)傳感器)時，電子模塊部分對機械轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動圈數(shù)計數(shù)不準(zhǔn)；(2)為了獲得轉(zhuǎn)動圈數(shù)采樣信號，需要對原機械部分進行改動，如打一個甚至兩個小孔，或者在中心轉(zhuǎn)軸上安裝其它傳感器件等。這樣，必然對原機械表部分的精度造成影響，還不必要地增加了制造，安裝工藝的繁雜；(3)智能化程度不高，用戶不能對電表的工作方式如顯示、報警等方式隨意進行設(shè)置；(4)沒有徹底解決電表本身的節(jié)電運行問題，致使電表采用“長明燈”式的顯示方式。
本實用新型的目的旨在克服已有技術(shù)之不足，提供一種改進電表節(jié)電工作方式，智能化功能高，計數(shù)準(zhǔn)確，具有防竊電功能的機電一體化預(yù)付費智能電能表。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的 一種機電一體化預(yù)付費智能電能表，主要由蜂鳴器(4)，數(shù)碼顯示(2)，機械計度器(3)，轉(zhuǎn)盤(4)，感應(yīng)式電表機芯(5)，接線柱(6)，殼體(7)，IC卡卡座(8)，LED指示燈(9)，面板按紐(10)和智能電子模塊(11)組成，其特征在于電能表上部裝著智能電子模塊，電能表一側(cè)裝著IC卡卡座，其中智能電子模塊包括以下特殊電路； 1、顯示模塊電路，本模塊上的U601、U602是數(shù)碼顯示的控制機構(gòu)，兩片數(shù)碼管(DCT601，DCT602)的段碼信號是由U602提供的，即U602的②、⑤、⑥、⑨、、、


分別接至DCT601，DCT602的⑧、⑦、⑥、⑤、④、⑩、、⑨腳上，兩個數(shù)碼管的位選信號是U601提供的，即U601的⑥、⑨、、、

分別接至DCT601，DCT602各自的①、②、③腳，U601的②腳輸出強報警信號，一路送至T502的基極，驅(qū)動繼電器動作，另一種去點亮強報警指示燈L604，U601的⑤腳輸出弱報警指示信號，送至T601的基報，去控制蜂鳴器，U601，U602的③、④、⑦、⑧、、、


分別接至U101的

腳上，是顯示模塊的數(shù)據(jù)總線。LED指示燈L601，L603的陰極分別接至U101的④、腳上，它們直接受U101的控制； 2、脈沖接收電路，對轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動進行感應(yīng)的光電頭輸出的微弱電平跳變送至T301的基極，R301、R302兩者的一腳均接至+5V電源，R301的另一腳接T301的基極，R302的另一腳接T301的集電極，電平跳變放大后從集電極送至U106的③腳，U106的④腳一路接U101的③腳，另一路接U106的⑤腳，并⑥從腳輸出經(jīng)R303接至T302的基極，T302的集電極接至J101的腳，送至顯示模塊上去驅(qū)動LED指示燈L602 3、看門狗電路，在這部分電路中，R201和C201決定了U105的②腳上所要求的脈沖的頻率，U105②腳上的脈沖是由U101的腳發(fā)出來的，R201的一腳接+5V電源，另一腳接U105的腳，C201并聯(lián)在U105的、兩腳上。U105的腳直接與⑨腳相連，R202與C202一起共同決定了從U105的⑥腳Q端輸出的跳變脈沖延遲的時間，R202的一腳接+5V電源，另一腳接U105的⑦腳，C202并聯(lián)在⑦、⑤兩腳上，U105的⑥腳是輸出端，接至U106的①腳，經(jīng)U106的②腳輸出后送至U101的⑨腳，提供復(fù)位信號； 4、掉電保護電路，兩個穩(wěn)壓在5．6V的穩(wěn)壓二極管Z401和Z402并聯(lián)后接至R401，R401的另一腳接地，從R401的上端取出的電壓信號與U106的腳相連，再由⑩腳接至U101的腳處，當(dāng)因停電而使兩個穩(wěn)壓二極管上的壓降低于5．6V時，Z401和Z402截止(關(guān)閉)，使R401上的電壓降為0，從而使U106的⑩腳輸出一個低電平信號作系統(tǒng)的掉電中斷信號。
本實用新型的工作原理是在新安裝的本機電一體化預(yù)付費智能電能表內(nèi)，都已給用戶預(yù)先存入了一定數(shù)量的電量。把此表接在電網(wǎng)上，只要電網(wǎng)一上電，本表即開始工作，U101首先從U104中讀取現(xiàn)有電量數(shù)據(jù)，進行一些運算后，將該電量值顯示出來，延時0．5秒后消隱，系統(tǒng)運行指示燈L601開始以一定時間隔閃爍，表明系統(tǒng)正在正常運行。機械轉(zhuǎn)盤每轉(zhuǎn)動一圈，脈沖產(chǎn)生電路就輸出一個脈沖，并使指示燈L602閃亮一次。同時，U101內(nèi)部的計算器就把現(xiàn)有電量值減少轉(zhuǎn)動一圈所對應(yīng)的耗電量。當(dāng)剩余電量值低于所設(shè)定的弱報警值時，指示燈L603點亮，若面板按鈕S602為彈出狀態(tài)，蜂鳴器還會發(fā)出“嘀-嘀”的報警聲。將602按下，即可消聲。當(dāng)電表內(nèi)剩余電量低于強報警值時，指示燈L604亮，拉閘機構(gòu)動作，切斷用戶的電源。這時用戶可按下按紐S603，又恢復(fù)供電，直到現(xiàn)有剩余電量為零時，拉閘機構(gòu)又動作，再次切斷電源，按下S603也無用，用戶必須去售電部門購電了。
需要說明的是，在任何時候，用戶均可將已購電的IC卡插入電表卡座內(nèi)，電表將從卡座中把IC卡內(nèi)的數(shù)據(jù)讀入表內(nèi)，并與現(xiàn)有剩余電量累加，成為新的剩余電量值。
若發(fā)生停電，這時掉電保護電路中U106的⑩腳將向U101發(fā)出一掉電中斷信號，命令系統(tǒng)立即保存現(xiàn)有剩余電量值，以防止電量丟失。
若出現(xiàn)死機，使U101向看門狗電路發(fā)出的脈沖丟失，那么延時1秒后，看門狗電路就會輸出一個復(fù)位信號，送至U101的⑨腳，使系統(tǒng)重新開始運行。

以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步描述

圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖，其中1、蜂鳴器，2、數(shù)碼顯示，3、機械計度器，4、轉(zhuǎn)盤，5、感應(yīng)式電表機芯，6、接線柱，7、殼體，8、IC卡卡座，9、LED指示燈，10、面板按紐，11、智能電子模塊 圖2為本實用新型工作方框圖 圖3為本實用新型電路原理圖，包括顯示模塊電路圖和IC卡卡座電源短路保護電路 圖中，顯示模塊主要由數(shù)碼顯示和LED指示兩部分組成，同時，蜂鳴器發(fā)聲報警也在該模塊上。三個面板按紐開關(guān)S601、S602和S603可方便用戶對顯示狀態(tài)報警方式進行控制。IC卡卡座電源短路保護電路，它由三極管T101、電阻R103、R104組成，這是為了防止用戶非法將金屬簿片插入IC卡插入的槽口，從而導(dǎo)致整個智能模塊的損壞。
圖4為本實用新型的電路原理圖，包括單片機主系統(tǒng)單元電路、看門狗電路、脈沖接收電路、拉閘合閘電路、電源電路和掉電保護電路。
圖中單片機主系統(tǒng)單元電路，主要由80C31BH、74HC373(鎖存器)、27C64(EPROM)和24C01A(EEPROM)等組成，這部分主要完成數(shù)字、邏輯運算以及控制功能，是整個智能電能表的核心。看門狗電路，主要由U105A、U105B、電阻R201、R202、電容C201、C202等組成，當(dāng)由于某些外部干擾造成智能模塊意外死機時，看門狗電路將輸出一個復(fù)位信號，使系統(tǒng)脫離死機狀態(tài)，重新正確運行。脈沖接收電路，主要由兩個三極管T301、T302和U106B、U106C組成。這部分電路主要負(fù)責(zé)處理采樣機械轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動圈數(shù)，每轉(zhuǎn)動一圈，該部分電路就產(chǎn)生一個脈沖信號，分別送至主系統(tǒng)單元和面板顯示模塊。拉閘合閘電路，主要由繼電器RE501和驅(qū)動管T502等組成。當(dāng)用戶的剩余電量低于強報警閥值時，主系統(tǒng)單元發(fā)生的斷電或合閘信號送至T502，驅(qū)動繼電器RE501執(zhí)行拉閘合閘動作。電源電路，采用普通線性電源，保證在電網(wǎng)電壓150V-260V的變化范圍內(nèi)，為系統(tǒng)提供所需的電壓值，保證了系統(tǒng)的正?？煽抗ぷ鳎儔浩鱐R401的次級分成兩組電壓，一組經(jīng)B401整流、C401濾波后送至三端穩(wěn)壓塊7805，7805穩(wěn)壓后輸出+5．0V電壓，向除繼電器以外的所有電路供電。另一組電壓經(jīng)B402整流、C402濾波后向繼電器RE501提供所需的工作電壓。掉電保護電路，主要由兩個穩(wěn)壓二極管Z401、Z402和電阻R401以及U106E組成，如果發(fā)生停電，則在U106E的⑩腳輸出一個掉電中斷信號，命令主系統(tǒng)單元立即保存當(dāng)前數(shù)據(jù)，避免因停電而使用電數(shù)據(jù)丟失。
本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，它具有如下優(yōu)點 1、準(zhǔn)確地對機械轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動圈數(shù)進行計數(shù)。智能模塊不僅能夠準(zhǔn)確地對快速轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)盤圈數(shù)進行計數(shù)，也能對以極其緩慢的速度轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)盤圈數(shù)進行準(zhǔn)確的計數(shù)，從而解決了光電頭在接收模糊區(qū)中產(chǎn)生脈沖跳動(或毛刺)、使智能模塊對轉(zhuǎn)動圈數(shù)產(chǎn)生誤計數(shù)的問題。
2、徹底解決了智能電能表在顯示時的節(jié)電問題。平時數(shù)碼管處于消隱狀態(tài)。如果用戶需要察看數(shù)據(jù)，只需按下按紐S601，數(shù)碼管就會顯示出剩余電量，察看完畢，按回S601，顯示就會消隱。如果用戶忘記按回S601，那么延時5分鐘后顯示就會自動消穩(wěn)。這樣，就徹底解決了因顯示而造成整個電表功耗大的問題。
3、人機接口方便。用戶通過按鈕S601對數(shù)據(jù)顯示進行操作，通過S603可以控制聲音報警的有無，通過S602可以為不能及時購電提供一段緩沖時間。
4、數(shù)據(jù)雙重保護。如果由于某些原因損壞了智能模塊中的數(shù)據(jù)，機械計度器上的數(shù)據(jù)還仍然會保持。另外，即使用戶通過反接線使轉(zhuǎn)盤反轉(zhuǎn)而竊電，智能模塊上的數(shù)據(jù)也仍然能正確地計量用戶的實際用電量。
權(quán)利要求1、一種機電一體化預(yù)付費智能電能表，主要由蜂鳴器(4)，數(shù)碼顯示(2)，機械計度器(3)，轉(zhuǎn)盤(4)，感應(yīng)式電表機芯(5)，接線柱(6)，殼體(7)，IC卡卡座(8)，LED指示燈(9)，面板按紐(10)和智能電子模塊(11)組成，其特征在于電能表上部裝著智能電子模塊，電能表一側(cè)裝著IC卡卡座，其中智能電子模塊包括以下特殊電路
(1)、顯示模塊電路，本模塊上的U601、U602是數(shù)碼顯示的控制機構(gòu)，兩片數(shù)碼管(DCT601，DCT602)的段碼信號是由U602提供的，即U602的②、⑤、⑥、⑨、、、
分別接至DCT601，DCT602的
⑦、⑥、⑤、④、⑩、、⑨腳上，兩個數(shù)碼管的位選信號是U601提供的，即U601的⑥、⑨、、、
分別接至DCT601，DCT602各自的①、②、③腳，U601的②腳輸出強報警信號，一路送至T502的基極，驅(qū)動繼電器動作，另一種去點亮強報警指示燈L604，U601的⑤腳輸出弱報警指示信號，送至T601的基報，去控制蜂鳴器，U601，U602的③、④、⑦、⑧、、、
分別接至U101的
腳上，是顯示模塊的數(shù)據(jù)總線。LED指示燈L601，L603的陰極分別接至U101的④、腳上，它們直接受U101的控制；
(2)、脈沖接收電路，對轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動進行感應(yīng)的光電頭輸出的微弱電平跳變送至T301的基極，R301、R302兩者的一腳均接至+5V電源，R301的另一腳接T301的基極，R302的另一腳接T301的集電極，電平跳變放大后從集電極送至U106的③腳，U106的④腳一路接U101的③腳，另一路接U106的⑤腳，并⑥從腳輸出經(jīng)R303接至T302的基極，T302的集電極接至J101的腳，送至顯示模塊上去驅(qū)動LED指示燈L602；
(3)、看門狗電路，在這部分電路中，R201和C201決定了U105的②腳上所要求的脈沖的頻率，U105②腳上的脈沖是由U101的腳發(fā)出來的，R201的一腳接+5V電源，另一腳接U105的腳，C201并聯(lián)在U105的、兩腳上。U105的腳直接與⑨腳相連，R202與C202一起共同決定了從U105的⑥腳Q端輸出的跳變脈沖延遲的時間，R202的一腳接+5V電源，另一腳接U105的⑦腳，C202并聯(lián)在⑦、⑤兩腳上，U105的⑥腳是輸出端，接至U106的①腳，經(jīng)U106的②腳輸出后送至U101的⑨腳，提供復(fù)位信號；
(4)、掉電保護電路，兩個穩(wěn)壓在5，6V的穩(wěn)壓二極管Z401和Z402并聯(lián)后接至R401，R401的另一腳接地，從R401的上端取出的電壓信號與U106的腳相連，再由⑩腳接至U101的腳處，當(dāng)因停電而使兩個穩(wěn)壓二極管上的壓降低于5。6V時，Z401和Z402截止(關(guān)閉)，使R401上的電壓降為0，從而使U106的⑩腳輸出一個低電平信號作系統(tǒng)的掉電中斷信號。
專利摘要本實用新型提供一種機電一體化預(yù)付費智能電能表,其特征是電能表上部裝著智能電子模塊,電能表一側(cè)裝著IC卡卡座。智能電子模塊包括顯示模塊電路、看門狗電路、IC卡卡座電源短路保護電路和掉電保護等電路。本實用新型具有能準(zhǔn)確地對機械轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動圈數(shù)進行計數(shù),徹底解決了智能電解表在顯示時的節(jié)電問題,人機接口方便和數(shù)據(jù)雙重保護等優(yōu)點,并具有預(yù)付費和杜絕反轉(zhuǎn)竊電的功能。
文檔編號G01R11/56GK2306510SQ9724054
公開日1999年2月3日 申請日期1997年8月19日 優(yōu)先權(quán)日1997年8月19日
發(fā)明者張征平 申請人:廣東省電力工業(yè)局試驗研究所