專利名稱：Cpu卡單三相電子式電能表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電能表，特別的是涉及一種以CPU卡為信息
交換介質(zhì)的自動(dòng)控制用電計(jì)量和用電結(jié)算的電能表。
背景技術(shù)：
隨著電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，大規(guī)模集成電路在電能表中得到廣泛的 應(yīng)用。傳統(tǒng)的感應(yīng)式電能表需要工作人員上門抄表或通斷電、計(jì)算電費(fèi)、 郵寄電費(fèi)單等，且會(huì)出現(xiàn)延遲付款和壞賬問題，特別是在供電企業(yè)的用 戶群中，用電量比較大，應(yīng)付的電費(fèi)額度也比較大，及時(shí)回收其電費(fèi)是 供電企業(yè)經(jīng)營中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，而且很難實(shí)行不同的時(shí)間段采用不同的 費(fèi)率等用電調(diào)控措施。
而電子式電能表與感應(yīng)式電能表相比，具有測(cè)量精度高，過載能力 強(qiáng)，功率消耗低，性能穩(wěn)定可靠，體積小，重量輕，操作簡(jiǎn)便，易于實(shí) 現(xiàn)管理功能的擴(kuò)展、 一表多用等特點(diǎn)。全電子式多功能電能表采用高精 度計(jì)量芯片，完成各種電參數(shù)的精密計(jì)算及測(cè)量，可以實(shí)現(xiàn)用戶用電量 的自動(dòng)抄收以及銀行聯(lián)網(wǎng)、自動(dòng)結(jié)算電費(fèi)的技術(shù)。
現(xiàn)有技術(shù)中已有預(yù)付費(fèi)電能表，但費(fèi)率一般比較固定，或者對(duì)于信 息的顯示、以及出現(xiàn)金額不足等的提醒功能及應(yīng)急功能等各方面還不夠 靈活，因此給用戶的使用帶來一定的不便。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提出一種CPU卡單三相電子式電能表，可根
據(jù)不同的時(shí)間段采用多種費(fèi)率計(jì)算電費(fèi)，且在金額不足及超負(fù)荷及其他 會(huì)出現(xiàn)斷電的情況時(shí)提供報(bào)警功能，且提供了一定的應(yīng)急措施。
CPU卡單三相電子式電能表的工作原理，該電能表包括MCU控制單元、電源電路單元、電能計(jì)量及電參數(shù)檢測(cè)單元、電表斷電機(jī)構(gòu)和接
口單元，其中，所述電源電路單元為MCU控制單元和電能計(jì)量及電參 數(shù)檢測(cè)單元提供電源，所述電能計(jì)量及電參數(shù)檢測(cè)單元、電表斷電機(jī)構(gòu) 和接口單元均分別與MCU控制單元雙向連接，所述接口單元包括CPU 卡接口和紅外接口 ；該電能表還包括ESAM單元、顯示單元和報(bào)警單元， 所述ESAM單元向MCU控制單元提供密鑰認(rèn)證及相關(guān)信息，所述顯示 單元和報(bào)警單元接收來自MCU控制單元的控制信息。
所述報(bào)警單元包括光控報(bào)警電路和聲控報(bào)警電路。
所述CPU卡接口支持帶密鑰認(rèn)證的CPU卡和檢測(cè)卡。
所述顯示單元的顯示結(jié)構(gòu)包括顯示代碼、當(dāng)前費(fèi)率標(biāo)志、數(shù)據(jù)顯示 項(xiàng)單位、剩余金額條棒指示、數(shù)據(jù)顯示、通訊標(biāo)示、竊電標(biāo)示。
所述MCU控制單元包括通訊模塊、時(shí)鐘模塊、功率計(jì)量模塊、存 儲(chǔ)模塊、費(fèi)率計(jì)算模塊、負(fù)荷控制模塊、月基本用電設(shè)置模塊、報(bào)警控 制模塊和一或門，其中，所述通訊模塊將接口單元的參數(shù)信息分別相應(yīng) 輸入至費(fèi)率計(jì)算模塊、月基本用電設(shè)置模塊和負(fù)荷控制模塊；所述時(shí)鐘 模塊和功率計(jì)量模塊的輸出經(jīng)存儲(chǔ)模塊存儲(chǔ)，并輸出至費(fèi)率計(jì)算模塊計(jì) 算當(dāng)前用電金額，所述用電金額經(jīng)月基本用電設(shè)置模塊后得到剩余金 額，從而判斷得到金額不足信息和負(fù)荷控制模塊輸出的超負(fù)荷信息分別 輸入至報(bào)警控制模塊的兩輸入端和或門的兩輸入端，所述負(fù)荷控制模塊 的另一輸入端為功率計(jì)量模塊；所述或門輸出為斷電控制信息。
所述剩余金額和負(fù)荷控制模塊輸出的當(dāng)前負(fù)荷分別同時(shí)輸入報(bào)警 控制模塊的兩輸入端和或門的兩輸入端，所述負(fù)荷控制模塊的另一輸入 端為功率計(jì)量模塊；所述或門輸出為斷電控制信息。
所述MCU控制單元還包括一透支處理模塊，該模塊連接與月基本 用電設(shè)置模塊和或門之間，其另一輸入端為通訊模塊輸入的透支金額門 限。
所述MCU控制單元還包括一賒欠用電控制模塊，該模塊連接于透 支處理模塊和或門之間，其另一輸入端為通訊模塊輸出的賒欠金額門
5限。
所述MCU控制單元還可連接于月基本用電設(shè)置模塊和或門之間， 其另一輸入端為通訊模塊輸出的賒欠金額門限。
所述MCU控制單元還包括一顯示控制模塊，該模塊與其它各個(gè)模 塊分別相連，控制各個(gè)模塊的信息通過自動(dòng)輪顯和按鍵輪顯的方式顯 示。
本實(shí)用新型所述CPU卡單三相電子式電能表除了提供基本的預(yù)付
費(fèi)功能外，還可以設(shè)定多種費(fèi)率，在每天的不同時(shí)間段，根據(jù)當(dāng)天當(dāng)前 時(shí)段所指定的費(fèi)率及當(dāng)天所用的費(fèi)率電價(jià)表進(jìn)行用電量計(jì)量和用電金
額計(jì)算，以實(shí)現(xiàn)限制用電和鼓勵(lì)用電的目的；另外，當(dāng)電表檢測(cè)超負(fù)荷 或剩余金額不足及需要斷電時(shí)，均會(huì)發(fā)出聲光報(bào)警；同時(shí)還包括負(fù)荷控 制模塊、透支處理模塊和賒欠用電控制模塊，防止突然斷電給用戶工作 生活帶來不便和損失，該電能表還提供月基本用電金額功能，以及鐘表 顯示和實(shí)時(shí)功率顯示實(shí)時(shí)負(fù)荷功能，且可存儲(chǔ)用戶一段時(shí)間的用電帳單 數(shù)據(jù)，方便用戶及供電企業(yè)查詢。
該電能表支持CPU卡及紅外通訊功能，使供電企業(yè)通過CPU卡和 紅外接口傳遞信息，減少工作量。


圖1是本實(shí)用新型具體實(shí)施方式
所述電能表的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖； 圖2是本實(shí)用新型具體實(shí)施方式
所述MCU控制單元的結(jié)構(gòu)框圖； 圖3是本實(shí)用新型具體實(shí)施方式
所述顯示單元示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型具體實(shí)施方式
作詳細(xì)的描述。 如圖l所示為具體實(shí)施方式
所述電能表的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖，該電能表 包括MCU控制單元、電源電路單元、電能計(jì)量及電參數(shù)檢測(cè)單元、電 表斷電機(jī)構(gòu)、ESAM單元、接口單元、顯示單元和報(bào)警單元；其中，所 述電源電路單元輸出電源信號(hào)，包括外接電源和RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，所述外接電源為MCU控制單元和電能計(jì)量及電參數(shù)檢測(cè)電路提供外接電 源，所述RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路為MCU控制單元提供備用電源，使當(dāng)外接 電源斷電時(shí)，內(nèi)部的時(shí)鐘等單元仍然保持工作狀態(tài)。
所述電能計(jì)量及電參數(shù)檢測(cè)單元完成電能的累計(jì)，并將累計(jì)的電能 轉(zhuǎn)換成相應(yīng)頻率的脈沖，所述ESAM單元向MCU控制單元提供密鑰認(rèn) 證及相關(guān)信息，所述接口單元與MCU控制單元輸入輸出雙向連接，其 中，接口單元包括紅外接口和CPU卡接口。本具體實(shí)施例中，所述CPU 卡為帶密鑰控制的CPU卡，且采用3-DES算法，使所述CPU卡更具有 兼容性，其中，所述CPU卡包括用戶卡和供電管理部門使用的檢測(cè)卡， 其中MCU控制單元通過接口單元讀取用戶卡中的購電金額及要修改的 參數(shù)，相應(yīng)調(diào)整剩余金額、透支金額門限、賒欠金額門限、累計(jì)購電金 額和裝電次數(shù)，并將剩余金額存貯在ESAM模塊中；檢測(cè)卡通過接口單 元對(duì)電能表進(jìn)行抄表或設(shè)置參數(shù)，還可配合電能表上的設(shè)置開關(guān)對(duì)電表 進(jìn)行換表操作。
所述顯示單元根據(jù)MCU控制單元的控制信息通過LCD液晶屏顯示 相關(guān)的電表信息；而報(bào)警單元接收則根據(jù)MCU控制單元的控制信息通 過LED指示燈和聲控裝置發(fā)出相應(yīng)的聲光報(bào)警。
電表斷電機(jī)構(gòu)根據(jù)MCU控制單元的斷電信息將用戶用電斷開。
如圖2所示，所述MCU控制單元包括通訊模塊200、時(shí)鐘模塊201 、 功率計(jì)量模塊202、存儲(chǔ)模塊203、費(fèi)率計(jì)算模塊204、負(fù)荷控制模塊 208、月基本用電設(shè)置模塊205、透支處理模塊206、賒欠用電控制模塊 207、報(bào)警控制模塊209和一或門。
其中，所述通訊模塊200的輸入信號(hào)為所述接口單元的參數(shù)信息， 通訊模塊200將相應(yīng)參數(shù)輸入至各相應(yīng)模塊，其中，將各時(shí)段的各種費(fèi) 率輸入至費(fèi)率計(jì)算模塊204;將月基本用電金額輸入至月基本用電設(shè)置 模塊205;將透支金額門限輸入至透支處理模塊206;將賒欠金額門限 輸入至賒欠用電控制模塊207;將用電負(fù)荷控制門限輸入至負(fù)荷控制模 塊208。其中，輸入至費(fèi)率計(jì)算模塊204的費(fèi)率信息包括多種費(fèi)率，其 中每種費(fèi)率分為節(jié)假日費(fèi)率和非節(jié)假日費(fèi)率，而非節(jié)假日費(fèi)率又可分為
7M個(gè)時(shí)區(qū)，在每個(gè)時(shí)區(qū)分別包括工作日費(fèi)率和非工作日費(fèi)率，所述工作 日費(fèi)率和非工作日費(fèi)率在一天的不同時(shí)段具體也可采用不同的費(fèi)率，因
此，本實(shí)用新型具體實(shí)施方式
所述電能表可按照不同的費(fèi)率和電價(jià)進(jìn)行 用電計(jì)量和用電金額計(jì)算，以實(shí)現(xiàn)限制用電或鼓勵(lì)用電的目的。
所述時(shí)鐘模塊201的輸入為所述RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘電源，在該時(shí)鐘模塊 201中得到整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)間信息，該信息可通過顯示單元顯示，使本實(shí) 用新型具體實(shí)施例所述電能表具有鐘表的所有功能；所述功率計(jì)量模塊 202的輸入為電量計(jì)量及電參數(shù)檢測(cè)單元的電量信息，在該模塊中計(jì)算 實(shí)時(shí)的用電功率。所述時(shí)鐘模塊201的輸出和功率計(jì)量模塊202的輸出 分別輸入至存儲(chǔ)模塊203的兩個(gè)輸入端二將所述實(shí)時(shí)用電功率和相應(yīng)的 時(shí)段輸入至存儲(chǔ)模塊203保存，該存儲(chǔ)模塊203的輸出端連接至費(fèi)率計(jì) 算模塊204,所述費(fèi)率計(jì)算模塊204通過存儲(chǔ)單元203中得到的用電信 息和通訊模塊中得到的各個(gè)時(shí)段的費(fèi)率信息，計(jì)算用戶的用電金額輸出 至月基本用電設(shè)置模塊205，若用戶設(shè)置了月基本用電金額，則扣除該 金額后計(jì)算剩余金額，若剩余金額不為零，則后續(xù)透支處理模塊206和 賒欠用電控制模塊207未被激活；若剩余金額為零或不足時(shí)，首先輸出 金額不足信息至報(bào)警控制模塊209，同時(shí)激活透支處理模塊206，當(dāng)處 于透支狀態(tài)下產(chǎn)生的用電金額為透支用電金額，若該透支用電金額超過 所述透支金額門限時(shí)，則激活賒欠用電控制模塊207，當(dāng)處于賒欠狀態(tài) 時(shí)產(chǎn)生的用電金額為賒欠用電金額，當(dāng)所述賒欠用電金額超過所述賒欠 金額門限時(shí)，則輸出斷電信息。
所述透支處理模塊206和所述賒欠用電控制模塊207可選擇使用， 若沒有賒欠用電控制模塊207時(shí)，則透支至透支金額門限后直接輸出至 或門一輸入端，用戶只可透支不可賒欠；若沒有透支處理模塊206時(shí)， 則所述月基本用電設(shè)置模塊205輸出直接接至賒欠用電控制模塊207輸 入端，用戶只可賒欠不能透支。
所述功率計(jì)量模塊202輸出的實(shí)時(shí)用電功率同時(shí)也輸入至負(fù)荷控制 模塊208，和用電負(fù)荷控制門限相比較，當(dāng)所述實(shí)時(shí)用電功率大于用電 負(fù)荷控制門限時(shí)，輸出超負(fù)荷預(yù)報(bào)警控制信息至報(bào)警控制模塊209，當(dāng)超負(fù)荷的時(shí)間達(dá)到一定的設(shè)定值時(shí)，輸出超負(fù)荷斷電報(bào)警控制信息至報(bào)
警控制模塊209，同時(shí)輸出斷電信息。
所述負(fù)荷控制模塊208輸出的斷電信息和所述賒欠用電控制模塊 207輸出的斷電信息分別輸入至或門的兩輸入端，所述兩輸入斷電信息 任一有效時(shí)或門均輸出 一有效斷電控制信息至電表斷電機(jī)構(gòu)。
所述MCU控制單元還包括一顯示控制模塊，所述顯示控制模塊與 如圖2所示的10個(gè)模塊分別相連，通過自動(dòng)輪顯和按鍵輪顯的方式顯 示各個(gè)模塊的信息，所述顯示控制模塊發(fā)出顯示控制信息至顯示單元， 本實(shí)用新型中，所述顯示單元采用LCD寬溫型液晶顯示，如圖3所示， 可顯示的信息種類包括顯示代碼301、當(dāng)前費(fèi)率標(biāo)志302、數(shù)據(jù)顯示 項(xiàng)單位303、剩余金額條棒指示304、數(shù)據(jù)顯示305、通訊標(biāo)示306、竊 電標(biāo)示307。
其中，所述顯示代碼301表示不同的用電計(jì)量數(shù)據(jù)、購電和用電記 錄數(shù)據(jù)及電能表設(shè)置參數(shù)。
所述當(dāng)前費(fèi)率標(biāo)志302表示當(dāng)前采用的是何種費(fèi)率，本實(shí)用新型具 體實(shí)施例所述電能表以存儲(chǔ)4種費(fèi)率為例，分別用T1、 T2、 T3、 T4標(biāo) 志。若電表存儲(chǔ)N種標(biāo)志時(shí)，則顯示單元可相應(yīng)有N種顯示標(biāo)志，其中 N為自然數(shù)，由于考慮到顯示屏的面積因素和電表的存儲(chǔ)空間，N設(shè)置 適當(dāng)?shù)闹怠?br> 所述數(shù)據(jù)顯示項(xiàng)單位303分別為電量單位kWh、貨幣單位$、有功 功率單位kW。
所述剩余金額條棒指示304每一個(gè)條塊代表10貨幣單位的剩余金 額，共有9個(gè)條塊。當(dāng)剩余金額大于等于90貨幣單位時(shí)，條棒全顯； 大于等于80貨幣單位小于90貨幣單位時(shí)，顯示8個(gè)條塊；以此類推， 當(dāng)剩余金額小于10貨幣單位時(shí)，條棒不顯示。
所述數(shù)據(jù)顯示305包括剩余金額數(shù)據(jù)、用電計(jì)量數(shù)據(jù)、購電和用電 記錄數(shù)據(jù)、時(shí)間顯示、實(shí)時(shí)功率顯示及電能表設(shè)置的各種參數(shù)的顯示。
所述通訊標(biāo)識(shí)306表示電能表正在處于通訊狀態(tài)。
所述竊電標(biāo)識(shí)307表示電能表正處于反向或竊電狀態(tài)，提醒立即處理。
在按鍵輪顯數(shù)據(jù)項(xiàng)時(shí)，若在一個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)顯示周期內(nèi)沒有再次按鍵， 則會(huì)回到自動(dòng)輪顯數(shù)據(jù)項(xiàng)方式。
權(quán)利要求1、CPU卡單三相電子式電能表，該電能表包括MCU控制單元、電源電路單元、電能計(jì)量及電參數(shù)檢測(cè)單元、電表斷電機(jī)構(gòu)和接口單元，其中，所述電源電路單元為MCU控制單元和電能計(jì)量及電參數(shù)檢測(cè)單元提供電源，所述電能計(jì)量及電參數(shù)檢測(cè)單元、電表斷電機(jī)構(gòu)和接口單元均分別與MCU控制單元雙向連接，所述接口單元包括CPU卡接口和紅外接口，其特征在于，該電能表還包括ESAM單元、顯示單元和報(bào)警單元，所述ESAM單元向MCU控制單元提供密鑰認(rèn)證及相關(guān)信息，所述顯示單元和報(bào)警單元接收來自MCU控制單元的控制信息。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的CPU卡單三相電子式電能表，其特征在 于，所述CPU卡接口支持帶密鑰認(rèn)證的CPU卡和檢測(cè)卡。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的CPU卡單三相電子式電能表，其特征在 于，所述顯示單元的顯示結(jié)構(gòu)包括顯示代碼(301)、當(dāng)前費(fèi)率標(biāo)志(302)、 數(shù)據(jù)顯示項(xiàng)單位(303)、剩余金額條棒指示(304)、數(shù)據(jù)顯示(305)、 通訊標(biāo)示(306)、竊電標(biāo)示(307)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的CPU卡單三相電子式電能表，其特征在 于，所述MCU控制單元包括通訊模塊(200)、時(shí)鐘模塊(201)、功率 計(jì)量模塊(202)、存儲(chǔ)模塊(203)、費(fèi)率計(jì)算模塊(204)、負(fù)荷控制模 塊(208)、月基本用電設(shè)置模塊(205)、報(bào)警控制模塊(209)和一或 門，其中，所述通訊模塊(200)將接口單元的參數(shù)信息分別相應(yīng)輸入 至費(fèi)率計(jì)算模塊(204)、月基本用電設(shè)置模塊(205)和負(fù)荷控制模塊(208);所述時(shí)鐘模塊(201)和功率計(jì)量模塊(202)的輸出經(jīng)存儲(chǔ)模 塊(203)存儲(chǔ)，并輸出至費(fèi)率計(jì)算模塊(204)計(jì)算當(dāng)前用電金額，所 述用電金額經(jīng)月基本用電設(shè)置模塊(205)后得到剩余金額，從而判斷 得到金額不足信息和負(fù)荷控制模塊(208)輸出的超負(fù)荷信息分別輸入 至報(bào)警控制模塊(209)的兩輸入端和或門的兩輸入端，所述負(fù)荷控制 模塊(208)的另一輸入端為功率計(jì)量模塊(202);所述或門輸出為斷電控制信息。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的CPU卡單三相電子式電能表，其特征在 于，所述MCU控制單元還包括一透支處理模塊(206)，該模塊連接與 月基本用電設(shè)置模塊(205)和或門之間，其另一輸入端為通訊模塊(200) 輸入的透支金額門限。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的CPU卡單三相電子式電能表，其特征在 于，所述MCU控制單元還包括一賒欠用電控制模塊(207)，該模塊連 接于透支處理模塊(206)和或門之間，其另一輸入端為通訊模塊(200) 輸出的賒欠金額門限。
7、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的CPU卡單三相電子式電能表，其特征在 于，所述MCU控制單元還包括一賒欠用電控制模塊(207)，該模塊連 接于月基本用電設(shè)置模塊(205)和或門之間，其另一輸入端為通訊模 塊(200)輸出的賒欠金額門限。
8、 根據(jù)權(quán)利要求4至7中任一項(xiàng)所述的CPU卡單三相電子式電能 表，其特征在于，所述MCU控制單元還包括一顯示控制模塊，該模塊 與其它各個(gè)模塊分別相連，控制各個(gè)模塊的信息通過自動(dòng)輪顯和按鍵輪 顯的方式顯示。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種CPU卡單三相電子式電能表，該電能表包括MCU控制單元、電源電路單元、電能計(jì)量及電參數(shù)檢測(cè)單元、電表斷電機(jī)構(gòu)和接口單元，其中，所述電源電路單元為MCU控制單元和電能計(jì)量及電參數(shù)檢測(cè)單元提供電源，所述電能計(jì)量及電參數(shù)檢測(cè)單元、電表斷電機(jī)構(gòu)和接口單元均分別與MCU控制單元雙向連接，該電能表還包括ESAM單元、顯示單元和報(bào)警單元，所述ESAM單元向MCU控制單元提供密鑰認(rèn)證及相關(guān)信息，所述顯示單元和報(bào)警單元接收來自MCU控制單元的控制信息。本實(shí)用新型所述電能表，可根據(jù)不同的時(shí)間段采用多種費(fèi)率計(jì)算電費(fèi)，且提供報(bào)警和一定的應(yīng)急措施。
文檔編號(hào)G07F15/06GK201259704SQ20082014670
公開日2009年6月17日 申請(qǐng)日期2008年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月19日
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