专利名称：单相智能电度表的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种计量用电量的仪表。
机械式电度表为人们所长期使用。它虽然具有结构简单、故障率低等优点，但计量精度差，要先供电、后抄表、再收费，没有窃电、超负荷、过流与过压、雷电等保护功能。随着市场经济的发展，机械式电度表已不适应实际需要。近年来虽有电子电度表、数字电度表等产品出现，但仍未摆脱老式电度表的技术束缚，同样存在循环抄表的麻烦。
本实用新型的目的是，设计一种单相智能电度表，具有准确计量和显示功能，还能定量供电，并具有防窃电及防过流与过压、防雷电的功能以及延时或声控启动功能。
本实用新型的技术方案是，它的工作电路包括过流与电量检测器、模数转换器、计量显示器、控制器、执行电路和电源电路，其结构特点是，所述过流与电量检测器的输出信号送模数转换器转换成数字脉冲后送至计量显示器进行记录、显示和储存，当该计数显示器计数到预定电量值时产生脉冲送控制器，由控制器发出指令脉冲送执行电路而由其动作切断市电电源，电源电路向各工作电路提供直流电源。
以下结合附图及实施例做出进一步说明。
图1是本实用新型的电路框图，图2是图1所示框图的实际电路结构。在图中
1－过流与电量检测器， 2－模数转换器，3－计数显示器， 4－雷电窃电检测器，5－控制器， 6－执行电路，7－过压检测器， 8－电源电路。
由图1可知，本实用新型的工作电路包括过流与电量检测器(1)、模数转换器(2)、计量显示器(3)、控制器(5)、执行电路(6)和电源电路(8)，其结构关系是，过流与电量检测器(1)的输出信号送模数转换器(2)转换成数字脉冲后送计数显示器(3)进行记录、显示和储存，当该计数显示器(3)计数到预定电量值时产生脉冲送至控制器(5)，由控制器(5)发出指令脉冲送执行电路(6)而由其切断市电电源，电源电路(8)向所述各工作电路提供直流电源。为了扩大其功能，还可设置雷电窃电检测器(4)和过压检测器(7)，二者的检测信号均送至控制器(5)，由该控制器(5)发出指令脉冲送执行电路(6)而由其动作切断市电电源。
参见图1与图2，本实用新型所述过流与电量检测器(1)由用以感受用户市电电源信号并将其瞬时用电量转换成与其成正比的电压信号的互感器B1构成，所述模数转换器(2)的功能元件为集成电路IC4(MC14573)、IC5(MC14060)、IC6(CD4011)；所述计数显示器(3)的功能元件为集成电路IC8至IC13(其中IC8与IC9为CD4040，IC10至IC13为CD4026)和数码管，所述控制器(5)主要由集成电路IC2(CE4011)、IC3(CD4011)、IC7(CD4011)、光电耦合器IC14(PCD2)以及封闭式熔断片芯S1与S2、延时启动电路、声控启动电路组成，所述延时启动电路元件为电容器C16，由送话器MIC和三极管T9、T12组成声控启动电路；所述片芯S1与S2及IC7可做成一块硬卡接插在电路中。所述过压检测器(7)由感受电源电路(8)过压信号的电阻R18组成，所述雷电窃电检测器(4)由感受市电电源信号的互感器B2及磁性互感器B3组成，所述执行电路(6)由带常开触点的继电器J2和受J2控制且常闭触点控制市电电源的继电器J1以及同熔断片芯S1串接在市电电源上并带常开触点的继电器J3组成；所述电源电路(8)包括二极管桥式整流器D1至D4、晶体三极管T1至T3、集成电路IC1(CD4011)。
本实用新型的工作原理是，市电经C1和D1至D4转换成12伏(可为17伏以下)直流电，由C2滤波输出，其一路经R18做为过压检测，另一路经R3降压、WY2稳压送控制器(5)，再一路经D5降压后同辅助电源E一道送计数显示器(3)，还有一路经R2降压、WY3稳压，并由B1负载信号控制通过晶体管T3输出送模数转换器(2)，这样可在用户不用电时使模数转换成(2)失电而处于休息状态，其它电路处于静态工作状态。用户用电时，由B1将瞬时用电量转换成正比的电压信号，送到C6而使模数转换器(2)得电，另一路经W1电位器、C18耦合到IC4的第一个1／4电压跟随，其输出经D10与D11转换成直流被测电压，再经IC4第二个1／4运放进行绝对值放大后送入IC4第三个1／4运放电压比较器同相输入端。IC5是14级二进制计数器与RC振荡器，产生40Ks信号，经分频后输出2.5Ks作数据信号；IC5内部再进行逐级分频，外电路通过D12至D21、R30至R42，采用电流叠加法在R43输出由低到高、具有1023个阶梯的电压信号，经IC4第四个1／4运放电压跟随，送入比较器反相输入端，将被测信号转换成数控电平，送至IC6数控门，从而将用电量转换成数字量。计量显示器(3)将从模数转换器(2)输出的数字脉冲经IC8与IC9分频，产生一度电一个脉冲的脉冲信号输入到IC10至IC13，其分别为个、十、百、千计数储存。当需要显示时，经IC10至IC13内部译码输出显示。控制器(5)和执行电路(6)的工作过程包括延时启动和声控启动。延时启动过程是，电源经R21给C16充电，当C16两端电压小于“1”电平时，IC2－3输出“1”，T7、T8导通，J2、J1吸合，执行延时供电；延时一段时间(例如5分钟)至C16端电压达到“1”电平时，T7与T8截止，J2、J1释放，其常闭触点闭合，实现自动供电。声控启动过程是，停电后若来电，在不需要延时启动的情况下，面对电表喊一声“送电”，MIC接收声波信号经T9、T10放大后送到IC14光电耦合器，使其光敏管导通，C16电压立即上升到“1”电平，T7与T8截止，J2、J1释放，恢复供电。定量供电的原理是，当用户使用的是M度(例如M100)卡，实际用电达到M度时，IC11输出“1”电平，经C24耦合到IC3，通过宽度整形输出，使J3吸合，结果R1变值电阻在一秒内通过数安培峰值电流而使S1熔断，其熔断时发出的火花将S2烧断，使IC7输出“1”电平，此“1”电平使R19与地断开，使IC2－1为“1”电平，T7与T8导通，J2得电而使其常开触点闭合，由此使J1得电，切断市电电源，实现自动停电；此“1”电平再经R52送入计数显示器(3)，显示器自动显示出M度(如M100)的累计值。由于定量卡包括元件S1、S2、IC7，其中S1与S2是封闭式片芯，熔断后无法恢复，用户只有插入备用的新卡才能恢复供电。旧卡在构卡时以旧换新，收回的旧卡由电管部门换一片芯又可复活，重新售出。
防雷电保护的原理是，在300至500米半径范围内打雷，磁性互感器B3接收到雷电幅射波通过T4、T5放大，经IC2－2输出“1”电平，使T6导通，C16放电，T7与T8导通，J1得电，实现前述过程的自动停电。发生窃电时，B2的感应信号通过B3次级而送T4、T5放大，重复所述过程。
过压保护的原理是，当外部电源发生错相等原因引起电压升高，使电源电路(8)的整流输出电压大于17伏时，经R18使IC2－1输出“1”电平，重复前述过程，立即停电。
过流保护的原理是，当用户供电线路发生短路故障或超负荷用电(如超过10KW)时，B1输出信号经C28耦合到IC2－1，使其输出“1”电平，重复前述过程，立即停电，实现限流保护。
由以上可知，本装置能准确实现用电量的数字化记录、显示，并可实现卡片制定量供电及延时或声控启动，还具备防雷电、窃电、防超负荷用电及过流过压保护、长期记录的功能，适于城市、农村、单位、学校、家庭等一户一表制场合下使用。按照附图及上述电路结构(包括集成块参数)制造的单相智能电度表，可实现的一组技术指标是计数容量1至1万度，负荷量为每小组5KW(最大负荷量为每小时10KW)，灵敏度5W，精度在常温下不大于10％，卡常定量值可为100度、1000度两种，自动延时时间约5分钟，防雷半径为300至500米，防超负荷(瞬时功率)10KW，过压范围260至270伏，过流范围40至50安培，防窃电灵敏度小于10W。
权利要求1.一种单相智能电度表，它的工作电路包括过流与电量检测器(1)、模数转换器(2)、计量显示器(3)、控制器(5)、执行电路(6)和电源电路(8)，其特征是，过流与电量检测器(1)的输出信号送模数转换器(2)转换成数字脉冲后送至计量显示器(3)进行记录、显示和储存，当该计数显示器(3)计数到预定电量值时产生脉冲送控制器(5)，由控制器(5)发出指令脉冲送执行电路(6)而由其动作切断市电电源，电源电路(8)向各工作电路提供直流电源，所述模数转换器(2)的功能元件为NC14573集成电路IC4、NC14060集成电路IC5、CD4011集成电路IC6，所述计数显示器(3)的功能元件为型号为CD4040的集成电路IC8与IC9、型号为CD4026的集成电路IC10至IC13以及数码管，所述控制器(5)包括型号为CD4011的集成电路IC2、IC3、IC7和PC02光电耦合器IC14以及封闭式熔断片芯S1与S2、由电容器C16构成的延时启动电路、由送话器NIC和三极管T9与T12组成的声控启动电路，所述熔断片芯S1与S2、IC7做成一块接插在电路中的硬卡。
2.根据权利要求1所述的单相智能电度表，其特征是，它包括雷电窃电检测器(4)和过压检测器(7)，二者的检测信号均送至控制器(5)，由该控制器(5)发出指令脉冲送执行电路(6)而由其切断市电电源。
专利摘要本实用新型公开了一种单相智能电度表。它的结构是，过流与电量检测器(1)的输出信号送模数转换器(2)转换成数字脉冲后输入计数显示器(3)进行记录、显示和储存，当其计数到预定值时产生脉冲送控制器(5)而由其发出指令脉冲控制执行电路(6)切断市电电源。它还包括防雷电窃电检测器(4)和过压检测器(7)而实现相应保护功能。本装置的控制器(5)中，将封闭式熔断片芯S1与S2及IC7做在一块硬卡上而接插在电路中，实现定量供电。具有性能可靠，计量准确等特点。
文档编号G01R22/00GK2166459SQ9323420
公开日1994年5月25日 申请日期1993年6月25日 优先权日1993年6月25日
发明者吴敏 申请人:吴敏