专利名称：预付预用两便智能卡电能表的制作方法
技术领域：
本实用新型——预付预用两便智能卡电能表，属交流供电自动控制技术，特别涉及智能供电装置。
近年来，国内外正在兴起和采用电子化管理手段来实现交流供电和计费，以达到用户计划购电用电、供电科学管理、及时回收电费、防止电能窃漏等。目前极待开发一种操作方便、指示方式简明、精确的多功能电能表。
本实用新型的目的就是为了解决长期以来难于解决的电费拖欠和回收问题，有效地实行供电科学管理、做到计划购电、用电，研究设计而成的一种操作维护方便、指示方式简明精确的多功能预付预用两便智能卡电能表。
本实用新型是通过下述结构技术方案来实现的预付预用两便智能卡电能表的外形结构示意图如
图1所示，它由机壳8、面板、接线盒9、印刷电路板共同连接构成，面板上开设有卡片插槽4和嵌有透明有机玻璃片的透明观察窗5，观察窗内的机壳面板上装有机械计数器1、转盘2、数字显示屏3、电量指示灯6、电款指示灯7，电路板固装于机壳8内，接线盘9与机壳8为固定连接，面板上的数字显示屏3、电量指示灯6、电款指示灯7、接线盒9均与电路板相互电气连接；其电路方框图如图2所示，其电路由转盘光电转换电路10、智能卡读写电路11、稳压电源电路12、串行存贮电路13、断电检测电路14、窃电检测电路15、微计算机基本单元16、数字显示电路17、状态指示电路18、供电控制电路19共同电气连接构成，其相互连接关系为转盘光电转换电路10通过光电信号传输线与智能卡读写电路11相互电气连接并与微计算机基本单元16相互电气连接，稳压电源电路12通过电源输出线与各电路的电源端相电气连接，串行存贮电路13、断电检测电路14、窃电检测电路15分别通过存贮信号输出线、断电检测信号线、窃电检测信号线与微计算机基本单元16相互电气连接，微计算机基本单元16分别通过数字显示信号线、状态指示信号线、供电控制信号线与数字显示电路17、状态指示电路18、供电控制电路19相互电气连接；其电路原理图如图3所示，其中，转盘光电转换电路10由光电检测器件U1、电阻R1、R2、电容C4、集成件U7并串联连接构成，智能卡读写电路11由外插智能卡U0、开关K1、电阻R10并串联连接构成，稳压电源电路12由电源变压器T1、二极管D1、D2、电容C7～C10、稳压集成件U12并串联连接构成，串行存贮电路13由集成件U6、电阻R5、R6并串联连接构成，断电检测电路14由集成件U2、晶体管TR、稳压二极管Z1、二极管D3，D4、电阻R3、R4、R11、电容C5、C6并串联连接构成，窃电检测电路15由光电耦合器件U11、二极管D6、电阻R12、R13和触点开关K3并串联连接构成，微计算机基本单元16由集成件U3～U5、晶体振荡器CY、电容C1～C3、电阻R7、R8、按钮开关K4并串联连接构成，数字显示电路17为显示模块U13，状态指示电路18由集成件U9、U10、发光二极管LED1～LED2、电阻R9并串联连接构成，供电控制电路19由集成件U8、继电器RY、二极管D5并串联连接构成。电路方框的工作原理为智能卡读写电路11把用户所购电量等数据送入微计算机基本单元16，使供电控制电路19动作，向用户供电。转盘光电转换电路10对用电转数进行累计，把结果存放到串行存贮电路13中，按需要送至数字显示电路17进行剩余电量、电款的交替显示。一旦发生市电中断，断电检测电路14把当前数据立刻记录到串行存贮电路13中，使恢复通电后能接续运行。用户出现窃电行为时，窃电检测电路15随即动作，把信号送至微计算机基本单元16处理并备案。状态指示电路18针对各种工作情况作相应指示；其电路的作用原理为首次启用，因K2未动作，供电处于切断状态。智能卡U0插入卡槽时，K1被断开，微计算机基本单元中的U4读取U0中的投电数据，并送至数字显示模块U13作电量、电款值的交替显示，精确显示到小数后1位；与此同时，供电控制电路的继电器RY使触点开关K2动作，向用户供电。U0拨离卡槽后，显示消失，转由LED2指示正常工作状态。用户用电过程中，电能表转盘的转动次数由光电转换器U1变成电脉冲信号，送入U4进行计数和运算处理。当减到零值时，则继电器RY动作，供电被切断，此时用户再投入新的电量，则供电便恢复进行。如果在未减至零值时，用户投入新电量，电能表则自动实行电量累加。正常状态下，交流电经D3、D4、Z1通路使晶体管TR的集电极为低电平，保持触发器集成件U2的输出端13为高电平；一旦发生停电，D3、D4的交流信号消失，U2的13脚产生低电平，微计算机基本单元的U4响应中断，把当前数据送入U6进行保存，复电后重新取出运行。如果用户出现窃电行为，被短接的供电通路会造成触点开关K3接通，交流信号经光电耦合器件U11送出脉冲信号，引起微计算机基本单元记录备案，相应的LED1指示灯发亮。稳压电源电路12由三端稳压集成件U12提供5伏直流电源，供整机工作之用。
本实用新型与现有技术相比有如下的优点和有益的效果(1)由于本实用新型是机电一体化的智能卡多功能电能表，供电电网使用本实用新型后能实行供电科学管理、用户通过预付款购买智能卡预购电量，或用电后限期付款的二种工作方式，解决了长期以来一直难于解决的电费拖欠和回收问题；(2)因本实用新型采用电子计量和数字显示，其精度比同类产品高一个数量级；(3)本实用新型不需备用电池，能实现断电自动感知和记录实时数据，并使恢复通电后接续运行；(4)本实用新型采用单一卡槽，并配有独特的仿伪算法，不须按钮和外加设施，就能在线实行电量投入、电量卸记、电费率更改、剩余电量电款、超载保护、窃电处罚等多种功能；(5)本实用新型指示简明、操作方便。本电能表不须备用电池，没有电池更换和维护的问题；(6)本电能表采用五位数显示，显示可精确到小数点后一位，比通常用的只显示到整数位的电子电能表精度高出一个数量级。
下面对说明书附图进一步说明如下图1为预付预用两便智能卡电能表的外形结构示意图，图2为本电能表的电路方框图，图3为本电能表的电路原理图。各图中1为机械计数器、2为转盘、3为数字显示屏、4为卡片插槽、5为透明观察窗、6为电量指示灯、7为电款指示灯、8为机壳、9为接线盒，T1为变压器、VCC为直流电源、K1、K2、K3分别为开关、K4为按钮开关、CY为晶体振荡器。
本实用新型的实施方式如下①用工程塑料或金属板加工成160×120×110mm的机壳8，机壳正面设有一个70×70mm的观察窗6，嵌入透明有机玻璃片。机壳正面下部开设一条卡片插槽，用户操作时使智能卡U0能从槽口插入；②选用标准化机械电能表芯作为计量部件，安装在机壳内部，机壳外下侧配接一个80×35×30mm的塑料四孔电源接线盒9。透过观察窗能看到机械计数器1、转盘2，以及增配的5位数字显示屏3和两只发光指示灯6、7；③按图3所示，把转盘光电转换器电路10和数字显示模块17绘制在一块印刷电路板上；把稳压电源电路12和窃电检测电路15绘制在一块印刷电路板上；把其余智能卡读写电路11、串行存贮电路13、断电检测电路14、微计算机基本单元16、状态指示电路18、供电控制电路19等绘制在一块印刷电路板上。三块印刷电路板焊上经筛选的元器件后，均安装在机壳内部。其中U0可选外插智能卡AT88SC102、U1可选光电传感器GP2S05、U2可选单稳态触发器SN54LS123、U3可选8位锁存器74LS373、U4可选8位单片微处理器P8032AH、U5可选8位程序存储器M2764、U6可选串行存贮器NM24C08、U12可选三端稳压器LM7805。然后按图3所示进行相互电气连接，并进行简单调试，便能较好实施本实用新型。
权利要求1.一种预付预用两便智能卡电能表，其特征在于它由机壳(8)、面板、接线盘(9)、印刷电路板共同连接构成，面板上开设有卡片插槽(4)和嵌有透明有机玻璃片的透明观察窗(5)，观察窗内的机壳面板上装有机械计数器(1)、转盘(2)、数字显示屏(3)、电量指示灯(6)、电款指示灯(7)，电路板固装于机壳(8)内，接线盒(9)与机壳(8)为固定连接，面板上的数字显示屏(3)、电量指示灯(6)、电款指示灯(7)、接线盒(9)均与电路板相互电气连接；其电路由转盘光电转换电路(10)、智能卡读写电路(11)、稳压电源电路(12)、串行存贮电路(13)、断电检测电路(14)、窃电检测电路(15)、微计算机基本单元(16)、数字显示电路(17)、状态指示电路(18)、供电控制电路(19)共同电气连接构成，其相互连接关系为转盘光电转换电路(10)通过光电信号传输线与智能卡读写电路(11)相互电气连接并与微计算机基本单元(16)相互电气连接，稳压电源电路(12)通过电源输出线与各电路的电源端相电气连接，串行存贮电路(13)、断电检测电路(14)、窃电检测电路(15)分别通过存贮信号输出线、断电检测信号线、窃电检测信号线与微计算机基本单元(16)相互电气连接，微计算机基本单元(16)分别通过数字显示信号线、状态指示信号线、供电控制信号线与数字显示电路(17)、状态指示电路(18)、供电控制电路(19)相互电气连接；其中，转盘光电转换电路(10)由光电检测器件U1、电阻R1、R2、电容C4、集成件U7并串联连接构成，智能卡读写电路(11)由外插智能卡U0、开关K1、电阻R10并串联连接构成，稳压电源电路(12)由电源变压器T1、二极管D1、D2、电容C7～C10、稳压集成件U12并串联连接构成，串行存贮电路(13)由集成件U6、电阻R5、R6并串联连接构成，断电检测电路(14)由集成件U2、晶体管TR、稳压二极管Z1、二极管D3、D4、电阻R3、R4、R11、电容C5、C6并串联连接构成，窃电检测电路(15)由光电耦合器件U11、二极管D6、电阻R12、R13和触点开关K3并串联连接构成，微计算机基本单元(16)由集成件U3～U5、晶体振荡器CY、电容C1～C3、电阻R7、R8、按钮开关K4并串联连接构成，数字显示电路(17)为显示模块U13，状态指示电路(18)由集成件U9、U10、发光二极管LED1～LED2、电阻R9并串联连接构成，供电控制电路(19)由集成件U8、继电器RY、二极管D5并串联连接构成。
专利摘要本实用新型是预付预用两便智能卡电能表,它由机壳、面板、接线盒、印刷电路板连接构成,电路板固装机壳内。其电路为转盘光电转换电路通过光电信号传输线与智能卡读写电路、微机单元相连接,稳压电源电路通过电源线与各电路相连接,串行存贮电路、断电检测电路,窃电检测电路分别通过存贮信号线、断电信号线、窃电信号线与微机单元相连接,微机单元分别通过显示信号线、状态信号线、供电控制信号线与显示电路、状态指示电路、供电控制电路相连接。本电能表显示精确简明、操作方便、功能多。
文档编号G01R11/00GK2382024SQ9522985
公开日2000年6月7日 申请日期1995年12月29日 优先权日1995年12月29日
发明者林土胜, 张小玲 申请人:林土胜