专利名称：一种新型ic卡预付费电能表的制作方法
技术领域：
本实用新型——IC卡预付费电能表，属于机电一体化电能计量测控仪表。
现有技术中，普通电能表通常是一种单纯的计量装置，没有控制功能。用电量的记录通常采用人工定期抄录的方式进行统计，电力公司需要大量抄表员逐户进行抄表，工作量大、费力费时，拖欠电费的情况也十分严重，而普通居民每月还需拿着交费单去电力公司排队交费，因而十分不便。
本实用新型的目的就是为了克服普通电能表存在的问题，利用现代信息媒体IC卡，对用电量实行计量管理，为实施先交费后用电的新机制提供一种新型的IC卡预付费电能表。用户装上预付费电能表后，即到电力公司开户交费购电，电力公司将用户所购电量写入用户的IC卡中，用户持卡后将卡插入预付费电能表中，控制电路接通电源，用户开始用电，当达到预定用电量时，预付费电能表发出声光报警并提示用户购电。当所购电量用完后，控制系统则自动切断电源。这种新型的IC卡预付费电能表，不仅可节省大量的人力、物力，而且还可提高工作效率，加速电费的回流和管理，同时也避免了逐户抄表带来的麻烦。
本实用新型通过下述技术方案来实现IC卡预付费电能表，它主要由普通电磁机械电能表(2)和微电脑测控系统组成。其中，微电脑测控系统由微电脑(1)、电源电路(3)、输入电路(4)、输出电路(5)、IC卡(8)、防窃电路(9)、断电器(6)、显示报警电路(7)构成。微电脑测控系统以微电脑(1)为核心，以电源电路(3)提供能源，安装在电磁机械电能表(2)字轮上的光电检测对管(21)采集用电计量信号，IC卡(8)、防窃电路(9)等信号经输入电路(4)与微电脑(1)相连。微电脑(1)将信号分析处理后，通过输出电路(5)驱动断电器(6)和显示报警电路(7)。IC卡预付费电能表的电气联接方式如附
图1，它的工作原理为安装该表后，用户到电力公司办理开户手续，领取IC卡并交费购电，电力公司将卡号、表号、用户号、系统号、密码、购电量等信息写入IC卡中，用户持卡后将卡插入表中，该表则自动接通电路，此时蜂鸣器发出叫声，提示工作正常。若表中存有余电，则新购的电量将与表中的余电量自动累加，用户每用完一度电，表内余额将自动减1，当余额减至10度左右时，蜂鸣器将发出报警信号，同时切断电路并提示用户购电，用户只需将IC卡再插入一次，该表又自动接通电路，用户可用完最后10度电。当余额为零时，该表将再次发出报警信号，同时切断电路，直到用户重新购电输入其中才能重新接通电路。如果用户想了解用电余额，只需将IC卡插入表中，LED显示器(18)将用闪烁的次数代表用电余额。例如用电余额为1234度，则千位闪烁1次，百位闪烁2次，十位闪烁3次，个位闪烁4次，顺序是从高位到低位。若电力公司要了解用电余额或用户是否窃电等信息，只需将一块稽核卡插入表中，除密码外的所有信息将自动写入稽核卡中，作为电力公司稽核可疑用户的监控手段。若用户搬迁需消户退费，用户只需将IC卡交电力公司变成退费卡后插入表中，此时该表将内存所有用电信息写入退费卡，同时清零用电余额，切断电路，电力公司则根据退费卡上的信息与用户结算。用户每购一次电量并将卡插入表中，该表则会将余额自动累加，并修改购电次数和密码，防止非法卡偷用电。该表在使用时一表一卡一一对应，当非法卡插入时，蜂鸣器将连叫三声报警。若用户采用表外短接火线、零线、或一火一地窃电时，该表将报警(蜂鸣器长鸣)，直到解除窃电为止，同时还会在内存上记录有关窃电标识以共电力公司稽核。
本实用新型与现有的各种电能表相比，具有以下优点和有益效果一、本实用新型将现代最新信息载体IC卡应用到电能表上，因IC卡具有防水、防磁等优点，因而其计量测控准确，安全性和可靠性高，管理人员足不出户就能对用户用电进行科学管理；二、现有的普通磁卡或IC卡式电能表，通常采用专门的读写装置，结构复杂、防窃电功能差，且价格高，很难进入普通家庭。本实用新型采用专用IC卡和普通接插件就可对其进行读写，使用时如同一把钥匙，防折、便于携带、且成本低，有利于推广应用；三、本实用新型的微电脑测控系统采用微功耗设计，无外部信号输入时，整个测控系统处于掉电休眠状态，只有外部信号有输入需处理时才能唤醒它工作；四、本实用新型的用电计量信号从原电磁机械电能表(2)的字轮计数器(23)上采集，用一度电采集一个信号，大大延长了微电脑(1)休眠的间隔时间，使微电脑(1)的功耗更低，工作更加可靠；五、本实用新型的防窃电路(9)能自动诊断短接火线、零线以及一火一地的窃电行为，同时能连续报警(蜂鸣器长鸣)，直到恢复正常工作为止，此外还能在内存上记录有关窃电标识并切断电路工作；六、本实用新型结构简单、紧凑，整个微电脑测控系统都装在原电磁机械电能表(2)内，不需重新制造底座和罩壳，因此制造成本低，同时又保留了原电磁机械电能表过载能力强的优点。
以下结合附图对本实用新型的技术方案进一步说明如下附图1为IC卡预付费电能表的电气联接框图。
附图2为IC卡预付费电能表的微电脑测控系统电气联接图。在附图2中，输入信号经无源RC网络R6～R9、R1、R14、C1、C14、C9、C10引入微电脑(2)中，它将电平输入转换成脉冲输入，稳态输入转换成暂态输入，使微电脑测控系统在大部分时间处于休眠状态。所有输入信号经处理后都经D1、D2、D5、D7引入外电源开关电路R10、Q1，当无外部信号输入时，D1、D2、D5、D7正极为高电平，Q1截止，关断外电源VDD。当任一输入信号有效时，则Q1导通，接通外电源VDD，通过R11、C7复位微电脑测控系统之后，中央处理器89C2051输出一低电平(P37为低)，保持VDD的输出，外围电路开始工作。当无外部信号输入时，89C2051则处于休眠状态。当IC卡未插入IC卡座P2之前，外电源VDD及片选ICCS均没有施加到P1上，而是滞后一定时间后再加上，从而有效保护IC卡内的存贮器U3。安装在原电磁机械电能表(2)字轮上的光电检测对管(21)中的OP，将用电计量信号经以三极管Q4、Q7、Q8组成的放大电路整形后转换成信号CounT。防窃电路由电流互感器(14)HG和以三极管N1、Q5组成的放大整形电路组成，当短接火线、零线或一火一地时，则电流互感器(14)HG中的电流发生变化，使电流互感器(14)HG输出的电流发生变化，经放大整形后，输出P10为低电平的脉冲信号，唤醒中央处理器89C2051工作，它对输入信号处理后分别驱动LED显示器(18)L1～L4显示余额或驱动蜂鸣器BEEP报警。电源电路(3)将220V由T1降压后为双9V电压，经整流后VSS为断电器(6)供电，而给微电脑测控系统供电的电源VCC经C8、C15滤波，三端稳压器Q3稳压后输出。
附图3为IC卡预付费电能表计量信号采集方式示意图。将光电检测对管(21)安装在字轮0.1位至个位的进位齿轮(22)上，进位齿轮(22)经改造后，首先增大了轮盘，然后在每个进位齿的对应位置开有一小方槽，这样0.1位每两个位进1，即用一度电，则光电检测对管(21)的红外线需通过进位齿轮(22)上的小方槽，红外线被接收管接收后经放大整形生成计量信号CounT。图中(24)是光电检测对管(21)的引脚线，将光电检测对管(21)漏光产生的信号经引脚线(24)送至微电脑测控系统中进行处理，它与图2中的放大整形电路相联。
附图4为IC卡预付费电能表的内部安装结构示意图。在图4中，微电脑主板(12)通过安装支架(15)安装在原电磁机械电能表(2)的内部接线端子上，电流互感器(14)、断电器(6)直接安装在原电磁机械电能表(2)的底座上。同时将220V电流信号引入主板电源电路(3)。(14)为电流互感器，原电能表的火线、零线成相反方向穿在其中。(13)为原电磁机械电能表(2)的底座。(16)为原电磁机械电能表(2)的轮盘。(17)为原电磁机械电能表(2)的字轮计数器，可显示累记用电量。(18)为LED显示器，可显示用电余额。
权利要求1．一种IC卡预付费电能表，其特征在于它由电磁机械电能表(2)、微电脑测控系统两大部分组成，其中，微电脑测控系统由微电脑(1)、电源电路(3)、输入电路(4)、输出电路(5)、IC卡(8)、防窃电路(9)、断电器(6)、显示报警电路(7)构成，微电脑测控系统以微电脑(1)为核心，安装在电磁机械电能表(2)字轮计数器(23)上的光电检测对管(21)，将检测的用电计量信号经防窃电路(9)、IC卡(8)、输入电路(4)送入微电脑(1)，微电脑(1)将控制信号经输出电路(5)输出，驱动断电器(6)、显示报警电路(7)，电源电路(3)为微电脑测控系统提供电源。
2．根据权利要求1所述的IC卡预付费电能表，其特征在于所述的输入电路(4)为RC无源电路，输出电路(5)的电源、IC卡(8)的内存电源只有在工作时才由微电脑(1)接通，无信号输入时微电脑(1)处于掉电休眠状态。
3．根据权利要求1所述的IC卡预付费电能表，其特征在于所述的微电脑测控系统电量计量信号由电磁机械电能表(2)字轮上的光电检测对管(21)中采集，光电检测对管(21)安装在字轮0.1位至个位的进位齿轮(22)上，每个进位齿对应位置上开有一小方槽，光电检测对管(21)的红外线通过进位齿轮(22)上的小方槽。
4．根据权利要求1所述的IC卡预付费电能表，其特征在于所述的防窃电路(9)由电流互感器(14)HG、三极管N1、Q5组成的放大整形电路组成，原电磁机械电能表(2)的火线、零线成相反方向穿过电流互感器(14)HG。
5．根据权利要求1所述的IC卡预付费电能表，其特征在于所述的LED显示器(18)分别装于字轮计数器(17)上对应的个位、十位、百位、千位上方并一一对应，微电脑主板(12)通过安装支架(15)安装在原电磁机械电能表(2)的内部接线端子上，电流互感器(14)、断电器(6)直接安装在原电磁机械电能表(2)的底座上。
专利摘要本实用新型是一种新型的IC卡预付费电能表,它属于机电一体化电能计量测控仪表。该电能表是在普通电磁机械电能表的基础上,增设了IC卡预付费微电脑测控系统。该测控系统由IC卡、输入电路、电源电路、输出电路、显示报警电路、防窃电路、断电器及微电脑等构成,其相互间为电气联接。本实用新型结构紧凑、成本低、工作可靠、防窃电、抗干扰能力强,既可测量用电量,又可对用电量实行限额管理,实现预收费等多种功能。适用于供电部门对电费回流实行自动化管理。
文档编号G01R11/56GK2324548SQ9722413
公开日1999年6月16日 申请日期1997年8月10日 优先权日1997年8月10日
发明者石乃坚, 盛朝强, 杨志, 高昂 申请人:重庆天地新技术公司