专利名称：电力用抄表装置及其执行显示装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电力用抄表装置及其执行显示装置。
现有的机械式电度表需用电管理部门定期逐户抄表，费时，费力，并给用户正常生活带来干扰和不便，还是一种先用电后收费的管理办法。目前使用的卡式电度表，虽然能实现预付费等功能，但仍有因不及时预付费而突然被停电等不足之处。
本实用新型就是为克服现有技术的上述的不足之处而开发出本发明，其目的是提供了一种可利用电力线载波传输信息，集中进行电力抄表的电力用抄表装置及其执行显示装置。
为了实现所述目的，本电力用抄表装置包括微机、相位选择和调制解调器电路，所述微机依次与接口电路、所述调制解调器电路和所述相位选择及驱动电路连接；以及上述微机又与所述相位选择及驱动电路连接，进行相位扫描检测。
若采用本电力抄表装置，则可以和多个用户执行显示装置通过低压供电网相连接，并与用户执行显示装置之间通过信号调制与解调实现远距离通信，收集各用户用电数据。
根据本实用新型的抄表装置，其中所述调制解调器电路具有电力线载波集成芯片，所述电力线载波集成芯片的载波信号输入输出端与电网耦合装置相连。
根据本实用新型的抄表装置，其中所述接口电路依次由电平转换电路、隔离电路和反相电路串接组成。
根据本实用新型的抄表装置，其中所述电平转换电路是反相器，所述隔离电路是光耦合器。
本实用新型的执行显示装置包括单片机单元电路、电能检测电路、调制解调器电路，还包括输入保护及断电控制电路、直流电源及掉电检测电路，所述单片机单元电路的各端口，分别与所述控制输入保护及断电控制电路、所述电能检测电路、所述直流电源及掉电检测电路输出端连接，以及所述调制解调器电路连接。
并且，本实用新型的执行显示装置，进而包括所述单片机单元电路是由单片机U8，地址锁存器U9和存储器U10构成的执行控制部分和显示电路部分构成。
所述显示电路部分包括线驱动器U11，共阴数码管U12、三极管Q4～Q9和电阻R22～R27，所述单片机U8的P1.2～P1.7口分别接三极管Q4～Q9的基极，由Q4～Q9的集电极分别与所述数码管U12每一位连接；并且所述线驱动器U11的1Y1～1Y4、2Y1～2Y4分别连接到所述数码管U12的各位。
所述输入保护及断电控制电路由反相器依次连接电阻、三极管基极、所述三极管集电极连接并联的继电器和二极管而构成断电控制电路；输入保护电路由压敏电阻MY1与MY2跨接于两相电线间，而热敏电阻RTC1与RTC2串接于各自相电线上构成。
本实用新型的装置用于对低电压用户电度表进行自动抄表，用户使用电能量的信息通过低压电力线传送到电力抄表装置，由其中的计算机进行处理，自动完成，从而节省了人工抄表的费时费力，以及劳累与辛苦，又有利于用户的住宅安全。本装置具有查询、统计各个用户的用电情况、实行分时计费、向用户执行显示装置传输用户累计用电量及电费、且可远端修改用户执行显示装置中的电表参数、根据需要可切断向用户供电的通路等功能，便于电力管理部门对用电进行管理。用户执行显示装置可暂存用电数据、并随时准备向电力抄表装置发送。用户执行显示装置也可随时查询用电量、电费等信息，方便用户，做到心中有数，指导科学用电，减少电路损耗。具有掉电数据保持功能，即电表内数据能够实现掉电保护，电源恢复时，内存数据不会丢失。
图一是本实用新型的由电力抄表装置和执行显示装置构成的系统框图；图二是电力抄表装置组成框图；图三示出的是调制解调器电路；图四示出的是接口电路框图；图五示出的是图4所示接口电路的具体电路图；图六示出相位选择及驱动电路的组成框图图七为图六所示相位选择及驱动电路的具体电路图。
图八示出的是用户执行显示装置电路框图图九是单片机单元电路；图十示出的是输入保护及断电控制电路。
下面，结合各附图
，详细说明本实用新型。
由电力用抄表装置(即，电力抄表装置)和多个用户执行显示装置(即，执行显示装置)组成电力抄表系统。本系统框图如图一所示。电力抄表装置和多个用户执行显示装置(A1A2..B1B2..C1C2..)通过低压供电网相连接。电力抄表装置和用户执行显示装置之间通过信号调制与解调实现远距离通信。电力抄表装置可查询、统计各个用户的用电情况、实行分时计费、向用户执行显示装置传输用户累计用电量及电费、且可远端修改用户执行显示装置电表参数、根据需要可切断向用户供电的通路，并统计各相用户用电情况，指导科学用电减少线路损耗。用户执行显示装置可暂存用电数据、并随时准备向电力抄表装置发送。用户执行显示装置可显示用户累计用电量，及电费(或预付费金额)，并具有切断向用户供电的功能。用户电表内数据能够实现掉电保护。
电力抄表装置组成框图，如图二所示。电力抄表装置由微机1、接口电路2、调制解调器电路3、相位选择及其驱动电路4部分组成。其中微机1可发出抄表和其它有关指令，并完成数据统计，用户管理。接口电路2是微机1的串口RS-232C电平与调制解调器电路3的TTL电平之间的转换接口。可完成微机1与调制解调器电路3之间信号传输及控制调制解调器电路3的收/发状态。调制解调器电路3完成电力抄表装置发送信号的调制及由各个用户执行显示装置传送信号的解调。相位选择及其驱动电路4可由电平转换电路、相位选择电路、隔离电路和驱动电路等部分组成，通过电力抄表装置发出控制指令，实现对A、B、C三相的轮流扫描，分别完成对各相电网负载用荷的检测。
图三所示为调制解调器电路。采用电力线载波集成芯片LM1893，使调制解调器的电路简单、可靠。其中，由脚1、2之间的电容C8确定载波频率；脚18所接电位器RW1可微调载波频率。载波频率可工作在50KHZ～300KHZ之间。脚3、4之间串接电阻R3、电容C7为内部锁相环路RC滤波电路。脚6所接电容C6为保持电容。脚7串接电阻R2、电容C5到地，构成电平自动控制电路。脚8、9短接。脚10为载波信号输入输出端，经变压器T1、滤波电路L1C1,L2C2，通过接头⑤、⑥与相位选择及驱动电路4相连。脚11为稳压输出端，该端的电阻R4接+Vcc，另一个电阻R5与脚12连接。脚13接地电容C10消除窄脉冲噪声。脚14为地、脚15为工作电源+Vcc。脚16接地电容C9构成限幅器滤波器。脚17为数据输入端，脚12为数据输出端，脚5为收/发控制端。脚17、5、12分别通过①、②、③与接口电路相连。
该电网耦合装置包括接于变压器T1的滤波电路L1、C1与L2、C2同电网两相耦合，变压器T1次级的中点串接电阻R1和稳压管Z1到地，并且次级两端接有电容C3，一端接电容C4和+Vcc，电容C4的另一端接地。电力线载波集成芯片LM1893的脚10作为载波信号输入输出端就接到串接电阻R1和稳压管Z1之间的结点上。
图四所示为接口电路框图，它完成RS-232C与调制解调电路之间的接口功能，依次由电平转换电路5、隔离电路6、反相电路7串接组成，其信号通过调制解调器电路3，实现半双工通信。
图五所示为具体接口电路图。从微机串口1的RS-232C总线DB-25插头中共引出4条线。其中TXD数据发送端2，连接U2:1，例如MC1489将RS-232C电平转换为TTL电平，再连接光耦合器U4:1，例如521-4，经过该光耦合器进行隔离、又连接到非门U5:1，例如74LS04，使之反相后，通过接头①与调制解调器相连。从调制解调器传送来的信号由接头③经U5:3，例如74LS04反相、再经光耦器U4:3，例如521-4隔离，通过U3，例如MC1488将TTL电平转换为RS-232C电平，与RS-232C总线的数据接收端RXD，即3端相连。RS-232C的7端SG为信号地。RS-232C的RTS数据请求发送端4，连接U2:2，例如MC1489将RS-232C电平转换为TTL电平，再连U4:2，例如521-4光耦隔离、再连U5:2，例如74LS04使之反相后，通过接头②与调制解调器相连，此线用来控制调制解调器收/发工作状态。光耦合器U4:1、U4:2和U4:3分别接有R7、R8；R9、R10和R11到电源Vcc。
图六是图二中所示相位选择及驱动电路4的组成框图。该相位选择及驱动电路依次由电平转换电路8、相位选择电路9、隔离电路10和驱动电路11部分串联组成。
图七为图六所示相位选择及驱动电路的具体电路图。由它实现对A、B、C三相的扫描检测。从微机串口2 RS-232C接口总线DB-25插头中，共引出3条线。通过控制请求发送RTS(4端)和数据终端准备好DTR(20端)两线的状态，确定选择A、B、C三相中的哪一相。其中如图六所示的框图中的各部分，在图七中则分别具有:电平转换电路8为包括U2:3和U2:4；相位选择电路9是由U6:1、U6:2、U6:3、和U6:4并按下列真值表组成的逻辑电路。更具体地说，所述相位选择电路包括四个二与非门是这样连接的，该与非门U6:1和U6:2的输入端并联，且U6:1的输出端连接U6:3和U6:4的一个输入端，该U6:2的输入端和输出端分别与该U6:3和U6:4的另一个输入端连接；隔离电路10包括U7:1、U7:2和U7:3以及电阻R13～R18；和驱动电路11实质上是功率三极管Q1、Q2、Q3其集电极分别串接并联的二极管D1和继电器J1、D2和J2及D3和J3。
当DTR为低电平时，通过U2:3例如MC1489将RS-232C电平转换为TTL电平，由U6:1，例如74LS00反相，输出低电平再由光耦器U7:1，例如521-4隔离后，使三极管Q1导通，驱动继电器J1动作，控制常开触点K1闭合，使接头⑤与A相相连。而此时，由于U6:3，例如74LS00和U6:4，例如74LS00输出为高电平，分别经光耦器U7:2和U7:3隔离后，使三极管Q2、Q3截止，继电器J2、J3无动作，常开触点K2、K3保持开的状态，因而接头⑤与B相、C相处于断开状态。当DTR为高电平、RTS为低电平时，U2:3输出为低电平，U6:1输出为高电平，光耦器U7:1输出端为低电平，使Q1截止，J1不动作，K1处于打开状态，⑤与A相断开；而U6:2输出低电平，U6:4输出高电平，U7:3输出为低电平，Q3截止，K3处于打开状态，⑤与C相不通，而U6:3输出为低电平，U7:2输出为高电平使Q2导通，触点K2吸合，而使接头⑤只与B相连。而当DTR为高电平、RTS也为高电平时，则Q1与Q2截止，K1、K2处于常开状态，而Q3导通，使K3吸合，使接头⑤只与C相相连。其真值表为DTRRTS接通相位0 0A0 1A1 0B1 1C由此可见，由微机1可通过相位选择及驱动电路4使⑤端分别与A、B、C三相中的任一相而且仅仅只有其中的一相相接通，完成对A、B、C三相的扫描检测。
图八所示为用户的执行显示装置电路框图。它由输入保护及断电控制电路12、单片机单元电路13、电能检测电路14、直流电源及掉电检测电路15、调制解调器电路16组成。电能检测电路14与常用的相同，而调制解调器电路16如图三所示，故说明从略。
单片机单元电路13与电能检测电路14和直流电源及掉电检测电路15输出端连接，接收其输出信号。该单片机单元电路13与调制解调器电路16连接，根据调制解调器电路16来的信号，控制输入保护及断电控制电路12执行输入保护及断电，或根据调制解调器电路16来的信号，读出电能检测电路14和直流电源及掉电检测电路15信息，送往电力抄表装置。
单片机单元电路13，如图九所示。由单片机(CPU)U8，例如80C31，地址锁存器U9:74LS373和存储器U10:27128构成执行控制部分。通过线驱动器U11:74240，共阴数码管U12、三极管Q4～Q9和电阻R22～R27完成显示功能。单片机的P1.2～P1.7口分别接三极管Q4～Q9的基极，由Q4～Q9的通断来控制数码管每一位的亮暗。开关S合上时，引起/INT0中断，显示电量及电费。当掉电检测电路11检测到掉电时使/INT1中断，单片机进入掉电保护状态。电表回转盘形成的电脉冲与80C31的T0相连，计数/定时器T0计数输入脉冲数。TXD、RXD、P1.1口与调制解调器电路16相连。TXD发送信号到调制解调器电路16、RXD接收调制解调器电路16来的信号，P1.1口控制调制解调器电路16的收/发工作状态，P1.0口控制断电控制电路12。当P1.0口输出高电平时、向用户正常供电、当P1.0口输出低电平时，通过断电控制电路12切断向用户供电的通路。
U8的P0.0～P0.7分别与U9的D0～D7、U10的D0～D7、U11的1A1～1A4、2A1～2A4连接。U8的P2.0～P2.5分别与U10的A8～A13。U9的Q0～Q7与U10的A0～A7连接。U11的1Y1～1Y4、2Y1～2Y4分别连接到U12的各位。其它各处与常规一样，如图所示，说明从略。
输入保护及断电控制电路12，如图十所示。其中U13:7404、电阻R29、三极管Q10、继电器J4和二极管D6构成断电控制电路。当单片机输出P1.0接头④为高电平时，信号通过反相器U13和电阻R29使三极管Q10截止，与二极管D6并联的继电器J4的常闭触点K4闭合，向用户正常供电，当单片机输出P1.0接头④，为低电平时，通过反相器U13使继电器动作，K4断开，切断向用户供电通路。保险丝F1、保险丝F2、压敏电阻MY1、MY2、热敏电阻RTC1、RTC2构成输入保护电路。当工作电流超过保险丝最大允许电流时，保险丝熔断，保护其它电路。当输入电压过高时，压敏电阻MY1、MY2短路；有大的输入电流时，热敏电阻RTC1、RTC2增大，从而可防止大的电压和电流对其它的电路的冲击与干扰。使各电路得到保护。
权利要求1.一种电力用抄表装置，包括微机、相位选择和调制解调器电路，其特征在于，所述微机依次与接口电路、所述调制解调器电路和所述相位选择及驱动电路连接；上述微机又与所述相位选择及驱动电路连接，进行相位扫描检测。
2.根据权利要求1所述的抄表装置，其特征在于，所述调制解调器电路具有电力线载波集成芯片，所述电力线载波集成芯片的载波信号输入输出端与电网耦合装置相连。
3.根据权利要求1或2所述的抄表装置，其特征在于，所述接口电路依次由电平转换电路、隔离电路和反相电路串接组成。
4.根据权利要求3所述的抄表装置，其特征在于，所述电平转换电路是反相器，所述隔离电路是光耦合器。
5.根据权利要求1或2所述的抄表装置，其特征在于，所述相位选择及驱动电路是由依次电平转换电路、相位选择电路、隔离电路和驱动电路部分串联组成。
6.根据权利要求1或2所述的抄表装置，其特征在于，所述相位选择电路包括多个与非门，与非门U6:1和U6:2的输入端并联，所述U6:1的输出端连接U6:3和U6:4的一个输入端，所述U6:2的输入端和输出端分别与所述U6:3和U6:4的另一个输入端连接。
7.一种执行显示装置包括单片机单元电路、电能检测电路、调制解调器电路，其特征在于，还包括输入保护及断电控制电路、直流电源及掉电检测电路，所述单片机单元电路的各端口，分别与所述输入保护及断电控制电路、所述电能检测电路、所述直流电源及掉电检测电路输出端连接，以及所述调制解调器电路连接。
8.根据权利要求7所述的执行显示装置，其特征在于，所述单片机单元电路是由单片机U8，地址锁存器U9和存储器U10构成执行控制部分和显示电路部分构成。
9.根据权利要求9所述的执行显示装置，其特征在于，显示电路部分包括线驱动器U11，共阴数码管U12、三极管Q4～Q9和电阻R22～R27，所述单片机U8的P1.2～P1.7口分别接三极管Q4～Q9的基极，由Q4～Q9的集电极分别与所述数码管U12每一位连接；并且所述线驱动器U11的1Y1～1Y4、2Y1～2Y4分别连接到所述数码管U12的各位。
10.根据权利要求7所述的执行显示装置，其特征在于，所述输入保护及断电控制电路由反相器依次连接电阻、三极管基极、所述三极管集电极连接并联的继电器和二极管而构成断电控制电路；输入保护电路由压敏电阻MY1与MY2跨接于两相电线间，而热敏电阻RTC1与RTC2串接于各自相电线上构成。
专利摘要本实用新型提供电力用抄表装置,包括:微机、相位选择和调制解调器电路,所述微机依次与接口电路、调制解调器电路和相位选择及驱动电路连接;上述微机连接又与所述相位选择及驱动电路连接。执行显示装置由单片机单元电路分别与输入保护及断电控制电路、电能检测电路、直流电源及掉电检测电路输出端连接和调制解调器电路连接构成。本装置具有查询、统计、计费、向用户显示用电量及电费、以及切断供电等功能。
文档编号G01R11/00GK2335147SQ9821818
公开日1999年8月25日 申请日期1998年8月12日 优先权日1998年8月12日
发明者梁福平, 刘国忠 申请人:梁福平, 刘国忠