专利名称：：灌溉型三相预付费电子式电能表的制作方法
技术领域：
：本实用新型涉及一种分别记录多个用户用电的灌溉型三相预付费电子式电能表。
背景技术：
：已有电表不能自动交费，交电费要到银行带电费号交，非常麻烦。农村一般由抄表员挨家挨户，一村一乡的进行抄表收电费。每户用独立电表，电表一旦损坏就无法记录用电量，甚至于断电。原始电表，电字用完表不会自动断电，如果用户拒不交纳电费，电信局将受到损失。
发明内容本实用新型的目的是提供一种能自动交费，多用户共用一块电表，电表分别记费能储存数据并自动断电的新型电表。上述的目的通过以下的技术方案实现灌溉型三相预付费电子式电能表，其组成包括单片机，其特征是由拉闸电路、3项供电的外部供电电路、电量计量芯片、IC卡电路、数据显示及存储电路相互连接，所述的供电电路与电量计算芯片连接，所述的电量计算芯片经光电耦合器与所述的单片机连接；所述的单片机与数据显示电路及其数码管连接，并与存储电路连接；所述的单片机与IC卡电路连接并读取数据；所述的IC卡电路以电脉冲的形式传送数据，所述的单片机与拉闸电路连接。所述的灌溉型三相预付费电子式电能表，其特征是所述的拉闸电路包括电阻、与所述的电阻连接的三级管、开关及电磁继电器。本实用新型的有益效果1.灌溉时所用的表都是普通电表，在农田灌溉比较忙的时期大家为了争得水源，产生了很多的纠纷，这也是供电局比较头痛的问题。近年来为了解决灌溉时电费征交问题有一部分地区用上了预付费卡表，但是一块表只能用一张卡，还是解决不了问题，为此我们研发的灌溉型三相预付费电子式电能表完全能解决这类问题。对照表如下<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>2.总体电路设计:灌溉型三相预付费电子式电能表在设计上采用的是软件工程上的高内聚低耦合的思想，把电能计量、数据显示等各个方面都进行了模块化。这样将来我们在研发其他的预付费电能表例如有功无功三项预付费，很多模块不用更改即可拿来使用。灌溉型三相预付费电子式电能表总体分为电能计量、电量数据显示、电量数据存储、电量数据计算、ic卡读写、电源模块几大部分。下面对几个部分做详细的阐述。3.电能计量在电能计量芯片的选择上为了能灵活选用不同大小的锰铜采样电阻，能更好的为将来其他产品做准备，我们选型电能计量芯片为美国ADI公司的电能芯片。原因是其产品有着如下的功能1、在50/60Hz输入信号时都能满足IEC687/1036标准规定的测试精度要求，在1000:1的输入动态范围内，测试误差小于0.1%。2、具有负功率或错线指示功能。3、能直接驱动步进电机。4、电流通道具有1/2/8/16四种增益选择，以便灵活选用不同大小的锰铜采样电阻。5、低阀值启动，启动电流小于0.2Mb。6、片内带有抗混叠滤波器。7、lVpeak-peak的最大模拟信号输入范围。8、灵活的模拟信号输入电路，既可单端输入也可全差分输入，并且输入共模电压可在OV和2V之佣选择，由管脚SCOM控制。9、带有电源电压检测功能，当电源电压降低到80XVDD时芯片自动复位。10、2.5V片内高精度参考电压源，绝对偏差小于4%，温漂小于20卯m/'C。11、5V单电源工作，正常工作时芯片功耗30mW。12、工作温度范围一4085'C。13、SSOP24管脚封装。严格的质量和测试标准，保证电能表产品的低失效率和每个器件之间的性能一致。这样可以充分满足了我们的设计电路。因此我们在设计电路上也进行了优化改良。灌溉型三相预付费电子式电能表电路设计其他普通付费电于式电能表电路设计电路的设计加快了调表工作，使调表工作达到了最优化的程度，我们的技工可以在1分钟调完一块表调表一般都在2分钟左右才能调整完一块表4.电量数据存储电路设计存储芯片采用的是93C46。容量为lK(Bit)的EEPROM，可以设置成128X8位或64X16位来使用，采用SPI通信模式，通信时钟最快可到2MHz，！复擦写的次数至少可达到一百万次，数据保存时间百年以上。因为电表是电的计量工具，因此当断电时有可能数据会存储不到芯片中。我们在电路设计时使用了电解电容放电原理，可以在停电的瞬间把数据写回到芯片中。灌溉型三相预付费电子式电能表电路设计其他普通付费电子式电能表电路设计由于数据存储电路设计，电表的放电时间达到了2毫秒，所有的数据完全有时间写到芯片中。由于数据存储电路设计电表的数据有可能没有时间能写到芯片中。造成数据丢失，这样的tf况很普遍。5.控制电源单元为了保证计量的准确性，避免电网的不稳定因素对电表的伤害，我们在电源部分使用了双电源，即计量芯片供电部分、单片机供电部分。确保如果有一部分损坏，其他部分可以进行数据分析，避免损失。6.IC卡读写电路设计预付费表的主要数据传输是通过IC卡，而灌溉表需要经常性的使用IC卡。因此IC卡电路设计的好坏直接关系到灌溉电表的质量。因此我们在设计IC卡读写电路的时候采用的是企业内部成熟的延时分段读取数据技术。本技术的原理是2次读取IC卡数据，如果校验正确，并且两次读取的数据保持一致，则把IC卡中的数据保存到电表中。否则不做处理。这种方法在其他的企业中是没有这么做的。7.IC卡选择在IC卡的选择上使用的是SLE4442逻辑加密卡。SLE4442逻辑加密卡选择的主要好处是安全性能好。下面对照了SLE4442逻辑加密卡与24C16对比条件SLE4442逻辑加密卡24C16卡。安全性能密码核对3次不正确不能使用。没有密码核对选项。读写卡速度很快较快容量普通大为了使本实用新型部件的优点和相应部件密切对应，具体的效果在实施例中叙述的，在此不再复述。附图1是本产品的硬件结构图，图中1为外'壳，后面是MCU主控单元，2为LED显示，3计量芯片，4为IC卡的插口，5为电源模块，6为计量器口，7电能芯片，8为PCB电路板。附图2电表管理流程原理图。附i3为电源及继电器驱动部分的原理图。附图4为本产品的电路原理图。附图5为单片机控制部分电路原理图。本产品的具体实施方式实施例l:灌溉型三相预付费电子式电能表，由拉闸电路、外部电路供电、电量计量芯片、单片机控制、IC卡电路、数据显示及存储，计量安全性考虑表的外壳等几大部分组成；灌溉型三相预付费电子式电能表的供电装置设计十分优秀，采用的是3项供电，只要表任何一项有电，电表就能继续工作，保证数据不丢失；外部电流、电压进入电表首先进行变压，其主要目的给电表供电，然后电流、电压经过电能计量单元，计量芯片进行釆样、计算，通过光电耦合器传给单片机；单片机进行计算，减少购电量(购电金额)数值；单片机是整个电表核心部分；单片机把计算后的数据在通过程序代码在显示电路中的数码管中显示出来；当然单片机也要通过IC卡电路来读取数据；lC卡电jT主要以电脉冲的形式来传送数据，单片机中只有有了数据之后才能采取相应的措施，进行计算，直到剩余电量为0之后，电表拉闸，用户停电，当然也包括拉闸电路的设计。实施例2:灌溉型三相预付费电子式电能表，实施例1所述的拉闸电路，根据客户需求，我们使用了人性化的设计方案即欠费断电方式；主要针对的是灌溉时如果用户不想浇地，则使用的一种立即断电方式拉闸；拉闸控制部分的电路元件主要由电阻、2个三级管、2个开关及2个电磁继电器组成，连接关系参见附图；电路图简单易读，减少以后工作人员的维护量，是我们突出的重点。实施例3:灌溉型三相预付费电子式电能表，实施例l所述的外部电路供电，外部电路供电部分主要是针对电压进行变压，作为电表的供电部分；电路主要由3个变压器，经过三端稳压器的处理，使之电流达到内部使用要求。实施例4:灌溉型三相预付费电子式电能表，实施例l所述的电量计量芯片，电量计量部分的电路占整个电表电路的1/3,结构比较复杂，从成本上核算，我们采用了尽量少使用电表元器件，来完成电量计量功能；其中主要的厲理就皿—过电量计量芯片来计算电量。实施例5:灌溉型三相预付费电子式电能表，实施例1所述的单片机控制，电表的核心部分当然是单片机的控制，是灌溉表的核心部分；单片机2、3、4、5、6、7脚。单片机ll、12、13、14、15、16、17、18脚用于电表数据的显示等部分功能；其他的管脚主要用于电量计量脉冲的采集，IC卡数据得读取、数据的保存等。图2清晰的描述了一个电表售电的流程，整个过程是灌溉型三相预付费电子式电能表通过读取ic卡中的信息来得到数据，确认电表是否拉闸或者是否继续使用。而IC卡中的数据是通过电业局的售电系统来管理。这样可以通过IC卡这个小小的介质来管理灌溉型三相预付费电子式电能表，不但方便了电业局，同时也让使用电表的农民们减少纠纷的发生。实施例6:灌溉型三相预付费电子式电能表，实施例1所述的IC卡电路，IC卡电路的设计是整个电表设计的一个重中之重部分，因为数据的交换是离不开ic卡的读写；Ic卡电路设计的好坏直接关系到表的质量，因此我们在设计电路的时候采用的是下压式IC卡座，以确保数据传输的稳定性；预付费电能表大规模的使用经验证明预付费电能表故障率的60%以上为插卡故障；因此，为保证大幅度减少插卡故障，要求用户卡工作过程分段进行，ic卡工作过程中完成一段，作段完成标记，各段未完成的，结果不生效，下次插入后均可从中断处进行；数据成组传入IC卡，事后由电表完成，以实现快速数据交换；实际运用证实公司所研制时间小于0.3秒，即可大幅度降低插卡故障率。实施例7:灌溉型三相预付费电子式电能表，实施例1所述的数据显示及存储，数据的显示主要用的是5位数码管，通过PIC16F73单片机来控制来^^态的显^i使—用的数据，包括自动休眠功能，小数显示功能；数码晶体管采用了自动休眠模式(IC卡插入电表中之后显示一段时间，然后自动熄灭)；灌溉表是春天常用的电能表，在使用过程中都消耗电能，特别是在晶体管上；我们在使用晶体管时只要在一段时间内没有IC卡的插入，电表就会自动节能；设计上采用贴片电阻限流，控制晶体管发光强度；使电表的功率消耗最低；经过大量的测试与验证可以看出此款电能表比同期产品节能0.009%;由此可见在国家大力提倡节省能源的条件下，用此产品可以大大提高能源的使用率；数据的存储主要是通过PIC16F73管脚控制存储到93C46单片机中；EEPROM-93C46是一个容量为lK(Bit)的EEPROM,可以设置成128X8位或64X16位来使甩，采用SPI通信模式，通信时钟最快可到2MHz，重复擦写的次数至少可达到一百万次，数据保存时间百年以上；这样避免了单片机坏掉后所在变量数据的丢失；返回厂家后依然可以查看相关数据。实施例8:灌溉型三相预付费电子式电能表，实施例1所述的计量安全性考虑，用来显示用户的总用电量，在设计上采用了机械式与5位数码會并行显示；读取方便、直观；单方面人为损坏情况下依然可以有数据査看。权利要求1.一种灌溉型三相预付费电子式电能表，其组成包括单片机，其特征是由拉闸电路、3项供电的外部供电电路、电量计量芯片、IC卡电路、数据显示及存储电路相互连接，所述的供电电路与电量计算芯片连接，所述的电量计算芯片经光电耦合器与所述的单片机连接；所述的单片机与数据显示电路及其数码管连接，并与存储电路连接；所述的单片机与IC卡电路连接并读取数据；所述的IC卡电路以电脉冲的形式传送数据，所述的单片机与拉闸电路连接。2.根据权利要求l所述的灌溉型三相预付费电子式电能表，其特征是所述的拉闸电路包括电阻、与所述的电阻连接的三级管、开关及电磁继电器。3.根据权利要求1或2所述的灌溉型三相预付费电子式电能表，其特征是所述的电量计量芯片的电路占整个电表电路的1/3，其中包括计算电量的电量计量芯片。4.根据权利要求1或2所述的灌溉型三相预付费电子式电能表，其特征是所述的单片机的2、3、4、5、6、7脚，11、12、13、14、15、16、17、18脚用于电表数据的显示部分功能；其他的管脚用于电量计量脉冲的采集，IC卡数据得读取、数据的保存。5.根据权利要求1或2所述的灌溉型三相预付费电子式电能表，其特征是所述的IC卡电路中采用确保数据传输的稳定性的下压式IC卡座。6.根据权利要求1或2所述的灌溉型三相预付费电子式电能表，其特征是所述的数据显示及存储电路包括起到数据的显示用的数码管，通过PIC16F73单片机来控制来动态的显示使用的数据，包括自动休眠功能，小数显示功能；数码晶体管采用了自动休眠模式，IC卡插入电表中之后显示一段时间，然后自动熄灭；设计上采用贴片电阻限流，控制晶体管发光强度；使电表的功率消耗最低；数据的存储主要是通过PICI6F73管脚控制存储到93C46单片机中;EEP醒一93C46是一个容量为lKBit的EEPR0M，设置成128X8位或64X16位来使用，数据保存时间百年以上；避免了变量数据的丢失；返回厂家后依然能査看相关数据。专利摘要灌溉型三相预付费电子式电能表。已有电表不能自动交费，电字用完表不会自动断电。本产品包括单片机，由拉闸电路、3项供电的外部供电电路、电量计量芯片、IC卡电路、数据显示及存储电路相互连接，所述的供电电路与电量计算芯片连接，所述的电量计算芯片经光电耦合器与所述的单片机连接；所述的单片机与数据显示电路及其数码管连接，并与存储电路连接；所述的单片机与IC卡电路连接并读取数据；所述的IC卡电路以电脉冲的形式传送数据，所述的单片机与拉闸电路连接。本产品用于用电计量管理。文档编号G07F15/00GK201004248SQ20062002147公开日2008年1月9日申请日期2006年8月17日优先权日2006年8月17日发明者江刘,李小明,羽黄申请人:哈尔滨智通科技有限公司