专利名称：智能电费计价器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种电能计量装置，具体地说它是将电能转化为电费并进行管理的专用设备。
随着电力工业发展和家用电器的普及，城市及大多数农村已经形成电力工业最庞大的用户网。但目前电管水平落后，依靠人工抄表记录管理电费仍是最主要的管理模式，这不但造成人工极大的浪费，而且由于不能及时收缴电费和先用电后交费的状况给电力工业的发展造成很大的困难。据不完全统计每年给国家造成损失达十多亿元。而且，落后的管理形式无法对庞大而分散用户用电情况进行统计处理，使电力工业的规划发展和平衡供电的设想根本无从谈起。为改变这种状态本行业内技术人员做出了很大努力，设计了多种自动收费管理的装置。如北京市曾试推广的磁卡收费装置，河北试推广的自闭锁式计费卡等。前者因成本昂贵广用户难以接受，后者因采样抗干扰能力较差而故障率太高，至今，仍没有一个廉价而可靠的方案为电管部门和广大用户的同时接受，使该项工作迟迟没有进展。
本实用新型的发明目的即是提供一个简单易行的自动电费计价装置，使其成本降低至用户可以接受的水平，又具有相对稳定而可靠的计量精度，为先交费后用电自动管理的实施创造条件。
本设计的关键在于准确地将用户的用电量记录下来，转化为货币值，然后从用户预交款中减去该值，计算结果大于零时整个装置处于送电状态，当结果接近某一危险值(如相当于1—2度电价时)装置向用户报警，提示应再购电。当该值达到零时自动切断电源。这样的设计，还可以在采样电量转化为货币量时，在管理程序中设置峰、谷时间系数从而实现峰、谷值分时收费，只须定期校正微处理器中的时钟的峰谷值时区划定和确定峰、谷期收费值即可。根据以上构思本计价器的结构中包括用户耗电采样电路、购电量输入电路、内设定管理程序的微处理器、执行机构和电路工作电源。耗电采样电路将用户耗电量转化为数字脉冲信号输入微处理器，用户的购电量(以货币值形式)从购电量输入接口读进微处理器。微处理器随时处理计算用户所剩余的电费所得出的结果信号送至执行机构。整个置设在用户电度表和用电器之间，市电须经执行机构送至用户的用电器。当用户按时交费，保持微处理器内贮存永远大于零就能获得持续的供电。当未能及时交费而使微处理器内存数等于零时则要受到停电处罚，当用户重新购买电费并用电卡输入后则供电可立即恢复。
以下结合附图进一步说明本实用的目的是如何实现的。
图1为本实用新型的结构框图。
图2为本实用新型一个实施例电原理示意图。
图3为配套电费卡示意图。
图4为微处理器中管理程序的框图。
其中1代表耗电采样电路，2代表微处理器，3代表购电量输入接口，4代表执行机构，5代表工作电源，M代表用户电度表，CP代表红外光电耦合管，J代表继电器，LED表示发光二极管，101代表脉冲信号发生电路，102代表放大整形电路。
从附图2可以看采样电路1由传感器CP、脉冲信号发生电路101、放大整形电路102三部分组成，由传感器CP将电度表中转盘转数记录下来并送至脉冲信号发生电路101。这样每转一圈即同时产生一个小脉冲信号，由电路101产生的尖脉冲信号经放大整形电路102处理成标准的TTL电平信号送入了微处理器2。脉冲信号累加数字量经一定数学模式处理转化为货币数值信号(具体处理根据电管局的要求可以选定峰、谷时分别计费方法)。这里传感器CP采用红外耦合的光电管，具体可将CP设置在电度表转盘的上或下侧位。具体在电度表转盘上设置黑色圆点标记，然后校对光电管中发光二极管和光敏三极管管的位置，使每电度表转盘转一周光敏三极管截止一次，从而记录下转数信号，并使其送至脉冲信号发生电路101的触发端。电路101具体是由三极管BG1及外围阻容元件搭成的一个脉冲放大电路，三极管的发射极和基极接在光敏三极管的两个脚上，每当光敏三极管截止一次则该电路即输出一个尖脉冲信号。该脉冲信号送至放大整形电路102具体是由一个比较放大器IC2及反相触发器IC3组成，生成标准的TTL电平。每当电度表转盘转一圈即输入微处理器9脚一个标准脉冲信号。这样就可以非常准确可靠的记录下用户的耗电量。
购电量输入接口3实际是用户电卡和微处理器2之间设置的一个并行插座，用来实现微处理器2和用户电卡之间的连接，为了实现读信号输入在接口上设置有电阻R1、接钮开关K组成的输入信号触发器，接在微理器的20脚、19脚之间。当电卡插入接口后按动K即给微处理器2一个读信号将电费读入微处理器2的特定有贮器内并和原剩余值累加后存贮下来，读结束后CPU即刻发出清零信号擦去电卡上的以密码形式记录的用户标识码和货币值码。在该接口上还附加有一个由电阻R2、R3、发光二极管LED与三极管BG2搭成的一个电费将尽警告电路装置。其BG2的基极通过电阻R3接在微处理器的15脚上，在电费余额到达或超过临界值时由15脚发出一个导通电平使LED发光示警。这里所采用的用户电卡设计成EEPROM是考虑其成本低廉和微处理器联系方便，且自备防丢失电源，又有足够编码量可以实现用户码、电力局特定码和货币值码的混合编码的信号容量及保密需要。
执行机构4基本上可采用常规的结构设计，由比较放大器IC1，BG3组成的放大电路和负载继电器J组成，比较放大器IC1的输入端接微处理器2的12脚，继电器J的工作线圈即为BG3的输出负载，继电器J的二组触点(J1—1，1—2)接在市电与用户电器之间。当管理程序检测到用户的现贮电费等于小于零时，12脚发出信号将启动继电器J切断供电。只有重新输入的电费才能使12脚恢复低电平从而恢复供电状态。这里继电器J也可由可控硅为替代，将可控硅串在用户电器与市电网之间，可控硅的控制极接移相电路，由运放IC1来控制移相电路即可实现继电器J的功能。当用户是较大的用电户时，可用继电器J来启动功率较大的交流接触器或其它驱动机构实现电源的切换。
本方案实施例所采用的微处理2采用AT89C2051、时钟控制12MHZ，是考虑到这种片子功能较全且价格较低，适合本装置元件的性能价格等。实际此类片子较多，可参照使用。管理程序与在AT89C2051的内存中，参考图4给出的程序框图可以实现完善的自动记费管理。
按以上设计制成的计价器，其抗干扰能力强，计录准确、可靠，不但可以实现计卡收费管理模式，而且能实行峰、谷收费形式，特别是用户的标志码、管理码、电费码及其它信号都可以在用户交费定卡时记入供电局的微机档案，可以规范化进行用记的综合统计处理。为以后更高层次的电业管理提供可靠的数据和打下良好的基础，由于采用的微处理器2具有剩余内存空间和空位接口，对下一步的扩充功能和实施用户信息直读具有潜在的发展前景，而基本不再需要给用户增加负担，因而有推广的广阔前景。
权利要求1.一种电费计价器，其特征在于由耗电采样电路(1)、微处理器(2)、购电量输入接口(3)、执行机构(4)和工作电源(5)组成，耗电采样电路(1)将耗电量转化为数字脉冲信号输入微处理器(2)，用户的购电量通过购电输入接口(3)输入微处理器(2)，经微处理器(2)处理后得出的送电或断电信号从微处理器(2)送至执行机构(4)，整个装置设在用户电度表和用电器之间，市电经由执行机构(4)送至用户的用电器。
2.根据权利要求1所说的电费计价器，其特征在于采样电路(1)由传感器CP、脉冲信号发生电路(101)、放大整形电路(102)组成，传感器CP将电度表转盘转数记录下来送至脉冲信号发生电路(101)，由101产生的尖脉冲信号经放大整形电路(102)处理成标准的TTL电平信号送入微处理器2。
3.根据权利要求2所说的电费计器，其特征在于采样电路(1)中的传感器CP为红外耦合的光电管，设置在电度表内的转盘上或下侧位，脉冲信号发生器(101)是个由三极管BG1及外围阻容元件搭成的脉冲放大电路，传感器CP中的光敏三极管接在BG1的发射极与基极之间。
4.根据权利要求2所说的电费计价器，其特征在于放大整形电路(102)由比较放大器IC2、反相触发器IC3及外围阻容元件组成。
5.根据权利要求1所说的电费计价器，其特征在于购电量输入接口3为一接至微处理器2上的并行插座，其中设置电阻R1、接钮开关K组成的输入信号触发器，以及由晶体管BG2及电阻R2、R3和发光二极管LED组成电费将尽告警电路装置。
6.根据权利要求1所说的电费计价器，其特征在于执行机构(4)是由比较放大器IC1，晶体管BG3构成的放大电路及负载继电器J组成，比较放大器IC1的输入端接微处理器(2)的12脚，继电器在J的二组触点接在市电与用户电器之间。
7.根据权利要求1所说的电费计价器，其特征在于微处理器(2)采用AT89C2051、时钟控制12MHZ，管理程序预置在微处理器(2)的内存之中。
专利摘要本实用新型提供了一种新的智能化电费计价器的结构设计。该设计中包括一个用户耗电量采样电路、用户购电费输入电路、供断电执行机构、微处理器和供电电源五部分组成。由写在微处理器内的管理程序负责将用户耗电量折算成电费，与用户预交电费进行减处理，当结果为大于零时供电继续，接近临界值示警，等于零时切断电源，从而使自动计卡收费的管理方式能够实现。
文档编号G07F15/00GK2239054SQ9521942
公开日1996年10月30日 申请日期1995年8月14日 优先权日1995年8月14日
发明者刘贵平 申请人:刘贵平