专利名称：代码交换预收费的电能表控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电能表控制装置，特别是指一种基于利用代码交换预收费数据技术的电能表控制装置。
随着电子技术的迅速发展，IC卡技术越来越多地被应用到诸如预收电费的领域之中。但经过多年的实践发现现有的IC卡预收费装置的数据安全保密性较低，容易被解密；同时，由于无法解决IC卡电表的卡口污染问题，无法在电表计费和控制方面应用；另外，IC卡装置仍然没有解决用户必须亲自到供应部门指定的银行或其他交费地点交费写卡的问题。
为了解决现有技术所不能解决的问题，业界开发出一种代码交换预收电费数据的控制装置，该控制装置和电表一起装设在用户的供电线路上，通过键盘输入购电数据，并由装设在电能表拨盘上的微动开关输入计数脉冲信号，其计数脉冲信号用于累计用户的用电量，一旦该累计值已经达到用户预先交费所对应的数值，并且用户还没有输入新的购买代码时，该控制装置则自动断开电源。
用户在使用具有这种控制装置的电能表时，可以通过网上支付等多种交费形式预交电费，并将交费后，由收费部门给出的代码输入到该控制装置中，来实现电费充值，从而方便地交费、用电；而物业管理部门也省去了挨户抄表计费的繁琐。并且，该控制装置克服了IC卡装置所不能克服的诸多缺陷。
但是，该控制装置仍然存在着如下的问题
1、由于该控制装置仅靠装设在表盘上的微动开关输入计数脉冲信号，如果微动开关失灵或被损坏，则该装置就无法断开电源。
2、该控制装置始终处于上电工作状态，既耗费电能，又会使得控制装置的电子器件易于老化，可靠性降低，使用寿命缩短。
本实用新型的另一目的在于提供一种代码交换预收费的电能表控制装置，该装置只有在存储的电能剩余量不为0时，按下启动控钮才能开启工作电源，进行计数处理，一旦处理完毕，则可自行关闭电源，节约电能。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的一种代码交换预收费的电能表控制装置，至少包括用于处理计数信号及输入数据的中央处理器和与其连接的存储器，用于输入预交电费代码的输入装置，电压、电流信号的采集电路，用于显示输入数据及预交费余额的显示单元，该输入装置连接到中央处理器的输入输出接口，该电压、电流信号采集电路的输出端连接到中央处理器的采集信号输入端，其输入端连接到电源，该显示单元连接到中央处理器的显示数据输出端；该装置还包括电能表控制信号的驱动电路，继电器控制电路；该中央处理器输出的控制信号连接到该驱动电路的控制端，驱动电路的输出端连接到继电器控制电路的输入端，其继电器控制电路的输出端接继电器的线圈，电源通过继电器的触点与电压、电流信号采集电路连接。
所述的电能表控制信号驱动电路中，中央处理器的输出信号与驱动电路的输入端即三极管的基极连接，三极管的集电极与电源连接，三极管的发射极为其输出端。
所述的继电器控制电路由三极管和光电耦合器组成，光电耦合器的输入端接电能表控制信号驱动电路的输出端，该控制电路的输出端接继电器线圈。
该装置还包括上电电路，该上电电路至少设有一控制开关和一供电开关，该控制开关的控制信号端为该控制装置上电电路的控制端，其输出端为供电开关的控制信号端；该供电开关的主回路输入为供电电源，其输出为该控制装置的工作电源。
所述的用于输入预交电费代码的输入装置为输入键盘，其键值输出信号并行连接到中央处理器的输入输出接口。
本实用新型具有如下优点1)计数可靠，本实用新型通过光电耦合器将计数脉冲信号耦合到中央处理器的输入接口上，保证了装置计数的可靠性；2)本实用新型的信号采集电路配合上电控制电路，确保了只有在采样信号输入时才对中央处理器与显示单元供电，节省了电能；3)本实用新型通过双干簧管的设置，有效的避免了计数的干扰因素并且当该控制装置受到干扰或出现非正常使用情况时可自动关闭阀门。
图2为本实用新型的一实施例的电气原理图之一。
图3为本实用新型的一实施例的电气原理图之二。
参见图2，本实用新型的一实施例中，按下启动按钮QA，供电开关三极管T1导通，则接通供电电源BAT，为中央处理器提供工作电源为VCC。此时单片机IC1输出一保持信号HL，控制开关三极管T2导通，为三极管T1提供基极电流，使三极管T1始终导通，始终为单片机供电。
该装置的供电分为两部分，控制电路的电源是通过变压器隔离、IC8整流、IC5稳压后供给，电能表是由变压器隔离、二极管全波整流、稳压管稳压、滤波后供给；这样，使控制电路的电源与电能表完全隔离开，不受干扰，从而提高了单片机工作的稳定性和可靠性。
三极管T3、T4与相应的电阻构成电能表控制信号的驱功电路。当单片机输出开通/关断的信号ON/OFF到T4/T3的基极时，T4/T3导通，三极管T4/T3的输出KA/GU将高电位BAT耦合到继电器控制电路的输入端。
如图3所示，三极管Q5、Q6与二极管D5、D6和电阻R25、光电耦合器IC6B组成继电器J1接通的控制电路。当光电耦合器IC6A的输入端为高电位时，光电耦合器IC6A的输出接通，三极管Q3、Q4导通，继电器J1的线圈正向接通。其触点吸合。
三极管Q3、Q4与二极管D7、D8和电阻R24、光电耦合器IC6A组成继电器J1断开的控制电路。当光电耦合器IC6A的输入端为高电位时，光电耦合器IC6A的输出接通，三极管Q3、Q4导通，继电器J1的线圈反向接通。其触点断开。
该装置的输入装置是由中央处理器的输入输出口线P60-P67构成的键盘电路，用于输入预交费的代码。
购电时，通过代码发行管理系统对LCD所显示的数据信息进行数据变换后，生成一组新的八位购电码(此码是一对一性质的)，由键盘电路向单片机IC1输入，经单片机IC1判断无误后发出信号，通过驱动电路接通继电器，使电能表开始运行。
具体地，如图2、图3所示，单片机IC1发出ON信号，三极管T4导通，KA为高电位BAT，通过光电耦合器IC6A把高电位BAT耦合到三极管Q3、Q4的基极，使Q3、Q4导通，正向接通继电器J1，其触点吸合，接通电表，电流、电压信号采集电路接通。电压信号采样电路的输入端与电源连接，输出端连接到采样芯片IC3的V2a、V2n端子上，电流信号采样电路的输入端通过电流互感器接到电源线路上，输出端连接到采样芯片IC3的V1a、V1n端子上，采样芯片IC3输出信号输出至三极管Q1的基极，与移位寄存器IC4的输出信号进行与运算，使三极管Q1导通，通过光电耦合器IC7将此信号耦合到单片机IC1的输入端子IN上，把检测的结果送给单片机IC1进行处理，完成电能的计量、累计。
当存储的电能剩余量为“0”时，单片机IC1发出信号，通过驱动电路断开继电器，使电能表切断电路，单片机发出控制信号HL，使三极管T2关断，从而断开单片机的工作电源；此时再按动启动按钮QA，单片机的工作电源接通，仍可发出信号通过驱动电路接通继电器，使电能表接通电路。只有当存储的电能剩余量达到允许透支量时，单片机发出信号彻底关断电路。
最后应说明的是以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解其依然可以对本实用新型所揭示的技术方案进行修改或者等同替换；而一切不脱离本实用新型技术方案的精神和范围的修改和替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
权利要求1.一种代码交换预收费的电能表控制装置，至少包括用于处理计数信号及输入数据的中央处理器和与其连接的存储器，用于输入预交电费代码的输入装置，电压、电流信号的采集电路，用于显示输入数据及预交费余额的显示单元，该输入装置连接到中央处理器的输入输出接口，该电压、电流信号采集电路的输出端连接到中央处理器的采集信号输入端，其输入端连接到电源，该显示单元连接到中央处理器的显示数据输出端；其特征在于该装置还包括电能表控制信号的驱动电路，继电器控制电路；该中央处理器输出的控制信号连接到该驱动电路的控制端，驱动电路的输出端连接到继电器控制电路的输入端，其继电器控制电路的输出端接继电器的线圈，电源通过继电器的触点与电压、电流信号采集电路连接。
2.根据权利要求1所述的代码交换预收费的电能表控制装置，其特征在于所述的电能表控制信号驱动电路中，中央处理器的输出信号与驱动电路的输入端即三极管的基极连接，三极管的集电极与电源连接，三极管的发射极为其输出端。
3.根据权利要求1所述的代码交换预收费的电能表控制装置，其特征在于所述的继电器控制电路由三极管和光电耦合器组成，光电耦合器的输入端接电能表控制信号驱动电路的输出端，该控制电路的输出端接继电器线圈。
4.根据权利要求1所述的代码交换预收费的电能表控制装置，其特征在于该装置还包括上电电路，该上电电路至少设有一控制开关和一供电开关，该控制开关的控制信号端为该控制装置上电电路的控制端，其输出端为供电开关的控制信号端；该供电开关的主回路输入为供电电源，其输出为该控制装置的工作电源。
5.根据权利要求1所述的代码交换预收费的电能表控制装置，其特征在于所述的用于输入预交电费代码的输入装置为输入键盘，其键值输出信号并行连接到中央处理器的输入输出接口。
专利摘要一种代码交换预收费的电能表控制装置，包括一中央处理器和与其连接的存储器，键盘，电压、电流信号的采集电路，显示单元，电能表控制信号驱动电路，继电器控制电路，上电电路；该中央处理器输出的控制信号连接到驱动电路的控制端，驱动电路的输出端连接到继电器控制电路的输入端，其输出端接继电器的线圈，电源通过继电器的触点与电压、电流信号采集电路连接，该键盘连接到中央处理器的输入输出接口，该控制装置上电电路的控制端与中央处理器的上电保持信号端连接；控制装置上电电路的输入为供电电源，其输出为该控制装置的工作电源；本实用新型提高了控制装置计数的精确性与可靠性，同时采用间歇工作方式，节约电能。
文档编号G01D4/10GK2572343SQ0225737
公开日2003年9月10日 申请日期2002年9月20日 优先权日2002年9月20日
发明者赵开文, 江建尧, 黄志雄 申请人:大庆联谊伟华高科技有限公司