专利名称：磁卡式电度表的制作方法
技术领域：
本发明涉及电能计量领域。现有技术不足之处是供电电度计量通常使用感应式电度表，它是将电能信号转变为园盘转动带动机械计数器累加，管理收费靠供电部门抄表，先供电后收费。数字式电度表在记录显示方面采用电子技术。管理收费仍需抄表，而且停电保留记录需使用价格高的E2PROM存储器。
本发明的目的在于避勉上述现有技术之不足，提供一种磁卡式电度表，用磁卡做为电度数的记录媒体，用户根据需要向供电部门付一定数量的钱，供电部门在磁卡内“写”入一定量的电度数，将磁卡插入磁卡式电度表内，便可启动供电。磁卡式电度表计量采用减1计数，当预写的电度数用完，电度表自动断电停供。磁卡内记录有密码，当用户私自改写数据时，将会把密码破坏，电表会识别出后自动断电停供。市电意外停电，磁卡可保留当时的记录，当市电恢复正常时，电度表按原记录继续计量。这样，供电管理不但可节省大量人力、物力，而且做到先收费后供电，改变了供电管理模式，为发展电力提供充足的资金。
本发明的目的，可通过以下措施来实现将传统的感应式电度表，用磁卡式电度表来取代，由磁卡，磁卡读出、写入，显示装置，电能计量电路和密码设置比较控制电路组成一种新一代磁卡式电度表。
图1为磁卡式电度表的一种外形设计壳体(1)是用ABS工程塑料压制而成，全部电路安装其内并用铅封封死，以防私自打开壳体改动电路。数字显示屏(2)显示当前磁卡内所现存电度数的多少。磁卡式电度表采用减1计数方式，用户每使用1／10度电能，数字显示屏(2)的十分位便会减1，当全部位数减完为零时，磁卡式电度表会自动断电停止供电。插卡口(3)是磁卡插入电度表的位置，写有一定量电度数的磁卡插进插口(3)，便会启动电表开始工作。接线盒(4)上有四个接线孔，内有四个接线端子，两进两出，线路联接好后用铅封封死，以防私自打开接线盒(4)改动接线。
图2为磁卡式电度表的电功能原理图。当磁卡(2－1)插进插口(3)时，便会触动微动开关K1，产生一个脉冲信号Q0、Q0通过逻辑或门(2－3)便是磁卡读出器(2－4)的读卡脉冲RD，磁卡读出器(2－4)在读卡脉冲RD的作用下，会将磁卡所记录的数据和密码读出，并分别在密码锁存脉冲CP作用下锁存在密码锁存器(2－5)内，在数据锁存脉冲LE作用下锁存在数据锁存7段译码器(2－6)内；在计数器锁存信号PE作用下锁存在减1计数器(2－7)内。被锁存在数据锁存7段译码器(2－6)内的电度数通过LED显示出来。而密码锁存器(2－5)内的密码与密码设置器(2－8)的内容通过比较器(2－9)进行比较，若两者相等，比较器(2－9)输出P为1，若两者不相等，比较器输出P为0。当比较器(2－9)输出P为1，同时减1计数器(2－7)的借位QSO为1时，逻辑与门(2－10)输出为高电平，打开供电开关K2向用户供电，当比较器(2－9)输出P为0或减1计数器(2－7)的借位信号QSO为0时，逻辑与门(2－10)输出低电平，关断供电开关K2，停止向用户供电。
磁卡式电度表正常工作过程是分压电阻R1、R2接在市电进线端，电压变送器(2－11)随时反映市电电压的电压信号V。电阻R3串接在供电回路上，电流变送器(2－12)随时产生反映供电电流的电流信号I，反映市电的信号V与反映供电电流的信号I经乘法器(2－13)相乘产生电功率信号N，N＝IV，电功率信号反映了用户电功率的大小，将电功率信号N，经压频变换器(2－14)变换成一定的频率信号F。对频率信号的计数相当于功率信号N在时间轴上的积分运算。电功率信号越大频率信号F的频率越高，在单位时间内计数也就越多，此计数便可准确表示所用电度数的多少。由于压频变换器(2－14)工作频率的线性范围所定，必须将频率信号按一定的比例通过分频器(2－15)分频，可得到每0.1度电一个的脉冲信号TR1。TR1经单稳触发器(2－16)整形产生一定宽度的脉冲信号Q1、Q1信号经逻辑门(2－3)产生读卡信号RD，密码锁存信号CP，数据锁存信号LE和计数器锁存信号PE。被读出的数据一方面显示出来，同时锁存在减1计数器(2－7)内。单稳触发器(2－16)的输出脉冲Q1经过延时器(2－17)延时产生减1计数器(2－7)的减1脉冲信号CPD，减1计数器(2－7)在CPD作用下，把锁存在计数器内的数字减1。CPD信号经延时器(2－18)延时产生写卡信号WR，磁卡写入器(2－19)在WR作用下将减过1的数据重新写进磁卡(2－1)内，这样每使用0.1度电，电度表就如上述循环一次，当数据减1到零时，减1计数器(2－7)的借位信号QSD便会为0，这样，逻辑与门(2－10)的输出便会为低电平，关断供电开关K2停止供电。
由于密码是混杂在磁卡内的电度数内的，当用户私自改写磁卡内的电度数据时，必然将密码也改变了，这样磁卡读出器(2－4)所读出的密码与密码设置器(2－8)所设置的密码将不同，比较器(2－9)输出P将为0，逻辑与门输出低电平，从而关断供电开关K2停止供电。密码设置器(2－8)所设置的密码是在电度表生产时统一设置的，只有供电部门可以掌握改动，磁卡内的密码是由供电部门按电度表内的密码用专用设备与进磁卡的，其他人无权也无法任意改写。
由于微动开关K1的开关动作只能产生读卡脉冲RD及锁存信号CP、LE、PE，不能产生减1脉冲CPD及写卡脉冲WR，所以只要磁止内数据为零或密码不对，反复插拔磁卡也无法启动磁卡式电度表工作。
图3，图4是磁卡式电度表实施例如图3所示，市电电压经电阻R1、R2分压产生交变的电压信号V，电压信号V送入运放A1，运放A1、A2及电阻R4、R5、R6、R7，二极管D1、D2、电容C1组成绝对值放大器，将交流电压信号V整流放大，调整R4的阻值可调整绝对值放大器的放大倍数。电容C2、C3和电阻R8是π型滤波器，可使电压信号V平滑。
电阻R3是串接在供电回器中的，R3上的压降信号反映了回路中电流的大小，交变的电流信号i送入运放A3，运放A3、A4及电阻R9、R10、R11、R12，二极管D3、D4电容C4组成绝对值放大器，将交流电流信号i整流放大，调整R9的阻值，可调整绝对值放大器的放大倍数。电容C5、C6和电阻R13是π型滤波器，可使电流信号I平滑。
IC1 EXAR XR－S200P以及外围电阻电容组成模拟乘法器，电压信号V和电流信号I分别联接在IC1的5脚和7脚上，IC1的14脚输出便是信号V和信号I的乘积功率信号N，IC2ADVC32及外围电阻电容组成压频变换器，功率信号N联接在IC2的1脚上，IC2的7脚输出便是频率信号F。IC3、CD4024、IC4、CD4024构成两级分频器。将频率信号F联接在IC3的输入CP端1脚上，IC3的输出Q端3脚联接在IC4的输入CP端1脚上，IC4的输出Q端3脚便产生频率信号F的分频信号TR1，经调整，可每使用0.1度电产生一个TR1脉冲。
如图4所示IC5、CD4098是双单稳触发器，其一半作为插卡时微动开关K1所产生的脉冲信号TR0的整形，另一半作为分频后的TR1脉冲信号的整形，调整其电阻、电容值可使其输出有一定的脉冲宽度。微动开关K1由插卡触动，将信号微分接在IC5的TR端的4脚上，IC5输出Q端6脚便会产生一定宽度的脉冲Q0，分频后的TR1脉冲联接在IC5的TR端12脚上，IC5输出Q端10脚便会产生一定宽度的脉冲Q1。脉冲Q0、Q1通过逻辑或门IC20、CD4071逻辑或产生读卡脉冲RD、密码锁存信号CP、数据锁存信号LE及计数器数据锁存信号PE。IC6、CD4098也是双单稳触发器、将其作为两个延时器使用。IC5的输出
端9脚联接在IC6的输入TR端4脚上，IC6输出Q端6脚上便产生一个延时于脉冲Q1一定时间的减1计数脉冲CPD。同理，将IC6输出
端7脚联接在IC6输入TR端12脚上，IC6输出Q端10脚便会产生一个延时于减1计数脉冲CPD1一定时间的写卡脉冲WR，调整其电阻电容，可以调整延时间的长短。IC7是磁卡读出器，可从磁卡中并行读出32位二进制数，其中16位为电度数，16位为密码数。磁卡读出器IC7在读卡脉冲RD作用下，并行读出数据和密码。IC8－IC11、CD4511是BCD一锁存／7段译码／驱动器。从磁卡读出器读出的16位电度数，在数据锁存脉冲LE作用下，锁存在IC8－IC11内，经7段译码器，驱动LED显示电度数。从磁卡读出器读出16位密码数，在密码锁存脉冲CP作用下，锁存在IC12－IC15内。密码设置器是由开关组K3构成的，开关不同的状态可设置出不同的密码。锁存在密码锁存器中的密码与密码设置器预先设置的密码，在数据比较器中进行比较，IC16－IC19、CD14585是数据比较器。其有三个输出端A＝B、A＞B、A＜B，我们只采用其A＝B端，只有16位密码数与所设置的密码数相同时，IC16－IC19的A＝B端才全为1，IC20、CD4081是逻辑与门，IC16－IC19的A＝B端联接在IC20的两个与门输入端上，而这两与门的输出再联接在一个与门的输入端上，其输出端信号P是IC16－IC19的四个A＝B端的逻辑与。只有在这四个A＝B端都为1时，P才为1。IC21－IC24、CD40192级联为十进制计数器，在减1脉冲信号CPD作用下，进行减1计算，IC25为磁卡写入器，在写卡脉冲WR作用下，将减1后的16位电度数写入磁卡M，当IC21－IC24全部减为0时，IC24的借位信号端QSO便为0，减1计数器的借位信号QSO与数据比较器的A＝B信号P通过逻辑与门控制供电开关K2。根据供电功率的大小，可选择供电开关K2的型号以满足用户所需。本发明试验效果良好。
本发明的优点是1、以磁卡作为记录煤体，停电时可保留记录，并改变了供电管理模式，实现先收费后供电，免去供电部门挨户抄表的麻烦，节省人力、物力。
2、采用耗电低的CMOS电路大大降低了电度表自身损耗，节省电能。
3、利于制成专用IC蕊片，大大降低了电度表的生产成本。
4、采用微电子技术，减1计数，大大提高了电度计量精度。
5、具有密码识别功能防止偷电。
以上实施例电路构成的功能样机充分表现出磁卡式电度表的优越性能。
权利要求1.本发明是一种电度表，其特征在于用磁卡作为电能记录媒体，由磁卡、磁卡读出写入显示装置，电能计量电路和密码设置比较控制电路组成。
2.根据权利要求1所说的电度表，其特征在于所说的电能计量电路是由乘法器，压频变换器，分频器，减1计数器组成。
3.根据权利要求1所说的电度表，其特征在于所说的密码设置比较控制电路由密码设置器，密码锁存器，比较器、逻辑门电路、控制开关组成。
专利摘要一种磁卡式电度表，属于电能计量领域，其主要特征在于由磁卡、磁卡读出写入显示装置，电能计量电路和密码设置比较控制电路，构成一种新式磁卡式电度表，电度数和密码由供电部门预先写入磁卡，售给用户，减1计数为零时，或磁卡被私自改写密码破坏时，能自动断电，省去抄表，节省人力，便于供电管理，防止偷电，可广泛用于厂矿、民用供电领域。
文档编号G01R22/00GK2166458SQ93216578
公开日1994年5月25日 申请日期1993年6月24日 优先权日1993年6月24日
发明者苗峪生, 姜振东, 王承明, 芦复元, 李长林, 陆遥, 范玮华 申请人:苗峪生, 姜振东