专利名称：可分高峰、低谷无线遥抄电度表的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电量的计量装置。
民用电度表已遍及企事业、学校和家庭，但已有的电度表存在两个问题。首先，为安全起见，通常电度表都安放在较高处，要观察、抄表均需携梯登高，尤其是遇阴雨、风雪天气，十分不便。
CN92234406.X号专利提供一种伸缩反射式方便抄表仪，它类似于根据潜望镜原理制成的光学抄表装置，但这种装置携带不便，且电度表安装位置高低不一，难以为抄表仪设计一个统一合理的尺寸。
CN93205451.X号专利提供一种电脑计费电度表，它虽然解决了计量用电的问题，但在电力系统中有一项重要指标即“线损耗计算”(该指标需计算每月在线路上的无用损耗)，如使用计量卡先付费后用电，由于各户用电量不一致，结算时间也不一致，因此难以计算该指标。同时，使用这种电表，势必要使电表安装位置降低，相应增加了不安全性。
CN92244416.1号专利公开了一种水、电、气表数据采集处理装置，它将多个计量表用微计算机网络来分多级管理，虽可解决上述问题，但方案较复杂，成本高，不易维护，当系统某一级损坏时，易造成全系统瘫痪，影响面太大。
其次，为提高能源的利用率，必须对高峰、平时、低谷用电区别计费。
CN87207082号专利申请公开了一种电度表分时计度控制器；CN86209675号专利申请公开了一种高峰、低谷电能计量装置；CN87204845号专利申请公开了一种单片微计算机分时计量通用模块；CN20501700号专利申请公开了一种程序控制峰－谷分计三相四线有功电度表。但上述四种方案存在如下问题当电度表停用后，数据会发生丢失；表内缺乏日历，只计总量，不能按月份计量；初值无法装定(或使用键盘装定)，因而给定期检修换表带来麻烦；需要对电度表进行太大的改造，不够经济。总之，上述方案难以解决高峰、低谷分时计费的问题。
本实用新型的目的旨在提供一种抄表简便，按高峰、平常、低谷分时计费的“可分高峰、低谷计量无线遥抄电度表装置”。
本实用新型包括表头、电度表节点装置和抄表装置，表头转盘上设有一宽一窄的两条黑色线条；电度表节点装置包括电度表转数脉冲发生电路、计量与控制部件、发射电路和接收电路；抄表装置包括接收电路、控制与记忆部件、PC机接口、键盘与显示器、发射电路。
电度表转数脉冲发生电路输出的电度表转盘数脉冲信号输出端接计量与控制部件；计量与控制部件分别接发射电路和接收电路。计量与控制部件由脉冲信号耦合电路、单片微计算机、实时日历钟、记忆部件、自动复位电路、单片DTMF(双音频)编／解码器组成。
电度表转数脉冲发生电路的输出端接脉冲信号耦合电路，脉冲信号耦合电路的输出端接单片微计算机的输入口，单片微计算机数据输出端接记忆部件(例如2K×8位的非易失性RAM)，单片微计算机还分别外接实时日历钟、自动复位电路和单片DTMF编／解码器。单片DTMF编／解码器的接收端与接收电路的解调DTMF信号输出端连接，单片DTMF编／解码器的DTMF信号输出端接发射电路，发射电路的调制无线电波发射端接天线。接收电路的输入端也接天线。
抄表装置中的接收电路的输入端与发射电路的输出端均与天线连接，接收电路的输出端接控制与记忆部件，控制与记忆部件由RS－232接口、单片微计算机、实时日历钟、记忆部件、自动复位电路、单片DTMF编／解码器以及键盘与显示器接收组成。
RS－232接口与单片微计算机的输入口连接，单片微计算机数据输出端接记忆部件(例如16K×8非易失RAM)，单片微计算机还分别外接实时日历钟、自动复位电路、单片DTMF编／解码器以及键盘与显示器接口，键盘与显示器接口再接键盘与显示器。单片DTMF编／解码器的接收端与接收电路的解调DTMF信号输出端连接，单片DTMF编／解码器的DTMF信号输出端接发射电路。
本实用新型与已有技术相比，具有以下的优点1)利用无线抄收技术，大大减轻抄表人员的劳动强度，减少失误及人为抄收的数据失准。
2)每天可各分为二个的峰、谷时间段来计量，有利于提高资源的利用率。
3)具有百年日历，可自动分闰年，数据可以长期保存在电表之内(一般有效期为10年，符合电力系统5年电表返检要求)。
4)每表一个计量装置，互不影响。
5)成本较低，每只表只增加百余元成本，回收快，可靠性高。
6)对电表无需太大的改造，只要有电力部分在电表回检时，略作改造即可。
7)具有自检测功能，有较强的抗干扰能力，及较高的可靠性。
图1为本实用新型的组成框图。
图2为电度表转盘。
图3为电度表转数脉冲发生电路原理图。
图4为计量与控制部件的组成框图。
图5为计量与控制部件的单片DTMF编／解码器原理图。
图6为计量与控制部件的自动复位电路原理图。
图7为计量与控制部件的脉冲信号耦合电路、单片微计算机、实时日历钟、2K×8非易失RAM电路原理图。
图8为电度表节点装置的发射电路与接收电路组成框图。
图9为电度表节点装置的发射电路原理图。
图10为电度表节点装置的接收电路原理图。
图11为控制与记忆部件的组成框图。
图12为控制与记忆部件的单片DTMF编／解码器原理图。
图13为控制与记忆部件的自动复位电路原理图。
图14为控制与记忆部件的实时日历钟电路原理图。
图15为控制与记忆部件的RS－232接口电路原理图。
图16为控制与记忆部件的单片微计算机、16K×8非易失RAM电路原理图。
图17为键盘与显示器接口电原理图。
图18为键盘与显示器电原理图。
以下将结合附图对本实用新型作进一步的说明。
本实用新型包括电度表节点装置和抄表装置。如图1所示，电度表节点装置包括电度表转数脉冲发生电路(1)、计量与控制部件(2)、发射电路(3)和接收电路(4)。抄表装置包括接收电路(5)、发射电路(6)、控制与记忆部件(7)、PC机接口(8)和键盘与显示器(9)。
如图2所示，在电度表的转盘上设宽窄不一的两条黑色薄膜线条。在电表的托盘架上放置电度表转数脉冲发生电路板，其电路原理图参见图3，图中红外发射接收对管T1发出的红外线经转盘上的黑条线条吸收后反射到接收管，经T2的放大整形形成了一宽一窄的两个连续脉冲，代表电度表转盘转数的此脉冲信号经三芯插头接计量与控制部件进行判读。
参见图4，计量与控制部件包括单片DTMF编／解码器(21)、自动复位电路(22)、脉冲信号耦合电路(23)、单片微计算机(24)、实时日历钟(25)、记忆部件2K×8非易失RAM(26)。
如图5至图7所示，来自电度表转数脉冲发生电路的脉冲信号经光电耦合器T3送到单片微计算机U1(8051)的输入口。计量与控制装置由U18051作为中央控制器，程序已烧入芯片内，其输入／输出口P1作为脉冲接收口。当一宽一窄的两个脉冲经P1口接收后，经单片微计算机进行判读(正／反转及计量)并滤去干扰脉冲，每转一圈将记入内部的存储器中，转过若干圈达到0.1度计量值时，中央控制器将取出当前时钟值与所设定的高峰、低谷、平常时段进行判断，属于峰、谷时间的计量值将累加至属于当月的峰、谷计量值，分别的送入带有2K×8位的非易失性RAM中的相应存储位置存储起来，每过一个月，其存储位置将移动，并保存上个月的高峰、低谷、平常值。同时，存储器内有一段总高峰、总低谷、总平常计量值存储单元，从而使各种数据都得到有效的保存。数据在无外界电源下至少保存5年以上。单片机控制的接收／发射电路平时总处于接收状态，一旦收到经接收电路接收的DTMF调频命令信号，则经单片DTMF编／解码器U4(MT 8880)接收后译成BCD码送到单片机内，单片机对命令解释后，根据命令，分别取RAM中的数据转换为DTMF的BCD码，送入单片DTMF编／解码器，再经发射电路发出。 实际上，由MT8880单片DTMF编／解码器译成BCD码后，该编／解码器将立刻产生中断通知中央控制器，中央控制器根据收到的完整的命令串后，判断是否要求本节点进行数据收发工作，是则将根据命令取出高峰、低谷、平常等各种值按DTMF编码(每秒中可发20个编码)，由编／解码器转换为DTMF信号，然后将发射电路置于发射状态，将信号发出，在抄表装置与节点间由于使用了“校验和”(对发出的数据最后有一个字节做校验)和“握手命令”(对校验和不对的数据进行重发、认定)，可靠地保证数据收发的准确性、完整性和抗干扰性。使用DTMF编码，具有很高的抗干扰能力，特别适合于电力系统强电磁干扰的环境下使用。
实时日历钟电路中以U6(MC14681)作为永久日历钟，它是一种具有闰年自动调整的可编程日历钟。因此，在外部用抄表装置通过命令控制，可由中央处理机向其内部进行数据设置等各种操作。上述日历可提供年、月、日、时、分、秒以及闰年自动调整，在日历钟的基础上，电表的读数数据可按年、月来分别保存。而且该日历钟在外部电源中断的情况下，使用内部备用电源可保证时钟的运行达10年之久。
自动复位电路由单稳态触发器与反相器组成，由中央处理机定时(10ms)发出脉冲维持单稳态电路不返回原态，当中央处理机受到强干扰而失控时，不能再发出脉冲，这时单稳态触发器返回原态，使单片机的RST端产生硬件复位，迫使中央处理机重新进入正常工作状态，有效地保证了整个控制装置的可靠性。
如图8至图10所示，电度表节点装置的发射电路包括放大电路(31)、本振电路(32)、缓冲电路(33)、激励电路(34)、功放电路(35)；接收电路包括高放电路(41)、混频电路(42)、中放电路(43)和鉴频电路(44)。采用直接调频的单频单工方式，发射与接收状态受控制装置控制，以分别加电源方式，使发射与接收部分分别进入工作状态。在发射状态下，接收控制装置送来的DTMF信号经调制为30.125MHZ的无线电波发射出去；在接收状态下，从天线接收到的信号经高放、混频、中放、鉴频电路解调成DTMF信号送到计量控制装置进行DTMF解码。上述频率可根据用户当地无线电管理委员会所批准频率进行变更。
发射与接收电路的天线匹配网络为共用。发送时，DTMF信号经T1、T2(参见图9)组成的放大电路放大，由R8送入T3、X1、VD1组成的本振电路，V级为变容二极管，其容量可随DTMF信号由数十PF变至数百PF，从而使本振电路的频率相应变化，实现了DTMF的频率调制，本振电路的频率(在31.625MHZ时为10.39MHZ加上455KHZ)可随频率不同而不同。该信号经集电极负载L1、C8选出了倍频后，经C9送入T4缓冲放大(当频率高时，该缓冲级可能有3，6，9，12，15等倍频级)并由L2、C12送出经放大的基波后由C11送入由T5组成的丙类激励和T8组成的丙类功率放大，C15、C16、L4组成激励输出选频网络，经T6放大的射频信号最后由L6、L8、C28、C27构成的天线匹配网络后由天线发射出去。
接收电路由U1完成混频、中放、鉴频和静噪(参见图10)。由天线接收的信号经阻抗匹配网络并由B1调谐后送入T10、T11组成的共发－共基低噪声高放电路，D2、D3为保护二极管，放大的信号经B2耦合后至U1第16脚进行混频，T9、X2组成本振电路，振荡频率比发射频率低455KHZ，该频率由R3、C24送至U1的第1脚，经三端陶瓷滤波器滤波后，由U1的第5脚送入U1的内限幅放在电路放大，并经中放后由8脚送入鉴频电路，B4为鉴频解调线圈，经解调后的信号经U1的内缓冲放大后由9脚输出DTMF信号，送入计量与控制部件。
抄表装置的发射电路和接收电路与电度表节点装置的基本类似，仅考虑到可以使用车载工作方式，因此加大了发射功率(达5W)，从而保证在城市楼群地区，发射与接收的距离可达2Km。
如图11至图18所示，控制与记忆部件包括单片DTMF编／解码器(71)、自动复位电路(72)、单片微计算机(73)、RS－232接口(74)、实时日历钟(75)、16K×8非易失RAM(76)、键盘与显示接口(77)。控制与记忆部件的基本结构与电度表节点装置的计量与控制部件的也基本类似，但是增加了记忆部分，加大了存储器；减掉了脉冲接收口，增加了RS－232接口以便与IBM PC计算机系统连接，将收到的各个节点数据送入计算机系统内进行处理，或者从计算机系统接收要进行抄表的节点号；增加了键盘与显示器及其接口(参见图17的U13)，使操作人员可用自动或手动方式对节点部分的数据进行初始设置或接收所需要的数据，收到的数据可存入大容量存储器中。键盘采用4×4键盘(参见图18)，显示为LCD 20×2行ASCII字符显示器，键盘操作见如下的抄表装置使用说明。
(1).当未输入节点号时，按〈↑〉或〈↓〉键，将显示
这时按〈执行〉键，即进入自动收发操作。收、发结束，显示
按〈显示〉键，即可用〈↑〉或〈↓〉键分别流览月读数和总读数。
月读数的显示为
表示为月平均读数。
表示为月高峰读数。
表示为月低谷读数。
总读数的显示为
表示为累计平均读数。
表示为累计高峰读数。
表示为累计低谷读数。
(2).输入节点号按〈功能〉键后，显示屏清屏，然后按数字键〈0〉。屏幕为
光标闪动，按数字键以输入节点号，最后按〈执行〉键。随后屏幕上的节点号从第二行换到第一行。
(3).当节点号于显示屏的第一行的情况下。按〈执行〉键，即为自动收、发操作。
(4).初始时间设定当节点号位于显示屏的第一行时，按〈功能〉键＋〈1〉键进入初始时间设定。显示屏显示
输入初始时间。
当〈执行〉键按下后，显示屏会显示“Wait...”直到显示“O.K”。表示初始化电表的时钟工作已经完成且接收无误。若出现显示“ERROR”则表示电表系统有问题。
(5).峰、谷时间设定当节点号位于显示屏第一行的情况下，按〈功能〉键后，显示屏清屏，然后按数字键〈2〉，屏幕为
输入第一段高峰时间。
输入第二段高峰时间。
输入第一段低谷时间。
输入第二段低谷时间。
不需要的时间段请输入9999。当第二个时间段输入完成后，按〈执行〉键，显示屏为
按〈执行〉键发送，按〈C〉键不发送，保留于内存作为统一的高峰和低谷时间。
若不输入节点号的情况下，直接按〈执行〉键＋〈2〉键也作为统一的高峰和低谷时间设定。在最后一个数字输入时，按〈执行〉键，屏幕显示O.K以后可以在节点号位于显示屏第一行的情况下，按〈功能〉键＋〈3〉对节点进行高峰和低谷时间设定操作。
(6).初始数据设定当节点号位于显示屏的第一行时，这时可按〈功能〉键＋〈4〉键进行设定初始数据操作。
输入初始平均数。
输入初始低谷数。
输入初始高峰数。
以上三个数据全部输入后，屏幕将显示“Wait...”直到“O.K”。若显示“Error...”表示电表有问题。
(7).请求电表发送某月数据当节点号位于显示屏的第一行时，这时可按〈功能〉键＋〈5〉键进行请求电表发送某月数据操作。
输入月数。
等待直到“Wait...”变为“O.K”。即可用〈↑〉或〈↓〉键翻阅数据。翻阅完毕。按〈退改〉键清除。
(8).结束一个节点的工作当对一个节点进行了手工操作(例如，设定初始时间、数据等工作)后，必需按〈功能〉键＋〈6〉键以关闭相应的节点的收、发工作
(9).接收节点号将抄表装置的RS－232连接电缆连接到微计算机系统的任意一个串行口上，然后启动微机系统中专为抄表装置开发的收发程序，选择“发送节点号”这一项，当系统荧光屏上出现“按抄表装置〈功能〉键＋〈7〉键接收节点号”时，按抄表装置上相应的键，抄表装置显示屏将显示
当节点接收完成，系统荧光屏上出现“发送节点号完成，按任意键返回前级选项单。”抄表装置显示屏将显示
XXXXXX为第一个节点号，SSSS为节点总数。
(10).发送节点数据将抄表装置的RS－232连接电缆连接到微计算机系统的任意一个串行口上，然后启动微机系统中专为抄表装置开发的收发程序，选择“接收节点数据”这一项，当系统荧光屏上出现“按抄表装置〈功能〉键＋〈8〉键发送节点数据”时，按抄表装置上相应的键，抄表装置显示屏将显示
当节点数据接收完成，系统荧光屏上出现“接收节点数据完成，按任意键返回前级选项单。”抄表装置显示屏将显示
XXXXXX为第一个节点号，SSSS为节点总数。
权利要求1.一种可分高峰、低谷无线遥抄电度表，包括表头，其特征是(1)表头的转盘上设有一宽一窄的两条黑色线条；(2)还设有电度表节点装置，电度表节点装置包括电度表转数脉冲发生电路、计量与控制部件、发射电路和接收电路，电度表转数脉冲发生电路输出的电度表转盘转数脉冲信号输出端接计量与控制部件，计量与控制部件分别接发射电路和接收电路；计量与控制部件由脉冲信号耦合电路、单片微计算机、实时日历钟、记忆部件、自动复位电路、单片DTMF(双音频)编/解码器组成；电度表转数脉冲发生电路的输出端接脉冲信号耦合电路，脉冲信号耦合电路的输出端接单片微计算机的输入口，单片微计算机数据输出端接记忆部件，单片微计算机还分别外接实时日历钟、自动复位电路和单片DTMF编/解码器，单片DTMF编/解码器的接收端与接收电路的解调DTMF信号输出端连接，单片DTMF编/解码器的DTMF信号输出端接发射电路，发射电路的调制无线电波发射端和接收电路的输入端接天线；(3)还设有抄表装置，抄表装置包括接收电路、控制与记忆部件、PC机接口、键盘与显示器、发射电路，其中接收电路的输入端与发射电路的输出端均与天线连接，接收电路的输出端接控制与记忆部件，控制与记忆部件由RS-232接口、单片微计算机、实时日历钟、记忆部件、自动复位电路、单片DTMF编/解码器以及键盘与显示器接收组成，RS-232接口与单片微计算机的输入口连接，单片微计算机数据输出端接记忆部件，单片微计算机还分别外接实时日历钟、自动复位电路、单片DTMF编/解码器以及键盘与显示器接口，键盘与显示器接口再接键盘与显示器，单片DTMF编/解码器的接收端与接收电路的解调DTMF信号输出端连接，单片DTMF编/解码器的DTMF信号输出端接发射电路。
专利摘要属电量计量装置，包括表头、节点与抄表装置，节点装置包括转数脉冲发生电路、计量控制部件、发射接收电路，计量控制部件由脉冲信号耦合、单片机、日历钟、记忆部件、自动复位、单片DTMF编/解码器组成。抄表装置包括接收发射电路、控制记忆部件、PC机接口、键盘与显示器，控制记忆部件由接口、单片机、日历钟、记忆部件、自动复位、编/解码器以及键盘与显示器接口组成。可减轻劳动强度，减少失误，分峰谷计费，可靠性高。
文档编号G01R11/00GK2181004SQ9420331
公开日1994年10月26日 申请日期1994年1月27日 优先权日1994年1月27日
发明者刘榕和 申请人:刘榕和