专利名称：电卡式单相电能表的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种智能化的单相电度表，属于电力计量设备的技术领域。
单相电能表的应用非常广泛，无论是在民用方面或企业，都少不了使用单相电能表，但到目前为止，无论哪一种单相电能表均采用的是机械记数法，由电管部门每月上门抄下该月所用电的数量，然后还要第二次上门收费，这种落后的管理方法至今仍然还未改观，不仅供电部门感到不方便，就连用户也觉得此法非改不可，因为用户一旦接到缴费通知，就必须派专人等候，这样会浪费用户大量的时间。别外，供电部门一般是先供电，后收费，这不仅会造成大量拖欠电款的问题，而且对供电部门的资金周转带来不便。
本实用新型的发明目的就是提供一种具有自动记录用电量限制用电负荷不用上门抄表、收费，而是采用先买电，后供电方法的电卡式单相电能表。
本实用新型的电卡式单相电能表主要由单片机(1)，显示器(2)，电源(3)，信号拾取(4)，输出控制(5)，光报警及工作状态指示(6)，自动复位(7)，数据保存(8)，掉电检测(9)，电卡(10)所组成。其中单片机(1)为U1，显示器(2)包括DG0，DG1，DG2，DG3和T4，T5，T6，T7；电源(3)包括变压器BT，整流B1及稳压电路“7806”；信号拾取(4)包括光电管U7，晶体管T1及比较器U2-1和反相器U3-1；输出控制(5)包括开关管T2，过零触发器U8，双向可控硅TR，继电器J，电阻R8～R13；光电报警及工作状态指示(6)包括LED1，LED2，LED3及电阻R14，R15，R16；自动复位(7)包括低电压检测电路U6，反相器U3-2，电阻R17；数据保存(8)为存贮器U5；掉电检测(9)包括U4，U2-2及可调电阻W1；电卡(10)为存贮器U8，其中电卡(10)，可与电能表本体分开，通过电能表上的插口与电能表本体相连接。该电能表以单片机(1)为中心，其“P00-P07”口与显示电路(2)相连接，P10，P11，P12，P14口与数据保存(8)相连接，P15，P16，WR，RD口通过插口与电卡(10)相连接，用电信号输入口P13与信号拾取(4)U3-1的输出端相连接，单片机(1)的“RESET”端与自动复位(7)中的反相器U3-2的输出端相连接，“T0，T1”口与输出控制(5)中的输入端即电阻R8和U8的输入端相连接。电源(3)中的集成稳压电路“7806”的输出端与负荷之间串接有一个正向二极管D1，在该二有管D1的正负两端与地之间分别接有一个电容C4，C5，掉电检测(9)的信号输入端接在“7806”的输出端即二极管D1的正端。单片机(1)的P21～P23分别与光报警及工作状态指示(6)中的LED1，LED2，LED2的负端相连接。
其工作原理为，当信号拾取(4)中的U7接收到转盘上的脉冲信号后，由晶体管T1放大，由限幅比较器U2-1及施密特整形电路U3-1形成一个标准的TTL电平信号送至单片机(1)U1的P13口进行处理，当U1的T0和T1口同时输出低电平时，过零触发器U2中的发光二极管导通，从而使接收三极管导通，触发可控硅导通，吸合继电器实现跳闸控制。当电源(3)的电压V2低于4.5V时，U6的1脚输出低电平，经反相器U3-2后，自动复位U1。掉电检测(9)中的电压调整器U4的2脚输出一个标准3.3V的电压给U2-2，电源(3)的输出电压V1的电压降到5.1V时，U2-2输出低电平，触发U1中断，U1将RAM中的数据转存到U5中，实现掉电数据保护操作。
本实用新型具有结构简单成本低和使用方便的优点，该电能表的所有元器件均安装在一块线路板上，并与原电能表共同组成一个整体；在采集信号方面，由于采用了非接触反射式获取用电信号，在电能表出线端处串入控制电源的继电器，不改变电度表原有结构，不影响电度表的计量精度；在管理方面，该电能表采取保密措施，用电卡与电能表主体部分配套使用，可识别伪卡或不配套的用电卡。别外用电卡与其写入装置与计算机接口后，可打印出该用户的用电情况；在经济效益方面，由于用户需先持用电卡到供电部门购买用电量后才能使用，故可以彻底杜绝拖欠电费的现象，对电力比较紧张的地区，还可用计划售电的方法达到计划供电的目的，同时也免除了供电部门长期上门抄表收费的麻烦；在提示功能方面，在使用时，当电能表的剩余电量还有10度时(可根据实际需要，人为的设定)，该电能表发出跳闸报警，此时报警指示灯亮，提醒用户，现在余下的电不多了，需要再次购买用电指标，用户将用电卡插入电能表主体的插口进行恢复用电，就可以继续使用，直至完全用完。若在报警后及时购买用电指标，然后将用电卡插入电能表主体部分的插口，则电能表会自动将新的用电量与剩余部分的用电量进行累加，继续使用。另外该表还可以控制用户的用电负荷量，当该用户的用电负荷超过额定值时，该表会自动跳闸，避免了整条线路断电的情况发生。
图1是本实用新型的电路结构框图。
图2是实用新型的电路原理图。
图3是图2的左半部分放大图。
图4是图2右半部分放大图。
图5是本实用新型显示器(2)的电路原理图。
本实用新型的实施方案如下单片机(1)采用型号为“80C51”的单片微处理器，显示器(2)采用四位七段数码显示器，其接口P00～P07和P2.3～P2.6分别对应与“80C51”的P00～P07和P2.3～P2.6相接；电源(3)的稳压部分采用型号为“7806”的集成稳压电路，在其输出端串接一只降压二极管，使电源部分的实际输出电压为5.3V，而掉电检测(9)的信号输入端接在集成稳压块“7806”的输出端即二极管D1的正端，以确保当电源掉电时，能及时将数据存入数据保存(8)中，数据保存(8)和电卡(10)均采用E2PROM存贮器，为减少与“80C51”的接线根数，因此采用串行的E2PROM存贮器，“80C51”的P10，P11，P12，P14口与数据保存(8)即U5相连接，P15，P16及WR，RD口通过外接插口与电卡(10)相连接。信号拾取(4)的信号采集方式为间接采集方式，即由U7从普通电能表的转盘上采集信号，转盘每转一圈，采集一次信号，该信号经T1的放大和U2-1，U3-1的整形后，由U3-1输出端送入“80C51”的P13进行综合处理。U7采用红外发射，接收对管TIL139，并安装在电能表转盘外的一侧。输出控制(5)的输入端与“80C51”的T0，T1相连接，通过T2的放大和U8的光电隔离后，由双向可控硅TR驱动控制继电器J，以达到控制用户负荷的目的，光电报警及输出状态指示(6)由LED1，LED2，LED3构成，LED1的正端接+5V，其负端与“80C51”的P22相连接，LED2和LED3的正极分别通过电阻R15，R16与电源相接，其LED2，LED3的负端分别与“80C51”的P21，P20口相连接，当供电的电量剩余值达到所设定值(如10度)时，LED2亮，当完全用完时LED2闪烁。当将用电卡插入电能表本体的接口时，读卡成功，则LED3亮，若是伪卡，读过的卡，则LED3闪烁。LED1为用电指示。自动复位(7)主要由U6(MC34064)构成，其信号输出端经过反相器U3-2与“80C51”的“RESET”端相连接，根据以上所述，便可组成本实用新型的电卡式单相电能表。
权利要求1.一种用于记录和控制用电量的单相电能表，由信号采集部分和信号处理部分以及控制部分所组成，其特征在于该电能表由单片机(1)，显示器(2)，电源(3)，信号拾取(4)，输出控制(5)，光报警及工作状态指示(6)，自动复位(7)，数据保存(8)，掉电检测(9)，组成电能表本体，通过插口与电卡(10)相连接，其中电卡(10)可与电能表本体分开，该电能表以单片机(1)为中心，其“P00～P07”口与显示电路(2)相连接，P10，P11，P12，P14口与数据保存(8)相连接，P15，P16，WR，RD口通过插口与电卡(10)相连接，用电信号输入口P13与信号拾取(4)U3-1的输出端相连接。
2.根据权利要求1所述的电卡式单相电能表，其特征在于电源(3)中的集成稳压电路“7806”的输出端与负载之间串接有一个正向二极管D1，在该二极管D1的正负两端与地之间分别接有一个电容C4，C5，掉电检测(9)的信号输入端接在“7806”的输出端即二极管D1的正端。
3.根据权利要求1或2所述的电卡式单相电能表，其特征在于数据保存(8)和电卡(10)均采用串行的“E2PROM”存贮器，并直接与“80C51”相接。
4.根据权利要求3所述的电卡式单相电能表其特征在于信号拾取(4)中的传感头U7采用红外发射，接收对管，并安装在电能表转盘外的一侧。
专利摘要电卡式单相电能表是一种智能化的单相电度表，属于电力设备中的计量仪器，它主要由单片机(1)，显示器(2)，电源(3)，信号拾取(4)，输出控制(5)，光报警及工作状态指示(6)，自动复位(7)，数据保存(8)，掉电检测(9)，电卡(10)所组成。该电能表以单片机(1)为中心，其电卡(10)可与电能表部分分开，通过电能表本体上的插口与电能表相连接输入数据。数据保存(8)和电卡(10)均采用串行的E
文档编号G01R11/00GK2243082SQ9424272
公开日1996年12月18日 申请日期1994年10月22日 优先权日1994年10月22日
发明者蒋玉俊 申请人:东南大学