专利名称：复计费率电卡式电度表的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电卡式电度表，属于电工计量设备领域。
电度表是用来记录用户所用电量，作为供电管理部门核收电费的依据的。传统的感应系电度表主要由电磁线圈和机械计数器构成，它只能记录用电量，不能对用户的用电方式进行控制，因而不利于计划用电和电费的收缴。针对此种情况，目前已有微机控制的复计费率数字电度表出现，它采用电费卡(电卡或磁卡)和微机计量控制电路，电费卡由供电部门按计划出售，计量电路对所用电量进行计量，当电费卡中的购电量耗尽时，控制电路切断供电，从而达到了计划用电和电费收缴的目的。但其成本高于传统电度表，且在低价位情况下，不能达到较高的计量精度。
鉴于上述，本实用新型将提供一种成本低、可靠性高且具有计划用电和预付电费功能的复计费率电卡式电度表。
为达到以上目的，本实用新型采用以下方案复计费率电卡式电度表，包括感应系电度表和控制电路，其特征在于所述控制电路由直流电源、备用电池、功能键、蜂鸣器、光电传感器、单片机、电卡及电卡读写器、时钟及数据保存芯片、串并转换芯片、显示器和串接在供电回路中的断电继电器组成，其中光电传感器装在感应系电度表的度盘处，其输出接单片机的一个中断脚，功能键接单片机的另一个中断脚，电卡读写器、时钟及数据保存芯片两者的数据端和时钟端分别接单片机的两个输入输出脚，时钟及数据保存芯片的电源端接备用电池，单片机的一个输入输出脚接蜂鸣器，单片机的另一个输入输出脚接断电继电器的控制端，单片机的串行口经串并转换芯片接显示器的段数据口，单片机的输入输出口接显示器的位数据端。
用户将从供电局购买的电卡插入电卡读写器后，卡中记载的电量被存入数据保存芯片中。此后单片机对光电传感器采集的用电量进行累计计数，并更新数据保存芯片中的存电量，当存电量所剩不多时，单片机使蜂鸣器报警，当存电量为零时，单片机通过继电器切断供电回路。
本实用新型的优点是由于控制电路采用的元件少，且感应系电度表中的机械计数器可省却，故成本可较微机数字电度表低；由于用电量的计量是针对度盘的转数进行的，故可达到原感应系电度表的精度及计量可靠性；由于采用时钟及数据保存芯片，故可按不同的复计费率计费并长时间的保存必要数据；由于电卡必须从供电局购买，故具有计划用电和预付费功能。
以下结合附图和实施例对本实用新型作详细说明。
图1是本实用新型的控制电路原理图。
本实用新型由感应系电度表和控制电路组成，电度表中原有的机械计数器可省却。装在电度表中的控制电路由图1所示的直流电源、备用电池BAT、功能键KEY、蜂鸣器BUZZER、光电传感器OP、89C2051单片机U1、电卡(为AT240C2E2ROM芯片，图中未画)、电卡读写器IC CARD、8583E2ROM数据保存芯片U2、74LS164串并转换芯片U5、显示器LED和串接在供电回路中的断电继电器REL组成。其中市电经变压器TF隔离后，经整流器BRIGE整流和8705稳压器稳压，得到控制电路所需的5V直流电源。光电传感器OP装在感应系电度表的度盘处，其输出接单片机U1的一个中断脚INT0。功能键KEY接单片机U1的另一个中断脚INT1，电卡读写器IC CARD和数据保存芯片U2两者的数据端SDA、时钟端SCL分别接单片机U1的输入输出脚P1.0和P1.1(OC门)，由于两者的的数据端并接，时钟端也并接，因此将电卡读写器IC CARD的片选端1脚置低电平，将数据保存芯片U2的片选端3脚置高电平，使单片机U1有不同的器件识别地址。数据保存芯片U2的电源端VCC接备用电池BAT，单片机U1的输入输出脚P3.7通过MC1413驱动器U4接蜂鸣器BUZZER，单片机U1的输入输出脚T1(即P3.5脚，其用于I/O方式)通过晶体管T2接断电继电器REL，单片机U1的串行口RXD、TXD输出的串行显示信号通过串并转换芯片U5变成八位并行数据信号Q0～Q7，再经八个晶体管(图中未画)接六位数码管显示器LED的段数据口，单片机U1的输入输出口P1.2～P1.7经驱动器U4分别接显示器各数码管的位数据端。
数据保存芯片U2中有256B容量的RAM，可动态保存当前日期、时间、高低峰起止时间、复计费率、消耗及剩余电量等重要信息，其INT脚输出一个供校准时间用的秒脉冲信号CLOCK，调整可调电容CY，可得到精确的时钟CLOCK信号。
下面叙述工作原理将电卡插入电卡读写器IC CARD中并按下功能键KEY时，会引起单片机U1的INT1脚负跳变，并进入INT1中断程序，单片机以串行方式读入电卡中记载的有关信息，并将此信息存入数据保存芯片U2中，此后向电卡写回失效信息。当用户用电过程中感应系电度表的度盘旋转时，度盘上的小孔移过光电传感器OP，光电传感器OP便输出电脉冲信号SIG给单片机U1，单片机U1便首先进行累计脉冲数运算，即计算耗电量，接着从数据保存芯片U2中取出日期时间等信息，按不同时段和费率算出剩余电量，最后将所耗电量和剩余电量写回数据保存芯片U2中。数据保存芯片U2平时由5V直流电源供电，当电力系统临时停电时，电池BAT通过二极管D2向数据保存芯片U2供电，以防止其RAM中的数据丢失。当剩余电量不多时，单片机U1便由P3.7脚发出高电平BEE信号，通过驱动器U4驱动蜂鸣器BUZZER发出警告声，以提醒用户。按下功能键KEY可解除报警。当用户所购电量耗尽时，单片机U1从T1脚发出低电平RELY信号，通过晶体管T2使继电器REL吸合，切断用户的供电回路。
在不插电卡或电卡失效情况下按下功能键KEY时，单片机U1的串行口和输入输出口P1.2～P1.7将轮流点亮六位数码管显示器LED，翻页显示剩余电量、总耗电量、当前日期时间、多时段起止时间、复计费率等有关数据。
此外，为提高控制电路的可靠性，还设立了由555定时器芯片U3和晶体管T3构成的单片机复位及防死机WDOG电路，其中定时器U3的输出端Q接单片机U1的复位脚RST，单片机U1的输入输出脚T0(即P3.4脚，其用于I/O方式)接晶体管T3的基极输入，晶体管T3的射极接5V电源，集电极输出接定时器U3的输入脚THR。当单片机死机或开机时，晶体管T3截止，定时器U3的Q脚输出振荡方波给单片机U1的复位脚，使单片机复位。单片机正常工作时，其软件在程序的固定点从单片机的T0脚不断向晶体管T3的基极输出负脉冲，使T3导通，于是5V电源通过二极管DX、DY和晶体管T3向电容CT充电，保持定时器U3的THR输入脚为高电平，致使定时器U3的Q脚为低电平，从而保证了单片机U1的正常工作。
权利要求1.复计费率电卡式电度表，包括感应系电度表和控制电路，其特征在于所述控制电路由直流电源、备用电池、功能键、蜂鸣器、光电传感器、单片机、电卡及电卡读写器、时钟及数据保存芯片、串并转换芯片、显示器和串接在供电回路中的断电继电器组成，其中光电传感器装在感应系电度表的度盘处，其输出接单片机的一个中断脚，功能键接单片机的另一个中断脚，电卡读写器、时钟及数据保存芯片两者的数据端和时钟端分别接单片机的两个输入输出脚，时钟及数据保存芯片的电源端接备用电池，单片机的一个输入输出脚接蜂鸣器，单片机的另一个输入输出脚接断电继电器的控制端，单片机的串行口经串并转换芯片接显示器的段数据口，单片机的输入输出口接显示器的位数据端。
2.如权利要求1所述的复计费率电卡式电度表，其特征在于所述控制电路中还包括由定时器和晶体管构成的单片机复位及防死机电路，其中定时器的输出端接所述单片机的复位脚，所述单片机的一个输入输出脚接该晶体管的输入，该晶体管的输出接定时器的输入脚。
专利摘要本电度表包括感应系电度表和由备用电池、功能键、蜂鸣器、光电传感器、单片机、电卡及电卡读写器、时钟及数据保存芯片、串并转换芯片、显示器、断电继电器组成的控制电路。光电传感器装在感应系电度表的度盘处,其输出接单片机的中断脚,功能键接单片机的另一中断脚,电卡读写器、时钟及数据保存芯片两者的数据端和时钟端分别接单片机的两个输入输出脚,时钟及数据保存芯片的电源端接备用电池,单片机的输入输出脚接蜂鸣器和继电器,串行口经串并转换芯片接显示器。它成本低、可靠性高且具有计划用电和预付电费功能。
文档编号G01R11/00GK2283862SQ9624925
公开日1998年6月10日 申请日期1996年12月25日 优先权日1996年12月25日
发明者陈文远, 谷良 申请人:陈文远, 谷良