专利名称：多户一体式电能控制管理器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电能计量装置，具体为一种多户一体式电能控制管理器。
背景技术：
现有住宅的用电计量通常采用一户一表，或者至少为一层一表，电表用量大，电表安装成本高，而且，抄表不方便。现有的一户一表的形式，在计费方式及用电控制上形式比较单一，如无法实现用电高峰、低峰分别计费等。
发明内容
本实用新型解决现有住宅用电计量一户一表存在的问题，提供一种可对多户甚至整栋楼进行用电计量的装置——多户一体式电能控制管理器。并只以提供该多户一体式电能控制管理器的硬件结构为目的。
本实用新型是采用如下技术方案实现的多户一体式电能控制管理器，包含壳体和内部电路，内部电路含有每一用户的用电检测计量电路、与用电检测计量电路连接的计数执行电路和控制电路，其中，用电检测计量电路含有一个电表计量芯片(U1)，在电表计量芯片的前向输入端连接有串接于用户用电回路、向电表计量芯片分别提供电流和电压信号的分流器(COUTER)和电阻(R4)，计数执行电路包含前向输入端与各用电检测计量电路中的电表计量芯片后向输出端相连的单片机(U4、U5、U6)，与该单片机连接有存贮芯片(U10、U11、U12)，控制电路包含单片机U7，与单片机U7连接有I/O扩展芯片(U6)，扩展芯片(U6)的输出端分别与计数执行电路中的各单片机(U4、U5、U6)连接(即单片机U7通过I/O扩展芯片与计数执行电路中的各单片机相连)，与单片机U7连接有显示器(U3、U4)，与单片机U7还连接有功能键S2～S6。在内部电路中，用电检测计量电路、计数执行电路和控制电路之间的具体连接(如连接的具体线端等)以及各电路中的各构成芯片、部件之间的具体连接(如单片机或者各芯片进行连接的具体线端、功能按键与单片机的具体连接线端等)在计算机领域都为普通技术人员公知的技术内容，因此，本实用新型对此未作详细的描述，但在附图中有详细的显示；各单片机都连接有正常工作所必须的外围电路和外围元件，由于这些也为公知常规技术，本实用新型对此也未作描述，但在附图中都给出了具体的电路原理图；本实用新型的特点在于其硬件的组合。分流器(COUTER)和电阻R4将各用户用电回路的电流信号和电压信号输入电表计量芯片(U1)，电表计量芯片将输入的电流和电压值相乘后输出电能脉冲信号，电能脉冲信号输入给计数执行电路中的单片机(U4)，对电能脉冲进行计数，并将计数结果贮存在相应的存贮芯片(U10)内，在控制电路中，按下功能按键S2选择户号，即选择不同的用电户(该户号在显示器上显示)的用电检测计量电路，控制电路中的单片机U7将计数执行电路中相应存贮芯片内的电能脉冲计数调入单片机U7内，在相应软件的支持下，按下按键S3对用户当月的用电量进行显示，按下按键S4对上月用电量显示。控制电路中的I/O扩展芯片的输出端与供电回路中的总电表相连接，在软件支持下，单片机U7可将总电表所显示的用电量数据调入其内，与该电能控制管理器所计量的总用电量进行比较和校对。
本实用新型在控制电路中，与单片机U7相连设有IC卡读取电路，同时，在计数执行电路中的各单片机的后向输出端连接有驱动芯片(U18～U23)和与驱动芯片连接的磁保持继电器(U30～U35)，磁保持继电器的触点串接于各用户的用电回路中。通过增设IC卡读取电路和相应的执行电路，使该控制管理器具有预交电费和电费的自动控制管理功能。IC卡读取电路包含IC卡读卡器和IC卡信号处理电路，IC卡信号处理电路为公知常规电路。IC卡读卡器读取IC卡上的信息，经IC卡信号处理电路处理后，将信息输入控制电路的单片机U7中，对IC卡中的预存款进行确认，同时，按下功能键S2可显示IC卡号，当IC卡中的预存款用完后，在软件支持下，控制电路中的单片机U7通过I/O扩展芯片控制计数执行电路中的相应的(与IC卡号对应的)单片机，向其后向输出端连接的磁保持继电器给出动作信号，使串接于用户用电回路中的该继电器的触点断开，停止向该用户供电，从而实现用电的自动控制与管理。按下功能键S5可显示与IC卡上的预存款对应的可用剩余电量在控制电路中，与单片机连接有时钟芯片(U2)，用于向单片机提供标准计时，使该控制管理器在相应软件支持下具有用电高峰、低峰时段适用不同计费标准的功能。
本实用新型提供了一种多户一体电能控制管理器，住宅用户一个单元或一座楼只需装一台该控制管理器，可设在一层或地下室，方便抄表及管理，用户家中不装电表，节省了大量的电表及安装费用，与一户一表相比，节约电表安装成本至少在50％以上。可使用智能卡实现预交费的控制与管理；可实现高峰期和低峰期分别计费管理；具有防窃电功能；计量精度与电表一致，显示精度为1％度。该电能控制管理器可用于居民住宅楼、写字楼及企业内部用电管理。
图1为本实用新型的壳体面板结构示意图；图2为图1的侧视图；图3为图1的A-A剖视图；图4为内部电路的检测计量电路的原理图；图5为内部电路的计数执行电路的原理图；图6为内部电路的控制电路的原理图；图7为内部电路的方框图；附图4、5、6中以及各附图相互之间的线端适用同号相连。
具体实施方式
本实用新型所述的多户一体式电能控制管理器根据其管理的户数，可有6户、12户、24户、48户等型号。本具体实施方式
以6户型号为例。
多户一体式电能控制管理器，包含壳体1和内部电路，壳体侧面有进、出线孔6、7，壳体面板上有显示器2、功能按键3、IC卡插口4和总电表5，内部电路含有每一用户用电检测计量电路、与检测计量电路连接的计数执行电路和控制电路，其中，用电检测计量电路含有一个电表计量芯片U1(采用AD7755型号)，在电表计量芯片的前向输入端连接有串接于用户用电回路、向电表计量芯片分别提供电流和电压信号的分流器COUTER和电阻R4，在电表计量芯片的后向输出端连接有光电隔离器U3，用于强、弱电信号的隔离；计数执行电路包含前向输入端与各用电检测计量电路中的电表计量芯片后向输出端相连的单片机U4、U5、U6(选用89C2051型号)，与单片机分别连接有存贮芯片U10、U11、U12(选用型号为AT24C04铁电存储器，掉电不丢数据)，本实施方式中一个单片机(如U4)与两个用电检测计量电路相连，各电表计量芯片的输出与各单片机(如U4)的输入之间连接有信号放大芯片U1A；控制电路包含单片机U7(选用AT89C52型号)，与单片机U7连接有I/O扩展芯片U6(选用74LS251型号)，扩展芯片U6的输出端分别与计数执行电路中的单片机U4、U5、U6连接，与单片机U7连接有显示器U3、U4(选用SMS0818LCM型号)，与单片机U7还连接有功能键S2～S6(与单片机U7的哪些线端连接属公知技术)，其中功能键S2为户号选择或IC卡号显示按键，功能键S3为当月用电量显示，功能键S4为上月用电量显示，功能键S5为IC卡剩余电量显示，S6为设置键，用于控制管理器内部参数的设置。I/O扩展芯片U6的输出端与供电回路的总电表DB连接。
在控制电路中，与单片机U7相连设有IC卡读取电路，同时，在计数执行电路中的各单片机U4、U5、U6的后向输出端连接有驱动芯片U18～U23(选用BH3023型号)和与驱动芯片连接的磁保持继电器U30～U35(选用BST902型号)，磁保持继电器的触点JK1～JK6分别串接于各用户的用电回路中。IC卡读取电路包含IC卡读卡器CK和IC卡信号处理电路，IC卡信号处理电路含有三极管T3，其通过单片机U7的P27线端与单片机连接。
在控制电路中，与单片机U7连接有时钟芯片U2(选用DS12887型号)，用于向单片机提供标准计时。
用电检测计量电路中，电表计量芯片U1的输出端还引出有检测用线端K5、K6，线端K5、K6输出的是低频电能脉冲信号，检测时可在线端K5、K6上直接连接电表，用于检测电表计量芯片反映的用电量是否与实际用电量相一致；在用电检测计量电路中，电阻R4的前端串接有由电阻R5～R14和短路线J1-J10分别并联再串联构成的电阻网络，通过选择电阻网络的不同阻值(选用适合的短路线)可对电表计量芯片进行误差校正，使电表计量芯片输出的电能脉冲信号反映的用电量与实际的用电量相吻合。
在控制电路中，单片机U7经过串行接口专用芯片U8(选用MAX232)与标准串行接口D5相连，经过该串行接口D5，使该控制管理器可与计算机相连接，形成更大范围的计算机控制网络。
经过总电表DB的供电线路的火线从壳体侧部的进线孔进入，与计量检测电路的K1端点连接，经串接的分流器COUTER至端点K2，端点K2与计数执行电路中的磁保持继电器的触点JK1串接后从控制管理器引出进入用户，用户返回的零线进入壳体与检测计量电路中的K3线端连接。
内部电路还包含直流电源电路，用于向内部各电路提供工作所需的直流电源。
该控制管理器外型尺寸500×600×100mm；每户功率可选三个规格(5A)20A，(5A)40A，(10A)80A；交流220V供电。
权利要求1.一种多户一体式电能控制管理器，包含壳体(1)和内部电路，其特征为内部电路含有每一用户用电检测计量电路、与检测计量电路连接的计数执行电路和控制电路，其中，——用电检测计量电路含有一个电表计量芯片(U1)，在电表计量芯片的前向输入端连接有串接于用户用电回路、向电表计量芯片分别提供电流和电压信号的分流器(COUTER)和电阻(R4)，——计数执行电路包含前向输入端与各用电检测计量电路中的电表计量芯片后向输出端相连的单片机(U4、U5、U6)，与单片机分别连接有存贮芯片(U10、U11、U12)——控制电路包含单片机(U7)，与单片机(U7)连接有I/O扩展芯片(U6)，扩展芯片(U6)的输出端分别与计数执行电路中的单片机(U4、U5、U6)连接，与单片机(U7)连接有显示器(U3)、(U4)，与单片机(U7)还连接有功能键(S2～S6)。
2.如权利要求1所述的多户一体式电能控制管理器，其特征为在控制电路中，与单片机(U7)相连设有IC卡读取电路，同时，在计数执行电路中的各单片机(U4、U5、U6)的后向输出端连接有驱动芯片(U18～U23)和与驱动芯片连接的磁保持继电器(U30～U35)，磁保持继电器的触点(JK1～JK6)分别串接于各用户的用电回路中。
3.如权利要求1或2所述的多户一体式电能控制管理器，其特征为在控制电路中，与单片机(U7)连接有时钟芯片(U2)。
4.如权利要求1或2所述的多户一体式电能控制管理器，其特征为用电检测计量电路中，电表计量芯片(U1)的输出端还引出有检测用线端(K5)、(K6)，电阻(R4)的前端串接有由电阻(R5～R14)和电流丝(J1-J10)分别并联再串联构成的电阻网络。
5.如权利要求3所述的多户一体式电能控制管理器，其特征为用电检测计量电路中，电表计量芯片(U1)的输出端还引出有检测用线端(K5)、(K6)，电阻(R4)的前端串接有由电阻(R5～R14)和电流丝(J1-J10)分别并联再串联构成的电阻网络。
6.如权利要求1或2所述的多户一体式电能控制管理器，其特征为计数执行电路中的存贮芯片(U10、U11、U12)选用型号为AT24C04铁电存储器。
专利摘要本实用新型涉及用电计量装置，为一种多户一体式电能控制管理器，包含壳体和内部电路，内部电路含有每一用户的用电检测计量电路、与用电检测计量电路连接的计数执行电路和控制电路，每一用户的用电量在用电检测电路中得到检测并转换成电能脉冲信号，在计数执行电路中计数，在控制电路中进行显示、控制等。住宅用户一个单元或一座楼只需装一台该控制管理器，用户家中不装电表，节省了大量的电表及安装费用，与一户一表相比，节约电表安装成本至少在50％以上。可使用智能卡实现预交费的控制与管理；可实现高峰期和低峰期分别计费管理；计量精度与电表一致，显示精度为1％度。该电能控制管理器可用于居民住宅楼、写字楼及企业内部用电管理。
文档编号G07F7/00GK2599676SQ0321515
公开日2004年1月14日 申请日期2003年1月28日 优先权日2003年1月28日
发明者董韬, 郝勖文, 韬 董 申请人:董韬, 郝勖文, 韬 董