专利名称：预付费ic卡电能表的校验装置及其方法
技术领域：
本发明涉及电能表，尤其涉及一种预付费IC卡电能表的校验装置及其方法。
背景技术：
为减少电能收费管理中人力、物力的浪费，解决供电公司收费难的问题，为用电用户与
供电公司之间提供准确的收费依据，具有较高的可靠性、科学地计算用电量的预付费ic卡电
能表得到了大力的推广。
中国专利"全电子式预付费IC卡电能表(CN2289247Y)"，包括电源变换电路，电流 采样和电压采样电路，模拟乘法器、V/F变换器、多级计算器、累加计度显示器，电能表校 验装置，单片微机计算机、余电显示及报警、IC卡输入、数据存取、拉闸控制电路。IC卡电 能表克服了机械表的缺陷，可靠性高。在中国专利中还揭示了电能表的检验方法，中国专利 :"单相预付费电能表检验装置及其检验方法(CN101477726)"，装置包括控制系统、程 控单相功率源、单相多功能标准表、误差计算/显示器及电能表挂表架，被检电能表设置于 电能表挂表架上，该装置包括有预付费功能试验模块，预付费功能并联在接于被检电能表电 流端字上，进行单相预付费电能表预付费功能测试的时候，通过预付费功能试验模块在单相 预付费电能表跳闸和合闸的时候确保功率源能正常工作。
预付费IC卡电能表在批量生产中的生产校验的过程中，检验方法存在明显不足。常规的 检验方法是装置提供工作电源，然后根据测试的具体功能选用相应的IC卡，依次在每块IC 卡表中插拔该功能卡并人工判断读卡是否成功。所以，频繁反复的人工插、拔卡给校验带来 了很大不便，常规检验方法的主要问题有
1、 安全性降低校验用各种功能IC卡在每次校验前领卡、校验后还卡的管理上存在一 定安全风险；
2、 工作效率低由于人工频繁的插、拔IC卡从而降低了工作效率，并且存在人为错插 卡的可能性；
3、 自动化水平低由于人工插卡的存在，从而导致无法做到全自动化校验。
发明内容
本发明主要是提供一种能够自动插拔卡，提高工作效率，自动化程度高的预付费ic卡电
能表的校验装置；解决了现有技术中存在的在对预付费IC卡电能表进行检测时，需要反复插拔IC卡，工作效率低的技术问题。
本发明同时提供了一种安全性高，ic卡自动模拟插卡器在测试设备上的应用，使得IC卡
功能实现了在线更新的测试方法；解决了现有技术中存在的测试方法中安全性低，需要频繁 插拔卡的技术问题。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的 一种预付费IC卡电能表的 校验装置，包括自动插拔卡机构和与自动插拔卡机构相连的写卡计算机，所述的自动插拔卡 机构包括底座，在底座上固定有电路板，在电路板上安装有电机，电机的输出轴与凸轮相连 ，所述的凸轮连接有滑杆，所述的滑杆在所述的导套内滑动，所述的导套固定在电路板上， 所述的滑杆与电能表内的卡槽相接，所述的电路板上集成有单片机控制器和IC卡模块，所述 的单片机控制器通过通信接口与写卡计算机相接。
自动插拔卡装置插入IC卡槽内，IC卡槽中的弹簧片将插卡装置夹住，电机带动凸轮旋转 ，由于滑杆与凸轮相接，凸轮的转动带动滑杆在导套内滑动，滑杆向前移动，就会推动IC卡 槽中的弹簧片来回移动一次，相当于插卡一次。工人只要将自动插拔卡装置插入IC卡槽内， 根据测试要求，通过单片机控制电机按照要求旋转，带动滑杆来回移动，达到反复插卡的目 的，测试完备后，工人拔出插卡设备即可。自动插拔卡装置内的电路板上IC卡模块通过外部 的计算机写入IC卡数据信息，并通过单片机的控制来模拟IC卡的插拔，因此不需要再校验各 种功能的IC卡时进行反复的领卡，校验后还卡，并且反复的插拔。只需要通过计算机对电路 板上IC卡写入不同的数据信息，模拟不同的IC卡功能进行电表的校验，提高了工作效率和自 动化程度。
对应上述结构的预付费IC卡电能表的校验方法为首先开启工作电源，根据要测试的具 体功能由计算机内的写卡模块通过通讯口向电路板上的IC卡模块写入指定数据；写入数据结 束后，写卡触发模块进行读卡，然后将信息发送给单片机内的卡表动作的控制模块，卡表动 作的控制模块接收到控制信息后控制卡表动作的执行模块驱动电机转动，电机转动实现插卡 动作，插入电能表内的IC卡将写入的IC卡数据转移到电能表上，电能表根据IC卡的内容进行 相应动作，完成读表过程后，卡表动作的控制模块控制卡表动作的执行模块驱动电机再次转 动，模拟IC卡的拔出状态，完成对电能表的读卡过程。
通过计算机内的写卡模块对电路板上的IC卡模块写入不同功能的程序，使IC卡具备不同
的功能，当写入数据结束后，单片机内的写卡触发模块被触发，将信息传送给单片机内的卡 表动作实现的控制模块和卡表动作实现的执行模块，由单片机内的卡表动作控制模块控制电
机动作，从而实现插拔动作，因为计算机写卡模块可以写入各种不同功能的ic卡，如增加电量卡、继电器测试卡、费率时段设置卡、表号设置卡、用户购电卡和新表卡号卡，不需要每 次更换不同功能的IC卡来实现校验，提高了安全性，只需要利用计算机对IC卡模块写入不同 的功能程序即可。
作为优选，所述的电机通过电机座固定在电路板上，所述的电机固定座通过螺钉固定在 电路板上，在电机座上安装有对称布置的复位弹簧，所述的复位弹簧的一端与滑杆相连，复 位弹簧的另一端固定在电机座上，复位弹簧位于凸轮的两侧，凸轮抵接有滑杆。利用电机座 固定电机和复位弹簧，在凸轮旋转到高点将滑杆推出后，凸轮继续旋转到低点后，利用复位 弹簧将滑杆拉回。凸轮与复位弹簧的配合结构简单，同时复位效果好操作简单。
作为优选，所述的导套为长条形，在导套的中心设有与滑杆相配合的导轨，所述的导套 通过浇灌的环氧树脂胶固定在电路板上的相应凹槽内。在电路板上开设相应的凹槽，将导套 利用环氧树脂胶浇注在电路板上，绝缘性好同时结构稳定。
作为优选，所述的底座包括上盖和下盖，所述的上盖和下盖通过螺钉连接，所述的电路 板位于上盖和下盖之间，在所述的底座的一侧设有与底座扣接的安装保护盖，所述的底座和 安装保护盖构成一个盒体，所述的电路板位于盒体内。上盖和下盖构成的底座用于固定电路 板，在底座的另一端设有与底座相互扣接按照保护盖，两者合起来组成一个盒体将电路板保 护在盒体内，保证在不使用时给电路板一个很好的保护。
作为优选，所述的单片机控制器内包括有写卡触发模块、与写卡触发模块通过通信总线 连接的卡表动作实现的控制模块和卡表动作实现的执行模块，所述的写卡触发模块通过通信
总线连接有计算机内的写卡模块，同时写卡触发模块与电路板上的ic卡模块相连，写卡触发
模块触发电表上的IC卡模块读入数据；所述的卡表动作实现的控制模块接收写卡触发模块和
执行模块传递的信息，并同时将相应的指令传输给卡表动作的执行模块，所述的卡表动作的 执行模块通过端口总线与控制模块相连并与电机相连控制电机运转。
其中，写卡模块主要针对整个系统的控制程序。程序由计算机写入电路板内IC卡模块，
经过继电器开关切换，通过通信总线连接到各个卡表的控制与执行模块，实现由计算机自动 烧写程序和各卡表的动作实现。此模块对专门读卡器进行写卡，是卡表控制和执行模块通过 地址选择的专门模块。
卡表动作实现的控制模块，是整个系统的控制中心，由它进行数据的接收，传递，对象 表位的控制，以及执行状态的反馈等。控制系统首先由地址选择电路选择所需要动作的表位 ，预定好表位地址，各项准备到位后，通过协议控制发送信息，由单片机识别控制，打开数 据传递继电器，电机动作执行。同时得到各部分关键电子元件(1)单片机(AT89C8052)，控制处理中心。(2)数 据总线连接端口 (IOP简易牛角)，通信数据传递关键。(3)继电器(TQ2-5V)，数据传递 控制开关。(4)地址选择(2*7直角排针)，对象表位选择。(5)电机驱动(ULN2068B) ，电机动作实现关键。
卡表动作实现的执行模块此模块为系统执行中心，直接作用各电表，模块通过端口总 线受控于控制模块，还包括步进电机，光电耦合接收、发射器和IC-PAD。
其中(1)步进电机，选用25BY48H01-05， 2-2相双极性恒压力驱动，高稳定，高精度。 (2)光电耦合器，选用EC-IR4515C和EC-PT4515C扁形元件，方便更好安装，同时达到电机 顶杆定位作用。(3) IC-PAD，端口同普通IC卡完全一致，使电表读取数据准确无误。
因此，本发明的预付费IC卡电能表的校验装置及其方法具有下述优点利用计算机对自 动插拔卡机构内的IC卡模块写入不同的数据，从而使得自动插拔卡机构内的IC卡具备不同的 功能，通过单片机控制器实现自动插拔卡，从而实现对不同电能表进行校验，提高了校验效 率和安全性能。
图1是预付费IC卡电能表的校验装置的整体示意图。
图2是图1内的自动插拔卡机构的分解示意图。
图3是图2的进一步分解的前示意图。
图4是图2的进一步分解的后示意图。
图5是单片机的控制流程框图。
图6是单片机控制的流程图。
具体实施例方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。 实施例
如图1和2和3所示， 一种预付费IC卡电能表的校验装置，包括自动插拔机构和与自动插 拔设备相连的写卡计算机，其中自动插拔机构包括由上盖1和下盖2通过螺钉3连接构成的底 座4，底座4的另一端扣接有安装保护盖5，底座4和安装保护盖5构成一个壳体。在上盖l和下 盖2之间设有电路板6，电路板6的一端通过螺钉3固定在上盖1的端面上，另一端位于安装保 护盖5内。电路板6位于底座4内的一端上设有通孔7，电机8通过电机座9固定在电路板6上， 电机8的输出轴上连接有凸轮10，凸轮10穿过通孔7抵接在滑杆11的一端，在凸轮10的两侧安装有复位弹簧12，复位弹簧12的一端固定在电机座9上，另一端固定在滑杆ll上，凸轮10转 动到高点时将滑杆ll向外推出，当凸轮10转动到低点时，利用复位弹簧12的弹力将滑杆11往 里拉。在电路板6的通孔7的侧面设有凹槽13，在凹槽13内通过环氧树脂胶14固定有长方形的 导套15，在导套15的中心设有与滑杆11配好的导轨16 (如图4所示)。在电路板6的上方通过 并行通信接口17连接有计算机18。在电路板上集成有单片机控制器和IC卡模块，单片机控制 器包括写卡触发模块，写卡触发模块在计算机通过通信接口给电路板上的IC卡模块写程序结 束口触发，对IC卡模块上的数据进行读取，写卡触发模块通过通信总线连接有卡表动作实现 的控制模块和执行模块，卡表动作实现的控制模块接收写卡触发模块和执行模块传递的信息 ，并同时将相应的指令传输给卡表动作的执行模块，卡表动作的执行模块通过端口总线与控 制模块相连并与电机相连控制电机运转。如图5所示，控制模块首先由地址选择电路选择所 需要动作的表位，预定好表位地址，各项准备到位后，通过协议控制发送信息，由单片机识 别控制，打开数据传递继电器，电机动作执行。
利用上述的插拔设备实现检测的方法，首先开启工作电源，根据要测试的具体功能由计 算机内的写卡模块通过通讯口向电路板上的IC卡模块写入指定数据；写入数据结束后，写卡 触发模块进行读卡，然后将信息发送给单片机内的卡表动作的控制模块，卡表动作的控制模 块接收到控制信息后控制卡表动作的执行模块驱动电机转动，电机转动实现插卡动作，插入 电能表内的IC卡将写入的IC卡数据转移到电能表上，电能表根据IC卡的内容进行相应动作， 完成读表过程后，卡表动作的控制模块控制卡表动作的执行模块驱动电机再次转动，模拟IC 卡的拔出状态，完成对电能表的读卡过程。
如图6所示，插拔设备执行动作的流程为，开始端口初始化，中断打开，波特率设置， 看电机是否为最低点，最低点是接收打开指令，在命令有效的情况下继电器打开，判断光耦 电平是否为低，如果为低，表示可以对卡表进行传递数据，如果不为低，表示模拟IC卡还没 到位，电机转动将滑杆前推，再次査看光耦电平是否为低，若为低进行传递数据，表位接收 数据后将信息反馈给单片机，接收关闭命令，査看命令是否有效，有效命令关闭继电器，电 机再次旋转退回，将信息反馈结束。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明的构思作举例说明。本发明所属技术领域的 技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并 不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
权利要求
1.一种预付费IC卡电能表的校验装置，其特征在于自动插拔卡机构和与自动插拔卡机构相连的写卡计算机，所述的自动插拔卡机构包括底座，在底座上固定有电路板，在电路板上安装有电机，电机的输出轴与凸轮相连，所述的凸轮连接有滑杆，所述的滑杆在所述的导套内滑动，所述的导套固定在电路板上，所述的滑杆与电能表内的卡槽相接，所述的电路板上集成有单片机控制器和IC卡模块，所述的单片机控制器通过通信接口与写卡计算机相接。
2.根据权利要求1所述的预付费IC卡电能表的校验装置，其特征在于 :所述的电机通过电机座固定在电路板上，所述的电机固定座通过螺钉固定在电路板上，在 电机座上安装有对称布置的复位弹簧，所述的复位弹簧的一端与滑杆相连，复位弹簧的另一 端固定在电机座上，复位弹簧位于凸轮的两侧，凸轮的端部抵接有滑杆。
3.根据权利要求1或2所述的预付费IC卡电能表的校验装置，其特征 在于所述的导套为长条形，在导套的中心设有与滑杆相配合的导轨，所述的导套通过浇灌 的环氧树脂胶固定在电路板上的相应凹槽内。
4.根据权利要求1或2所述的预付费IC卡电能表的校验装置，其特征 在于所述的底座包括上盖和下盖，所述的上盖和下盖通过螺钉连接，所述的电路板位于上 盖和下盖之间，在所述的底座的一侧设有与底座扣接的安装保护盖，所述的底座和安装保护 盖构成一个盒体，所述的电路板位于盒体内。
5.根据权利要求3所述的预付费IC卡电能表的校验装置，其特征在于 :所述的底座包括上盖和下盖，所述的上盖和下盖通过螺栓连接，所述的电路板位于上盖和 下盖之间，在所述的底座的一侧设有与底座扣接的安装保护盖，所述的底座和安装保护盖构 成一个盒体，所述的电路板位于盒体内。
6.根据权利要求1或2所述的预付费IC卡电能表的校验装置，其特征 在于所述的单片机控制器内包括有写卡触发模块、与写卡触发模块通过通信总线连接的卡表动作实现的控制模块和卡表动作实现的执行模块，所述的写卡触发模块通过通信总线连接有计算机内的写卡模块，同时写卡触发模块与电路板上的IC卡模块相连，写卡触发模块触发电表上的IC卡模块读入数据；所述的卡表动作实现的控制模块接收写卡触发模块和执行模块 传递的信息，并同时将相应的指令传输给卡表动作的执行模块，所述的卡表动作的执行模块 通过端口总线与控制模块相连并与电机相连控制电机运转。
7.根据权利要求5所述的预付费IC卡电能表的校验装置，其特征在于:所述的单片机控制器内包括有写卡触发模块、与写卡触发模块通过通信总线连接的卡表动 作实现的控制模块和卡表动作实现的执行模块，所述的写卡触发模块通过通信总线连接有计算机内的写卡模块，同时写卡触发模块与电路板上的ic卡模块相连，写卡触发模块触发电表上的IC卡模块读入数据；所述的卡表动作实现的控制模块接收写卡触发模块和执行模块传递 的信息，并同时将相应的指令传输给卡表动作的执行模块，所述的卡表动作的执行模块通过 端口总线与控制模块相连并与电机相连控制电机运转。
8. 一种预付费IC卡电能表的校验方法，其特征在于首先开启工作电源，根据要测试的具体功能由计算机内的写卡模块通过通讯口向电路板上的ic卡模块写入指定数据；写入数据结束后，写卡触发模块进行读卡，然后将信息发送给单片机内的卡表动作的控制模块，卡表动作的控制模块接收到控制信息后控制卡表动作的执行模块驱动电机转动，电机转动实现插卡动作，插入电能表内的ic卡将写入的ic卡数据转移到电能表上，电能表根据IC卡的内容进行相应动作，完成读表过程后，卡表动作的控制模块控制卡表动作的执 行模块驱动电机再次转动，模拟IC卡的拔出状态，完成对电能表的读卡过程。
全文摘要
本发明涉及电能表，尤其涉及一种预付费IC卡电能表的校验装置及其方法。包括自动插拔卡机构和与自动插拔卡机构相连的写卡计算机，所述的自动插拔卡机构包括底座，在底座上固定有电路板，所述的电路板上集成有单片机控制器和IC卡模块，所述的单片机控制器通过通信接口与写卡计算机相接。通过计算机内的写卡模块对电路板上的IC卡模块写入不同功能的程序，使IC卡具备不同的功能，当写入数据结束后，单片机内的写卡触发模块被触发，将信息传送给单片机内的卡表动作实现的控制模块和卡表动作实现的执行模块，由单片机内的卡表动作控制模块控制电机动作，从而实现插拔动作。本发明主要是提供一种能够自动插拔卡，提高工作效率，自动化程度高的预付费IC卡电能表的校验装置；解决了现有技术中存在的在对预付费IC卡电能表进行检测时，需要反复插拔IC卡，工作效率低的技术问题。
文档编号G07F15/00GK101650847SQ20091030623
公开日2010年2月17日 申请日期2009年8月28日 优先权日2009年8月28日
发明者周良璋, 梁文晖, 沈微强, 王存礼 申请人:杭州海兴电力科技有限公司;宁波恒力达科技有限公司