专利名称：有线传输式智能用电计量控制仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种采用有线通道(市话，载波电话)调制解调传输技术。对用户用电量、用电负荷及其它用电数据进行实时、准确的采集、计算、历史记录传输并进行有效的遥控操作的装置，属于电力系统远距离实时监控的技术领域。
目前，社会上的表计计量普遍采用人工抄录、人工核算的方法。这种方法，一方面需要大量的人力资源，另一方面不能有效及时、准确地测量各用户的实际用量，且不能对峰谷用电情况及超荷实施有效的控制。此外，有部分用户采用无线传输方式，对表计进行监测，这种方式具有许多弱点，无线频道资源有限，相互干扰大，误码率高，技术复杂，投资大，故不太适宜大范围的推广。另外，也有采用专用线路传输方式的，其通讯线路的造价过高，线路维护困难大。再有采用市话线路音频信号调制传输技术的，其传输的速度过慢，对通道占用时间过长，可靠性差，通讯资源浪费大。
面对以上问题，本发明的目的在于向用户提供一种将用户用电的数据进行自动准确、实时记录告知用户且通过有线通道传输到中心控制端，中心控制端可向用户端的装置发送遥控跳合闸命令的，工作性能可靠、结构合理、造价低的有线传输式智能用电计量控制仪。本发明的有线传输式智能用电计量控制仪主要包括以下部分，即单片微处理机(1)、地址锁存器(2)、程序存贮器(3)、数据存贮器(4)、译码选择电路(5)、时钟电路(6)、打印I/O驱动电路(7)、继电器驱动隔离(8)、跳合继电器(9)、采样接口隔离(10)、采样信号放大(11)、红外光电传感器(12)、显示器接口电路(13)、键盘开关(14)、复位电路(15)、数据接收发送控制电路(16)、数据调制解调器(17)、振铃接收检测电路(18)、预接通电路(19)、话路保护电路(20)、防掉电电路(21)。其中单片微处理机(1)包括集成电路“U4”及外围电路；地址锁存器(2)为“U22”；程序存贮器(3)“U10”；数据存贮器(4)为“U5”；译码选择电路(5)包括“U7、U8、U9”；时钟电路(6)为“U13、U17”；打印I/O驱动电路(7)包括“U14、U24”；继电器驱动隔离(8)包括“U25、U26”及晶体管“D25、D26、D27、D28”；跳合继电器(9)包括“J3、J4”；采样接口隔离(10)包括“U18、U19、U20、U21”及二极管“D10～D25”；采样信号放大(11)包括“U29”及“U30A、U30B”；显示器接口电路(13)及键盘开关(14)为“U6”；复位电路(15)包括“U20C、U20D”；数据接收发送控制电路(16)、数据调制解调器(17)合为“U2”；振铃接收检测电路(18)为“U27A、U27B、U3”；预接通电路(19)包括Rk1、Rk2、Ck、J2、D3，话路保护电路(20)包括R8、Cx、变压器T1、稳压管DW1、DW2，防掉电电路(21)包括二极管D8、电阻R11、开关S1及充电电池G2。
在电路结构方面，该计量控制仪主要分信号采集、信号传输以及信号处理几个部分，其中信号采集部分采用红外光电传感器(12)，通过采样信号放大(11)及采样接口隔离(10)与单片微处理机(1)连接。传输部分采用现有的有线电话线路(22)，单片微处理机(1)通过数据接收发送控制电路(16)、数据调制解调器(17)、话路保护电路(20)与振铃接收检测电路(18)和预接通电路(19)组成的通讯接口，与传输部分的有线电话线路(22)相连接。信号处理的输出控制部分包括继电器驱动隔离(8)、跳合继电器(9)，锁存器“U1”的输出端“E0、E1、E2、E3”与继电器驱动隔离(8)中的光电隔离器“U25、U26”的输入端相接，继电器驱动隔离(8)的输出端即晶体管“D25、D26、D27、D28”的集电极，分别与跳合继电器(9)中继电器J1、J2、J3、J4的线圈端“00、01、02、03”相连接。在话路保护电路(20)中，采用过压、隔直流、抗雷击的三重保护方法，其中过压保护是在变压器T1原方的两端并接两个相串联的稳压二极管DW1、DW2，两只稳压管的正极相连，负极分别接在变压器的两个输入端上。在隔直保护中，变压器T1的付方与继电器J1的常开触点之间串接一只隔直电容Cx。在抗雷击保护方面，在继电器J1和J2的开关动作端之串接一个阻容抗雷击电路，该电路由一个电阻Rk与一个电容Ck相并联后，再与电阻RK1相串联构成。
本发明各部位的工作过程为安装在用户电表(三相有功电表，三相无功电表，单相有功电表)中的红外光电传感器(12)为红外光线发射与接收二级管，当电度计量表的转轴上的叶片随电度表转动时，将转动位移量转换为电脉冲信号，转盘转动一圈产生四个脉冲信号经过采样接口隔离(10)以保证外部干扰不进入微机系统，然后再经过U29、U30即信号放大(11)通过锁存器U12进入单片微机(1)、程序存贮器(3)、地址锁存器(2)、数据存储器(4)组成的微型电脑系统，该系统将根据存入的初始用电参数，其中包括用户用电的电压比(PT)，电流比(CT)，电度表转动常数，峰平谷时时间分段和各种额定值，还有系统时间等，进行记录，计算，统计，分析。当用户需要打印时，微电脑系统将通过打印I/O驱动电路(7)向打印机发送控制和数据代码来完成汉字报表的打印，另外通过对显示器接口电路(13)的驱动将有关数据信息显示在由数码管和发光二级管组成的显示器上，当用户对键盘开关(14)进行操作时，信号通过锁存器U6后进入微电脑系统，系统将根据键盘指令进行各种操作。
当用户的用电情况超过额定值后或系统中心控制端通过有线通道下达指令后，本微电脑系统通过向锁存器U1发送相关指令，从而通过光电隔离U26在另一侧使三极管D27、D28导通，进而使第一级继电器J3、J4动作。
当振铃接收检测电路(18)中的光电隔离U3和U27将铃流的交流信号整形为脉冲信号后，被微处理器Inte18098接收后，在一定的延时后微处理器向预接通电路(19)发送指令，使预接通继电器接通，此时系统中心控制端已认为通道接通，但实际通道并没有接通数据接收发送控制电路(16)，一定延时后以便通道情况稳定，微处理器Inte18098向数据接收发送控制电路(16)发送指令，使通讯继电器接通，再控制数据调制解调器(17)向有线电话线路(22)发送载波信号，等接收系统中心控制端所发送的载波信号后，微处理器Inte18098将通过U2完成与系统中心控制端的软件通讯规约，本微处理器发送有关数据并接收有关命令。将有关数据存储在数据存储器(4)中。当通讯完成后微处理器向预接通继电器和通讯继电器发出指令使其断开与有线通道的连接。这样便完成一次本计量控制仪与系统中心控制端的通讯。
本发明的优点在于采用了该装置后供电部门的管理自动化程度明显提高，能及时了解及控制各用户的用电情况，省掉了大量的人力，且能完成对用户的实时控制，有力地保证了电网的正常运行，保证了网内各用电户的正常用电，同时还能对峰谷用电情况及超负荷情况实施有效地控制。在信号传输方面，由于采用的是有线传输，因此不占用无线电信道，且干扰小，误码率低，总体投资明显减少，使用的可靠性大大高于无线传输。
另外，本发明具有通用性，采用单片微处理机系统，能对具有位移量计量仪表的用户数据进行采集、计算、记录、显示与打印，并通过有线通道，市话或载波电话，与中心控制进行通讯，将有关数据汇报并执行有关控制命令。这样构成一个完成整的分布式并行处理系统，实现微机的联网，从而进一步提高办公自动化程度。本装置采用大规模集成器件，可靠性强、扩展容易、维护简单。可以为电力、石油、化工、水汽的系统的表计自动计量、考核、控制提供了价廉可靠的高度自动化的实用装置。
图1是本发明的电路结构框图。
图2是数据接收发送电路(16)、数据调制解调器(17)、振铃接收检测电路(18)、预接通电路(19)、话路保护电路(20)及继电器驱动隔离(8)、跳合继电器(9)的电原理图。
图3是采样接口隔离(10)、采样信号放大(11)的电原理图。
图4是单片微机处理机(1)、地址锁存器(2)、程序存贮器(3)、数据存贮器(4)、译码选择电路(5)、复位电路(15)的电原理图。
图5是时钟电路(6)、打印I/O驱动电路(7)、显示器接口电路(13)、键盘开关(14)、防掉电电路(21)的电原理图。
本发明的实施方案为集成电路U1、U6、U12、U16、U24、采用的型号为“74LS245”，U11、U13、U14、U15、U22采用的型号为“74LS273”，U25、U26、U3、U18、U19、U20、U21采用的是光电耦合器“MCT6”，U27、U28、U29、U30采用的是反相器“74LS14”，U2采用的型号为“MC145443”，U4采用的型号为“8098”微处理器，U5为存贮器“6264”，U7、U8、U9采用的型号为“74LS138”，U10为存贮器“27256”，U17为“5832”，U23为“74LS374”，晶体管D25、D26、D27、D28采用的型号为“1815”，红外光电传感器(12)采用射式红外光电探头，，安装在电表转盘的侧面，其它所有集成电路均安装在一块线路板上，集成电路U24的B0～B7与打印机相接，这样便组成了本实用新型的有线传输式智能用电计量控制仪。
权利要求
1.一种有线传输式智能用电计量控制仪，由信号采集部分传输部分及信号处理部分所组成，其特征在于信号采集部分采用红外光电传感器(12)，通过采样信号放大(11)及采样接口隔离(10)与单片处理机(1连接；传输部分采用现有的有线电话线路(22)，单片微处理机(1)通过数据接收发送控制电路(16)、数据调制解调器(17)、话路保护电路(20)与振铃接收检测电路(18)和预接通电路(19)组成的通讯接口，与传输部分的有线电话线路(22)相连接。
2.根据权利要求1所述的有线传输式智能用电计量控制仪，某特征在于信号处理的输出控制部分包括继电器驱动隔离(8)，跳合继电器(9)，锁存器U1的输出端E0、E1、E2、E3与继电器驱动隔离(8)中的光电隔离器“U25、U26”的输入端相接，继电器驱动隔离(8)的输出端即晶体管“D25、D26、D27、D28”的集电极，分别与跳合继电器(9)J1、J2、J3、J4中继电器线圈端“00、01、02、03”相连接。
3.根据权利要求1或2所述的有线传输式智能用电计量控制仪，其特征在于话路保护电路(20)中，变压器T1原方的两端并接两个串联的稳压二极管DW1、DW2，两只稳压管的正极相连接，负极分别接在变压器的两个输入端上。
4.根据权利要求1或2所述的有线传输式智能用电计量控制仪，其特征在于在变压器T1的付方与继电J1的常开触点之间串接一只隔直电容Cx。
5.根据要求1或2所述的有线传输式智能用电计量控制仪，其特征在于继电器J1和J2的开关动作端之间串接一个阻容抗雷击电路，该电路由一个电阻Rk与一个电容Ck相并联后再与电阻Rk1相串联构成。
6.根据权利要求1或2所述的有线传输式智能用电计量控制仪，其特征在于红外光电传感器(12)采用直射式红外光电探头。
全文摘要
有线传输式智能用电计量控制仪是一种采用有线通道即有线电话线路对用户进行数据采集和控制的设备，属于电力系统远距离实时监控的技术领域。该装置的信号采集部分采用红外光电传感器，通过采样信号放大器及采样接口隔离与单片微机连接，传输部分采用现有的有线电话线路，单片微处理机通过数据接收发送电路、数据调制解调器，话路保护电路，振铃接收检测和预接通电路组成的通讯接口与传输线路相连接。
文档编号H04M11/00GK1132427SQ9511098
公开日1996年10月2日 申请日期1995年3月25日 优先权日1995年3月25日
发明者李文吉, 穆建民 申请人:江苏苏电自控电器厂