一種電度表集中無線抄錄裝置的製作方法
2023-09-21 15:44:55
專利名稱：一種電度表集中無線抄錄裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電度表數據無線抄錄裝置，特別是涉及一種集中按裝的電度表數據的無線抄錄裝置。
目前，國內廣範使用的電度表其抄表工作量很大，抄表後還要作大量的統計制表工作，其工作枯燥且效率低。有許多單位為防止竊電，對用戶電度表進行集中管理，如農村很多村莊將用戶電度表集中安裝在數個架空線電線桿上。將電度表安裝在電線桿上可防止竊電，但更不便於抄錄電錶的數據。專利文獻CN2148334Y公開了一種「密碼卡定量電度表」，CN1052194A公開了一種「自動收款電度表」，CN2154486Y公開了一種「防竊電預購電量自動計費電度表」。上述文獻的共同特徵是用戶預購用電量卡，然後插入智能電錶用電。用電量卡的使用，可以解決抄表工作量大的難題，但智能電錶的價格較高，特別是在廣大的農村推廣起來難度很大，再者，當電度表安裝於架空電線桿上時，更換用電量卡也很不方便。
本實用新型旨在提供一種在地面、戶外便可進行抄表工作，並使抄錄後數據的統計制表工作自動化的電度表集中無線抄錄裝置。
本實用新型由電度表集中數據採集監控器和無線抄表儀兩部分組成。數據採集監控器和抄表儀之間以半雙工方式進行無線數據通訊。所謂半雙工方式，即監控器和抄表儀之間可以進行雙向數據傳遞，但某一時刻，只能是由抄表儀發送給監控器或是由監控器發送給抄表儀，而不能抄表儀和監控器同時發送。
數據採集監控器，由單片機CPUIC1、地址鎖存器IC2、程序存儲器IC3、串行EEPROM存儲器IC4、可編程定時／計數器、用電量採集電路、無線接收電路F1、無線發射電路F2、繼電器輸出電路、掉電檢測電路、電解電容C1等組成，如
圖1所示。CPUIC1起中心控制作用，具有取指令分析執行指令、採集輸入數據、輸出執行信號、定時中斷、外部中斷等功能。地址鎖存器IC2的8根輸入線及信號線LE分別接至CPU IC1的數據總線和PSEN線。地址鎖存器IC2鎖存CPU輸出的地址信息，其輸出為低8位數據總線。程序存儲器IC3的數據線接至CPU IC1的數據總線，地址線的低8位接至地址鎖存器IC2的輸出，高5位接至CPU IC1的P2口， 線與CPU IC1的ALE／ 線連接。程序存儲器IC3用來存儲預先編制的指令機器碼。串行EEPROM存儲器IC4的信號線接至CPU IC1的輸入輸出雙向口線。串行EEPROM以串行方式與CPU進行數據通迅，可以在＋5V電壓下擦除或寫入數據，寫入的數據掉電後不丟失。可編程定時／計數器的8根數據線接至CPU IC1的數據總線，讀寫線分別與CPU IC1的讀寫線相連接，兩位地址線A0、A1分別接地址總線的低兩位，片選線CS接至CPU IC1的P2口，門控線GATE0、GATE1、GATE2均接至＋5V電源，時鐘輸入線CLK0、CLK1、CLK2分別與相應的用電量採集電路連接。無線接收電路F1無線發射電路F2分別接至CPU IC1的串行口輸入輸出端。繼電器輸出電路接至CPU IC1的輸出口。掉電檢測電路接至CPU IC1的外部中斷口線上。電解電容C1連接於＋5V電源和地之間，電解電容C1的作用是在掉電時維持CPU工作十幾個毫秒。圖1中的元件除繼電器外，均接按裝在一塊電路板上，所有繼電器按裝在一塊絕緣板上，兩板之間用帶一段導線的插件連接。
用電量採集電路把用電量變為脈衝送至可編程定時／計數器的時鐘輸入端。CPUIC1定時讀取可編程定時／計數器所記錄的脈衝個數，並存於串行EEPROMIC4中。無線接收電路F1將收到的信號放大解調後輸入到CPUIC1的串行輸入口線。無線發射電路F2將CPUIC1串行輸出口輸出的信號調製後發射出去。由繼電器輸出電路控制用戶電源線路的通斷。掉電時，掉電檢測電路輸出信號中斷CPUIC1，將不允許丟失的信息存於串行EEPROMIC4中。
無線抄表儀由單片機CPU IC8、地址鎖存器IC9、程序存儲器IC10、靜態數據存儲器、LCD顯示器、鍵盤、低壓檢測電路、無線接收電路F3、無線發射電路F4、電平轉換電路、插座CZ1、CZ2、插頭CT1、CT2等組成，如圖2所示。地址鎖存器IC9的8根輸入線及信號線LE分別接至CPU IC8的數據總線和PSEN線。程序存儲器IC10的數據線接至CPU IC8的數據總線，地址線的低8位接至地址鎖存器IC9的輸出，高5位接至CPU IC8的P2口， 線與CPU IC8的ALE／ 線連接。靜態數據存儲器的數據線接至CPU IC8的數據總線，低8位地址線接至地址鎖存器IC9的輸出，高7位地址線接至CPU IC8的P2口，寫入線 接CPU IC8的寫信號線 信號線接CPU IC8的讀信號線，片選信號線接CPU IC8 P2口的最高位或經過非門接CPU IC8 P2口的最高位。靜態數據存儲器用來存儲抄錄的數據。LCD顯示器的數據線直接與CPU IC8的數據總線連接，r／w線接地址鎖存器IC9的一根輸出線，rs線接CPU IC8的一根輸出線，CPU IC8的讀寫信號線經一與非門接至LCD的E線；鍵盤的行掃描線分別接CPU IC8的輸出口線，列掃描線分別接CPU IC8的輸入口線。低壓檢測電路接至CPU IC8的一根外部中斷口線上。無線接收電路F3、無線發射電路F4、CPU IC8的串行口輸入輸出端、電平轉換電路的輸入輸出端分別接至插座CZ1的八個引腳。插頭CT1插入插座CZ1後，使CPU IC8的串行口與無線接收電路F3、無線發射電路F4連接，斷開CPU IC8的串行口與電平轉換電路的連接。插頭CT2插入插座CZ1後，使CPU IC8的串行口與電平轉換電路連接，斷開CPU IC8的串行口與無線接收電路F3、無線發射電路F4的連接。插頭CT1、CT2的接線方法如圖5所示。CPU IC8的數據總線、讀寫信號線、一根輸出線及一根輸入線接至插座CZ2。插座CZ2用於連接微型印表機，在無微機的情況下，將抄表儀抄錄的數據列印出來。
進行抄錄時，由抄表儀鍵盤輸入抄錄命令，抄錄命令顯示在LCD顯示器上，並由CPUIC8的串行輸出口送到無線發射電路F4，經F4調製後發射出去。監控器的無線接收電路F1收到命令信號，經解調放大後輸送到CPUIC1串行輸入口。CPUIC1讀取命令信號解碼識別後，將監控的所有用戶電度表數據發送給抄表儀。抄表儀把收到的數據存儲起來並可分時顯示。抄完一部分或全部後，將抄表儀與微型計算機或微型印表機聯機，便可列印出各用戶的用電費用表以及各單位的匯總表。
抄表儀進行抄錄工作時，由電池供電。低壓檢測電路，用於測出能維持抄表儀工作的最低安全工作電壓。低於該電壓時，立即中斷CPUIC8，使CPUIC8進入低功耗狀態，發出報警信號提示應該進行充電，以防止抄錄的數據丟失。
抄表儀可以通過監控器，遙控用戶電源線路的通斷。若有用戶不按時交納電費時，採用抄表儀將該用戶的表號及斷電命令送給監控器，由監控器自動斷開該用戶的電源線路交納電費後，再由抄表儀將該用戶的表號及通電命令送給監控器，監控器自動接通該用戶的電源線路。
綜上所述，本實用新型所提供的電度表集中無線抄錄裝置，既解決了現場抄表不方便的難題，又使抄錄後用戶用電量、電費的計算、統計制表工作自動化。提高了工作效率，增強了可靠性。
下面結合實施例進一步說明本實用新型的工作過程。
實施例圖1為電度表集中數據採集監控器的原理圖。
圖2為無線抄表儀的原理圖。
圖3為無線接收電路F1(F3)、無線發射電路F2(F4)的原理圖。
圖4為用電量採集電路單元的原理。
圖5為插頭CT1、CT2的接線圖。
本實施例中IC1、IC8選取80C31，IC2、IC9選取74HC373，IC3、IC10選取27C64，IC4選取93C46，IC7，IC13選取LM311，IC11、IC12選取62256，LCD顯示器選取DMC161C，若CPUIC1、IC8選取87C51時，IC3、IC10可以省略。
圖1中JC1為繼電器輸出電路單元，JC1由電阻R1、三極體T1、二極體D1、繼電器J1組成。T1的基極通過R1接至CPUIC1的P1.0，T1的集電極接繼電器J1後接＋5V電源，T1的發射極接地，D1的陰極接＋5V電源，D1的陽極接T1的集電極。圖1中的JC2、JC3、JC4、JC5、JC6均為繼電器輸出電路單元，其電路源理圖與JC1的相同。繼電器輸出電路單元個數與監控器控制的電度表數目相同。
圖1中的用電量採集電路CJ1、CJ2、CJ3、CJ4、CJ5、CJ6的原理圖如圖4所示。圖4中，1為反射式光電傳感器，2為一鋁盤，鋁盤上有一圈黑白相間的符號位。黑色不反光，反射式光電傳感器輸出低電平，白色反光，反射式光電傳感器輸出高電平。鋁盤每轉一周便有固定個數的脈衝輸出。用電量採集電路的輸出接到定時／計數器IC5或IC6的計數輸入端，用電量採集電路單元的個數與監控器所監控電度表的個數相同。
圖1中的定時／計數器IC5和IC6選擇8253，一塊可定時計／數器8253有三個定時／計數器，可以用於採集三塊電度表的數據。
當監控器所監控的電度表個數不同時，繼電器輸出電路單元的個數、用電量採集電路單元的個數，可編程定時／計數器的塊數均可作相應增減。一般以2塊可編程定時／計數器，6個繼電器輸出電路單元，6個用電量採集電路單元監控六塊電度表為好。當所監控的電度表數目太少時，單片機IC1的資源以及發射接收線路等不能充分利用，因而性能價格比有所降低。當所監控的電度表數目大於6時要增加可編程定時／計數器，開關量輸出鎖存器，以及相應的用電量採集電路單元和繼電器輸出電路單元。綜合而言，監控器監控的電度表數目較多時，監控器的一些資換源應用越充分，因而相應的性能價格比提高。當不需要遠程自動接通、斷開用戶電源線路，即不需要抄表儀通過監控器遙控用戶電源線路通斷時，所有繼電器輸出電路單元均可以省略。
圖1中設有電壓比較器IC7，電阻R7、R8、R9、R10、穩壓二極體DW1等組成的掉電檢測電路。電阻R7、R9、R10的一端均接至＋5V電源，R7的另一端接IC7的輸出，R9的另一端接IC7的同相輸入端，R10的另一端接IC7的反相輸入端，R8的一端接IC7的同相輸入端，另一端接地，DW的陰極接IC7的反相輸入端，陽極接地，IC7的輸出接CPUIC1的一外部中斷口線。當掉電時，掉電檢測電路中斷CPU，將不允許丟失的數據存於EEPROMIC4，並停止對IC4再進行讀寫操作，避免破壞數據。
圖2中，靜態數據存儲器IC11或IC12的存儲容量為32KB。根據需要存儲數據的多少可以選取一塊或兩塊。LCD為液晶顯示器其耗能量很少。
圖2中，IC13、R12、R13、R15、DW2及蜂鳴器組成低壓檢測電路，用於測出能維持抄表儀工作的最低安全工作電壓。其輸出接至CPUIC8的外部中斷口線INTO上。抄表儀可以用乾電池做電源，但為了方便，最好採用可充電電池。
圖2中ZH1、ZH2為電平轉換電路。電平轉換電路ZH1把RS232接口信號電平(－12V－＋12V)變為TTL電平(0－＋5V)，電平轉換電路ZH2把TTL電平變為(－5V－＋5V)準RS232電平，用於抄表儀與微型計算機RS232串行口相聯接，以實現抄表儀與微型計算機之間的通信。
圖3中無線接收線路F1(F3)由超再生接收、串行編碼信號放大、整形電路等組成。空中的射頻信號由L1、L2接收，經阻抗變換，耦合到L3，由T11超高頻管組成的超再生接收電路解調出串行編碼信號，該信號由T12放大，再經IC15放大整形，輸送到CPU的串行數據輸入口。
圖3中無線發射電路F2(F4)由射頻振蕩器和串行編碼調製電路組成。T9、C31、C32、L1等組成射頻振蕩器，T10串行編碼調製開關管，單片機CPU串口的輸出線串電阻後接至T10的基極。
本實施例的數據採集監控器設置兩片可編程定時／計數器8253，6個用電量採集線路單元，6個繼電器輸出電路單元，監控6塊用戶電度表。
本實施例的工作過程用戶電度表數據經用電量採集電路轉變為脈衝，送到可編程定時／計數器的計數輸入端。定時／計數器記錄脈衝的個數，CPUIC1定時讀取每個定時／計數器記錄的脈衝個數，將其轉變為用電量後存儲到IC4中。
用無線抄表儀去抄錄每個監控器的數據。抄錄時由鍵盤JP1輸入抄錄數據命令，CPUIC8的串行輸出口將該命令送到無線發射電路F4，經F4調製後發射出去。
監控器的無線接收電路F1收到命令信號，經解調放大後輸送到CPUIC1的串行輸入口。CPUIC1讀取命令信號解碼識別後，將監控的所有用戶電度表數據發送給抄表儀。抄表儀把收到的數據存儲起來並可分時顯示。抄完一部分或全部後，將抄表儀與微型計算機或微型印表機聯機，便可列印出各用戶的用電費用表以及各單位的匯總表。
抄表儀通過監控器，遙控用戶電源線路的通斷。抄表儀將某用戶的表號及斷電命令送給監控器時，則監控器可自動斷開該用戶的電源線路。抄表儀將某用戶的表號及通電命令送給監控器時，則監控器可自動接通該用戶的電源線路。
本電度表集中無線抄錄裝置成本低廉，適合於推廣應用。
權利要求1.一種電度表集中無線抄錄裝置，由數據採集監控器和無線抄表儀組成；數據採集監控器包括單片機CPU(IC1)、地址鎖存器(IC2)以及程序存儲器(IC3)等；地址鎖存器(IC2)的8根輸入線及信號線LE分別接至CPU(IC1)的數據總線和PSEN線；程序存儲器(IC3)的數據線接至CPU(IC1)的數據總線，地址線的低8位接至地址鎖存器(IC2)的輸出，高5位接至CPU(IC1)的P2口， 線與CPU(IC1)的ALE/ 線連接；無線抄表儀包括單片機CPU(IC8)、地址鎖存器(IC9)程序存儲器(IC10)以及靜態數據存儲器等；地址鎖存器(IC9)的8根輸入線及信號線LE分別接至CPU(IC8)的數據總線和PSEN線；程序存儲器(IC10)的數據線接至CPU(IC8)的數據總線，地址線的低8位接至地址鎖存器(IC9)的輸出，高5位接至CPU(IC8)的P2口， 線與CPU(IC8)的ALE/ 線連接；靜態數據存儲器的數據線接至CPU(IC8)的數據總線，低8位地址線接至地址鎖存器(IC9)的輸出，高7位地址線接至CPU(IC8)的P2口，寫入線 接CPU(IC8)的寫信號線 信號線接CPU(IC8)的讀信號線，片選信號線接CPU(IC8)P2口的最高位或經過非門接CPU(IC8)P2口的最高位；其特徵在於數據採集監控器還包括串行EEPROM存儲器(IC4)、可編程定時/計數器、用電量採集電路、無線接收電路(F1)、無線發射電路(F2)、繼電器輸出電路、掉電檢測電路等；串行EEPROM存儲器(IC4)的信號線接至CPU(IC1)的輸入輸出雙向口線；可編程定時/計數器的8根數據線接至CPU(IC1)的數據總線，讀寫線分別與CPU(IC1)的讀寫線相連接，兩位地址線A0、A1分別接地址總線的低兩位，片選線CS接至CPU(IC1)的P2口，門控線接至+5V電源，時鐘輸入線與相應的用電量採集電路連接；無線接收電路(F1)、無線發射電路(F2)分別接至CPU(IC1)的串行口輸入、輸出端；繼電器輸出電路接至CPU(IC1)的輸出口線；掉電檢測電路接至CPU(IC1)的外部中斷口線上；無線抄表儀還包括LCD顯示器、鍵盤、低壓檢測電路、無線接收電路(F3)、無線發射電路(F4)、電平轉換電路、插座CZ1、CZ2、插頭CT1、CT2等；LCD顯示器的數據線直接與CPU(IC8)的數據總線連接，r/w線接地址鎖存器(IC9)的一根輸出線，rs線接CPU(IC8)的一根輸出線，CPU(IC8)的讀寫信號線經一與非門接至LCD的E線；鍵盤的行掃描線分別接CPU(IC8)的輸出口線，列掃描線分別接CPU(IC8)的輸入口線；低壓檢測電路接至CPU(IC8)的一根外部中斷口線上；無線接收電路(F3)、無線發射電路(F4)、CPU(IC8)的串行口輸入輸出端、電平轉換電路的輸入輸出端分別接至插座CZ1的八個引腳，插頭CT1插入插座CZ1後，使CPU(IC8)的串行口與無線接收電路F3、無線發射電路F4連接，插頭CT2插入插座CZ1後使CPU(IC8)的串行口與電平轉換電路連接；CPU(IC8)的數據總線、讀寫信號線、一根輸出線及一根輸入線接至插座CZ2。
2.如權利要求1所述的一種電度表集中無線抄錄裝置，其特徵在於，數據採集監控器和無線抄表儀之間以半雙工方式進行無線數據通迅。
專利摘要一種電度表集中無線抄錄裝置，由電度表集中數據採集監控器及無線抄表儀兩部分組成。兩者之間以半雙工方式進行無線數據通訊。抄錄時，由抄表儀發命令給監控器，監控器收到抄錄命令後，立即將其所監控的所有電度表數據發送給抄表儀，抄表儀分時顯示並存儲起來。抄表儀既可以與微型計算機聯機又可以與微型印表機聯機，將抄錄的數據以表格的形式列印出來。抄表儀還可以通過監控器，遙控用戶電源線路的通斷。
文檔編號G08C17/00GK2199568SQ9424035
公開日1995年5月31日 申請日期1994年5月4日 優先權日1994年5月4日
發明者齊保良 申請人:山東建築工程學院