電腦控制多功能電度表的製作方法
2023-05-31 05:03:36
專利名稱：電腦控制多功能電度表的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電腦控制的電量計量收費裝置，具體地說是一種電腦控制多功能電度表，本實用新型可提供給電力部門用於度量城鄉居民、企事業單位的電能消耗，並由微機管理系統自動收取電費。
現有的計量電能消耗的裝置是感應式電能表，是一種機械裝置，存在精度低、能耗大、磨損率大，需要經常維護等缺點。傳統的收取電費方式是由收費員逐家抄表、計帳、收費，存在效率低，勞動強度大，電費難收齊，可信度低等缺點。
從現有資料報導上看，有一種在老電度表基礎上改進的裝置，該裝置通過光電轉換器件，將老電度錶轉盤的轉數取出，通過電子計數器計數來計算電能的消耗，這種裝置成本較高，改裝複雜，沒有從根本上提高計量精度，也沒能克服老式電度表存在的問題，因而很難推廣使用。
本實用新型就是要提供一種新型的電腦控制多功能電度表，使用該電度表並配合使用微機自動管理系統，使電部門就可以出售用電卡的形式收取電費，用戶先買後用，真正體現電是商品的原則，本實用新型的使用可極大地提高供電管理部門的工作效率，減輕勞動強度。
本實用新型的目的是這樣實現的電腦控制多功能電度表，採用全新的電子技術，用單片機實現A／D轉換，數值計算及實時控制，從根本上提高計量精度，比現有的感應式機械電度表的精度提高了一個數量級，該表同時還具有漏電保護及過壓、欠壓、過載保護等多種功能，相當於一隻普通電度表加上一隻漏電保護器和一臺家電保護器，是一種使用價值極高的產品。
本實用新型與用電卡、用電卡編程器、微機管理系統組成一套完整的體系，每一電度表都有一個編碼和用於插入用電卡的插槽，當插入一有效的用電卡時，電錶將用電卡的電度數讀進，與以前的剩餘電量相加後，在數碼管上顯示出來，同時將用電卡置為無效，此時用電卡即可撥走，當將一無效的用電卡插入時，電度表產生報警，電錶採用倒計數的方式計度，並將剩餘電量用數碼管顯示出來，當剩餘電量為5度、1度時分別產生報警聲，提醒用戶及時購電並輸入新的電量，在電快用完時，連續兩分鐘報警，提醒用戶做好斷電前準備，然後自動切斷電源，電錶內還設有斷電保護電路和電池，在停電的情況下，電度數可至少保持三個月以上而不丟失，電錶面板上有一試驗漏電保護作用的按鈕，按下按鈕可模擬漏電，使電錶斷電，當發生觸電事故時，電錶斷電並報警，延遲三分鐘後自動恢復供電，當供電電壓過高、過低及用戶負載過重時自動切斷電源，以保護家用電器和供電線路。與每一電度表配合使用的有一用電卡，用電卡的編碼與電度表的編碼相同，它是一種傳遞電度數的裝置。用電卡編程器與微機聯合使用，完成售電寫卡工作。微機管理系統完成記帳、統計、查詢、列印等工作。
綜上所述可以看出，本實用新型具有以下獨特的優點和積極效果電腦控制多功能電度表完全拋開了老式電度表，採用了單片機採樣、A／D轉換等技術，大大地提高了計量精度，同時對各種頻率、波形的電網都可適用；該電錶集漏電、過壓、欠壓、過流等多種保護功能於一體，增加了使用價值；該表與用電卡、用電卡編程器、微機系統配合一起的使用，大大減輕了電力部門的勞動強度，提高了工作效率，消除了拖欠電費的現象，增加了國家收入。
圖1為本實用新型的外形示意圖。
圖2為本用新型的內部結構原理圖。
圖3為本實用新型的電路原理圖。
以下結合附圖對本實用新型的實施例加以詳盡說明參看圖1，電腦控制多功能電度表的外殼上設置有四位數碼顯示窗口，用電卡插口、漏電保護試驗按鈕和輸入輸出連線接線柱。
參看圖2，電腦控制多功能電度表表內部件包括有裝有單片機及其附屬電路和檢測控制電路的主控制電路板1、裝有移位寄存器和數碼管的顯示電路板2，輸出三組電源的電源變壓器3、控制電源通斷的繼電器4、報警用的喇叭5、斷電保護數據用的電池6、漏電保護試驗按鈕7、檢測電流用的電流互感器8、漏電檢測器9、電壓互感器10。各部分通過表內電路相連接。
參看圖3，電腦控制多功能電度表的電路由8098單片機為核心的，以地址鎖存器U3(74LS373)、程序存貯器U4(EPROM2764)等組成的單片機外圍電路及電壓變換電路、電流變換電路、電源監測電路、電源電路、漏電監測電路、過壓檢測電路、數碼顯示電路、總線隔離驅動電路、插電卡檢測電路、報警電路、後備電池和繼電器控制電路組成，各電路的具體構成為單片機外圍電路為8098單片機的最小系統，8098的第25～32腳接至鎖存器U3(74LS373)的輸入端，U3的輸出地址信號接至程序貯器U4(EPROM2764)的A0～A7端，8098的第20～24腳高位地址線接至U4的A8～A12端，8098的第35、36腳外接晶體振蕩器，第37、38、44、45腳外接濾波電容；電壓變換電路11由電壓互感器T1輸出的電壓經電位器P1接至集成運放LM358的2腳，其1腳輸出的電壓經D1、D2組成的鉗位電路和R1、C1組成的低通濾波器後，進入8098的43腳；電流變換電路12的接法與電壓變換電路相似，輸出接至8098的42腳，這樣0～5V的電壓、電流模擬信號進入單片機後，由8098內部的採樣保持，A／D轉換後成數字量；電源監測電路13為由7705組成的＋5V電源監測電路，其輸出接至8098的復位端48腳；電源電路14由變壓器輸出的三組交流電壓分別經全波整流、濾波、穩壓後，供給整個系統＋5V、±12V三組電壓；漏電監測電路15，漏電互感器T3輸出的電壓經D6～D9全波整流和R15、C11低通濾波後，接入比較器LM393的第5腳，第6腳接一基準電壓，比較器輸出7腳接至8098的外中斷輸入端47腳；過壓檢測電路16，檢測的電壓取自未經穩壓的＋12V電壓，其輸出經二極體D22後接至三極體N1的基極；數碼顯示電路17由4片74LS164和4個數碼管組成，輸入的串行數據和移位脈衝分別來自8098的第1、2腳；總線隔離驅動電路18由鎖存器U3輸出的低位地址線A0－A7及由8098直接輸出的高位地址A8～A10和控制信號WE、RD，接入U8、U9(74LS244)的輸入端，8098的數據線D0～D7接至U10(074LS245)的輸入端，U8、U9、U10的輸出端接S－36總線電卡插槽；插電卡檢測電路19，當電卡插入插槽時，S1、S2接通，經由兩級74LSOO組成的與非門後，接至8098的第40腳和3腳；報警電路20，其輸入接至8098的第7腳，信號經三極體N2放大後，去驅動喇叭；後備電池和繼電器控制電路21，後備電池接至8098第46腳，平時由＋12V和R10、R9、D5組成的電路充電，8098的第13腳輸出的控制信號經74LSOO組成的非門及R12、R23後接至三極體N1的基極，由N1放大後去驅動繼電器的線包。
電腦控制多功能電度表的工作原理為供電電壓、電流經傳感器隔離、變換後，由單片機發出指令將電壓、電流信號同時採樣並保持，然後經多路開關模數變換，分別將電壓、電流變換成數字量，進入單片機進行相乘運算並累加，以計算用戶的用電量，當累加到滿0.1度時，從剩餘電量中減去，這樣一直遞減下去，完成計量功能。當將用電卡插入電度表的插槽時，硬體產生一中斷請求，單片機執行中斷服務程序，先核對卡的代碼，判斷卡上電量是否有效，然後讀入電度數，同時向卡上寫入一特定數據將卡置為無效。當有漏電、過壓、欠壓、過流發生時，檢測電路發出中斷信號，單片機響應中斷，發出命令使繼電器斷電。
權利要求1.一種電腦控制多功能電度表，其特徵是在外殼上設置有四位數碼顯示窗口，用電卡插槽口、漏電保護試驗按鈕和輸入輸出連線接線柱，表內部件包括有裝有單片機及其附屬電路和檢測控制電路等電路的主控制電路板1、裝有移位寄存器和數碼管的顯示電路板2、輸出三組電源的電源變壓器3、控制電源通斷的繼電器在4、報警用的剌叭5、斷電保護數據用的電池6、漏電保護試驗按鈕7、檢測電流用的電流互感器8、漏電檢測器9、電壓互感器10。
2.根據權利要求1所述的電腦控制多功能電度表，其特徵是電路部分包括有由8098單片機為核心的，以地址鎖存器U3(74LS373)、程序存貯器U4(EPROM2764)等組成的單片機外圍電路及電壓變換電路、電流變換電路、電源監測電路、電源電路、漏電監測電路、過壓檢測電路、數碼顯示電路、總線隔離驅動電路、插電卡檢測電路、報警電路、後備電池和繼電器控制電路。
3.根據權利要求1或2所述的電腦控制多功能電度表，其特徵是各部分電路構成為單片機外圍電路為8098單片機的最小系統，8098的第25～32腳接至鎖存器U3(74LS373)的輸入端，U3的輸出地址信號接至程序存貯器U4(EPROM2764)的A0－A7端，8098的第20～24腳高位地址線接至U4的A8－A12端，8098的第35、36腳外接晶體振蕩器，第37、38、44、45腳外接濾波電容；電壓變換路11由電壓互感器T1輸出的電壓經電位器P1接至集成運放LM358的2腳，其1腳輸出的電壓經D1、D2組成的鉗位電路和R1、C1組成的低通濾波器後，進入8098單片機的43腳；電流變換電路12的接法與電壓變換電路11的接法相似，其輸出接至8098的42腳；電源監測電路13為由7705組成的＋5V電源監測電路，其輸出接至8098的復位端48腳；電源電路14由變壓器輸出的三組交流電壓分別經全波整流、濾波、穩壓後，供給整系統＋5V、±12V三組電壓；漏電監測電路15，漏電互感器T3輸出的電壓經D6－D9全波整流和R15、C11低通濾波後，接入比較器LM393的第5腳，第6腳接一基準電壓，比較器輸出7腳接至8098的外中斷輸入端47腳；過壓檢測電路16，檢測的電壓取自未經穩壓的＋12V電壓，其輸出經二極體D22後接至三極體N1的基極；數碼顯示電路17，輸入的串行數據和移位脈衝分別來自8098的第1、2腳，該電路由4片74LS164和4個數碼管組成；總線隔離驅動電路18，由鎖存器U3輸出的低位地址線A0－A7及由8098直接輸出的高位地址A8－A10和控制信號WE、RD接入U8、U9(74LS244)的輸入端，8098的數據線D1－D7接至U10(74LS245)的輸入端，U8、U9、U10的輸出端接至S－36總線電卡插槽；插電卡檢測電路19，當電卡插入插槽時，S1、S2接通，經由兩級74LSOO組成的與非門後，接至8098的40腳和3腳；報警電路20，其輸入接至8098的第7腳，信號經三極體N2放大後，去驅動喇叭；後備電池和繼電器控制電路21，後備電池接至8098的46腳，由＋12V和R10、R9、D5組成的電路充電，8098的13腳輸出的控制信號經74LSOO組成的非門及R12、D23後接至三極體N1的基極，由N1放大後去驅動繼電器的線包。
專利摘要本實用新型涉及一種電腦控制多功能電度表，它由表身、線路板、電子線路三大部分組成，其特徵在於電路包括有單片機外圍電路及電壓、電流變換電路、電源監測電路、電源電路、漏電監測電路、過壓檢測電路、數碼顯示電路、總線隔離驅動電路、插電卡檢測電路、報警電路、後備電池和繼電器控制電路等功能電路。本實用新型用單片機實現A/D轉換、數值計算及實時控制，從根本上提高了計量精度，且同時具有漏電保護及過壓、欠壓、過載保護等多種功能。
文檔編號G01R22/00GK2209336SQ9423070
公開日1995年10月4日 申請日期1994年10月31日 優先權日1994年10月31日
發明者鍾炎平, 徐健, 徐向東, 丁建江 申請人:中國人民解放軍空軍雷達學院, 江陰市文林鎮電力管理站