預付預用兩便智慧卡電能表的製作方法

2023-06-12 13:33:21 1

專利名稱：預付預用兩便智慧卡電能表的製作方法
技術領域：
本實用新型——預付預用兩便智慧卡電能表，屬交流供電自動控制技術，特別涉及智能供電裝置。
近年來，國內外正在興起和採用電子化管理手段來實現交流供電和計費，以達到用戶計劃購電用電、供電科學管理、及時回收電費、防止電能竊漏等。目前極待開發一種操作方便、指示方式簡明、精確的多功能電能表。
本實用新型的目的就是為了解決長期以來難於解決的電費拖欠和回收問題，有效地實行供電科學管理、做到計劃購電、用電，研究設計而成的一種操作維護方便、指示方式簡明精確的多功能預付預用兩便智慧卡電能表。
本實用新型是通過下述結構技術方案來實現的預付預用兩便智慧卡電能表的外形結構示意圖如

圖1所示，它由機殼8、面板、接線盒9、印刷電路板共同連接構成，面板上開設有卡片插槽4和嵌有透明有機玻璃片的透明觀察窗5，觀察窗內的機殼面板上裝有機械計數器1、轉盤2、數字顯示屏3、電量指示燈6、電款指示燈7，電路板固裝於機殼8內，接線盤9與機殼8為固定連接，面板上的數字顯示屏3、電量指示燈6、電款指示燈7、接線盒9均與電路板相互電氣連接；其電路方框圖如圖2所示，其電路由轉盤光電轉換電路10、智慧卡讀寫電路11、穩壓電源電路12、串行存貯電路13、斷電檢測電路14、竊電檢測電路15、微計算機基本單元16、數字顯示電路17、狀態指示電路18、供電控制電路19共同電氣連接構成，其相互連接關係為轉盤光電轉換電路10通過光電信號傳輸線與智慧卡讀寫電路11相互電氣連接並與微計算機基本單元16相互電氣連接，穩壓電源電路12通過電源輸出線與各電路的電源端相電氣連接，串行存貯電路13、斷電檢測電路14、竊電檢測電路15分別通過存貯信號輸出線、斷電檢測信號線、竊電檢測信號線與微計算機基本單元16相互電氣連接，微計算機基本單元16分別通過數字顯示信號線、狀態指示信號線、供電控制信號線與數字顯示電路17、狀態指示電路18、供電控制電路19相互電氣連接；其電路原理圖如圖3所示，其中，轉盤光電轉換電路10由光電檢測器件U1、電阻R1、R2、電容C4、集成件U7並串聯連接構成，智慧卡讀寫電路11由外插智慧卡U0、開關K1、電阻R10並串聯連接構成，穩壓電源電路12由電源變壓器T1、二極體D1、D2、電容C7～C10、穩壓集成件U12並串聯連接構成，串行存貯電路13由集成件U6、電阻R5、R6並串聯連接構成，斷電檢測電路14由集成件U2、電晶體TR、穩壓二極體Z1、二極體D3，D4、電阻R3、R4、R11、電容C5、C6並串聯連接構成，竊電檢測電路15由光電耦合器件U11、二極體D6、電阻R12、R13和觸點開關K3並串聯連接構成，微計算機基本單元16由集成件U3～U5、晶體振蕩器CY、電容C1～C3、電阻R7、R8、按鈕開關K4並串聯連接構成，數字顯示電路17為顯示模塊U13，狀態指示電路18由集成件U9、U10、發光二極體LED1～LED2、電阻R9並串聯連接構成，供電控制電路19由集成件U8、繼電器RY、二極體D5並串聯連接構成。電路方框的工作原理為智慧卡讀寫電路11把用戶所購電量等數據送入微計算機基本單元16，使供電控制電路19動作，向用戶供電。轉盤光電轉換電路10對用電轉數進行累計，把結果存放到串行存貯電路13中，按需要送至數字顯示電路17進行剩餘電量、電款的交替顯示。一旦發生市電中斷，斷電檢測電路14把當前數據立刻記錄到串行存貯電路13中，使恢復通電後能接續運行。用戶出現竊電行為時，竊電檢測電路15隨即動作，把信號送至微計算機基本單元16處理並備案。狀態指示電路18針對各種工作情況作相應指示；其電路的作用原理為首次啟用，因K2未動作，供電處於切斷狀態。智慧卡U0插入卡槽時，K1被斷開，微計算機基本單元中的U4讀取U0中的投電數據，並送至數字顯示模塊U13作電量、電款值的交替顯示，精確顯示到小數後1位；與此同時，供電控制電路的繼電器RY使觸點開關K2動作，向用戶供電。U0撥離卡槽後，顯示消失，轉由LED2指示正常工作狀態。用戶用電過程中，電能錶轉盤的轉動次數由光電轉換器U1變成電脈衝信號，送入U4進行計數和運算處理。當減到零值時，則繼電器RY動作，供電被切斷，此時用戶再投入新的電量，則供電便恢復進行。如果在未減至零值時，用戶投入新電量，電能表則自動實行電量累加。正常狀態下，交流電經D3、D4、Z1通路使電晶體TR的集電極為低電平，保持觸發器集成件U2的輸出端13為高電平；一旦發生停電，D3、D4的交流信號消失，U2的13腳產生低電平，微計算機基本單元的U4響應中斷，把當前數據送入U6進行保存，復電後重新取出運行。如果用戶出現竊電行為，被短接的供電通路會造成觸點開關K3接通，交流信號經光電耦合器件U11送出脈衝信號，引起微計算機基本單元記錄備案，相應的LED1指示燈發亮。穩壓電源電路12由三端穩壓集成件U12提供5伏直流電源，供整機工作之用。
本實用新型與現有技術相比有如下的優點和有益的效果(1)由於本實用新型是機電一體化的智慧卡多功能電能表，供電電網使用本實用新型後能實行供電科學管理、用戶通過預付款購買智慧卡預購電量，或用電後限期付款的二種工作方式，解決了長期以來一直難於解決的電費拖欠和回收問題；(2)因本實用新型採用電子計量和數字顯示，其精度比同類產品高一個數量級；(3)本實用新型不需備用電池，能實現斷電自動感知和記錄實時數據，並使恢復通電後接續運行；(4)本實用新型採用單一卡槽，並配有獨特的仿偽算法，不須按鈕和外加設施，就能在線實行電量投入、電量卸記、電費率更改、剩餘電量電款、超載保護、竊電處罰等多種功能；(5)本實用新型指示簡明、操作方便。本電能表不須備用電池，沒有電池更換和維護的問題；(6)本電能表採用五位數顯示，顯示可精確到小數點後一位，比通常用的只顯示到整數位的電子電能表精度高出一個數量級。
下面對說明書附圖進一步說明如下圖1為預付預用兩便智慧卡電能表的外形結構示意圖，圖2為本電能表的電路方框圖，圖3為本電能表的電路原理圖。各圖中1為機械計數器、2為轉盤、3為數字顯示屏、4為卡片插槽、5為透明觀察窗、6為電量指示燈、7為電款指示燈、8為機殼、9為接線盒，T1為變壓器、VCC為直流電源、K1、K2、K3分別為開關、K4為按鈕開關、CY為晶體振蕩器。
本實用新型的實施方式如下①用工程塑料或金屬板加工成160×120×110mm的機殼8，機殼正面設有一個70×70mm的觀察窗6，嵌入透明有機玻璃片。機殼正面下部開設一條卡片插槽，用戶操作時使智慧卡U0能從槽口插入；②選用標準化機械電能表芯作為計量部件，安裝在機殼內部，機殼外下側配接一個80×35×30mm的塑料四孔電源接線盒9。透過觀察窗能看到機械計數器1、轉盤2，以及增配的5位數字顯示屏3和兩隻發光指示燈6、7；③按圖3所示，把轉盤光電轉換器電路10和數字顯示模塊17繪製在一塊印刷電路板上；把穩壓電源電路12和竊電檢測電路15繪製在一塊印刷電路板上；把其餘智慧卡讀寫電路11、串行存貯電路13、斷電檢測電路14、微計算機基本單元16、狀態指示電路18、供電控制電路19等繪製在一塊印刷電路板上。三塊印刷電路板焊上經篩選的元器件後，均安裝在機殼內部。其中U0可選外插智慧卡AT88SC102、U1可選光電傳感器GP2S05、U2可選單穩態觸發器SN54LS123、U3可選8位鎖存器74LS373、U4可選8位單片微處理器P8032AH、U5可選8位程序存儲器M2764、U6可選串行存貯器NM24C08、U12可選三端穩壓器LM7805。然後按圖3所示進行相互電氣連接，並進行簡單調試，便能較好實施本實用新型。
權利要求1.一種預付預用兩便智慧卡電能表，其特徵在於它由機殼(8)、面板、接線盤(9)、印刷電路板共同連接構成，面板上開設有卡片插槽(4)和嵌有透明有機玻璃片的透明觀察窗(5)，觀察窗內的機殼面板上裝有機械計數器(1)、轉盤(2)、數字顯示屏(3)、電量指示燈(6)、電款指示燈(7)，電路板固裝於機殼(8)內，接線盒(9)與機殼(8)為固定連接，面板上的數字顯示屏(3)、電量指示燈(6)、電款指示燈(7)、接線盒(9)均與電路板相互電氣連接；其電路由轉盤光電轉換電路(10)、智慧卡讀寫電路(11)、穩壓電源電路(12)、串行存貯電路(13)、斷電檢測電路(14)、竊電檢測電路(15)、微計算機基本單元(16)、數字顯示電路(17)、狀態指示電路(18)、供電控制電路(19)共同電氣連接構成，其相互連接關係為轉盤光電轉換電路(10)通過光電信號傳輸線與智慧卡讀寫電路(11)相互電氣連接並與微計算機基本單元(16)相互電氣連接，穩壓電源電路(12)通過電源輸出線與各電路的電源端相電氣連接，串行存貯電路(13)、斷電檢測電路(14)、竊電檢測電路(15)分別通過存貯信號輸出線、斷電檢測信號線、竊電檢測信號線與微計算機基本單元(16)相互電氣連接，微計算機基本單元(16)分別通過數字顯示信號線、狀態指示信號線、供電控制信號線與數字顯示電路(17)、狀態指示電路(18)、供電控制電路(19)相互電氣連接；其中，轉盤光電轉換電路(10)由光電檢測器件U1、電阻R1、R2、電容C4、集成件U7並串聯連接構成，智慧卡讀寫電路(11)由外插智慧卡U0、開關K1、電阻R10並串聯連接構成，穩壓電源電路(12)由電源變壓器T1、二極體D1、D2、電容C7～C10、穩壓集成件U12並串聯連接構成，串行存貯電路(13)由集成件U6、電阻R5、R6並串聯連接構成，斷電檢測電路(14)由集成件U2、電晶體TR、穩壓二極體Z1、二極體D3、D4、電阻R3、R4、R11、電容C5、C6並串聯連接構成，竊電檢測電路(15)由光電耦合器件U11、二極體D6、電阻R12、R13和觸點開關K3並串聯連接構成，微計算機基本單元(16)由集成件U3～U5、晶體振蕩器CY、電容C1～C3、電阻R7、R8、按鈕開關K4並串聯連接構成，數字顯示電路(17)為顯示模塊U13，狀態指示電路(18)由集成件U9、U10、發光二極體LED1～LED2、電阻R9並串聯連接構成，供電控制電路(19)由集成件U8、繼電器RY、二極體D5並串聯連接構成。
專利摘要本實用新型是預付預用兩便智慧卡電能表,它由機殼、面板、接線盒、印刷電路板連接構成,電路板固裝機殼內。其電路為轉盤光電轉換電路通過光電信號傳輸線與智慧卡讀寫電路、微機單元相連接,穩壓電源電路通過電源線與各電路相連接,串行存貯電路、斷電檢測電路,竊電檢測電路分別通過存貯信號線、斷電信號線、竊電信號線與微機單元相連接,微機單元分別通過顯示信號線、狀態信號線、供電控制信號線與顯示電路、狀態指示電路、供電控制電路相連接。本電能表顯示精確簡明、操作方便、功能多。
文檔編號G01R11/00GK2382024SQ9522985
公開日2000年6月7日 申請日期1995年12月29日 優先權日1995年12月29日
發明者林土勝, 張小玲 申請人:林土勝