代碼式預付費電錶的製作方法
2023-07-19 19:24:16 2
專利名稱：代碼式預付費電錶的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電計量表，尤其是一種預先支付電費且可防攻擊、防幹擾、破譯複製困難、杜絕偷電現象的代碼式預付費電錶。
背景技術：
由於傳統電錶需要電力部門定期派員手工抄表，不但管理成本大，而且用戶還會由於抄表是否準確等與抄表人員發生爭執，給企業、抄表人員以及用戶都帶來較多的麻煩。為了解決傳統電錶所存在的問題，目前已有遠程電錶、智能電錶以及IC卡電錶等相繼問世。
遠程電錶、智能電錶均需要通過線路將信號傳遞到採集器，然後再通過電話線或專用線將採集到的數據傳遞到電力企業管理部門，由電力企業管理部門根據所收到的數據向用戶核收電費。此種表存在著如下問題1.數據傳輸系統龐大，設施投資較高；2.未設置自動控制機構，當需要通、斷電時，只能由人工完成，提高了企業管理人員的負擔，並給拖欠電費者以可乘之機；3.未設置防「偷」電路，只用一塊磁鐵就可在表不計數的狀態下照常用電，給偷用電者帶來方便，給企業帶來較大的經濟損失；4.同樣存在著用戶與企業之間就電量準確率所出現的糾紛。
IC卡電錶有TM卡、RE射頻卡、感應卡、加密卡等接觸式卡或非接觸式卡以及最近推出的通過藍牙遙控輸入數據的「無需工作電源預付費表」等。IC卡電錶是通過讀取寫在IC卡內的「錢」數，完成對電錶的控制，存在著以下問題1.所設置的開放續寫窗口，極易受外界幹擾，抗幹擾能力差；2.經幹擾造成控制系統失效後，取證認定難度較大，易產生用電糾紛；3.產品價格高，可靠性差；4.整個控制系統難以適應電價變動的要求。
發明內容
本實用新型是為了解決現有技術所存在的諸多問題，提供一種可預先支付電費且可防攻擊、防幹擾、破譯複製困難、杜絕偷電現象的代碼式預付費電錶。
本實用新型的技術解決方案是一種代碼式預付費電錶，有設置在表體內的數據採集電路及與表體相接的執行機構，數據採集電路通過脈衝輸入電路與微處理器相接；與微處理器相接有執行機構控制電路，執行機構控制電路的輸出與執行機構相接；與微處理器還相接有代碼鍵盤輸入電路、存儲器、欠壓檢測電路及數字顯示電路；數據採集電路、欠壓檢測電路、執行機構控制電路、微處理器、存儲器及顯示電路均與電源相接。
所述的微處理器、存儲器、數字顯示電路均通過電源控制電路與電源相接，數據採集電路、代碼鍵盤輸入電路及微處理器的輸出與電源控制電路相接。
與所述的執行機構相接有狀態檢測傳感器，狀態檢測傳感器的輸出與微處理器相接。
與所述的執行機構相接有狀態檢測傳感器，狀態檢測傳感器的輸出與狀態監控電路相接，狀態監控電路的輸出與執行機構控制電路相接。
所述的數據採集電路為設在表體內的幹簧管GH1和GH2，幹簧管GH1和GH2分別與電源相接；所述的脈衝電路為設有與幹簧管GH1相接的並聯的電容C2、電阻R7A，與並聯的電容C2、電阻R7A相接有相串聯的電阻R40A、三極體Q11；還設有與幹簧管GH2相接的並聯的電容C3、電阻R9A，與並聯的電容C3、電阻R9A相接有相串聯的電阻R39A、三極體Q12；三極體Q11、三極體Q12的集電極分別與幹簧管GH2和GH1相接。
所述的電源控制電路為設有與幹簧管GH1相接的由電容C13、電阻R34A、二極體D6構成的濾波整流電路；設有與幹簧管GH2相接的由電容C12、電阻R35A、二極體D5構成的濾波整流電路；二極體D5、D6的輸出通過電阻R36A與三極體Q2的基極相接，與三極體Q2的基極還相接有電阻R3A；三極體Q2的集電極通過電阻R2A與三極體Q1的基極相接，三極體Q1的集電極相接有電容C4、電阻R5A、R8A。
所述的欠壓檢測電路為設有穩壓管U1，與穩壓管U1相接有電容C1、二極體D1及電阻R6A。
所述的執行機構控制電路為設有三極體Q6、Q8，與三極體Q6、Q8的基極分別接有電阻R23A、R22A，與三極體Q6的集電極相接有三極體Q5，三極體Q5的基極與電阻R20A、R18A相接；與三極體Q8的集電極相接有三極體Q7，三極體Q7的基極與電阻R21A、R19A相接。
所述的狀態監控電路為設有檢測執行機構狀態的傳感器，與傳感器分別接有相併聯的電阻R32A、R28A及相併聯的電阻R31A、R29A，與相併聯的電阻R32A、R28A相接有三極體Q9、與相併聯的電阻R31A、R29A相接有三極體Q10。
本實用新型同現有技術相比，具有如下優點1.抗幹擾能力強表體為全封閉式結構，可有效防止人為造成水滲入和強靜電、強磁、振動等幹擾；2.操作簡便由於無數據載體，用戶可在發行部門購買代碼，亦可通過電話語音或網際網路購買，將所購買的代碼輸入表體經解密即為購買數量，操作十分方便；3.數據安全可靠表內有100億組密碼，同一表中每次輸入的代碼互不相同，不同表中的代碼亦不相同；4.低功耗、使用壽命長整個系統由數據採集器控制通電，靜態工作電流基本為零，計數工作完成即斷電，功耗較低，壽命長；5.防止「偷」電所設置的數據採集電路及脈衝輸入電路可保證表體中的轉輪在轉動計數的情況下，執行機構才能夠正常開關、否則將處於關閉狀態，可有效防止「偷」電使用的現象發生；6.較易適應電價變動所購買的代碼為電的用量數而並非錢數，當電價發生變化時，只需電力企業(代碼發行部門)改變錢與電量的換算關係即可。
圖1為本實用新型實施例的電路原理框圖。
圖2、3、4為本實用新型實施例的電路圖。
具體實施方式
下面將結合附圖說明本實用新型的具體實施方式
。如圖1所示一種代碼式預付費電錶，有設置在表體內的數據採集電路及與表體相接的執行機構，數據採集電路通過脈衝輸入電路與微處理器相接；與微處理器相接有執行機構控制電路，執行機構控制電路的輸出與執行機構相接；與微處理器還相接有代碼鍵盤輸入電路、存儲器、欠壓檢測電路及數字顯示電路；數據採集電路、欠壓檢測電路、執行機構控制電路、微處理器、存儲器及顯示電路均與電源相接。
最好是將所述的微處理器、存儲器、數字顯示電路均通過電源控制電路與電源相接，而數據採集電路、代碼鍵盤輸入電路及微處理器的輸出控制電源控制電路，以達到低功耗的目的。
執行結構可以如圖4所示即設有三極體Q13，與三極體Q13的基極相接有電阻R40A、R41A，電阻R40A另一端與電源Vcc相接，電阻R41A的另一端接地，與三極體Q13的發射極接有電阻R42A，繼電器J與三極體Q13的集電極相接，繼電器J的電接點與總電源輸入端相接。可與所述的執行機構相接有開關狀態檢測傳感器，開關狀態檢測傳感器的輸出與微處理器相接。還可以在電路中設置狀態監控電路，將狀態檢測傳感器的輸出與狀態監控電路相接，狀態監控電路的輸出與執行機構控制電路相接。
具體電路如圖2、3所示微處理器IC1可選用任意一種型號，本實施例選用EM78P447S，其引腳功能及連接如下1、2腳與由電源控制電路控制的電源線相接。
3、4腳與地相接，地與由電源控制電路控制的電源線之間相接有電容C7。
5腳為空腳。
6、7腳與執行機構控制電路相接；執行機構控制電路可有多種形式，如用光電耦合器及其他元件等構成的電路即可。本實用新型實施例為設有三極體Q6、Q8，與三極體Q6、Q8的基極分別接有電阻R23A、R22A，與三極體Q6的集電極相接有三極體Q5，三極體Q5的基極與電阻R20A、R18A相接；與三極體Q8的集電極相接有三極體Q7，三極體Q7的基極與電阻R21A、R19A相接，電阻R18A與6腳相接，電阻R19A與7腳相接。
8、9腳與存儲器IC3(24LC02B)相接，與存儲器IC3相接有電容C8。
10、11、12、13、14、15、16、17腳與由按鍵S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S0、QC、CX、SZ、QR、QD組成的代碼鍵盤輸入電路相接，其中的啟動按鍵QD一端通過電阻R15A與地相接，另一端與電源控制電路相接，與14、15、16、17腳分別接有電阻R14A、R13A、R12A、R11A。
18、19與脈衝輸入電路相接。通過插件J2與脈衝輸入電路相接的數據採集電路如圖3所示，在表體內的幹簧管GH1和GH2，幹簧管GH1和GH2分別與電源相接。如圖2所示與幹簧管GH1和GH2分別接有相串聯的電阻R38A、電容C14、相串聯的電阻R37A、電容C15，以防止瞬間的浪湧電流。數據採集電路採集數據的過程同現有技術基本相同，既在轉輪上設置一個磁塊，轉輪轉動後，磁塊使幹簧管導通；本實施例與現有技術所不同的是在轉輪的兩側分別設置幹簧管GH1和GH2，轉輪上磁塊使幹簧管GH1和GH2先後導通。脈衝電路為設有與幹簧管GH1相接的並聯的電容C2、電阻R7A，與並聯的電容C2、電阻R7A相接有相串聯的電阻R40A、三極體Q11；還設有與幹簧管GH2相接的並聯的電容C3、電阻R9A，與並聯的電容C3、電阻R9A相接有相串聯的電阻R39A、三極體Q12；三極體Q11、三極體Q12的集電極分別與幹簧管GH2和GH1相接。並聯的電容C3、電阻R9與18腳相接，並聯的電容C2、電阻R7A與19腳相接。
20腳通過電阻R4A與電源控制電路相接，電源控制電路為設有與幹簧管GH1相接的由電容C13、電阻R34A、二極體D6構成的濾波整流電路；設有與幹簧管GH2相接的由電容C12、電阻R35A、二極體D5構成的濾波整流電路；二極體D5、D6的輸出通過電阻R36A與三極體Q2的基極相接，與三極體Q2的基極還相接有電阻R3A；三極體Q2的集電極通過電阻R2A與三極體Q1的基極相接，三極體Q1的集電極相接有電容C4、電阻R5A、R8A。電阻R4A與電阻R3A相接後接地。
21腳與數字顯示電路IC3(H71621B)相接，數字顯示電路IC3通過電阻R30A與三極體Q1的集電極相接。
22腳與欠壓檢測電路相接，欠壓檢測電路為設有穩壓管U1，與穩壓管U1相接有電容C1、二極體D1及電阻R6A。
23腳與數字顯示電路IC3相接，同時與初始化按鍵KO相接，按鍵KO通過電阻R33A接地。
24、25腳與執行機構檢測傳感器相接，執行機構檢測傳感器可為現有技術中任意一種，以檢測電源開或關的實際狀況。
26、27腳與晶振元件TX、電容C5、C6構成的晶振工作電路相接。
28腳與電源控制電路相接。
為了確保對執行機構的實際運行狀況的檢測正確且可實現對執行機構的直接控制，電路中設置了狀態監控電路。狀態監控電路為與狀態檢測傳感器分別接有相併聯的電阻R32A、R28A及相併聯的電阻R31A、R29A，與相併聯的電阻R32A、R28A相接有三極體Q9、與相併聯的電阻R31A、R29A相接有三極體Q10。三極體Q9的集電極與電阻R21A相接，三極體Q10的集電極與電阻R20A相接。
整個電路是由通過插件J1相接的電源Vcc供電。執行機構(電磁)可通過插件J3與控制部分相接。
使用方法及工作原理1.程序初始化短接初始化按鍵KO，按動啟動鍵QD，此時數字顯示電路全屏顯示。按任意鍵，即顯示出「剩餘OE0001.0度」，同時微處理器的7腳輸出信號通過執行機構控制電路控制執行機構(繼電器)處於得電狀態，有電輸入。在有電輸入過程中，數字鍵輸入無效。可以通過狀態檢測傳感器將檢測信號送入微處理器的25腳或者送入執行機構狀態監控電路，以控制執行機構控制電路，從而控制繼電器的得電、失電時間。當繼電器得電，電接點接通動作完畢後，數字鍵輸入有效，此時，可按以下兩種方式輸入表號(1).表外輸入。可按啟動鍵，再按設置鍵(SZ)輸入表號。此方法只能輸入一次表號。
(2).表內輸入。短接初始化按鍵KO，按動啟動鍵QD，輸入表號後按確認(QR)鍵，再輸入一次表號按確認鍵。此方法不但適應初次表號輸入，還適應於對表號的修改。
2.代碼輸入按動啟動鍵QD，再按動8位數字鍵，然後再按動確認鍵QR，即將購買的電量代碼輸入進表內。
3.電源控制接通電源後，數據採集電路、欠壓檢測電路及執行機構控制電路，直接與電源相接，而微處理器、存儲器、數字顯示電路均通過電源控制電路中的三極體Q1與電源相接，當按動啟動按鍵後，三極體Q1導通，才能夠接通電源。而數據顯示電路只有在20腳有信號輸出且數據採集電路採集到信號時，才顯示數字，否則，則處於節電狀態。
4.脈衝計數(減數)(1).當表內轉輪上的磁塊轉至幹簧管GH2時，幹簧管GH2導通，通過脈衝電路輸入信號至微處理器的18腳，並儲存與存儲器中；當表內轉輪上的磁塊轉至幹簧管GH1時，幹簧管GH1導通，通過脈衝電路輸入信號至微處理器的19腳；微處理器再18腳、19腳先後有信號輸入時，計數一次(減0.1度)；如此反覆循環。
(2).當所購買的電量用完後(表內無剩餘電量)，微處理器的6腳輸出關信號，使繼電器J失電，其電接點斷開，則無電源輸入。可按動啟動鍵QD，進入透支程序，當剩餘量為-3.0度時，總電源再次關閉。如果沒有購入電量(無代碼輸入)，則即使按動啟動鍵QD，總電源也不再輸入。
(3).如果微處理器18、19腳同時接收到信號(非正常使用，如偷電等)，則數字顯示電路顯示「關斷」，同時6腳輸出關信號。待故障排除，需按動啟動鍵，微處理器才能輸出開電壓，使繼電器得電，電源開啟。
5.欠壓檢測若欠壓檢測電路適時檢測供電電壓，並把檢測信號送至微處理器的22腳，當檢測到電壓小於規定值時，數字顯示電路提醒「電池關斷」，同時微處理器的6腳輸出關電壓，關閉電源，此時按動任何按鍵均無效；如果更換電池，使得電壓超出設定值，可通過按動啟動按鍵QD重新啟動系統，微處理器的7腳輸出開電壓，電源開啟。
權利要求1.一種代碼式預付費電錶，有設置在表體內的數據採集電路及與表體相接的執行機構，其特徵在於數據採集電路通過脈衝輸入電路與微處理器相接；與微處理器相接有執行機構控制電路，執行機構控制電路的輸出與執行機構相接；與微處理器還相接有代碼鍵盤輸入電路、存儲器、欠壓檢測電路及數字顯示電路；數據採集電路、欠壓檢測電路、執行機構控制電路、微處理器、存儲器及顯示電路均與電源相接。
2.根據權利要求1所述的代碼式預付費電錶，其特徵在於所述的微處理器、存儲器、數字顯示電路通過電源控制電路與電源相接，數據採集電路、代碼鍵盤輸入電路及微處理器的輸出與電源控制電路相接。
3.根據權利要求1或2所述的代碼式預付費電錶，其特徵在於與所述的執行機構相接有狀態檢測傳感器，狀態檢測傳感器的輸出與微處理器相接。
4.根據權利要求1或2所述的代碼式預付費電錶，其特徵在於與所述的執行機構相接有狀態檢測傳感器，狀態檢測傳感器的輸出與狀態監控電路相接，狀態監控電路的輸出與執行機構控制電路相接。
5.根據權利要求1或2所述的代碼式預付費電錶，其特徵在於所述的數據採集電路為設在表體內的幹簧管GH1和GH2，幹簧管GH1和GH2分別與電源相接；所述的脈衝電路為設有與幹簧管GH1相接的並聯的電容C2、電阻R7A，與並聯的電容C2、電阻R7A相接有相串聯的電阻R40A、三極體Q11；還設有與幹簧管GH2相接的並聯的電容C3、電阻R9A，與並聯的電容C3、電阻R9A相接有相串聯的電阻R39A、三極體Q12；三極體Q11、三極體Q12的集電極分別與幹簧管GH2和GH1相接。
6.根據權利要求2所述的代碼式預付費電錶，其特徵在於所述的電源控制電路為設有與幹簧管GH1相接的由電容C13、電阻R34A、二極體D6構成的濾波整流電路；設有與幹簧管GH2相接的由電容C12、電阻R35A、二極體D5構成的濾波整流電路；二極體D5、D6的輸出通過電阻R36A與三極體Q2的基極相接，與三極體Q2的基極還相接有電阻R3A；三極體Q2的集電極通過電阻R2A與三極體Q1的基極相接，三極體Q1的集電極相接有電容C4、電阻R5A、R8A。
7.根據權利要求1或2所述的代碼式預付費電錶，其特徵在於所述的欠壓檢測電路為設有穩壓管U1，與穩壓管U1相接有電容C1、二極體D1及電阻R6A。
8.根據權利要求1或2所述的代碼式預付費電錶，其特徵在於所述的執行機構控制電路為設有三極體Q6、Q8，與三極體Q6、Q8的基極分別接有電阻R23A、R22A，與三極體Q6的集電極相接有三極體Q5，三極體Q5的基極與電阻R20A、R18A相接；與三極體Q8的集電極相接有三極體Q7，三極體Q7的基極與電阻R21A、R19A相接。
9.根據權利要求4所述的代碼式預付費電錶，其特徵在於所述的狀態監控電路為設有檢測執行機構狀態的傳感器，與傳感器分別接有相併聯的電阻R32A、R28A及相併聯的電阻R31A、R29A，與相併聯的電阻R32A、R28A相接有三極體Q9、與相併聯的電阻R31A、R29A相接有三極體Q10。
專利摘要本實用新型公開一種代碼式預付費電錶，有設置在表體內的數據採集電路及與表體相接的執行機構，數據採集電路通過脈衝輸入電路與微處理器相接；與微處理器相接有執行機構控制電路，執行機構控制電路的輸出與執行機構相接；與微處理器還相接有代碼鍵盤輸入電路、存儲器、欠壓檢測電路及數字顯示電路；數據採集電路、欠壓檢測電路、執行機構控制電路、微處理器、存儲器及顯示電路均與電源相接。可以通過鍵盤輸入所購買的電量(代碼)，具有抗幹擾能力強、操作簡便、數據安全可靠、低功耗、使用壽命長、防止「偷」電以及易於適應電價變動等優點。
文檔編號G07F15/06GK2800280SQ200520090889
公開日2006年7月26日 申請日期2005年5月18日 優先權日2005年5月18日
發明者葉曉成 申請人:葉曉成