專利名稱：磁卡式電度表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電能計(jì)量領(lǐng)域?，F(xiàn)有技術(shù)不足之處是供電電度計(jì)量通常使用感應(yīng)式電度表，它是將電能信號轉(zhuǎn)變?yōu)閳@盤轉(zhuǎn)動帶動機(jī)械計(jì)數(shù)器累加，管理收費(fèi)靠供電部門抄表，先供電后收費(fèi)。數(shù)字式電度表在記錄顯示方面采用電子技術(shù)。管理收費(fèi)仍需抄表，而且停電保留記錄需使用價(jià)格高的E2PROM存儲器。
本發(fā)明的目的在于避勉上述現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種磁卡式電度表，用磁卡做為電度數(shù)的記錄媒體，用戶根據(jù)需要向供電部門付一定數(shù)量的錢，供電部門在磁卡內(nèi)“寫”入一定量的電度數(shù)，將磁卡插入磁卡式電度表內(nèi)，便可啟動供電。磁卡式電度表計(jì)量采用減1計(jì)數(shù)，當(dāng)預(yù)寫的電度數(shù)用完，電度表自動斷電停供。磁卡內(nèi)記錄有密碼，當(dāng)用戶私自改寫數(shù)據(jù)時(shí)，將會把密碼破壞，電表會識別出后自動斷電停供。市電意外停電，磁卡可保留當(dāng)時(shí)的記錄，當(dāng)市電恢復(fù)正常時(shí)，電度表按原記錄繼續(xù)計(jì)量。這樣，供電管理不但可節(jié)省大量人力、物力，而且做到先收費(fèi)后供電，改變了供電管理模式，為發(fā)展電力提供充足的資金。
本發(fā)明的目的，可通過以下措施來實(shí)現(xiàn)將傳統(tǒng)的感應(yīng)式電度表，用磁卡式電度表來取代，由磁卡，磁卡讀出、寫入，顯示裝置，電能計(jì)量電路和密碼設(shè)置比較控制電路組成一種新一代磁卡式電度表。


圖1為磁卡式電度表的一種外形設(shè)計(jì)殼體(1)是用ABS工程塑料壓制而成，全部電路安裝其內(nèi)并用鉛封封死，以防私自打開殼體改動電路。數(shù)字顯示屏(2)顯示當(dāng)前磁卡內(nèi)所現(xiàn)存電度數(shù)的多少。磁卡式電度表采用減1計(jì)數(shù)方式，用戶每使用1／10度電能，數(shù)字顯示屏(2)的十分位便會減1，當(dāng)全部位數(shù)減完為零時(shí)，磁卡式電度表會自動斷電停止供電。插卡口(3)是磁卡插入電度表的位置，寫有一定量電度數(shù)的磁卡插進(jìn)插口(3)，便會啟動電表開始工作。接線盒(4)上有四個(gè)接線孔，內(nèi)有四個(gè)接線端子，兩進(jìn)兩出，線路聯(lián)接好后用鉛封封死，以防私自打開接線盒(4)改動接線。
圖2為磁卡式電度表的電功能原理圖。當(dāng)磁卡(2－1)插進(jìn)插口(3)時(shí)，便會觸動微動開關(guān)K1，產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號Q0、Q0通過邏輯或門(2－3)便是磁卡讀出器(2－4)的讀卡脈沖RD，磁卡讀出器(2－4)在讀卡脈沖RD的作用下，會將磁卡所記錄的數(shù)據(jù)和密碼讀出，并分別在密碼鎖存脈沖CP作用下鎖存在密碼鎖存器(2－5)內(nèi)，在數(shù)據(jù)鎖存脈沖LE作用下鎖存在數(shù)據(jù)鎖存7段譯碼器(2－6)內(nèi)；在計(jì)數(shù)器鎖存信號PE作用下鎖存在減1計(jì)數(shù)器(2－7)內(nèi)。被鎖存在數(shù)據(jù)鎖存7段譯碼器(2－6)內(nèi)的電度數(shù)通過LED顯示出來。而密碼鎖存器(2－5)內(nèi)的密碼與密碼設(shè)置器(2－8)的內(nèi)容通過比較器(2－9)進(jìn)行比較，若兩者相等，比較器(2－9)輸出P為1，若兩者不相等，比較器輸出P為0。當(dāng)比較器(2－9)輸出P為1，同時(shí)減1計(jì)數(shù)器(2－7)的借位QSO為1時(shí)，邏輯與門(2－10)輸出為高電平，打開供電開關(guān)K2向用戶供電，當(dāng)比較器(2－9)輸出P為0或減1計(jì)數(shù)器(2－7)的借位信號QSO為0時(shí)，邏輯與門(2－10)輸出低電平，關(guān)斷供電開關(guān)K2，停止向用戶供電。
磁卡式電度表正常工作過程是分壓電阻R1、R2接在市電進(jìn)線端，電壓變送器(2－11)隨時(shí)反映市電電壓的電壓信號V。電阻R3串接在供電回路上，電流變送器(2－12)隨時(shí)產(chǎn)生反映供電電流的電流信號I，反映市電的信號V與反映供電電流的信號I經(jīng)乘法器(2－13)相乘產(chǎn)生電功率信號N，N＝IV，電功率信號反映了用戶電功率的大小，將電功率信號N，經(jīng)壓頻變換器(2－14)變換成一定的頻率信號F。對頻率信號的計(jì)數(shù)相當(dāng)于功率信號N在時(shí)間軸上的積分運(yùn)算。電功率信號越大頻率信號F的頻率越高，在單位時(shí)間內(nèi)計(jì)數(shù)也就越多，此計(jì)數(shù)便可準(zhǔn)確表示所用電度數(shù)的多少。由于壓頻變換器(2－14)工作頻率的線性范圍所定，必須將頻率信號按一定的比例通過分頻器(2－15)分頻，可得到每0.1度電一個(gè)的脈沖信號TR1。TR1經(jīng)單穩(wěn)觸發(fā)器(2－16)整形產(chǎn)生一定寬度的脈沖信號Q1、Q1信號經(jīng)邏輯門(2－3)產(chǎn)生讀卡信號RD，密碼鎖存信號CP，數(shù)據(jù)鎖存信號LE和計(jì)數(shù)器鎖存信號PE。被讀出的數(shù)據(jù)一方面顯示出來，同時(shí)鎖存在減1計(jì)數(shù)器(2－7)內(nèi)。單穩(wěn)觸發(fā)器(2－16)的輸出脈沖Q1經(jīng)過延時(shí)器(2－17)延時(shí)產(chǎn)生減1計(jì)數(shù)器(2－7)的減1脈沖信號CPD，減1計(jì)數(shù)器(2－7)在CPD作用下，把鎖存在計(jì)數(shù)器內(nèi)的數(shù)字減1。CPD信號經(jīng)延時(shí)器(2－18)延時(shí)產(chǎn)生寫卡信號WR，磁卡寫入器(2－19)在WR作用下將減過1的數(shù)據(jù)重新寫進(jìn)磁卡(2－1)內(nèi)，這樣每使用0.1度電，電度表就如上述循環(huán)一次，當(dāng)數(shù)據(jù)減1到零時(shí)，減1計(jì)數(shù)器(2－7)的借位信號QSD便會為0，這樣，邏輯與門(2－10)的輸出便會為低電平，關(guān)斷供電開關(guān)K2停止供電。
由于密碼是混雜在磁卡內(nèi)的電度數(shù)內(nèi)的，當(dāng)用戶私自改寫磁卡內(nèi)的電度數(shù)據(jù)時(shí)，必然將密碼也改變了，這樣磁卡讀出器(2－4)所讀出的密碼與密碼設(shè)置器(2－8)所設(shè)置的密碼將不同，比較器(2－9)輸出P將為0，邏輯與門輸出低電平，從而關(guān)斷供電開關(guān)K2停止供電。密碼設(shè)置器(2－8)所設(shè)置的密碼是在電度表生產(chǎn)時(shí)統(tǒng)一設(shè)置的，只有供電部門可以掌握改動，磁卡內(nèi)的密碼是由供電部門按電度表內(nèi)的密碼用專用設(shè)備與進(jìn)磁卡的，其他人無權(quán)也無法任意改寫。
由于微動開關(guān)K1的開關(guān)動作只能產(chǎn)生讀卡脈沖RD及鎖存信號CP、LE、PE，不能產(chǎn)生減1脈沖CPD及寫卡脈沖WR，所以只要磁止內(nèi)數(shù)據(jù)為零或密碼不對，反復(fù)插拔磁卡也無法啟動磁卡式電度表工作。
圖3，圖4是磁卡式電度表實(shí)施例如圖3所示，市電電壓經(jīng)電阻R1、R2分壓產(chǎn)生交變的電壓信號V，電壓信號V送入運(yùn)放A1，運(yùn)放A1、A2及電阻R4、R5、R6、R7，二極管D1、D2、電容C1組成絕對值放大器，將交流電壓信號V整流放大，調(diào)整R4的阻值可調(diào)整絕對值放大器的放大倍數(shù)。電容C2、C3和電阻R8是π型濾波器，可使電壓信號V平滑。
電阻R3是串接在供電回器中的，R3上的壓降信號反映了回路中電流的大小，交變的電流信號i送入運(yùn)放A3，運(yùn)放A3、A4及電阻R9、R10、R11、R12，二極管D3、D4電容C4組成絕對值放大器，將交流電流信號i整流放大，調(diào)整R9的阻值，可調(diào)整絕對值放大器的放大倍數(shù)。電容C5、C6和電阻R13是π型濾波器，可使電流信號I平滑。
IC1 EXAR XR－S200P以及外圍電阻電容組成模擬乘法器，電壓信號V和電流信號I分別聯(lián)接在IC1的5腳和7腳上，IC1的14腳輸出便是信號V和信號I的乘積功率信號N，IC2ADVC32及外圍電阻電容組成壓頻變換器，功率信號N聯(lián)接在IC2的1腳上，IC2的7腳輸出便是頻率信號F。IC3、CD4024、IC4、CD4024構(gòu)成兩級分頻器。將頻率信號F聯(lián)接在IC3的輸入CP端1腳上，IC3的輸出Q端3腳聯(lián)接在IC4的輸入CP端1腳上，IC4的輸出Q端3腳便產(chǎn)生頻率信號F的分頻信號TR1，經(jīng)調(diào)整，可每使用0.1度電產(chǎn)生一個(gè)TR1脈沖。
如圖4所示IC5、CD4098是雙單穩(wěn)觸發(fā)器，其一半作為插卡時(shí)微動開關(guān)K1所產(chǎn)生的脈沖信號TR0的整形，另一半作為分頻后的TR1脈沖信號的整形，調(diào)整其電阻、電容值可使其輸出有一定的脈沖寬度。微動開關(guān)K1由插卡觸動，將信號微分接在IC5的TR端的4腳上，IC5輸出Q端6腳便會產(chǎn)生一定寬度的脈沖Q0，分頻后的TR1脈沖聯(lián)接在IC5的TR端12腳上，IC5輸出Q端10腳便會產(chǎn)生一定寬度的脈沖Q1。脈沖Q0、Q1通過邏輯或門IC20、CD4071邏輯或產(chǎn)生讀卡脈沖RD、密碼鎖存信號CP、數(shù)據(jù)鎖存信號LE及計(jì)數(shù)器數(shù)據(jù)鎖存信號PE。IC6、CD4098也是雙單穩(wěn)觸發(fā)器、將其作為兩個(gè)延時(shí)器使用。IC5的輸出
端9腳聯(lián)接在IC6的輸入TR端4腳上，IC6輸出Q端6腳上便產(chǎn)生一個(gè)延時(shí)于脈沖Q1一定時(shí)間的減1計(jì)數(shù)脈沖CPD。同理，將IC6輸出
端7腳聯(lián)接在IC6輸入TR端12腳上，IC6輸出Q端10腳便會產(chǎn)生一個(gè)延時(shí)于減1計(jì)數(shù)脈沖CPD1一定時(shí)間的寫卡脈沖WR，調(diào)整其電阻電容，可以調(diào)整延時(shí)間的長短。IC7是磁卡讀出器，可從磁卡中并行讀出32位二進(jìn)制數(shù)，其中16位為電度數(shù)，16位為密碼數(shù)。磁卡讀出器IC7在讀卡脈沖RD作用下，并行讀出數(shù)據(jù)和密碼。IC8－IC11、CD4511是BCD一鎖存／7段譯碼／驅(qū)動器。從磁卡讀出器讀出的16位電度數(shù)，在數(shù)據(jù)鎖存脈沖LE作用下，鎖存在IC8－IC11內(nèi)，經(jīng)7段譯碼器，驅(qū)動LED顯示電度數(shù)。從磁卡讀出器讀出16位密碼數(shù)，在密碼鎖存脈沖CP作用下，鎖存在IC12－IC15內(nèi)。密碼設(shè)置器是由開關(guān)組K3構(gòu)成的，開關(guān)不同的狀態(tài)可設(shè)置出不同的密碼。鎖存在密碼鎖存器中的密碼與密碼設(shè)置器預(yù)先設(shè)置的密碼，在數(shù)據(jù)比較器中進(jìn)行比較，IC16－IC19、CD14585是數(shù)據(jù)比較器。其有三個(gè)輸出端A＝B、A＞B、A＜B，我們只采用其A＝B端，只有16位密碼數(shù)與所設(shè)置的密碼數(shù)相同時(shí)，IC16－IC19的A＝B端才全為1，IC20、CD4081是邏輯與門，IC16－IC19的A＝B端聯(lián)接在IC20的兩個(gè)與門輸入端上，而這兩與門的輸出再聯(lián)接在一個(gè)與門的輸入端上，其輸出端信號P是IC16－IC19的四個(gè)A＝B端的邏輯與。只有在這四個(gè)A＝B端都為1時(shí)，P才為1。IC21－IC24、CD40192級聯(lián)為十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，在減1脈沖信號CPD作用下，進(jìn)行減1計(jì)算，IC25為磁卡寫入器，在寫卡脈沖WR作用下，將減1后的16位電度數(shù)寫入磁卡M，當(dāng)IC21－IC24全部減為0時(shí)，IC24的借位信號端QSO便為0，減1計(jì)數(shù)器的借位信號QSO與數(shù)據(jù)比較器的A＝B信號P通過邏輯與門控制供電開關(guān)K2。根據(jù)供電功率的大小，可選擇供電開關(guān)K2的型號以滿足用戶所需。本發(fā)明試驗(yàn)效果良好。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1、以磁卡作為記錄煤體，停電時(shí)可保留記錄，并改變了供電管理模式，實(shí)現(xiàn)先收費(fèi)后供電，免去供電部門挨戶抄表的麻煩，節(jié)省人力、物力。
2、采用耗電低的CMOS電路大大降低了電度表自身損耗，節(jié)省電能。
3、利于制成專用IC蕊片，大大降低了電度表的生產(chǎn)成本。
4、采用微電子技術(shù)，減1計(jì)數(shù)，大大提高了電度計(jì)量精度。
5、具有密碼識別功能防止偷電。
以上實(shí)施例電路構(gòu)成的功能樣機(jī)充分表現(xiàn)出磁卡式電度表的優(yōu)越性能。
權(quán)利要求1.本發(fā)明是一種電度表，其特征在于用磁卡作為電能記錄媒體，由磁卡、磁卡讀出寫入顯示裝置，電能計(jì)量電路和密碼設(shè)置比較控制電路組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所說的電度表，其特征在于所說的電能計(jì)量電路是由乘法器，壓頻變換器，分頻器，減1計(jì)數(shù)器組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所說的電度表，其特征在于所說的密碼設(shè)置比較控制電路由密碼設(shè)置器，密碼鎖存器，比較器、邏輯門電路、控制開關(guān)組成。
專利摘要一種磁卡式電度表，屬于電能計(jì)量領(lǐng)域，其主要特征在于由磁卡、磁卡讀出寫入顯示裝置，電能計(jì)量電路和密碼設(shè)置比較控制電路，構(gòu)成一種新式磁卡式電度表，電度數(shù)和密碼由供電部門預(yù)先寫入磁卡，售給用戶，減1計(jì)數(shù)為零時(shí)，或磁卡被私自改寫密碼破壞時(shí)，能自動斷電，省去抄表，節(jié)省人力，便于供電管理，防止偷電，可廣泛用于廠礦、民用供電領(lǐng)域。
文檔編號G01R22/00GK2166458SQ93216578
公開日1994年5月25日 申請日期1993年6月24日 優(yōu)先權(quán)日1993年6月24日
發(fā)明者苗峪生, 姜振東, 王承明, 蘆復(fù)元, 李長林, 陸遙, 范瑋華 申請人:苗峪生, 姜振東