專利名稱：一種智能型多功能數(shù)字式電度表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及用電量計(jì)量裝置，一種智能型多功能數(shù)字式電度表。
目前普遍采用的電度表(如DD9系列電度表)都是采用電磁相互作用原理來實(shí)現(xiàn)的機(jī)械式電表，存在下列幾個(gè)問題1.容易被竊電；2.對(duì)用戶沒有用電量的限制；3.靈敏度和精度低；4.電表本身損耗大；5.沒有漏電保護(hù)功能；6.供電部門需要組織專人登門抄表和收取電費(fèi)。
本實(shí)用新型的目的是要提供一種智能型多功能數(shù)字式電度表，減少電能損耗，提高測量精度和靈敏度，防止竊電漏電，節(jié)省供電部門電費(fèi)管理人力，有利于進(jìn)行計(jì)算機(jī)自動(dòng)管理。
本實(shí)用新型的目的是以如下方式來實(shí)現(xiàn)的智能型數(shù)字式電度表由核心單片機(jī)與之相聯(lián)的五個(gè)主要環(huán)節(jié)組成；①電度測量環(huán)節(jié)；②電度記錄環(huán)節(jié)(也稱電卡)；③電度顯示環(huán)節(jié)；④竊電漏電檢測及聲光報(bào)警環(huán)節(jié)；⑤故障保護(hù)環(huán)節(jié)。其原理框圖如附

圖1所示。
該智能型多功能數(shù)字式電度表，包括由單片機(jī)組成測量用電量的智能電路、外插式記錄用戶用電量的電卡、用數(shù)碼管顯示電卡剩余用電指標(biāo)的數(shù)字顯示電路、由竊電、漏電、過壓、欠壓、過流、短路檢測電路及聲光報(bào)警與控制組成的保護(hù)電路；電流測量電路和電壓測量電路通過模擬開關(guān)經(jīng)A／D與單片機(jī)相連，功率因數(shù)測量與單片機(jī)相連，此外，單片機(jī)還與電卡相連，電度顯示也與單片機(jī)相連，單片機(jī)還與竊電、漏電檢測電路相連，并連接有聲光報(bào)警信號(hào)到報(bào)警電路和故障保護(hù)電路；所述的智能電路主要由單片機(jī)(80C31)、數(shù)據(jù)鎖存器(74HC373)、程序存貯器(EPROM27C64)及外插式電卡(EEPROM2817A或EEPROM2864)組成；所述的外插式電卡采用EEPROM(2817A或2864)；所述的四位數(shù)字顯示電路由數(shù)碼管(LA5011)及驅(qū)動(dòng)器(74HC164)組成；所述的竊電、漏電、過壓、欠壓、過流及短路等保護(hù)電路由電流互感器、單片機(jī)、三相管、發(fā)光二極管、蜂鳴器和繼電器組成。
該表的智能電路主要由單片機(jī)(80C31)與程序存貯器(EPROM 27C64)(附圖3)及外插式電卡(EEPROM 2817A或EEPROM 2864)連接組成。通過測量電壓、電流和功率因數(shù)，由單片機(jī)計(jì)算出用電量，見附圖2。電壓測量電阻分壓電路輸出與電流測量分流器輸出通過同一模擬開關(guān)(4052)和運(yùn)算放大器A1(OP07)，一方面經(jīng)運(yùn)算放大器A2與單片機(jī)相連，與運(yùn)算放大器A3一起構(gòu)成相位比較器測量出功率因數(shù)角；另一方面經(jīng)交直流變換電路(AC／DC)和模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A／D)(附圖5)與單片機(jī)相連，計(jì)算出電流、電壓的有效值，進(jìn)而計(jì)算出用電量。
該表的記錄環(huán)節(jié)采用2817A經(jīng)過軟硬件處理作外插式電卡，供電部門將用電指標(biāo)存入電卡出售給用戶，用戶把電卡插在電度表插孔內(nèi)，使之與單片機(jī)連通，(附圖4是電卡與單片機(jī)連接圖)，電表自行接通電源向用戶供電。單片機(jī)把電卡內(nèi)用電指標(biāo)減去用電量，當(dāng)電卡內(nèi)用電指標(biāo)減少至零時(shí)，單片機(jī)發(fā)出指令，切斷用戶電源，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)限制用電量的功能。當(dāng)電卡中用電指標(biāo)接近零時(shí)，電表發(fā)出信號(hào)，提醒用戶更換電卡。供電部門收回使用過的電卡，重新寫入用電指標(biāo)，即可出售。這樣就免除了供電部門派專人逐戶登門抄表收取電費(fèi)，節(jié)省了大量的人力物力。該型電卡可反復(fù)使用10萬次，所以成本極低。
該電度表的顯示環(huán)節(jié)由數(shù)碼管及其驅(qū)動(dòng)器構(gòu)成4位數(shù)字顯示電路，(附圖6)。依照倒計(jì)數(shù)的方式顯示電卡內(nèi)剩余用電指標(biāo)，且可用按扭控制顯示電路，以達(dá)到減少電表自身損耗的目的。
該表內(nèi)設(shè)有電流互感器，能靈敏地測量出竊電、漏電(包括人身觸電)產(chǎn)生的不平衡電流；其電壓測量電路還可測出過電壓、欠電壓，電流測量電路還能測出過載，當(dāng)這些故障發(fā)生時(shí)，單片機(jī)通過三極管T1、T2、T3分別控制蜂鳴器、發(fā)光二極管和繼電器組成的報(bào)警保護(hù)電路(見附圖7)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，同時(shí)切斷電源，以保護(hù)用戶電器及人身安全。
附圖2～附圖7是本實(shí)用新型的實(shí)施例。
以下結(jié)合附圖對(duì)該電度表原理作進(jìn)一步的說明。附圖3是單片機(jī)連線圖。單片機(jī)電路主要由單片機(jī)(80C31)、鎖存器(74HC373)和程序存貯器(27C64)組成，用電量的測量、計(jì)算及控制等程序都存貯在程序存貯器中。
附圖2是電度測量環(huán)節(jié)電路圖。一方面，電阻R1、R2分壓電路及分流器FL與模擬開關(guān)(4052)構(gòu)成電壓、電流采樣電路，采樣信號(hào)經(jīng)運(yùn)算放大器A1(OP07)放大后，由交直流變換電路(AC／DC)，變換成與電流、電壓有放值成比例的模擬信號(hào)(見附圖5)，經(jīng)高精度A／D轉(zhuǎn)換器(MC14433)變換為數(shù)字信號(hào)，由單片機(jī)計(jì)算出電壓、電流的有效值；另一方面，電壓信號(hào)和電流信號(hào)經(jīng)運(yùn)算放大器A2(LM324)整形為標(biāo)準(zhǔn)的方波脈沖，與運(yùn)算放大器A3輸出信號(hào)比較，由單片機(jī)計(jì)算出功率因數(shù)。單片機(jī)根據(jù)電壓、電流及功率因數(shù)值，采用數(shù)值積分方法，計(jì)算出用電量。
電卡采用2817A經(jīng)過軟硬件處理成外部插件型式，其與單片機(jī)連線如圖4所示。電度顯示環(huán)節(jié)主要由數(shù)碼管(LA5011)及驅(qū)動(dòng)器(74HC164)構(gòu)成4位數(shù)字顯示電路，其連線如圖6所示，以倒計(jì)數(shù)方式顯示用戶電卡內(nèi)所剩用電指標(biāo)。由按鈕控制顯示電路，平時(shí)不工作，以減少表內(nèi)損耗。
附圖7是竊電、漏電檢測及聲光報(bào)警電路。當(dāng)發(fā)生竊電、漏電時(shí)，電流互感器HG能及時(shí)地測出電源火線與地線之間的不平衡電流信號(hào)，經(jīng)電流測量電路送入單片機(jī)，單片機(jī)發(fā)出指令，通過三極管T2、T3的控制發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，同時(shí)通過三極管T1控制繼電器J吸合，斷開用戶電源。
另外，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生過電壓、欠電壓及電表過載等故障時(shí)，利用電壓、電流的測量信號(hào)，單片機(jī)發(fā)出指令，切斷用戶電源，以保護(hù)用戶家用電器的安全。
權(quán)利要求1.一種智能型多功能數(shù)字式電度表，其特征在于該表包括由單片機(jī)組成測量用電量的智能電路、外插式記錄用戶用電量的電卡、用數(shù)碼管顯示電卡剩余用電指標(biāo)的數(shù)字顯示電路、由竊電、漏電、過壓、欠壓、過流、短路檢測電路及聲光報(bào)警與控制組成的保護(hù)電路；電流測量電路和電壓測量電路通過模擬開關(guān)經(jīng)A/D與單片機(jī)相連，功率因數(shù)測量與單片機(jī)相連，此外，單片機(jī)還與電卡相連，電度顯示也與單片機(jī)相連，單片機(jī)還與竊電、漏電檢測電路相連，并連接有聲光報(bào)警信號(hào)到報(bào)警電路和故障保護(hù)電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能型多功能數(shù)字式電度表，其特征在于所述的智能電路主要由單片機(jī)(80C31)、數(shù)據(jù)鎖存器(74HC373)、程序存貯器(EPROM27C64)及外插式電卡(EEPROM2817A或EEPROM2864)組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能型多功能數(shù)字式電度表，其特征在于所述的外插式電卡采用EEPROM(2817A或2864)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能型多功能數(shù)字式電度表，其特征在于所述的四位數(shù)字顯示電路由數(shù)碼管(LA5011)及驅(qū)動(dòng)器(74HC164)組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能型多功能數(shù)字式電度表，其特征在于竊電、漏電、過壓、欠壓、過流及短路等保護(hù)電路由電流互感器、單片機(jī)、三相管、發(fā)光二極管、蜂鳴器和繼電器組成。
專利摘要本實(shí)用新型涉及用電量計(jì)量裝置，一種智能型多功能數(shù)字式電度表，其目的在于減小損耗，提高精度和靈敏度，防止竊電漏電、自動(dòng)限制用戶用電量、實(shí)現(xiàn)用戶自動(dòng)交納電費(fèi)。該表主要由核心單片機(jī)及與之相連的用電量測量電路、數(shù)碼顯示電路、竊電漏電及故障檢測、聲光報(bào)警電路，和采用電可擦除可編程存貯器EEPROM，經(jīng)軟硬件處理作為外插式電卡等部分組成。供電部門把用電指標(biāo)存入電卡出售給用戶，當(dāng)電卡內(nèi)用電指標(biāo)用完時(shí)，電度表自動(dòng)切斷電源，要求用戶購買、更換電卡。
文檔編號(hào)G01R22/00GK2174711SQ9420001
公開日1994年8月17日 申請(qǐng)日期1994年1月4日 優(yōu)先權(quán)日1993年4月27日
發(fā)明者聞立業(yè) 申請(qǐng)人:聞立業(yè)