專利名稱：預(yù)付費(fèi)電子電能表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電子電能表，屬于計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。
目前電能表已由機(jī)械式、電子式向全電子式方向發(fā)展。以往的電子式電能表的工作原理大都是將從電源采集的電壓、電流信號送模擬乘法器，再對模擬乘法器輸出的信號進(jìn)行V／F變換，然后用變換的結(jié)果去驅(qū)動機(jī)械計(jì)數(shù)器或LED顯示器。其缺點(diǎn)是精度低、調(diào)校困難，不能滿足現(xiàn)代用電管理的要求。
本實(shí)用新型的目的是設(shè)計(jì)一種精度高、調(diào)校容易、可以滿足現(xiàn)代用電管理要求的電子電能表。
本實(shí)用新型的目的這樣實(shí)現(xiàn)預(yù)付費(fèi)電子電能表包括表殼、表芯電路和外卡。所說的表芯電路由取樣、模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理、顯示、驅(qū)動、直流電源、日歷時鐘及后備電池諸單元組成。其中——數(shù)據(jù)處理單元由主處理器和副處理器組成，所說主處理器的IOP10～I(xiàn)OP15腳分別接副處理器的PC3、PB0～PB4腳；——模數(shù)轉(zhuǎn)換單元由模數(shù)轉(zhuǎn)換器構(gòu)成，它的數(shù)字信號輸出腳接所說主處理器的數(shù)據(jù)腳，它的中斷、啟動腳分別接所說主處理器的IOP2和IOP1腳；——取樣單元由電壓傳感器及其放大器、電流傳感器及其放大器組成，上述放大器的輸出接所說模數(shù)轉(zhuǎn)換器的模擬信號輸入腳；——顯示單元由顯示器構(gòu)成，其數(shù)據(jù)腳和電壓腳分別接所說副處理器的FP0～FP31腳和BP0～BP3腳；——驅(qū)動單元由三極管和接在該三極管的輸出端的繼電器組成，該三極管的輸入接所說副處理器的PC4腳；——日歷時鐘及后備電池單元由日歷時鐘芯片和電池組成，日歷時鐘芯片的I／O、DATA、CLK、CE、VDD腳分接所說副處理器的PA3～PA6腳和電池，日歷時鐘芯片的XT1和XT2腳間接晶振。
所說的外卡是一種不揮發(fā)存儲器，它的DO、DI、CLK、CS及中斷腳分別接至所說副處理器的PC0～PC2、PA1及PC7腳。
以下結(jié)合實(shí)施例對本實(shí)用新型作詳細(xì)描述。


圖1是本實(shí)用新型的外觀圖；圖2是本實(shí)用新型的表芯電路原理圖。
本實(shí)用新型由圖1所示的表殼、圖2所示的表芯電路和外卡6組成。表芯電路由直流電源(圖中未畫出)、取樣、模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理、顯示、驅(qū)動、內(nèi)存、電源監(jiān)視、日歷時鐘及后備電池諸單元和按鍵11組成。其中——數(shù)據(jù)處理單元由主處理器1和副處理器2組成，主處理器1的IOP10～I(xiàn)OP15腳分接副處理器2的PC3、PB0～PB4腳；——模數(shù)轉(zhuǎn)換單元由模數(shù)轉(zhuǎn)換器3構(gòu)成，它的數(shù)字量信號輸出腳PB0～PB11接主處理器1的數(shù)據(jù)腳D0～D11，它的中斷腳INT、啟動腳CONVST分別接主處理器1的IOP2和IOP1腳；
——取樣單元由兩個變壓器形式的電壓傳感器PT及其放大器、兩個霍爾電流傳感器CT及其放大器組成，兩個變壓器的原邊分別接用戶電路的線電壓UAB和UBC，兩個霍爾電流傳感器分別感知用戶電路的線電流IA和IC，上述放大器的輸出分別接模數(shù)轉(zhuǎn)換器3的模擬量信號輸入腳VIN1～VIN4；——顯示單元由液晶顯示器4構(gòu)成，其數(shù)據(jù)腳FP0～FP31和電壓腳BP0～BP3分別接副處理器2的FP0～FP31和BP0～BP3腳；——驅(qū)動單元由三極管和接在該三極管集電極輸出端的繼電器J組成，該三極管的基極經(jīng)一電阻接副處理器2的PC4腳；——日歷時鐘及后備電池單元由日歷時鐘芯片5和電池E組成，日歷時鐘芯片5的I／O、DATA、CLK、CE、VDD腳分別接副處理器2的PA3～PA6腳和電池E，日歷時鐘芯片的XT1和XT2腳之間接晶振；外卡6是一種不揮發(fā)存儲器E2PROM，它的DO、DI、CLK、CS及中斷腳通過其插座分別接至副處理器2的PC0～PC2、PA1及PC7腳。
——內(nèi)存單元由不揮發(fā)存儲器E2PROM7～9組成，存儲器7的DO、DI、CLK、CS腳分別接副處理器2的PC0～PC2和PA2腳，存儲器8的DO、DI、CLK、CS腳分別接副處理器2的PC0～PC2和PA0腳，存儲器9的DO、DI、CLK、CS腳分接主處理器1的IOP3～I(xiàn)OP6腳；－－電源監(jiān)視單元由運(yùn)行監(jiān)視芯片(俗稱看門狗)10和三極管組成，該三極管的基極分別經(jīng)電阻和反向二極管接主處理器1的IOP0及RESET腳，該三極管的集電極輸出接運(yùn)行監(jiān)視芯片10的復(fù)位腳MR，運(yùn)行監(jiān)視芯片10的輸出腳RST接副處理器2的復(fù)位腳RESET；－－三個按鍵11的一端接地，接有上拉電阻的另一端分別接副處理器2的PB5～PB7腳。
此外，表芯電路中還有譯碼器12、與門13、標(biāo)準(zhǔn)RS－232接口14及通訊插座15。其中主處理器1的A3～A11腳接與門13的輸入端，與門13的輸出接至譯碼器12的使能端E1，主處理器1的A0～A2腳及使能腳REN分別接譯碼器12的三個輸入信號腳及使能端E2，譯碼器12的輸出端接至模數(shù)轉(zhuǎn)換器3的片選腳CS和讀腳RD，主處理器1的RXD腳及TXD腳分別接標(biāo)準(zhǔn)RS－232接口14的R2O及T2I腳，副處理器2的PC6腳及PA7腳分別接標(biāo)準(zhǔn)RS－232接口的R1O及T1I腳，標(biāo)準(zhǔn)RS－232接口14的R1I、R2I、T1O、T2O諸腳接至通訊插座15。
本電能表的直流電源的變壓器同用戶電路并聯(lián)，一旦用戶電路接通，該直流電源就開始工作，給各芯片提供電源。運(yùn)行監(jiān)視芯片10監(jiān)視直流電源電壓，當(dāng)直流電源電壓升到4.6V以上時，主處理器1上電復(fù)位，其IOP0腳發(fā)出信號，使與該腳相接的三極管導(dǎo)通，三極管導(dǎo)通時給運(yùn)行監(jiān)視芯片10的MR腳一個負(fù)脈沖，使運(yùn)行監(jiān)視芯片10復(fù)位，于是運(yùn)行監(jiān)視芯片的RST腳給副處理器2發(fā)復(fù)位脈沖，副處理器2立即初始化、自檢，主、副處理器讀入存儲器7～9和日歷時鐘芯片5內(nèi)保存的數(shù)據(jù)。
此后，電壓傳感器PT和電流傳感器CT采集用戶的電壓電流信號，這些模擬信號經(jīng)各自的放大器放大后分別送至模數(shù)轉(zhuǎn)換器3的模擬量輸入端VIN1～VIN4。模數(shù)轉(zhuǎn)換器3以920us的采樣速度不停地對這些電壓、電流模擬信號輪流進(jìn)行數(shù)字化，并將結(jié)果從其PB口輸出到主處理器1中。主處理器1依據(jù)模數(shù)轉(zhuǎn)換器3采集的電壓、電流的瞬時數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)處理，算出瞬時電能值及累計(jì)電能值后通過其IOP10～I(xiàn)OP15腳送至副處理器2，同時用此瞬時電能值進(jìn)行剩余可用電量計(jì)算。副處理器2則把收到的電能值和從日歷時鐘芯片5中取出的時間等有關(guān)數(shù)據(jù)送液晶顯示器4顯示。如果某種控制數(shù)據(jù)超限，如欠電費(fèi)，則副處理器由其PC4EVI腳發(fā)出控制信號將繼電器J接通，由繼電器J去驅(qū)動用戶的開關(guān)跳閘或驅(qū)動聲光報(bào)警。
一旦運(yùn)行監(jiān)視芯片10測得用戶交流電路斷電，運(yùn)行監(jiān)視芯片10立刻使副處理器復(fù)位，副處理器又通過其PC3TCA腳通知主處理器，于是主、副處理器立即把電能及管理信息送往不揮發(fā)存儲器7～9內(nèi)保存，隨后自動轉(zhuǎn)入后備電池供電。為省電，后備電池E僅為日歷時鐘芯片5供電。
新裝電能表或用電數(shù)據(jù)需要修改時，用戶持外卡6去電業(yè)管理部門購電，電業(yè)管理部門的售電機(jī)把購電量數(shù)據(jù)寫入外卡。用戶只要把此寫有購電量數(shù)據(jù)的外卡一次性地插入電能表上的外卡插座，外卡插座上的開關(guān)就會被接通，使外卡插座聯(lián)至副處理器2的PC7IR1腳的中斷請求線上呈現(xiàn)低電平，即向副處理器發(fā)出中斷請求，于是副處理器就把外卡中的數(shù)據(jù)讀入存儲器7內(nèi)保存，并把上月的耗電數(shù)據(jù)寫入外卡內(nèi)，以便再次購電時由電業(yè)管理部門讀取。在此交換過程中數(shù)據(jù)已被軟件加密，以確保不被偽造。
三個按鍵11用來切換電能表顯示的信息。通訊插座15可用于實(shí)現(xiàn)和電管部門的計(jì)算機(jī)的有線聯(lián)網(wǎng)。譯碼器12、與門13用于主處理器1對模數(shù)轉(zhuǎn)換器3的地址控制。
本實(shí)用新型有下列優(yōu)點(diǎn)·由于是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，并對傳感器獲取的負(fù)載電壓、電流分別處理，然后再進(jìn)行電能計(jì)量的，因而可用軟件計(jì)算來克服電壓傳感器和電流傳感器兩者間產(chǎn)生的附加相移及線性放大器等元器件的分散性，使電表成本因電路對元器件要求降低而降低、使得電能表調(diào)校容易、計(jì)量精度提高，具有一表可計(jì)算多種電量數(shù)據(jù)的功能。測試結(jié)果表明，該表的精度平均可提高1～2級。
·由于采用了運(yùn)行監(jiān)視芯片和后備電池，因而使電能表在受到干擾或死機(jī)時能自動恢復(fù)到正常程序中運(yùn)行，使電能表的可靠性大大提高，達(dá)到了在惡劣環(huán)境下長期運(yùn)行的要求。
·由于表中有通訊插座及外卡，因此它具有用電管理計(jì)算機(jī)化、自動抄表和預(yù)付電費(fèi)的功能，這對提高用電管理手段、加強(qiáng)用電控制、縮短電費(fèi)回收在途時間、提高資金使用效益、降低電力企業(yè)營業(yè)成本、緩解電力企業(yè)與廣大用戶的矛盾，以及在電力供應(yīng)相對不足的情況下實(shí)現(xiàn)確保居民生活用電的目標(biāo)具有重大意義。它可以滿足現(xiàn)代用電管理的要求。
本實(shí)施例為三相電能表，若將其電壓傳感器和電流傳感器改用單相的，則可構(gòu)成單相電能表。
權(quán)利要求1.預(yù)付費(fèi)電子電能表包括表殼、表芯電路和外卡(6)，其特征在于所說表芯電路由取樣、模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理、顯示、驅(qū)動、直流電源、日歷時鐘及后備電池諸單元組成，其中--數(shù)據(jù)處理單元由主處理器(1)和副處理器(2)組成，主處理器(1)的IOP10～I(xiàn)OP15腳分別接副處理器(2)的PC3、PB0～PB4腳；--模數(shù)轉(zhuǎn)換單元由模數(shù)轉(zhuǎn)換器(3)構(gòu)成，它的數(shù)字信號輸出腳接所說主處理器(1)的數(shù)據(jù)腳，它的中斷、啟動腳分別接主處理器(1)的IOP2和IOP1腳；--取樣單元由電壓傳感器PT及其放大器、電流傳感器CT及其放大器組成，上述放大器的輸出接所說模數(shù)轉(zhuǎn)換器(3)的模擬信號輸入腳；--顯示單元由顯示器(4)構(gòu)成，其數(shù)據(jù)腳和電壓腳分別接所說副處理器(2)的FP0～FP31腳和BP0～BP3腳；--驅(qū)動單元由三極管和接在該三極管的輸出端的繼電器J組成，該三極管的輸入接所說副處理器(2)的PC4腳；--日歷時鐘及后備電池單元由日歷時鐘芯片(5)和電池E組成，日歷時鐘芯片(5)的I/O、DATA、CLK、CE、VDD腳分接所說副處理器(2)的PA3～PA6腳和電池E，日歷時鐘芯片(5)的XT1和XT2腳間接晶振；所說的外卡(6)是一種不揮發(fā)存儲器，它的DO、DI、CLK、CS及中斷腳分別接至所說副處理器(2)的PC0～PC2、PA1及PC7腳。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)付費(fèi)電子電能表，其特征是所說表芯電路中還有按鍵(11)和內(nèi)存、電源監(jiān)視兩單元，其中——內(nèi)存單元由不揮發(fā)存儲器(7)～(9)組成，不揮發(fā)存儲器(7)的DO、DI、CLK、CS腳分接所說副處理器(2)的PC0～PC2和PA2腳，不揮發(fā)存儲器(8)的DO、DI、CLK、CS腳分接所說副處理器(2)的PC0～PC2和PA0腳，不揮發(fā)存儲器(9)的DO、DI、CLK、CS腳分接所說主處理器(1)的IOP3～I(xiàn)OP6腳；——電源監(jiān)視單元由運(yùn)行監(jiān)視芯片(10)和三極管組成，該三極管的輸入接所說主處理器(1)的IOP0及RESET腳，該三極管的輸出接運(yùn)行監(jiān)視芯片(10)的復(fù)位腳MR，運(yùn)行監(jiān)視芯片(10)的輸出腳RST接所說副處理器(2)的復(fù)位腳；——三個按鍵(11)的一端接地，另一端分別接所說副處理器(2)的PB5～PB7腳。
專利摘要預(yù)付費(fèi)電子電能表包括表殼、表芯電路和外卡6。表芯電路由依次串聯(lián)的取樣、模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理、顯示諸單元及受數(shù)據(jù)處理單元控制的驅(qū)動單元、為數(shù)據(jù)處理單元提供日歷時鐘的日歷時鐘及后備電池單元組成。其中數(shù)據(jù)處理單元由主處理器1和副處理器2組成；取樣單元由電壓傳感器PT及其放大器、電流傳感器CT及其放大器組成；外卡6是不揮發(fā)存儲器。它計(jì)量精度高，有用電管理計(jì)算機(jī)化、自動抄表和預(yù)付電費(fèi)的功能。
文檔編號G01R22/00GK2195760SQ9420281
公開日1995年4月26日 申請日期1994年2月17日 優(yōu)先權(quán)日1994年2月17日
發(fā)明者王學(xué)信, 高宇英, 丁云峰, 鄭小平, 攸寶成, 范治華 申請人:湖南永勝國際工程有限公司