專利名稱：住宅能耗自動(dòng)抄收裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種自動(dòng)抄收住宅用戶耗電、耗水、耗氣量的裝置。
隨著人們居住條件的改善，高層、集中式住宅樓的大量建造，以往的用人工抄表記錄、計(jì)算住宅用戶的耗電、耗水、耗氣量巳很不適應(yīng)，人工抄表強(qiáng)度大，速度慢，計(jì)算處理周期長(zhǎng)，不能及時(shí)收回能源成本，也不便能源管理部門管理。
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種住宅能耗自動(dòng)抄收裝置，采用這種裝置能自動(dòng)記錄各用戶的耗能量，既可提高工效，又便于管理。
本發(fā)明的目的是以下述技術(shù)解決方案實(shí)現(xiàn)的，整個(gè)裝置包含主機(jī)和若干個(gè)安裝在用戶耗能表上的探測(cè)器，主機(jī)是以通用的8098CPU組成的8098單片機(jī)，其與各探測(cè)器相連，并向探測(cè)器發(fā)送每一個(gè)周期具有一個(gè)復(fù)位脈沖和數(shù)量至少與探測(cè)器數(shù)量相等的計(jì)數(shù)脈沖，探測(cè)器包括探頭、計(jì)數(shù)器、編碼電路、開關(guān)電路、信號(hào)取樣電路，其中探頭是由裝置在耗能表旋轉(zhuǎn)部件上的磁鐵和固定在靠近旋轉(zhuǎn)部件的靜止干簧管構(gòu)成，當(dāng)磁鐵隨旋轉(zhuǎn)部件轉(zhuǎn)到與干簧管相對(duì)時(shí)，干簧管內(nèi)的觸片受磁力作用便吸合。各探測(cè)器的計(jì)數(shù)器輸入端均與主機(jī)相連，在復(fù)位脈沖期所有計(jì)數(shù)器同步復(fù)位，然后同步將主機(jī)一個(gè)周期內(nèi)發(fā)出的計(jì)數(shù)脈沖個(gè)數(shù)按逢二進(jìn)一進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)器的輸出端連接編碼電路，該編碼電路是由接于計(jì)數(shù)器輸出端的電阻個(gè)數(shù)和二極管個(gè)數(shù)相互配合組成的二進(jìn)制編碼電路，每一個(gè)探測(cè)器有一確定的編碼，其編碼由編碼電路的電阻、二極管個(gè)數(shù)及配合決定的。每一個(gè)編碼僅對(duì)一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖作出響應(yīng)，即只有當(dāng)計(jì)數(shù)器的脈沖二進(jìn)制計(jì)數(shù)與編碼電路的二進(jìn)制編碼相一致時(shí)，連接在編碼電路與信號(hào)取樣電路間的開關(guān)電路才導(dǎo)通，讓編碼電路輸出的電信號(hào)輸入信號(hào)取樣電路，這樣在主機(jī)發(fā)出的一個(gè)周期脈沖內(nèi)，每個(gè)探測(cè)器的編碼電路均有一次被導(dǎo)通的機(jī)會(huì)。信號(hào)取樣電路將開關(guān)電路的電信號(hào)及探頭的采樣信號(hào)合成后輸給主機(jī)，當(dāng)探頭干簧管內(nèi)的觸片吸合時(shí)，信號(hào)取樣電路輸出低電平信號(hào)，當(dāng)探頭干簧管內(nèi)的觸片分離時(shí)，信號(hào)取樣電路輸出高電平信號(hào)，由主機(jī)對(duì)來自信號(hào)取樣電路的信號(hào)進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)處理。工作時(shí)，主機(jī)不斷重復(fù)周期發(fā)脈沖，計(jì)數(shù)器重復(fù)上述復(fù)位，計(jì)數(shù)，根據(jù)探頭采樣狀況，通過主機(jī)對(duì)各探測(cè)器的輸出電平信號(hào)由高轉(zhuǎn)低或由低轉(zhuǎn)高的變化進(jìn)行累積及數(shù)據(jù)處理，即可實(shí)現(xiàn)主機(jī)對(duì)各用戶的實(shí)際耗能計(jì)數(shù)。
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。


圖1是本發(fā)明原理框圖；圖2是探測(cè)器的一種具體電路實(shí)例；圖3是探頭的磁鐵安裝位置示意圖；圖4是主機(jī)發(fā)出的脈沖信號(hào)示意圖；圖5是抗靜電干擾電路。
參照?qǐng)D1，整個(gè)裝置包含主機(jī)1和若干個(gè)安裝在用戶耗能表上的探測(cè)器2，探測(cè)器2包括計(jì)數(shù)器3，編碼電路4，開關(guān)電路5，信號(hào)取樣電路6及探頭7，主機(jī)是8098單片機(jī)，由其向探測(cè)器發(fā)送每一個(gè)周期具有一個(gè)復(fù)位脈沖和數(shù)量至少與探測(cè)器數(shù)量相等的計(jì)數(shù)脈沖，各探測(cè)器的計(jì)數(shù)器在復(fù)位脈沖期同步復(fù)位，然后同步將主機(jī)一個(gè)周期內(nèi)發(fā)出的計(jì)數(shù)脈沖個(gè)數(shù)按逢二進(jìn)一進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)器的輸出與由電阻和二極管組成的二進(jìn)制編碼電路相連，每一探測(cè)器有一確定的編碼，當(dāng)計(jì)數(shù)器的二進(jìn)制計(jì)數(shù)和編碼電路的二進(jìn)制編碼相一致時(shí)，則信號(hào)選通，這時(shí)編碼電路輸出的電信號(hào)經(jīng)開關(guān)電路進(jìn)入信號(hào)取樣電路，由信號(hào)取樣電路將來自開關(guān)電路的電信號(hào)和探頭的采樣信號(hào)合成后輸給主機(jī)進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)處理。
圖2是安裝在用戶耗能表上的探測(cè)器的一種具體電路圖，主機(jī)信號(hào)線與探測(cè)器標(biāo)號(hào)E相連，這里，計(jì)數(shù)器3采用集成塊MCI4040，其10腳為計(jì)數(shù)端，11腳為復(fù)位端，16腳為電源輸入端，Q1～Q12為輸出端，信號(hào)線經(jīng)電阻R3，二極管D2，電容C2構(gòu)成的復(fù)位部分與11腳相連，經(jīng)電阻R4，電容C1與10腳相連，對(duì)主機(jī)的脈沖個(gè)數(shù)按二進(jìn)制計(jì)數(shù)。通常，為避免意外高壓進(jìn)入主機(jī)，最好在電源輸入端接入保護(hù)電路，此例中保護(hù)電路8是由二極管D3，電阻R5，電容C3及穩(wěn)壓管W1構(gòu)成。圖示實(shí)例，計(jì)數(shù)器使用Q1～Q8八個(gè)輸出端，按二進(jìn)制計(jì)數(shù)可對(duì)主機(jī)255個(gè)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，編碼電路4由一一對(duì)應(yīng)接于計(jì)數(shù)器輸出端的電阻和二極管組成，此例中計(jì)數(shù)器的八個(gè)輸出端，除任有一個(gè)輸出端恒接電阻R1外，其余七個(gè)輸出端可任意接電阻RX或二極管DX，但RX的個(gè)數(shù)與DX個(gè)數(shù)之和恒定為7。根據(jù)電阻RX，二極管DX的個(gè)數(shù)及RX，DX.R1連接在Q1～Q8端點(diǎn)的變換可以得到255個(gè)二進(jìn)制編碼，即可對(duì)255個(gè)探測(cè)器編碼。編碼電路的輸出連接由三極管Q1，Q2及電阻R2構(gòu)成的開關(guān)電路5，RX，DX，R1的一端分別接在計(jì)數(shù)器輸出端Q1～Q8上，RX的另一端合接在開關(guān)電路Q1的基極，DX的正端始終與R1相連接于Q1的集電極，如RX代表“0”，DX，R1代表“1”，則按圖例給出的RX，DX，R1，排列RX，DX，RX，DX，R1，RX，RX，RX，其二進(jìn)制編碼是01011000B，即表示88，也即代表第88號(hào)探測(cè)器。Q1的集電極接Q2的基極，Q2的發(fā)射極經(jīng)電阻R2接在由二極管D1，發(fā)光二極管L1構(gòu)成的信號(hào)取樣電路6的D1正端與L1正端的連線上。探頭7由磁鐵NS及干簧管K組成，磁鐵安裝在耗能表的旋轉(zhuǎn)部件上，以電表為例(見圖3)，可以安裝在大直徑傳遞齒輪9或計(jì)數(shù)輪10或渦輪盤11上，干簧管固定在靠近旋轉(zhuǎn)部件處，使其內(nèi)的觸片受磁力吸合或分離，干簧管觸片與信號(hào)取樣電路的發(fā)光二極管L1負(fù)端相連，信號(hào)取樣電路的輸出端，即二極管D1的負(fù)端與主機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換器相連。當(dāng)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)與編碼電路的編碼不一致時(shí)，此時(shí)Q1的基極為高電平，集電極為低電平，Q2截止，開關(guān)電路無信號(hào)輸出，當(dāng)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)與編碼電路的編碼相一致時(shí)，則Q1的基極為低電平，集電極為高電平，Q1截止，而Q2導(dǎo)通，開關(guān)電路有電信號(hào)輸入信號(hào)取樣電路，如此時(shí)探頭干簧管觸片處于吸合狀態(tài)，則開關(guān)電路輸出的電信號(hào)經(jīng)過L1，K及D1，使得D1的正端為低電平，但超過D1的導(dǎo)通電壓，信號(hào)取樣電路輸給主機(jī)的是低電平信號(hào)，如此時(shí)正值干簧管觸片處于分離狀態(tài)，則開關(guān)電路輸出的電信號(hào)在D1的正端為高電平，使主機(jī)獲得高電平信號(hào)。
每一脈沖周期，各探測(cè)器均有一次電平信號(hào)輸入主機(jī)，整個(gè)裝置是以主機(jī)發(fā)出的脈沖信號(hào)來控制各個(gè)探測(cè)器采樣時(shí)間的，其脈沖頻率按需要調(diào)節(jié)，一般使脈沖頻率為2倍以上于檢測(cè)點(diǎn)的移動(dòng)頻率，主機(jī)發(fā)出的脈沖如圖4所示，每一周期具有一個(gè)復(fù)位脈沖t1及數(shù)量至少與探測(cè)器數(shù)量相等的計(jì)數(shù)脈沖t2。
為抑制信號(hào)線靜電干擾及避免意外高壓進(jìn)入主機(jī)，最好在主機(jī)與探測(cè)器間接入抗靜電干擾電路，抗靜電干擾電路如圖5所示，是由三極管Q3，Q4，穩(wěn)壓管W2及相應(yīng)的阻容元件構(gòu)成，電位器P的二端接在電源與地之間，滑動(dòng)端經(jīng)電阻R9接Q4的基極，Q4的集電極經(jīng)電阻R6與Q3基極相連，電容C4，電阻R8，穩(wěn)壓管W2并接在Q3基極與地之間，這樣就可保證Q4在放大區(qū)內(nèi)有恒定的基極電流和集電極電流，在探測(cè)器輸出高電平信號(hào)時(shí)，Q4集電極所取電流小得可忽略，而在懸空狀態(tài)時(shí)Q4處在飽和狀態(tài)，能抑制靜電干擾，而R6，W2，R8，C4構(gòu)成的恒壓限流電路可防止外來意外的高電壓信號(hào)，不致于使主機(jī)受損，從而保證Q3構(gòu)成的射極跟隨器有一個(gè)可靠的工作環(huán)境，當(dāng)接入抗靜電干擾電路時(shí)，則抗靜電干擾電路的Q4與R6間的標(biāo)號(hào)E與探測(cè)器標(biāo)號(hào)E相連，而Q3發(fā)射極與電阻R7間的A點(diǎn)接主機(jī)A/D轉(zhuǎn)換器。
本發(fā)明提供的裝置根據(jù)探測(cè)器安裝在電表或水表或煤氣表各不同的耗能表上，能自動(dòng)抄收用戶用電、用水、用煤氣的度數(shù)，便于實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化管理，提高工效。
權(quán)利要求
1.一種住宅能耗自動(dòng)抄收裝置，其特征在于它包含主機(jī)[1]和若干個(gè)安裝在用戶耗能表上的探測(cè)器[2]，主機(jī)是以8098CPU組成的8098單板機(jī)，其與各探測(cè)器相連，并發(fā)出每一周期具有一個(gè)復(fù)位脈沖和數(shù)量至少與探測(cè)器數(shù)量相等的計(jì)數(shù)脈沖，探測(cè)器包括a)探頭[7]，由裝置在耗能表旋轉(zhuǎn)部件上的磁鐵[NS]和固定在靠近旋轉(zhuǎn)部件的靜止干簧管[K]構(gòu)成，當(dāng)磁鐵轉(zhuǎn)到近干簧管時(shí)，干簧管的觸片吸合；b)計(jì)數(shù)器[3]，將主機(jī)在一個(gè)周期內(nèi)發(fā)出的計(jì)數(shù)脈沖個(gè)數(shù)按逢二進(jìn)一進(jìn)行計(jì)數(shù)，每完成一個(gè)周期脈沖計(jì)數(shù)進(jìn)行復(fù)位，又開始重復(fù)計(jì)數(shù)；c)編碼電路[4]，是由接于計(jì)數(shù)器輸出端的電阻個(gè)數(shù)和二極管個(gè)數(shù)相互配合組成的二進(jìn)制編碼電路；d)開關(guān)電路[5]，當(dāng)計(jì)數(shù)器的脈沖計(jì)數(shù)與編碼電路的編碼相一致時(shí)，開關(guān)電路導(dǎo)通，讓編碼電路的輸出信號(hào)輸給信號(hào)取樣電路[6]；e)信號(hào)取樣電路[6]，將來自開關(guān)電路的電信號(hào)及探頭采樣信號(hào)合成后輸給主機(jī)進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)處理。
2.按權(quán)利要求1所述的能耗自動(dòng)抄收裝置，其特征在于所說的計(jì)數(shù)器[3]是集成塊MC14040，具有八個(gè)輸出端[Q1～Q8]，編碼電路[4]是由接于計(jì)數(shù)器輸出端的電阻和二極管組成，除任有一個(gè)輸出端恒接電阻[R1]外，其余輸出端任意接電阻[RX]或二極管[DX]，但電阻[RX]個(gè)數(shù)與二極管[DX]個(gè)數(shù)之和恒定為7。
3.按權(quán)利要求1所述的能耗自動(dòng)抄收裝置，其特征在于所說的主機(jī)[1]與探測(cè)器[2]間接入抗靜電干擾電路，它是由三極管[T3，T4]，穩(wěn)壓管[W2]及相應(yīng)的阻容元件構(gòu)成。
4.按權(quán)利要求1所述的能耗自動(dòng)抄收裝置，其特征在于主機(jī)發(fā)出的計(jì)數(shù)脈沖頻率為2倍以上于檢測(cè)點(diǎn)的移動(dòng)頻率。
5.按權(quán)利要求1所述的能耗自動(dòng)抄收裝置，其特征在于在探測(cè)器電源輸入端接有由二極管[D3]、電阻[R5]、電容[C3]及穩(wěn)壓管[W1]構(gòu)成的保護(hù)電路[8]。
6.按權(quán)利要求1所述的能耗自動(dòng)抄收裝置，其特征在于所說的用戶耗能表是電表或水表或煤氣表。
全文摘要
本裝置含主機(jī)和若干個(gè)裝在用戶耗能表上的探測(cè)器,探測(cè)器包括探頭、二進(jìn)制計(jì)數(shù)器、二進(jìn)制編碼電路、開關(guān)電路及信號(hào)取樣電路,每一探測(cè)器有由編碼電路確定的編碼。工作時(shí),主機(jī)向探測(cè)器發(fā)脈沖,各計(jì)數(shù)器同步對(duì)脈沖計(jì)數(shù),當(dāng)其計(jì)數(shù)與編碼一致時(shí),信號(hào)選通,進(jìn)入信號(hào)取樣電路與探頭信號(hào)合成,而后輸入主機(jī),根據(jù)探頭采樣狀況,輸入主機(jī)的電平信號(hào)或高或低變化,由主機(jī)將這種變化進(jìn)行累積和數(shù)據(jù)處理,即可實(shí)現(xiàn)對(duì)各用戶耗電、耗水、耗氣的計(jì)數(shù)。
文檔編號(hào)G06F17/40GK1173677SQ96104179
公開日1998年2月18日 申請(qǐng)日期1996年4月3日 優(yōu)先權(quán)日1995年7月21日
發(fā)明者劉永峰, 楊劉生, 朱偉民 申請(qǐng)人:劉永峰, 楊劉生, 朱偉民