專利名稱：有線傳輸式智能用電計量控制儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種采用有線通道(市話，載波電話)調(diào)制解調(diào)傳輸技術。對用戶用電量、用電負荷及其它用電數(shù)據(jù)進行實時、準確的采集、計算、歷史記錄傳輸并進行有效的遙控操作的裝置，屬于電力系統(tǒng)遠距離實時監(jiān)控的技術領域。
目前，社會上的表計計量普遍采用人工抄錄、人工核算的方法。這種方法，一方面需要大量的人力資源，另一方面不能有效及時、準確地測量各用戶的實際用量，且不能對峰谷用電情況及超荷實施有效的控制。此外，有部分用戶采用無線傳輸方式，對表計進行監(jiān)測，這種方式具有許多弱點，無線頻道資源有限，相互干擾大，誤碼率高，技術復雜，投資大，故不太適宜大范圍的推廣。另外，也有采用專用線路傳輸方式的，其通訊線路的造價過高，線路維護困難大。再有采用市話線路音頻信號調(diào)制傳輸技術的，其傳輸?shù)乃俣冗^慢，對通道占用時間過長，可靠性差，通訊資源浪費大。
面對以上問題，本實用新型的目的在于向用戶提供一種將用戶用電的數(shù)據(jù)進行自動準確、實時記錄告知用戶且通過有線通道傳輸?shù)街行目刂贫?，中心控制端可向用戶端的裝置發(fā)送遙控跳合閘命令的，工作性能可靠、結構合理、造價低的有線傳輸式智能用電計量控制儀。
本實用新型的有線傳輸式智能用電計量控制儀主要包括以下部分，即單片微處理機(1)、地址鎖存器(2)、程序存貯器(3)、數(shù)據(jù)存貯器(4)、譯碼選擇電路(5)、時鐘電路(6)、打印I/O驅動電路(7)、繼電器驅動隔離(8)、跳合繼電器(9)、采樣接口隔離(10)、采樣信號放大(11)、紅外光電傳感器(12)、顯示器接口電路(13)、鍵盤開關(14)、復位電路(15)、數(shù)據(jù)接收發(fā)送控制電路(16)、數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)器(17)、振鈴接收檢測電路(18)、預接通電路(19)、話路保護電路(20)、防掉電電路(21)。其中單片微處理機(1)包括集成電路“U4”及外圍電路；地址鎖存器(2)為“U22”；程序存貯器(3)“U10”；數(shù)據(jù)存貯器(4)為“U5”；譯碼選擇電路(5)包括“U7、U8、U9”；時鐘電路(6)為“U13、U17”；打印I/O驅動電路(7)包括“U14、U24”；繼電器驅動隔離(8)包括“U25、 U26”及晶體管“D25、D26、D27、D28”；跳合繼電器(9)包括“J3、J4”；采樣接口隔離(10)包括“U18、U19、U20、U21”及二極管“D10～D25”；采樣信號放大(11)包括“U29”及“U30A、U30B”；顯示器接口電路(13)及鍵盤開關(14)為“U6”；復位電路(15)包括“U20C、U20D”；數(shù)據(jù)接收發(fā)送控制電路(16)、數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)器(17)合為“U2”；振鈴接收檢測電路(18)為“U27A、U27B、U3”；預接通電路(19)包括Rk1、Rk2、Ck、J2、D3，話路保護電路(20)包括R8、Cx、變壓器T1、穩(wěn)壓管DW1、DW2，防掉電電路(21)包括二極管D8、電阻R11、開關S1及充電電池G2。
在電路結構方面，該計量控制儀主要分信號采集、信號傳輸以及信號處理幾個部分，其中信號采集部分采用紅外光電傳感器(12)，通過采樣信號放大(11)及采樣接口隔離(10)與單片微處理機(1)連接。傳輸部分采用現(xiàn)有的有線電話線路(22)，單片微處理機(1)通過數(shù)據(jù)接收發(fā)送控制電路(16)、數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)器(17)、話路保護電路(20)與振鈴接收檢測電路(18)和預接通電路(19)組成的通訊接口，與傳輸部分的有線電話線路(22)相連接。信號處理的輸出控制部分包括繼電器驅動隔離(8)、跳合繼電器(9)，鎖存器“U1”的輸出端“E0、E1、E2、E3”與繼電器驅動隔離(8)中的光電隔離器“U25、U26”的輸入端相接，繼電器驅動隔離(8)的輸出端即晶體管“D25、D26、D27、D28”的集電極，分別與跳合繼電器(9)中繼電器J1、J2、J3、J4的線圈端“00、01、02、03”相連接。在話路保護電路(20)中，采用過壓、隔直流、抗雷擊的三重保護方法，其中過壓保護是在變壓器T1原方的兩端并接兩個相串聯(lián)的穩(wěn)壓二極管DW1、DW2，兩只穩(wěn)壓管的正極相連，負極分別接在變壓器的兩個輸入端上。在隔直保護中，變壓器T1的付方與繼電器J1的常開觸點之間串接一只隔直電容Cx。在抗雷擊保護方面，在繼電器J1和J2的開關動作端之串接一個阻容抗雷擊電路，該電路由一個電阻Rk與一個電容Ck相并聯(lián)后，再與電阻RK1相串聯(lián)構成。
本實用新型各部位的工作過程為安裝在用戶電表(三相有功電表，三相無功電表，單相有功電表)中的紅外光電傳感器(12)為紅外光線發(fā)射與接收二級管，當電度計量表的轉軸上的葉片隨電度表轉動時，將轉動位移量轉換為電脈沖信號，轉盤轉動一圈產(chǎn)生四個脈沖信號經(jīng)過采樣接口隔離(10)以保證外部干擾不進入微機系統(tǒng)，然后再經(jīng)過U29、U30即信號放大(11)通過鎖存器U12進入單片微機(1)、程序存貯器(3)、地址鎖存器(2)、數(shù)據(jù)存儲器(4)組成的微型電腦系統(tǒng)，該系統(tǒng)將根據(jù)存入的初始用電參數(shù)，其中包括用戶用電的電壓比(PT)，電流比(CT)，電度表轉動常數(shù)，峰平谷時時間分段和各種額定值，還有系統(tǒng)時間等，進行記錄，計算，統(tǒng)計，分析。當用戶需要打印時，微電腦系統(tǒng)將通過打印I/O驅動電路(7)向打印機發(fā)送控制和數(shù)據(jù)代碼來完成漢字報表的打印，另外通過對顯示器接口電路(13)的驅動將有關數(shù)據(jù)信息顯示在由數(shù)碼管和發(fā)光二級管組成的顯示器上，當用戶對鍵盤開關(14)進行操作時，信號通過鎖存器U6后進入微電腦系統(tǒng)，系統(tǒng)將根據(jù)鍵盤指令進行各種操作。
當用戶的用電情況超過額定值后或系統(tǒng)中心控制端通過有線通道下達指令后，本微電腦系統(tǒng)通過向鎖存器U1發(fā)送相關指令，從而通過光電隔離U26在另一側使三極管D27、D28導通，進而使第一級繼電器J3、J4動作。
當振鈴接收檢測電路(18)中的光電隔離U3和U27將鈴流的交流信號整形為脈沖信號后，被微處理器Intel8098接收后，在一定的延時后微處理器向預接通電路(19)發(fā)送指令，使預接通繼電器接通，此時系統(tǒng)中心控制端已認為通道接通，但實際通道并沒有接通數(shù)據(jù)接收發(fā)送控制電路(16)，一定延時后以便通道情況穩(wěn)定，微處理器Intel8098向數(shù)據(jù)接收發(fā)送控制電路(16)發(fā)送指令，使通訊繼電器接通，再控制數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)器(17)向有線電話線路(22)發(fā)送載波信號，等接收系統(tǒng)中心控制端所發(fā)送的載波信號后，微處理器Intel8098將通過U2完成與系統(tǒng)中心控制端的軟件通訊規(guī)約，本微處理器發(fā)送有關數(shù)據(jù)并接收有關命令。將有關數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)存儲器(4)中。當通訊完成后微處理器向預接通繼電器和通訊繼電器發(fā)出指令使其斷開與有線通道的連接。這樣便完成一次本計量控制儀與系統(tǒng)中心控制端的通訊。
本實用新型的優(yōu)點在于采用了該裝置后供電部門的管理自動化程度明顯提高，能及時了解及控制各用戶的用電情況，省掉了大量的人力，且能完成對用戶的實時控制，有力地保證了電網(wǎng)的正常運行，保證了網(wǎng)內(nèi)各用電戶的正常用電，同時還能對峰谷用電情況及超負荷情況實施有效地控制。在信號傳輸方面，由于采用的是有線傳輸，因此不占用無線電信道，且干擾小，誤碼率低，總體投資明顯減少，使用的可靠性大大高于無線傳輸。
另外，本實用新型具有通用性，采用單片微處理機系統(tǒng)，能對具有位移量計量儀表的用戶數(shù)據(jù)進行采集、計算、記錄、顯示與打印，并通過有線通道，市話或載波電話，與中心控制進行通訊，將有關數(shù)據(jù)匯報并執(zhí)行有關控制命令。這樣構成一個完成整的分布式并行處理系統(tǒng)，實現(xiàn)微機的聯(lián)網(wǎng)，從而進一步提高辦公自動化程度。本裝置采用大規(guī)模集成器件，可靠性強、擴展容易、維護簡單?？梢詾殡娏?、石油、化工、水汽的系統(tǒng)的表計自動計量、考核、控制提供了價廉可靠的高度自動化的實用裝置。


圖1是本實用新型的電路結構框圖。
圖2是數(shù)據(jù)接收發(fā)送電路(16)、數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)器(17)、振鈴接收檢測電路(18)、預接通電路(19)、話路保護電路(20)及繼電器驅動隔離(8)、跳合繼電器(9)的電原理圖。
圖3是采樣接口隔離(10)、采樣信號放大(11)的電原理圖。
圖4是單片微機處理機(1)、地址鎖存器(2)、程序存貯器(3)、數(shù)據(jù)存貯器(4)、譯碼選擇電路(5)、復位電路(15)的電原理圖。
圖5是時鐘電路(6)、打印I/O驅動電路(7)、顯示器接口電路(13)、鍵盤開關(14)、防掉電電路(21)的電原理圖。
本實用新型的實施方案為集成電路U1、U6、U12、U16、U24、采用的型號為“74LS245”，U11、U13、U14、U15、U22采用的型號為“74LS273”，U25、U26、U3、U18、U19、U20、U21采用的是光電耦合器“MCT6”，U27、U28、U29、U30采用的是反相器“74LS14”，U2采用的型號為“MC145443”，U4采用的型號為“8098”微處理器，U5為存貯器“6264”，U7、U8、U9采用的型號為“74LS138”，U10為存貯器“27256”，U17為“5832”，U23為“74LS374”，晶體管D25、D26、D27、D28采用的型號為“1815”，紅外光電傳感器(12)采用射式紅外光電探頭，，安裝在電表轉盤的側面，其它所有集成電路均安裝在一塊線路板上，集成電路U24的B0～B7與打印機相接，這樣便組成了本實用新型的有線傳輸式智能用電計量控制儀。
權利要求1.一種有線傳輸式智能用電計量控制儀，由信號采集部分傳輸部分及信號處理部分所組成，其特征在于信號采集部分采用紅外光電傳感器(12)，通過采樣信號放大(11)及采樣接口隔離(10)與單片處理機(1)連接；傳輸部分采用現(xiàn)有的有線電話線路(22)，單片微處理機(1)通過數(shù)據(jù)接收發(fā)送控制電路(16)、數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)器(17)、話路保護電路(20)與振鈴接收檢測電路(18)和預接通電路(19)組成的通訊接口，與傳輸部分的有線電話線路(22)相連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的有線傳輸式智能用電計量控制儀，某特征在于信號處理的輸出控制部分包括繼電器驅動隔離(8)，跳合繼電器(9)，鎖存器U1的輸出端E0、E1、E2、E3與繼電器驅動隔離(8)中的光電隔離器“U25、U26”的輸入端相接，繼電器驅動隔離(8)的輸出端即晶體管“D25、D26、D27、D28”的集電極，分別與跳合繼電器(9)J1、J2、J3、J4中繼電器線圈端“00、01、02、03”相連接。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的有線傳輸式智能用電計量控制儀，其特征在于話路保護電路(20)中，變壓器T1原方的兩端并接兩個串聯(lián)的穩(wěn)壓二極管DW1、DW2，兩只穩(wěn)壓管的正極相連接，負極分別接在變壓器的兩個輸入端上。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的有線傳輸式智能用電計量控制儀，其特征在于在變壓器T1的付方與繼電J1的常開觸點之間串接一只隔直電容Cx。
5.根據(jù)要求1或2所述的有線傳輸式智能用電計量控制儀，其特征在于繼電器J1和J2的開關動作端之間串接一個阻容抗雷擊電路，該電路由一個電阻Rk與一個電容Ck相并聯(lián)后再與電阻Rk1相串聯(lián)構成。
6.根據(jù)權利要求1或2所述的有線傳輸式智能用電計量控制儀，其特征在于紅外光電傳感器(12)采用直射式紅外光電探頭。
專利摘要有線傳輸式智能用電計量控制儀是一種采用有線通道即有線電話線路對用戶進行數(shù)據(jù)采集和控制的設備，屬于電力系統(tǒng)遠距離實時監(jiān)控的技術領域。該裝置的信號采集部分采用紅外光電傳感器，通過采樣信號放大器及采樣接口隔離與單片微機連接，傳輸部分采用現(xiàn)有的有線電話線路，單片微處理機通過數(shù)據(jù)接收發(fā)送電路、數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)器，話路保護電路，振鈴接收檢測和預接通電路組成的通訊接口與傳輸線路相連接。
文檔編號H02J13/00GK2239093SQ9523944
公開日1996年10月30日 申請日期1995年3月25日 優(yōu)先權日1995年3月25日
發(fā)明者李文吉, 穆建民 申請人:江蘇蘇電自控電器廠