專利名稱：有線傳輸式智能用電計(jì)量控制儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明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(shù)。對用戶用電量、用電負(fù)荷及其它用電數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的采集、計(jì)算、歷史記錄傳輸并進(jìn)行有效的遙控操作的裝置，屬于電力系統(tǒng)遠(yuǎn)距離實(shí)時(shí)監(jiān)控的技術(shù)領(lǐng)域。
目前，社會上的表計(jì)計(jì)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(shí)、準(zhǔn)確地測量各用戶的實(shí)際用量，且不能對峰谷用電情況及超荷實(shí)施有效的控制。此外，有部分用戶采用無線傳輸方式，對表計(jì)進(jìn)行監(jiān)測，這種方式具有許多弱點(diǎn)，無線頻道資源有限，相互干擾大，誤碼率高，技術(shù)復(fù)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(jià)過高，線路維護(hù)困難大。再有采用市話線路音頻信號調(diào)制傳輸技術(shù)的，其傳輸?shù)乃俣冗^慢，對通道占用時(shí)間過長，可靠性差，通訊資源浪費(fèi)大。
面對以上問題，本發(fā)明的目的在于向用戶提供一種將用戶用電的數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)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(jié)構(gòu)合理、造價(jià)低的有線傳輸式智能用電計(jì)量控制儀。本發(fā)明的有線傳輸式智能用電計(jì)量控制儀主要包括以下部分，即單片微處理機(jī)(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(shí)鐘電路(6)、打印I/O驅(qū)動(dòng)電路(7)、繼電器驅(qū)動(dòng)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(guān)(14)、復(fù)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(yù)接通電路(19)、話路保護(hù)電路(20)、防掉電電路(21)。其中單片微處理機(jī)(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(shí)鐘電路(6)為“U13、U17”；打印I/O驅(qū)動(dòng)電路(7)包括“U14、U24”；繼電器驅(qū)動(dòng)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(guān)(14)為“U6”；復(fù)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(yù)接通電路(19)包括Rk1、Rk2、Ck、J2、D3，話路保護(hù)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(guān)S1及充電電池G2。
在電路結(jié)構(gòu)方面，該計(jì)量控制儀主要分信號采集、信號傳輸以及信號處理幾個(gè)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(jī)(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(jī)(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(hù)電路(20)與振鈴接收檢測電路(18)和預(yù)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(qū)動(dòng)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(qū)動(dòng)隔離(8)中的光電隔離器“U25、U26”的輸入端相接，繼電器驅(qū)動(dòng)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(hù)電路(20)中，采用過壓、隔直流、抗雷擊的三重保護(hù)方法，其中過壓保護(hù)是在變壓器T1原方的兩端并接兩個(gè)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(fù)極分別接在變壓器的兩個(gè)輸入端上。在隔直保護(hù)中，變壓器T1的付方與繼電器J1的常開觸點(diǎn)之間串接一只隔直電容Cx。在抗雷擊保護(hù)方面，在繼電器J1和J2的開關(guān)動(dòng)作端之串接一個(gè)阻容抗雷擊電路，該電路由一個(gè)電阻Rk與一個(gè)電容Ck相并聯(lián)后，再與電阻RK1相串聯(lián)構(gòu)成。
本發(fā)明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(dāng)電度計(jì)量表的轉(zhuǎn)軸上的葉片隨電度表轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，將轉(zhuǎn)動(dòng)位移量轉(zhuǎn)換為電脈沖信號，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)一圈產(chǎn)生四個(gè)脈沖信號經(jīng)過采樣接口隔離(10)以保證外部干擾不進(jìn)入微機(jī)系統(tǒng)，然后再經(jīng)過U29、U30即信號放大(11)通過鎖存器U12進(jìn)入單片微機(jī)(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(zhuǎn)動(dòng)常數(shù)，峰平谷時(shí)時(shí)間分段和各種額定值，還有系統(tǒng)時(shí)間等，進(jìn)行記錄，計(jì)算，統(tǒng)計(jì)，分析。當(dāng)用戶需要打印時(shí)，微電腦系統(tǒng)將通過打印I/O驅(qū)動(dòng)電路(7)向打印機(jī)發(fā)送控制和數(shù)據(jù)代碼來完成漢字報(bào)表的打印，另外通過對顯示器接口電路(13)的驅(qū)動(dòng)將有關(guān)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(dāng)用戶對鍵盤開關(guān)(14)進(jìn)行操作時(shí)，信號通過鎖存器U6后進(jìn)入微電腦系統(tǒng)，系統(tǒng)將根據(jù)鍵盤指令進(jìn)行各種操作。
當(dāng)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(dá)指令后，本微電腦系統(tǒng)通過向鎖存器U1發(fā)送相關(guān)指令，從而通過光電隔離U26在另一側(cè)使三極管D27、D28導(dǎo)通，進(jìn)而使第一級繼電器J3、J4動(dòng)作。
當(dāng)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Inte18098接收后，在一定的延時(shí)后微處理器向預(yù)接通電路(19)發(fā)送指令，使預(yù)接通繼電器接通，此時(shí)系統(tǒng)中心控制端已認(rèn)為通道接通，但實(shí)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(shí)后以便通道情況穩(wěn)定，微處理器Inte18098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Inte18098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(guān)數(shù)據(jù)并接收有關(guān)命令。將有關(guān)數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)存儲器(4)中。當(dāng)通訊完成后微處理器向預(yù)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(jì)量控制儀與系統(tǒng)中心控制端的通訊。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于采用了該裝置后供電部門的管理自動(dòng)化程度明顯提高，能及時(shí)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(shí)時(shí)控制，有力地保證了電網(wǎng)的正常運(yùn)行，保證了網(wǎng)內(nèi)各用電戶的正常用電，同時(shí)還能對峰谷用電情況及超負(fù)荷情況實(shí)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，本發(fā)明具有通用性，采用單片微處理機(jī)系統(tǒng)，能對具有位移量計(jì)量儀表的用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、計(jì)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(jìn)行通訊，將有關(guān)數(shù)據(jù)匯報(bào)并執(zhí)行有關(guān)控制命令。這樣構(gòu)成一個(gè)完成整的分布式并行處理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)微機(jī)的聯(lián)網(wǎng)，從而進(jìn)一步提高辦公自動(dòng)化程度。本裝置采用大規(guī)模集成器件，可靠性強(qiáng)、擴(kuò)展容易、維護(hù)簡單?？梢詾殡娏?、石油、化工、水汽的系統(tǒng)的表計(jì)自動(dòng)計(jì)量、考核、控制提供了價(jià)廉可靠的高度自動(dòng)化的實(shí)用裝置。


圖1是本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)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(yù)接通電路(19)、話路保護(hù)電路(20)及繼電器驅(qū)動(dòng)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(jī)處理機(jī)(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(fù)位電路(15)的電原理圖。
圖5是時(shí)鐘電路(6)、打印I/O驅(qū)動(dòng)電路(7)、顯示器接口電路(13)、鍵盤開關(guān)(14)、防掉電電路(21)的電原理圖。
本發(fā)明的實(shí)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(zhuǎn)盤的側(cè)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(jī)相接，這樣便組成了本實(shí)用新型的有線傳輸式智能用電計(jì)量控制儀。
權(quán)利要求
1.一種有線傳輸式智能用電計(jì)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(jī)(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(jī)(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(hù)電路(20)與振鈴接收檢測電路(18)和預(yù)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(quán)利要求1所述的有線傳輸式智能用電計(jì)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(qū)動(dòng)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(qū)動(dòng)隔離(8)中的光電隔離器“U25、U26”的輸入端相接，繼電器驅(qū)動(dòng)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(quán)利要求1或2所述的有線傳輸式智能用電計(jì)量控制儀，其特征在于話路保護(hù)電路(20)中，變壓器T1原方的兩端并接兩個(gè)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(fù)極分別接在變壓器的兩個(gè)輸入端上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的有線傳輸式智能用電計(jì)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(diǎn)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(jì)量控制儀，其特征在于繼電器J1和J2的開關(guān)動(dòng)作端之間串接一個(gè)阻容抗雷擊電路，該電路由一個(gè)電阻Rk與一個(gè)電容Ck相并聯(lián)后再與電阻Rk1相串聯(lián)構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的有線傳輸式智能用電計(jì)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。
全文摘要
有線傳輸式智能用電計(jì)量控制儀是一種采用有線通道即有線電話線路對用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和控制的設(shè)備，屬于電力系統(tǒng)遠(yuǎn)距離實(shí)時(shí)監(jiān)控的技術(shù)領(lǐng)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(jī)連接，傳輸部分采用現(xiàn)有的有線電話線路，單片微處理機(jī)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(hù)電路，振鈴接收檢測和預(yù)接通電路組成的通訊接口與傳輸線路相連接。
文檔編號H04M11/00GK1132427SQ9511098
公開日1996年10月2日 申請日期1995年3月25日 優(yōu)先權(quán)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