CN1099869A

CN1099869A - 卡式电度表

Info

Publication number: CN1099869A
Application number: CN 93117110
Authority: CN
Inventors: 许子明
Original assignee: TENG MINGYI
Current assignee: TENG MINGYI
Priority date: 1993-09-03
Filing date: 1993-09-03
Publication date: 1995-03-08

Abstract

一种利用现代电子技术构成的智能化、自动化电度表。通过电流传感器(41)及电压取样电路(57)由微处理器(45)对电流电压信号处理成为用电量数据，与记录在信息卡(15)上的用电限额在微处理器内比较形成用电控制及显示。还设有保安、防偷电、停电后延时恢复等功能电路(50)。

Description

本发明涉及电度表，特别是属于智能化、自动化的卡式电度表技术领域。

现行的电度表已沿用很久，利用在软盘中感应涡流计量用电，由齿轮减速机构累计计数表示。这种电度表的缺点在于转动系统所设计量死区不可能消除;机械式转轮显示机构只能做得较小，显示不清晰;难以防偷电、防漏电;必须花费电力部门大量人力用于抄表，委托银行收费，费工费时。

现代电子技术的发展提供了改革电度表的原理和结构的广阔前景。本发明的目的是提供一种智能化、数字化的通过信息卡记录电力用户电量的省力和自动化的电度表。

本发明是这样实现的：由通过中继装置（56）接在电网线路（54）中的电流传感器（41）将用户电电流按比例取样，经放大器（42）放大后送到整形整流电路（43）变成直流信号，再由模数转换电路（44）变成数字信号通过必要的接口等送到中央控制单元CPU（45），与通过电压取样电路（57）加入的经处理的电压信号相乘及积分计算成用户用电量信号贮存在存储电路（46）中，同时显示在显示器（47）上供观察。用户从供电部门购得的用量限额记录在信息卡（15）上，用户将此卡插入读卡装置（14）中，读卡装置将用户用电量限额输入CUP（45）中并存入存储电路（46）。CPU不断将用电量限额和用户用电量比较及计算，将用电量限额扣除已用电量后所得余量通过显示器（47）显示出来，将余量更新信息卡和贮存在储存电路（46）中的用电量限额数。

本发明电度表还可以设置停电及漏电检测电路（50），电度表的系统工作电源（51）及其备用电源（52），所述检测电路（50）测知电网线路停电或者发生漏电、触电、偷电等情形时给CPU输入信号由CPU控制实现经电源换接开关（53），将备用电源（52）替换系统工作电源，或通过中继装置（56）切断电网线路（54）以及延时接通等功能。

本发明电度表还可以设置报警器（55），由CPU控制在用电余量为一定值，例如用电限额的10%及余量为零时发生不同的报警信号，告示及时换卡。该报警器也可由CPU控制在上述检测电路（50）发生信号时发生报警信号。

上述信息卡可以是磁性材料制成的磁卡，或是集成电路作为记录媒体的IC卡，或者采用光媒体的光卡或激光卡。相应于这些卡配备对应的读卡装置。

本发明相比于现行的电度表有如下有益的效果：本发明电度表集计量显示、用电量控制、保安、防偷电、计费管理于一体，显示装置显示清晰;自动化计费管理由用户购买信息卡表示的用电量限额控制用电量，免除抄表、发交费通知单等手续;增加保安、防偷电功能使本发明的电度表成为智能化、自动化、数字化、省时的新型电子电度表。

图1是表示本发明电度表构成的框图。

图2是表示本发明电度表的实施例。

图3是表示本发明电度表实施例的流程图。

图4-6是本发明电度表实施例的流程图中各子程序框图。

以下将参照附图说明本发明实施例的构成及其运行。

电流传感（1，2）是一种电流互感器C.T.，其原边（30，31）分别接到作为电源中继装置的固体继电器（18）的输出端子（28，29），CT（1，2）的副边分别经放大器LM339（3，4）、滤波电路（5）、整流电路（6）接到模数转换器AD570（7）的输入端，转换器（7）将输入的直流信号变成数字信号加给单片机MCS-48（8）;上述放大器（3，4）的二个输出端之间还跨接误差放大器器（19），放大器（19）的输出接到单机（8）;作为信息卡的磁性卡（15）插入KD6000磁卡阅读器（14），该阅读器（14）的输出也接到单片机（8），加入作为用电量限额的信号;由模数转换器（7）输出的信号与经电压取样处理电路（34）的电网电压取样信号由单片机（8）作乘法和积分运算后代表用电量，将用电量限额扣除用电量的减法运算所得的差值作为余量，用电量和余量分别由74LS273译码器（9，10）在数码管构成的显示器（11）上显示出来;用电量及用电限额的数据均存入单片机的内存中;电度表本身的系统工作电源由电网电压接在工作电源入口（32），经滤波器（20）、变压器（21）、整流器（22）、稳压器（23）及换接开关（25），由出口（33）输出到用电各处，电压取样处理电路（34）从整流器（22）和稳压器（23）之间取电网电压的取样信号，备用电源为蓄电池组（24），接在稳压器（23）前端，平时处于充电状态，同时也接到换接开关（25）上供换接用;固体继电器（18）的动作由单片机（8）的控制信号经放大器（17）进行控制;本实施例还设有作为报警装置的蜂鸣器（13）通过放大器（12）接在单片机（8）上，接受单片机的控制发生蜂鸣报警。

本实施例的运行按如下进行：

电网线路（火、地线）通过固体继电器（18）的输入（26、27）加入C.T.的原边（30，31），由CJ将正比于负载电流的电流信号经整形、放大、转换后成为直流数字信号输入单片机（8），在那里与电压取样信号相乘后被积分成为正比于用电量的参数，存入内存中，并经译码器（9）显示于显示器（11）。另一方面，磁卡（15）插入读卡机（14）后将用电限额也输入单片机（8），存入内存中，只要限额不为零，单片机（8）将发出指令，通过放大器（17）接通固体继电器（18），使用户可以用电。单片机作从用电限额扣除电量的减法运算，所得的余量通过译码器（10）显示于显示器（11）上。并以此余量数据更新原来用电限额数据，因此只要余量不为零，继电器接通的动作将被维持着。一旦此余量减至限额的10%时单片机将发出信号，通过放大器（12）让蜂鸣器（13）定时，例如每小时，发生警号，提示更换信息卡。如余量减至零，将发生连续警号。余量达到零时，单片机命令继电器（18）脱扣，切断线路，供电停止。

发生线路停电时，单片机通过继电器（25）将系统工作电源替换为由蓄电池构成的备用电源上，平时蓄电池处在充电状态备用。

本实施例误差放大器（19）具有防偷电、触电、漏电安全保护功能，如果企图短路继电器（18）的线端（26、27）来偷电，或者有触摸火线，或者有漏电情况发生，二个CT的信号将失去平衡，误差放大器（19）检出此不平衡的信号使单片机命令继电器（18）动作来断开线路，同时报警。

本实施例的单片机设计有延时程序，当电网临时停电后有延时一定时间，例如5分钟，接通的功能，当电网电压在此延迟时间内恢复则设有延时功能的输出端将延迟到延时完毕才供电，此种输出可保护电冰箱一类的负载免受损害。有此种延时功能的输出可以通过选择功能开关（34、35）选用。此外，还可设定电网电压超过±20%额定值（低值L，高值H）时发生报警以至切断供电的功能。

现参照图3-6说明本实施例的流程。图3为本例主程序流程图。在系统加电后，首先从磁卡机中读到磁卡上的用户用电量限额N。用户实际用电量记为W。系统从输入口读到用户实际的电压V、电流I及程序循环时间间隔△T值，在下一步程序中进行累加计算出用户用电量W，并将这一数据分别送到显示器和存贮器中。接下来将W与额定电量的90%值进行比较，若W＜0.9N，则程序通过子程序返回开始继续检测I、V，如此循环下去（关于子程序在后面分析）。若W≥0.9N成立，则系统启动报警，开始做断续报警。W虽≥0.9N但小于N值，程序返回开始检测I、V状态。若W≥N值，则表明用户用电量已达到额定值N，系统开始发出连续报警，（可设定持续1分钟），同时检测是否有新卡插入指示，若有新卡插入，系统使返回本程序开始的读卡程序，反之，系统开断用户电源，停止执行运行。

图4-6为子程序流程图。

子程序Ⅰ为停电时转换备用电源程序。子程序Ⅱ为漏电检测控制程序。子程序Ⅲ由用户通过功能选择开关选定是否加冰箱保护功能。送A时为不要保护功能，送B时为具有冰箱保护功能。在选择保护功能时，是检测输入电源是否为零，或者是否电压过高过低（本例选H为标准电压的1.2倍，选L为标准电压的0.8倍），当V满足在L到H之间时，程序通过。当V＝0时，系统开始计时T，当T＞300秒（5分钟）时允许电源开路，否则强制电源关断，达到保护电冰箱的目的。当电压V超过规定的L-H时，为了保护电器不被损坏，系统发出开断电源指令。同时开始计时，保证时间间断不少于5分钟再恢复供电。

本领域技术人员可能对列于权利要求书中的各技术方案作出不背离其实质的变动，这样的变动被认为包括在其保护范围之内。

Claims

1、一种卡式电度表，其特征是包括电流传感器、整形整流电路、模数转换电路、电压取样电路、CPU及存储器和接口、信息卡和读卡装置电路、显示电路及系统工作电源组成，所述传感器原边接在供电线路内，其副边经整形整流电路、模数转换电路加入CPU；电压取样电路对电网电压取样，处理后加入CPU；读卡装置的输出接到CPU的输入端；显示装置接到CPU的输出端；所述电流传感器及电压取样电路测知负载电流、电压，该电流电压变换后的信号在CPU中相乘及积分运算产生正比于用电量的数字数据存入存储器并在显示装置上显示，读卡装置输入CPU的用电限额数据在CPU内与用电量数据相减所得余量存入存储器并在显示装置上显示，系统工作电源提供部分电压。

2、根据权利要求1的电度表，其特征是它还包括停电漏电检测电路、中继装置、换接开关及备用工作电源，所述中继装置由所述CPU控制动作，所述电网线路接入其受控端;所述备用工作电源由所述换接开关选择来替换所述系统工作电源;所述换接开关受CPU输出的控制信号控制、所述检测电路接在电度表线路端和CPU之间，测知线路停电，由CPU控制所述换接开关，将所述备用工作电源换接替代系统工作电源，测知漏电、触电，由CPU控制所述中继装置切断线路电源。

3、根据权利要求2的电度表，其特征是其中还包括报警装置电路，所述报警电路接在CPU输出端，接受CPU发出的报警信号进行报警。

4、根据权利要求1-3的电度表，其特征是所述信息卡是磁卡、集成电路及电子元件构成的IC卡、用光媒体构成的光卡或激光卡中的一种，所述读卡装置是相应的磁卡读卡装置、IC卡读卡装置或光卡读卡装置。

5、根据权利要求1-3的电度表，其特征是所述电流传感器是磁感应式传感器。

6、根据权利要求1的电度表，其特征是所述传感器是分别接在供电电源火、地线中的二个电流互感器CT;所述CPU及存储器和接口是单片机，所述存储器是单片机的内存;所述读卡装置是磁卡阅读器，将代表用电量限额的信号送给所述单片机;所述显示装置是由译码器，及数码管组成;所述系统工作电源是由电网电压供电，经滤波、变压、整流稳压后构成用作系统各部分电源电压。

7、根据权利要求3的电度表，其特征是所述CPU及存储器和接口是单片机，所述存储器是单片机的内存，所述中继装置是固体继电器，经放大器接在所述单片机的输出端上，所述电流传感器是二个电流互感器，其原边接在所述固体继电器的受控端子上通向负载，与该固体继电器的受控端子相对应的另二组受控端子与电网火、地线相连接，所述传感器的副边经滤波器、整流器将直流信号输入在整流器之后的模数转换器，变换成数字信号加到所述单片机;所述报警装置是蜂鸣器，经放大器接到所述单片机的输出;所述读卡装置是磁卡阅读器，将代表用电量限额的信号送给所述单片机;所述显示装置是由译码器、及数码管组成;所述工作电源由电网电压供电，经滤波、变压、整流、稳压后接到所述换接开关第一端子上，所述备用工作电源是蓄电池，接于上述系统工作电源稳压器前端及换接开关第二端子之间，换接开关由所述单片机控制，所述停电、漏电检测电路是跨接在所述二个电流互感器输出端间的误差放大器，该误差放大器输出加入所述单片机;所述单片机对由所述模数转换器输入的信号与所述电压取样信号作乘法及积分运算作为用电量数据，存入内存，在显示器上显示;并扣除从所述读卡机输入的用电量限额数后，将差值作为余量，存入内存，在显示器上显示;以余量更新内存中用电量限额，余量达到预设值时发出报警信号给所述报警器，余量达到零时，发出动作指令给所述固体继电器，在收到所述检测装置的信号时发出动作指令给所述固体继电器的同时发出报警信号给报警器以及收到停电信号时发出动作指令给所述换接开关。

8、根据权利要求1-7的电度表，其特征是其中还包括由所述CPU控制的停电后延时接通输出的延时输出选择开关。