CN1101983A - 普及型电能自动分时计费仪 - Google Patents

Abstract

一种普及型电能自动分时计费仪，它主要由电能 采集与变换电路(1)，单片微机系统与外设电路(2)和 抄表手机(3)三部分组成，其主要目的是为用户提供 一种价格低廉的具有普及意义的电能自动分时计费 仪，让用电管理部门能够利用经济手段使用户自己随 时间调整负荷，避开高峰用电期，多用谷期电，提高电 站的发电量和全社会的生产效益，节约能源。

Description

本发明涉及电能检测与微型计算机且更具体地涉及一种普及型电能自动分时计费仪。

本发明的主要目的是为用户提供一种价格低廉的具有普及意义的电能自动分时计费仪，使用电管理部门能够利用经济手段达到合理分配电能，使用电能，挖掘电站潜力，节约能源，提高全设会的综合生产效益等目的。

随着国民经济的飞速发展，电能的需求量日愈加大，供需矛盾日愈加剧，由于电能具有难以储存，消耗时间性强的特点，所以，电能的管理和合理使用就更必要，更复杂。目前，由于没有有效的管理工具和方法，全国各电网高峰期和低谷期的用电量存在着巨大的差额;造成高峰期内用电更加紧张，常常拉闸限电;而低谷期内又让电能白白的流失掉了，造成极大的浪费，所以，有必要采用分时计费的方法来限制高峰期用电，鼓励谷期用电，用经济手段使用户自己随时间调整负荷，避开高峰期，多用谷期电，提高电站的发电量和全社会的生产效益，节约能源，目前出现的具有相似功能的分时计费仪，由于体积大，设备复杂，安装调试不方便，离产品的适用性和普及性还有很大距离。

根据本发明所提供的普及型电能自动分时计费仪，它主要由电能采集与变换电路（1），单片微机系统与外设电路（2）和抄表手机（3）三大部分组成，电能采集与变换电路（1）将用户的用电量变成脉冲信号送给单片微机系统与外设电路（2），单片微机（5）根据时钟电路（7）提供的时间将用户在不同时间内的用电量分别记录下来，再根据不同的时间内的不同费率，经微机计算后就可以将用户每月应交纳的用电费用通过显示电路（11）显示出来，达到自动分时收取电费的功能，即根据不同的时间收取不同的用电费。

另外，感应式电度表及光电脉冲变换器（4）可以随着用户的增加而增加，通常在十几户到几十户之间，使分摊到每一户的设备费用非常低;如果以每单元14户计算，分摊到每一户的设备费用不超过20元如果让每单元48户计算，分摊到每一户的设备费用将不超过10元，所以，它具有极高的普及性。

同时，它还具有体积小，重量轻，系统简单，安装调试方便，可靠性高等优点。

为了更详细地说明本发明及发明有关的优点，现联系所附说明，参考下面附图。

附图1：为普及型电能自动分时计费仪系统组成框图。

附图2：为蜗轮经过改造的感应式电度表主要传动机构框图。

附图3：为光电脉冲变换器的工作原理与安装位置框图。

本发明的一种体现是通过电能采集与变换电路（1）和单片微机系统与外设电路（2）将用户在不同时间内的用电量分别记录下来，再根据不同时间内的不同费率，经微机计算后就可以将用户每月应交纳的用电费用通过显示电路（11）显示出来。

本发明的另一种体现是它采用了传统的感应式电度表作电能的采样装置，并保留了传统感应式电度表所有的参数特性，包括计度器，使电能自动分时计费系统工作的同时，也不影响电度表目前具有的计费性能。另外，安装在电度表内由发光管（26）受光管（27）和固定托架（28）构成的光电脉冲变换器是通过改造后蜗轮（22）上的扇形孔（23）来进行光电变换的;并通过固定托架（28）上的安装孔（29）固定在电度表体与计度器连接的紧固螺钉上的。

本发明还有一种体现是电能采集与变换电路（1）中的感应式电度表可以是单相电度表也可以是三相电度表，电能采集与变换电路（1）中的电度表及光电脉冲变换电路（4）可以随着用户的增加而增加，通常在十几户到几十户之间，并且每户只占用一个微机接口。

本发明的一个重要体现是利用微机来完成代表电能计度的脉冲信号个数的读取，累集，分类，综合计算等工作的;微机使用的日历时钟信息是由外部日历时钟电路（7）提供的，用户的用电信息也是由外部数据存储器（9）储存的，并为它们配备了备用电池（8），保证在停电的情况下不致造成时钟信号和用电信息丢失的。

本发明的还有一个重要体现是它为电能管理部们统一设计了抄表手机（3），抄表手机（3）上的微型打印机可以打印出用户应交纳的电费数，同时可以利用抄表手机（3）上的小型键盘（15）和显示电路（15）将用户原始用电数据设置后送给单片微机（6）。

众所周知，传统感应式电度表是目前广泛采用的一种电能度量表，普及率几乎达到100%。为了尊重这一现实，利用电度表所具有的可靠性高，系统简单等优点，本发明采用了传统的感应式电度表作电能的采样装置，并保留了传统感应式电度表所有的参数特性，包括计度器，使电能自动分时计费系统工作的同时，也不影响电度表目前具有的计费性能。

传统感应式电度表通常由电度表体和计度器两部分组成，电度表体是电能采样的主体，用户消耗的电能通过电压电流的电磁感应使表体上的转盘（19）旋转，转盘（19）的旋转速度与用户的用电负载成正比，通过与转盘同轴的蜗杆（21）将转盘的运动传递到计度器的蜗轮（22）上，使计度器能够停靠一系列齿轮的减速，分度和表盘显示达到计度电能的目的。

电度表的计度精度和调校工作主要集中在表体上，计度器上几乎不存在调校点，为了完整的保留了传统感应式电度表的参数特性，本发明保留了计度器上蜗轮（23）原有的参数，仅在蜗轮盘的中间开了几个扇形孔（23），这样，安装在电度表内由发光管（26）受光管（27）和固定托架（26）构成的光电脉冲变换器就可以通过改造后蜗轮（22）上的扇形孔（23）进行光电变换了，并且不影响电度表原有的功能。

转盘（19）受感应旋转带动同轴的蜗杆（21）和以之相啮合的蜗轮（22）一同旋转，发光管（26）和受光管（27）通电以后，就会使发光管（26）发出的光一会儿被蜗轮（22）挡住使受光管（27）不工作，一会儿又穿过扇形孔使受光管（27）工作，从而将电能信号变成了脉冲信号，由于蜗轮（22）属于计度器部分，装拆并不影响电度表的参数特性，为电度表的改造提供了方便，另外，还可以利用固定托架（28）上的安装孔（29）将光电脉冲变换器固定在电度表体与计度器连接的紧固螺钉上，无论是单相还是三相感应式电度表，它们的工作原理基本相同，可以通用。另外，电能采集与变换电路（1）中的电度表及光电脉冲变换电路（4）可以随着用户的增加而增加，通常在十几户到几十户之间，并且每户只占用一个微机接口，这样做的目的是提高分时计费系统的利用率，降低设备成本，使其能普及到每一户家庭。

电度表及光电脉冲变换电路（4）将电能信号变成了脉冲信号后通过接口电路（5）送给单片微机（6）来完成代表电能计度的脉冲信号个数的读取计算等工作的。具体方法是利用蜗杆（21）和蜗轮（22）的减速作用（约50倍），将转盘（19）的旋转周期变成50倍的蜗轮（22）旋转周期，在额定载荷下，转盘（19）的旋转周期约为1秒钟，如果蜗轮（22）上等距开了四个扇形孔，那么在额定条件下脉冲信号的周期将是12.5秒。微机可以用比此脉冲信号周期短的多的采样周期对脉冲信号进行采样，根据采样信号中高低电位的变化来确定脉冲个数，通过软件累加后，就可以变成用户的用电计度数，并根据用电时间的不同，采集到的用户用电数据被送到数据存储器相应的位置中，当微机接到显示命令后再将用户在不同时间内的用电计度数乘上不同的用电费率综合相加后就可以得到用户应交纳的电费数，同时可以通过显示电路（11）将用户应交纳的电费数显示出来。另外，微机使用的日历时钟信息是由外部日历时钟电路（7）提供的。用户的用电信息也是由外部数据存储器（9）储存的，并为它们配备了备用电池（5），这就可以保证在停电的情况下不致造成时钟信号和用电信息丢失。

抄表手机（3）主要是它为电能管理部们提供一种统一的读表设备用以减轻抄表人员的工作强度，提高电能管理水平，抄表手机（3）上的微型打印机可以随时打印出用户应交纳的电费数，同时可以利用抄表手机（3）上的小型键盘（16）和显示电路（15）将用户原始用电数据设置后送给单片微机（6），另外它还具有和大型计算机进行数据较换的功能，让电能管理部们能够利用大型计算机来分析，综合用户的用电情况，使电能的使用更合理，更有效益。

Claims (10)

1、一种普及型电能自动分时计费仪，它包括：电能采集与变换电路(1)，单片微机系统与外设电路(2)和抄表手机(3)三大部分，其特征在于它可以通过电能采集与变换电路(1)和单片微机系统与外设电路(2)将用户在不同时间内的用电量分别记录下来，再根据不同的时间内的不同费率，经微机计算后就可以将用户每月应交纳的用电费用通过显示电路(11)显示出来。

2、根据权利要求1所述的一种普及型电能自动分时计费仪，其特征在于它采用了传统的感应式电度表作电能的采样装置，并保留了传统感应式电度表所有的参数特性，包括计度器，使自动分时计费系统工作的同时，也不影响电度表目前具有的计费性能。

3、根据权利要求1和2所述的一种普及型电能自动分时计费仪，其特征在于安装在电度表内由发光管（26）受光管（27）和固定托架（28）构成的光电脉冲变换器是通过改造后蜗轮（22）上的扇形孔（23）来进行光电变换的。

4、根据权利要求1至3所述的一种普及型电能自动分时计费仪，其特征在于由发光管（26）受光管（27）和固定托架（28）构成的光电脉冲变换器是通过固定托架（28）上的安装孔（29）固定在电度表体与计度器连接的紧固螺钉上的。

5、根据权利要求1至4所述的一种普及型电能自动分时计费仪，其特征在于电能采集与变换电路（1）中的感应式电度表可以是单相电度表也可以是三相电度表。

6、根据权利要求1至5所述的一种普及型电能自动分时计费仪，其特征在于电能采集与变换电路（1）中的电度表及光电脉冲变换电路（4）可以随着用户的增加而增加，通常在十几户到几十户之间，并且每户只占用一个微机接口。

7、根据权利要求1至6所述的一种普及型电能自动分时计费仪，其特征在于自动分时计费功能是由单片微机（5），接口电路（5），时钟电路（7），数据存储器（9）和显示电路（11）等电路组成的系统完成的。具体方法是利用在额定条件下脉冲信号因蜗杆（21）蜗轮（22）的减速作用（约50倍）而周期较长的事实，使微机可以用比脉冲信号周期短的多的采样周期对脉冲信号进行采样，并根据采样信号的高低电位变化来确定脉冲个数，通过软件累加后，即可变成用户的用电计度数，同时通过时钟电路（7）提供的时间，将用电计度数根据用电时间的不同，存到数据存储器相应的位置中，当接到显示命令后就可将用户在不同时间内的用电计度数乘上不同的用电费率，并将它们相加后就可得到的用户应交纳的电费，通过显示电路（11）可以随时显示用户应交纳的电费数。

8、根据权利要求1至7所述的一种普及型电能自动分时计费仪，其特征在于微机使用的日历时钟信息是由外部日历时钟电路（7）提供的，同时，用户的用电信息也是由外部数据存储器（9）储存的，并为它们配备了在停电的情况下不致造成时钟信号和用电信息丢失的备用电池（8）。

9、根据权利要求1至8所述的一种普及型电能自动分时计费仪，其特征在于它为电能管理部门统一设计了抄表手机（3），抄表手机（3）上的微型打印机可以打印出用户应交纳的电费数。

10、根据权利要求1至9所述的一种普及型电能自动分时计费仪，其特征在于电能管理部们可以利用抄表手机（3）上的小型键盘（16）和显示电路（15）将用户原始用电数据设置后送给单片微机（6）。

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