CN201732427U - 单相ic卡预付费数字电能表 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种单相IC卡预付费数字电能表的结构及电能数据显示的控制方法。包括电表的上盖、底壳、接线盒盖、电能表刻度盘、指针、液晶模块和步进电机等，其要点是：在电表上盖上有一个电能表刻度盘，刻度盘的下方有一个液晶模块，上盖右侧有一个IC卡插槽，液晶模块上有一个“购电量”和一个“耗电量”的显示窗口，用电时，由专用芯片控制的步进电机带动指针，在电能表刻度盘上指示消耗的电能值，并从购电窗口减去实际的电能消耗量，当电能表中的剩余电量随着用电量的增加而减少为零时，将自动切断电力供应，液晶上将显示“请充值”的提示，本实用新型采用指针和数字相结合的显示方式，具有寿命长、测量精度高、指示直观等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种单相电能表，尤其涉及一种单相IC卡预付费数字电能表的结构及电能消耗数据显示的控制方法。
背景技术
电能表是一种专门用于计量电能量的电气仪表，它记录的电量是结算电费的依据。目前，电能表主要有机械感应式电能表和电子式电能表两大类，其中，电子式电能表又分为使用后收费和IC卡预付费两种，然而，不论是机械式电能表还是电子式电能表，多少年来，它们对电能数据的指示方式几乎千孔一面，一成不变，机械式电能表对电能消耗值的指示形式是传动齿轮带动机械数码计度器，电表通电时，电压线圈与电流线圈产生的两个电磁场在铝质表盘上相互作用，产生推动铝质表盘从左向右的正向转动，从而带动齿轮机构并最终带动机械数字码盘实现用电计量，由于铝盘的转动力矩与负载的有功功率成正比，电流电压越大，转矩越大，转动计数越快，用电越多，然而，铝质表盘转动的快慢在感观上只有定性的了解，并不直观。另一方面，由于机械式电能表的电压线圈将持续通电，所以会耗电，机械式电能表的耗电量每一个月大约是1度电左右。
电子式电能表为后起之秀，虽然它本身耗电少，灵敏度和准确度高，在计费和用电管理上具有机械感应式电能表无可比拟的优越性，例如，采用IC卡预付费的电能表，用户必须先付款购电，IC卡充值后，方可使用电能。但是电子式电能表总是以LCD液晶或LED光电数码管的形式指示电能的消耗数字，并且采用发光二极管闪烁的方式提供可见的用电指示信号，由于闪烁的频率与用电功率成正比，其闪烁的频率相当于机械电能表转盘的快慢，但刺眼的闪烁特别不适合人们的观察习惯。
发明内容
为解决上述问题，本实用新型提供了一种采用全数字化测量技术实现的数字电能表，并将这种数字测量和显示技术应用在单相IC卡式预付费电能表上，使得电子式电能表具有指针指示和数字指示相结合的混合显示界面，通过一个可在数字化的刻度表盘上移动的指针，来模拟用电时铝质表盘转动的快慢，达到形象直观，一目了然的效果，这种仪表的结构和特点是：
所采用的微型步进电机是一种将电脉冲直接转化为角位移的执行部件，通过微型步进电机的输出轴带动仪表指针，使其在一个数字化的电能表刻度表盘上指示电能消耗情况，从而改变了传统电能表总是以铝盘旋转、LCD或LED数码管的方式指示电能消耗的格局。这种数字式电能表包括上盖、底壳、接线盒盖、数字电能表盘、指针、液晶模块、微型步进电机和专用控制芯片 等，其主要特征是，电表上盖的右侧有一个IC卡插槽，在电表上盖一个突出的上凸台阶上嵌入一个电能表数字刻度盘，刻度盘的下方有一个多窗口的液晶模块，液晶模块上有一个“购电量”和一个总“耗电量”的显示窗口，微型步进电机的输出驱动轴带动一个刻度表指针，在数字刻度盘上指示当前消耗的电能值，并从“购电量”窗口减去实际的电能消耗量，在“耗电量”窗口增加实际的电能消耗量，当电能表中的剩余电量随着用户用电量的增加而减少为零时，将自动切断电力供应，液晶上将显示“请充值”的提示。由于仪表指针驱动采用了微型步进电机，电机内部没有游丝等易损部件，本实用新型具有寿命长、测量精度高、可靠性好、外观紧凑大方、指示直观等优点，适合普及推广。
本实用新型提出的具体的技术方案如下：
一种单相IC卡预付费数字电能表，包括上盖(5)、底壳(6)、接线盒盖(7)、电能表刻度盘(8)、液晶模块(15)、微型步进电机(28)、专用控制芯片(30)等，在电表上盖(5)上嵌入一个电能表的数字刻度盘(8)，刻度盘的下方有一个多窗口的液晶显示模块(15)，电表上盖(5)的右侧处有一个IC卡插槽(24)。
电能表刻度盘(8)为圆形，其刻度以千瓦小时(kWh)为单位，各个分度线均匀，且标有数字，最小刻度分辨率为0.1(kWh)，其刻度盘中心处有一个驱动轴(31)带动的指针(9)。
含驱动轴(31)的步进电机是一款单轴微型步进电机(28)，由电机驱动芯片(29)推动，电机驱动芯片(29)则由专用控制芯片PLX900(30)控制。
所述的步进电机(28)、电机驱动芯片(29)与专用控制芯片(30)均焊接在PCB(27)板上，驱动轴(31)上外接一个指针(9)，电能表数字刻度盘(8)装配在驱动轴(31)与指针(9)之间。
多窗口的液晶模块(15)位于电能表刻度盘(8)的正下方且焊接在PCB(27)上，液晶模块(15)上带三个显示窗口，分别是“购电量”数字窗口，“耗电量”数字窗口和一个“请充值”指示窗口。
在上盖(5)上，位于液晶模块(15)的左上角有一个供查询用的轻触按钮(21)，按下该键，液晶模块(15)上消隐的“购电量”数字窗口与“耗电量”数字窗口会马上点亮显示。
在上盖(5)上，位于液晶模块(15)的右上角有一个指示发光二极管(22)。
电表的底壳(6)的下端从左到右，有依次编号为1、2、3、4标记的四个带护圈的接线孔(1)(2)(3)(4)，底壳(6)内有一个绝缘的接线端子体(23)分别与四个接线孔相连，其接线孔(1)与螺旋紧固端子(11)相连，接线孔(2)与螺旋紧固端子(12)相连，接线孔(3)与螺旋紧固端子(13)相连，接线孔(4)与螺旋紧固端子(14)相连。
指针(9)在电能表刻度盘(8)上递增偏转指示的读数是当前的耗电量，每消耗0.1(kWh)，指针(9)在电能表刻度盘(8)上顺时针偏转一格。
当“购电量”窗口(10)显示000.0(kWh)，同时指针(9)指示到零刻度 位置，电能表将会切断用户电源，液晶模块(15)上消隐的三角形指示标识和“请充值”指示窗口(25)会点亮闪烁。
附图说明
图1是本实用新型外形图；
图2是本实用新型正视图；
图3是本实用新型接线盒外形图；
图4是本实用新型右侧视图；
图5是本实用新型背面正视图；
图6是本实用新型的刻度盘、步进电机等与PCB板安装正视图；
图7是本实用新型的刻度盘、步进电机等与PCB板安装背面正视图；
图8是本实用新型的刻度盘、步进电机等与PCB板安装右侧视图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
本实用新型包括：电表的220V交流电源进线接线孔(1)(2)、输出接线孔(3)(4)、电表的上盖(5)、电表的底壳(6)、接线盒盖(7)、圆形的数字电能表刻度盘(8)、刻度表指针(9)、液晶模块(15)上的“购电量”数字指示窗口(10)、与接线孔(1)相连的接线端子体(23)上的螺旋紧固端子(11)、与接线孔(2)相连的接线端子体(23)上的螺旋紧固端子(12)、与接线孔(3)相连的接线端子体(23)上的螺旋紧固端子(13)、与接线孔(4)相连的接线端子体(23)上的螺旋紧固端子(14)、多窗口LCD液晶显示模块(15)、接线盒盖上的铅封扣眼(16)、接线盒盖的紧固螺丝孔(17)、上盖(5)的上端与底壳的紧固螺丝孔(18)、电表底壳下沉式安装挂孔(19)、上盖(5)的下端与底壳的紧固螺丝孔(20)、查询轻触按钮(21)、指示发光二极管(22)、接线端子体(23)、IC卡插槽(24)、液晶模块(15)上的“请充值”指示窗口(25)、液晶模块(15)上的总耗电量数字窗口(26)、PCB板(27)、单轴微型步进电机(28)、步进电机驱动芯片(29)、专用控制芯片(30)、电机驱动轴(31)。
本实用新型电能表的壳体采用工程塑料制造，壳体分成三大部分，分别由电表的上盖(5)、电表的底壳(6)、接线盒盖(7)组成。
电表上盖(5)的右侧有一个IC卡插槽(24)，电表初次使用或购电值为零时，可通过该插槽插入IC卡进行充值。上盖(5)的一个微微上凸的台阶上嵌入一个圆形的电能表刻度盘(8)，刻度盘的下方有一个液晶模块(15)，位于液晶模块(15)的左上角有一个查询用的轻触按钮(21)，按下该键，液晶模块(15)上消隐的“购电量”数字窗口与“耗电量”数字窗口会马上点亮显示，位于液晶模块(15)的右上角有一个指示发光二极管(22)，对应每一个输入脉冲信号均会闪烁。
电表的底壳(6)的下端，从左到右有依次编号为1、2、3、4标记的四个带护圈的接线孔(1)(2)(3)(4)，其中1、2为进线，3、4为出线，本实用新型电表采用顺序接线方式。在底壳(6)内部则有一个绝缘的接线端子体 (23)，分别与四个接线孔对应相连，其中，接线孔(1)与接线端子体(23)上的螺旋紧固端子(11)相连，接线孔(2)与接线端子体(23)上的螺旋紧固端子(12)相连，接线孔(3)与接线端子体(23)上的螺旋紧固端子(13)相连，接线孔(4)与接线端子体(23)上的螺旋紧固端子(14)相连。在电表底壳(6)的背面，有一个下沉式的安装挂孔(19)，电表上盖(5)与电表底壳(6)的装配连接分别有一个上紧固螺丝孔(18)和一个下紧固螺丝孔(20)，两个紧固螺丝上均带铅封标记。接线盒盖(7)与电表底壳(6)有一个装配的紧固螺丝孔(17)，为了防止随意打开接线盒，私自改变接线，接线盒盖(7)上有一个专门用于悬挂铅封的扣眼(16)。
圆形的电能表刻度盘(8)上的刻度以千瓦小时(kWh)为单位，各个刻度分度线均匀，本实用新型给出的一个示例是，该表盘的刻度范围是从0～10kWh，最小刻度分辨率为0.1(kWh)(也可以改变刻度范围)。刻度盘中心处有一个可偏转移动的指针(9)，带动指针(9)的是一根驱动轴(31)，含驱动轴(31)的步进电机是一款单轴的仪表用微型步进电机(28)，焊接在PCB板(27)上，并由焊接在PCB(27)上的步进电机驱动芯片(29)推动，而步进电机驱动芯片(29)由核心控制器PLX900(30)控制。
本实用新型的电能表刻度盘(8)、指针(9)、驱动轴(31)、步进电机(28)、电机驱动芯片(29)、专用控制芯片(30)与PCB(27)板之间存在如下的关系：所述的步进电机(28)、电机驱动芯片(29)与专用控制芯片(30)均焊接固定在PCB(27)板上，驱动轴(31)上外接一个指针(9)，在驱动轴(31)与指针(9)之间有一个电能表刻度盘(8)，指针(9)处于电能表刻度盘(8)的中心位置，专用控制芯片(30)检测到用户用电时，首先会将脉冲数据转换成驱动指针偏转的角位移量，并将角位移量送到步进电机驱动芯片(29)，继而由电机驱动芯片(29)推动微型步进电机(28)的驱动轴(31)，从而带动指针(9)的偏转，指针(9)停留在电能表刻度盘(8)上的位置即为当前测得的电能消耗值。
液晶模块(15)位于电能表刻度盘(8)的下方，焊接在PCB(27)上，液晶模块(15)上带三个显示窗口，分别是“购电量”数字窗口，“耗电量”数字窗口，“请充值”指示窗口，其中，“购电量”数字窗口显示的最大数据为999.9，“耗电量”数字窗口显示的最大数据为999999，当“购电量”窗口中的数字不为零时，三角形的标识和“请充值”指示窗口均被消隐，当“购电量”窗口中的数字为零时，三角形的标识和“请充值”指示窗口会点亮闪烁显示，这是给用户提示重新购电的信息。
本实用新型中，电能表刻度盘(8)、指针(9)和液晶模块(15)存在如下的关联：电表初次使用或液晶模块”购电量”窗口指示为零时，可插IC卡充值，例如电表充值100度(kWh)电，充值后的电度数据会显示在液晶显示模块(15)的购电量窗口(10)上，即100.0(kWh)。用电时，指针(9)顺时针递增指示的读数仅仅是当前的耗电量，每消耗0.1度，指针(9)顺时针偏转一格，液晶模块的“购电量”显示窗口中会相应地减少0.1(kWh)，如果指针(9) 按0.1(kWh)的最小分辨率顺时针指示到10(kWh)时，“购电量”窗口(10)中显示的数字也相应地减少了10(kWh)，“耗电量”数字窗口则增加了10(kWh)，然后，指针(9)又从零开始计量偏转，如果当“购电量”窗口(10)显示000.0(kWh)，指针(9)同时又指示到零刻度时，电表将会切断用户电源，液晶模块(15)上消隐的三角形的标识和“请充值”指示窗口将会点亮闪烁提示。
本实用新型采用全数字的处理模式，结合指针式数字仪表和LCD数字式仪表两者的优点，相对于模拟机械感应式电能表，具有指示精度高，使用寿命长，耗电低、可靠性高等多种优点；相对于电子式电能表则改变了其枯燥的单纯数字显示方式，通过数字刻度表盘上旋转的指针来指示当前的耗电量，模拟用电时铝质表盘转动的快慢，达到定性和定量了解当前的耗电情况，满足人们的观察习惯，具有直观、动感及人性化特征，符合电子式电能表的发展趋势。
Claims (8)
1.一种单相IC卡预付费数字电能表，包括上盖(5)、底壳(6)、接线盒盖(7)、电能表刻度盘(8)、液晶模块(15)、微型步进电机(28)、专用控制芯片(30)等，其主要特征是，在电表上盖(5)上嵌入一个电能表的数字刻度盘(8)，刻度盘的下方有一个多窗口的液晶显示模块(15)，电表上盖(5)的右侧处有一个IC卡插槽(24)。
2.根据权利要求1所述的单相IC卡预付费数字电能表，其特征在于，电能表刻度盘(8)为圆形，其刻度以千瓦小时(kWh)为单位，各个分度线均匀，且标有数字，最小刻度分辨率为0.1(kWh)，其刻度盘中心处有一个驱动轴(31)带动的指针(9)。
3.根据权利要求1或2所述的单相IC卡预付费数字电能表，其特征在于，含驱动轴(31)的步进电机是一款单轴微型步进电机(28)，由电机驱动芯片(29)推动，电机驱动芯片(29)则由专用控制芯片PLX900(30)控制。
4.根据权利要求1或3所述的单相IC卡预付费数字电能表，其特征在于，所述的步进电机(28)、电机驱动芯片(29)与专用控制芯片(30)均焊接在PCB(27)板上，驱动轴(31)上外接一个指针(9)，电能表数字刻度盘(8)装配在驱动轴(31)与指针(9)之间。
5.根据权利要求1所述的单相IC卡预付费数字电能表，其特征在于，多窗口的液晶模块(15)位于电能表刻度盘(8)的正下方且焊接在PCB(27)上，液晶模块(15)上带三个显示窗口，分别是“购电量”数字窗口，“耗电量”数字窗口和一个“请充值”指示窗口。
6.根据权利要求1所述的单相IC卡预付费数字电能表，其特征在于，在上盖(5)上，位于液晶模块(15)的左上角有一个供查询用的轻触按钮(21)，按下该键，液晶模块(15)上消隐的“购电量”数字窗口与“耗电量”数字窗口会马上点亮显示。
7.根据权利要求1所述的单相IC卡预付费数字电能表，其特征在于，在上盖(5)上，位于液晶模块(15)的右上角有一个指示发光二极管(22)。
8.根据权利要求1所述的单相IC卡预付费数字电能表，其特征在于，电表的底壳(6)的下端从左到右，有依次编号为1、2、3、4标记的四个带护圈的接线孔(1)(2)(3)(4)，底壳(6)内有一个绝缘的接线端子体(23)分别与四个接线孔相连，其接线孔(1)与螺旋紧固端子(11)相连，接线孔(2)与螺旋紧固端子(12)相连，接线孔(3)与螺旋紧固端子(13)相连，接线孔(4)与螺旋紧固端子(14)相连。
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|---|---|---|---|---|
| CN104297539A (zh) * | 2014-10-16 | 2015-01-21 | 惠州市龙鼎盛电力科技有限公司 | 一种智能电能表数据项显示方法 |
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