CN202126719U - 电子式预付费电度表 - Google Patents

Abstract

电子式预付费电度表，它涉及一种电度表。它包含电能测量电路(1)、掉电检测电路(2)、电能存储器(3)、IC卡接口电路(4)、单片机(5)、显示驱动电路(6)、LED显示器(7)、磁保持继电器驱动电路(8)、报警电路(9)和防窃电电路(10)，电能测量电路(1)、掉电检测电路(2)、电能存储器(3)、IC卡接口电路(4)均与单片机(5)相连，单片机(5)分别与显示驱动电路(6)、磁保持继电器驱动电路(8)、报警电路(9)和防窃电电路(10)相连，显示驱动电路(6)与LED显示器(7)相连。它的结构简单合理，加工制造容易，使用方便，性能可靠，自动化程度高，能有效改善电力系统收费困难。

Description

电子式预付费电度表

技术领域：

本实用新型涉及一种电度表，尤其涉及一种电子式预付费电度表。

背景技术：

电度表作为电能计量工具，在国民经济各部门中得到广泛的应用。长期以来，使用的都是机械式感应电度表，它具有耗电多、笨重、需要手工抄表、防窃电性能低等缺点。随着微电子技术的迅猛发展，微控制器(单片机)和大规模集成电路在电能计量领域的广泛应用，使电度表的技术水平和性能得到长足发展。

实用新型内容：

本实用新型的目的是提供一种电子式预付费电度表，它的结构简单合理，加工制造容易，使用方便，性能可靠，自动化程度高，能有效改善电力系统收费困难，适于使用在民用和工业电网中，作电费收缴设备。

为了解决背景技术所存在的问题，本实用新型是采用以下技术方案：它包含电能测量电路1、掉电检测电路2、电能存储器3、IC卡接口电路4、单片机5、显示驱动电路6、LED显示器7、磁保持继电器驱动电路8、报警电路9和防窃电电路10，电能测量电路1、掉电检测电路2、电能存储器3、IC卡接口电路4均与单片机5相连，单片机5分别与显示驱动电路6、磁保持继电器驱动电路8、报警电路9和防窃电电路10相连，显示驱动电路6与LED显示器7相连。

本实用新型的结构简单合理，加工制造容易，使用方便，性能可靠，自动化程度高，能有效改善电力系统收费困难，适于使用在民用和工业电网中，作电费收缴设备。

附图说明：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型中电能测量电路1的电路图；

图3为本实用新型中单片机5的控制电路图；

图4为本实用新型中掉电检测电路2的电路图；

图5为本实用新型中磁保持继电器驱动电路8的电路图。

具体实施方式：

参照图1-5，本具体实施方式采用以下技术方案：它包含电能测量电路1、掉电检测电路2、电能存储器3、IC卡接口电路4、单片机5、显示驱动电路6、LED显示器7、磁保持继电器驱动电路8、报警电路9和防窃电电路10，电能测量电路1、掉电检测电路2、电能存储器3、IC卡接口电路4均与单片机5相连，单片机5分别与显示驱动电路6、磁保持继电器驱动电路8、报警电路9和防窃电电路10相连，显示驱动电路6与LED显示器7相连。

所述的电能测量电路1采用了电子电度表专用集成电路SM9903，用340μΩ锰铜片作为电流采样电阻，用精密金属膜作为电压采样电阻，C4、R17、VD1、VD2、C8、C9、VZ1、VZ2为电容降压式电源，为SM9903提供±5V的工作电压，32767Hz为表用晶体振荡器，为SM9903提供时钟。

所述的单片机5采用AT89C52，晶体振荡器选用12MHz的高稳定无源晶体振荡器，给CPU提供高稳定的时钟信号，按键S2和电阻R50构成按键复位电路；电阻R30和按键S1构成键盘，用以实现显示内容的切换；电能脉冲由SM9903的8脚经光电耦合器IC2送到AT89C52的T0端，用以实现脉冲计数。

所述的掉电检测电路2采用由运放LM393、电压基准和二极管VD7组成，串行EEPROM选用AT24C02芯片，该芯片为低电压、长寿命器件。

所述的磁保持继电器驱动电路8采用了磁保持继电器，磁保持继电器由AT89C52的P1.0、P1.1发出控制信号，P1.1为高电平时线圈中有正向电流，P1.0为高电平时线圈流过反向电流，当P1.1＝1、P1.0＝0时，继电器触点接通；当P1.1＝0、P1.0＝1时，继电器触点断开；当P1.1＝P1.0＝0时，线圈无电流。

本具体实施方式中的电能测量电路1采用了电子电度表专用集成电路SM9903，SM9903是将取自电阻网络的交流电压和交流电流信号进行放大，应用乘法器将功率转换成电压，再通过V/F(电压/频率转换)型A/D转换器等电路将电压信号转换成可供MCU读取和直接驱动步进电机的数字信号。SM9903同时具有测量负向有功率的功能，测量负向有功功率以正向有功功率计算，并通过IND(9脚)输出负电平以指示测量负向有功功率。

在正弦稳态情况下，设正弦电压和电流分别为：

$u=\sqrt{2}U\cos \mathrm{\ωt}$ $i=\sqrt{2}I\cos (\mathrm{\ωt}-\mathrm{\φ})$

式中，u为交流电压瞬时值，i为交流电流瞬时值，U为交流电压有效值，I为交流电流有效值，ω为交流电的角频率，φ＝ψ_u-ψ_i为电压电流的相位差。

经四象限模拟乘法器相乘后的瞬时概率为：

$p=\mathrm{ui}=\sqrt{2}\cos \mathrm{\ωt}\×\sqrt{2}I\cos (\mathrm{\ωt}-\mathrm{\φ})=\mathrm{UI}[\cos \mathrm{\φ}+\cos (2\mathrm{\ωt}-\mathrm{\φ})]$

可见，瞬时功率有恒定分量UIcosφ和正弦分量两部分，正弦分量的频率是电压(或电流)频率的两倍。

瞬时功率p经积分器后，得有功功率P，即

$P=\frac{1}{T}{\∫}_0^T\mathrm{pdt}=\frac{1}{T}{\∫}_0^T\mathrm{UI}[\cos \mathrm{\φ}+\cos (2\mathrm{\ωt}-\mathrm{\φ})]\mathrm{dt}=\mathrm{UI}\cos \mathrm{\φ}=\mathrm{UI\λ}$

一段时间T内的电能W为：

$W={\∫}_0^T\mathrm{Pdt}={\∫}_0^T\mathrm{UI}\cos \mathrm{\φdt}=\mathrm{TUI}\cos \mathrm{\φ}=\mathrm{TUI\λ}$

以上分析表明，有功功率P为恒定分量，将正比于P的电压经V/F变换后，输出的是频率随P变化的脉冲，只需将脉冲累计计数，则计数值N即为电能。

本具体实施方式控制电路AT89C52实现电能脉冲、掉电信号、IC卡信号、串行数据的采集和读写，完成显示驱动模块的控制和继电器的驱动等功能。控制电路选用Atmel公司的AT89C52，晶体振荡器选用12MHz的高稳定无源晶体振荡器，给CPU提供高稳定的时钟信号。按键S2和电阻R50构成按键复位电路；电阻R30和按键S1构成键盘，用以实现显示内容的切换；电能脉冲由SM9903的8脚经光电耦合器IC2送到AT89C52的T0端，用以实现脉冲计数。

本具体实施方式的结构简单合理，加工制造容易，使用方便，性能可靠，自动化程度高，能有效改善电力系统收费困难，适于使用在民用和工业电网中，作电费收缴设备。

Claims (5)

1.电子式预付费电度表，其特征在于它包含电能测量电路(1)、掉电检测电路(2)、电能存储器(3)、IC卡接口电路(4)、单片机(5)、显示驱动电路(6)、LED显示器(7)、磁保持继电器驱动电路(8)、报警电路(9)和防窃电电路(10)，电能测量电路(1)、掉电检测电路(2)、电能存储器(3)、IC卡接口电路(4)均与单片机(5)相连，单片机(5)分别与显示驱动电路(6)、磁保持继电器驱动电路(8)、报警电路(9)和防窃电电路(10)相连，显示驱动电路(6)与LED显示器(7)相连。

2.根据权利要求1所述的电子式预付费电度表，其特征在于所述的电能测量电路(1)采用了电子电度表专用集成电路SM9903，用340μΩ锰铜片作为电流采样电阻，用精密金属膜作为电压采样电阻，C4、R17、VD1、VD2、C8、C9、VZ1、VZ2为电容降压式电源，为SM9903提供±5V的工作电压，32767Hz为表用晶体振荡器，为SM9903提供时钟。

3.根据权利要求1所述的电子式预付费电度表，其特征在于所述的单片机（5）采用AT89C52，晶体振荡器选用12MHz的高稳定无源晶体振荡器，给CPU提供高稳定的时钟信号，按键S2和电阻R50构成按键复位电路；电阻R30和按键S1构成键盘，用以实现显示内容的切换；电能脉冲由SM9903的8脚经光电耦合器IC2送到AT89C52的T0端，用以实现脉冲计数。

4.根据权利要求1所述的电子式预付费电度表，其特征在于所述的掉电检测电路（2）采用由运放LM393、电压基准和二极管VD7组成，串行EEPROM选用AT24C02芯片，该芯片为低电压、长寿命器件。

5.根据权利要求1所述的电子式预付费电度表，其特征在于所述的磁保持继电器驱动电路（8）采用了磁保持继电器，磁保持继电器由AT89C52的P1.0、P1.1发出控制信号，P1.1为高电平时线圈中有正 向电流，P1.0为高电平时线圈流过反向电流，当P1.1＝1、P1.0＝0时，继电器触点接通；当P1.1＝0、P1.0＝1时，继电器触点断开；当P1.1＝P1.0＝0时，线圈无电流。 

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