CN2082419U - 智能电度表 - Google Patents

Abstract

一种自动控制用电指标的智能电度表，它由电磁 感应电度表和自动控制系统组成，表面上有插装用电 计量指标卡片的卡口插口。其自动控制系统由单片 机，圈脉冲信号检测电路，声光报警电路，电源和掉电 检测电路，存贮器、卡片接口，执行机构电路，卡片电 路和输入电源电路组成。采用带有用电指标的卡片 控制供用电，用户自动到供电部门购买用电卡片，既 节省人力，又能有偿控制各用户的用电指标，并能较 好地对供电负荷自动实行限量，节约电力，杜绝浪费 和窃电。

Description

本实用新型涉及一种自动控制用电指标的电度表。

目前使用的电度表，只能起到电能计量作用。我国专利89202339.2虽能控制用电总电源允许负荷可随电网供电能力的大小而变，以实现对分户的控制，并且有多种保护功能，但仍不能对用户的用电指标进行有偿控制。

本实用新型的目的在于避免现有技术中的上述不足之处，而提供一种能有偿控制各用户的用电指标，从而较好地对供电负荷自动实行限量的智能电度表。

本实用新型的目的是通过以下途径来实现的，智能电度表，由表壳、表面、安装在表壳内由电压线圈、电流线圈、铁芯、计数机构接线柱组成的计量检测机构，插在表面上的卡片插口内，可更换的卡片，表面上装有启动按键，当系统因负苛过载而导致停电时，按动启动按键，即可恢复供电。表面上有负荷过载时报警的发声口，并装有供报警和提醒用户，卡片限量用电指标快用完的发光二极管，计量检测机构的转动铝盘上有与安装在固定支架上的红外发光二极管和光电二极管。由送出圈脉冲信号的光电二极管，对圈脉冲信号进行二次放大的三极管，对放大信号检波的二极管，对检波后的信号再放大的三极管，限流电阻，稳压电容，D触发器和集成电路组成与单片机连接的圈脉冲信号检测电路。由组成自激多谐振荡器产生脉冲信号的定时器、电阻、电容和经定时器驱动发出红外线的发光二极管组成的红外线发射电路。由控制饱和导通的三极管，连接三极管基极的限流电阻，三极管饱和导通时即发光报警的发光二极管，接受单片机信号后产生音频振荡的集成电路，连接集成电路的耦合电容和发声报警喇叭组成与单片机连接的声光报警电路，由复合三极管，集成电路，与复合三极管基极串联的电阻和与复合三极管集电极连接的继电器组成与单片机连接的控制卡片用电指标用完和负荷超载给予停电的执行机构。由单片机、存贮器、锁存器、电阻、电容、三极管、二极管、卡片插座、集成电路和直流电源组成的分别与各电路对应连接的控制系统电路。由对输入电压进行滤波的电容，变压器、对变压器提供的信号进行桥式整流的二极管，对整流后的电压进行滤波的电容，对滤波后电压进行稳压的稳压二极管，经稳压后向系统提供工作电压的集成电路组成与各电路对应连接的电源和掉电检测电路。

本实用新型的智能电度表，存贮用电指标的卡片上有只读存贮器和与卡片插座对应连接的接触块，存贮器包括多射极管、三极管、稳压二极管、限流电阻和与多射极管发射极连接的硅晶熔丝。

本实用新型结合附图中的实施例作进一步的详细描述。

图1智能电度表自动控制系统原理方框图；

图2智能电度表示意图（说明书摘要附图）；

图3智能电度表计量检测机构示意图；

图4智能电度表圈脉冲信号检测电路图；

图5智能电度表红外线发射电路图；

图6智能电度表声光报警电路图；

图7智能电度表执行机构电路图；

图8智能电度表控制系统电路图；

图9智能电度表电源和掉电检测电路图；

图10智能电度表卡片电路图；

图11智能电度表卡片示意图。

如图1所示，本实用新型的智能电度表由单片机、圈脉冲信号检测电路，声、光报警电路，电源和掉电检测电路，存贮器，卡片接口，执行机构电路，卡片电路和输入电源等电路组成自动控制系统。

如图2所示，本实用新型的智能电度表，用电计量指标卡片（1）插装在表面（27）上的卡片插口（3）中，装在表壳（26）上的表面（27）上装有声、光报警的发光二极管LED₂和LED₃、启动按键（4），计数机构（6）和开有报警发声口（5），当系统因负荷过载而导致停电后，必须按一下启动按键（4），才能使系统重新启动。

如图3所示，本实用新型的智能电度表，当电压线圈（7）得电时，绕在铁芯（8）上的电流线圈（21）有电流通过，使转动铝盘（25）转动，并带动计数机构（6）计数，当转动铝盘（25）转动，使转动铝盘上的小孔（2）经过由安装在固定支架（23）上的红外发光二极管LED₁和光电二极管D₃组成的光电检测探头时，光电二极管D₃感应出一圈脉冲信号，表壳（26）内的接线柱（20）、（22）分别连接执行机构中的继电器的触点，接线柱（19）连接电压线圈（7）和电流线圈（21）。接线柱（19）、（20）、（22）安装在接线盒（11）内。

如图4所示，本实用新型的智能电度表，由光电二极管D₃送出的圈脉冲信号，经三极管BG₁、BG₂二级放大后，由二极管D₁、D₂检波，再经由三极管BG₃放大，触发D触发器IC₂，并经接点（13）送至单片机的T₀脚，电容C₁、C₂为对放大后的信号滤波的滤波电容。电容C₁串联在三极管BG₁的集电极和三极管BG₂的基极之间，限流电阻R₁－R₅的一端与光电二极管D₃的负极并联后连接＋5V接点，限流电阻R₁－R₅的另一端分别连接三极管BG₁的集电极，三极管BG₂有基极、集电极，三极管BG₃的集电极和D触发器IC₂，D触发器IC₂的R、S端连接集成电路IC_1－1，接点（12）、（13）与单片机连接。电容C₂的一极与三极管BG₁、BG₂、BG₃的发射极和二极管D₁的正极相联，另一极与二极管D₂的负极和三极管BG₃的基极相联。二极管D₁、D₂串联，中点连接三极管BG₂的集电极和电阻R₃的一端。

如图5所示，本实用新型的智能电度表，定时器IC_3－1自激多谐振荡产生脉冲信号经5脚输出，驱动红外线发光二极管LED₁发出红外线，定时器IC_3－1的4脚和14脚与电阻R₆相联后连接＋12V接点，电阻R₆、R₇串联，中点连接定时器IC_3－1的1脚和2脚，电阻R₇的另一端与电容C₃的一极和定时器IC_3－1的6脚并联，电容C₄的一极与定时器IC_3－1的3脚连接，另一极与电容C₃的另一极，定时器IC_3－1的7脚和电阻R₈一端并联后接地，电阻R₈的另一端接红外线发光二极管LED₁的负极，红外线发光二极管LED₁的正极与定时器IC_3－1的5脚连接。

如图6所示，本实用新型的智能电度表，接点（14）、（15）、（16）连接单片极，当卡片用电指标快用完时，单片机输送一高电平到接点（14），经过限流电阻R₁₁到三极管BG₄的基极，三极管BG₄饱和导通，发光二极管LED₂发光报警，当用户负荷过载时，从单片机输出一高电平到接点（15），经过限流电阻R₁₂到三极管BG₅的基极，三极管BG₅饱和导通，发光二极管LED₃发光报警，当发光二极管LED₂、LED₃发光报警时，单片机同时输出一高电平到接点（16），经二极管D₅和电阻R₁₅加到集成电路IC_3－2的12脚，使由集成电路IC_3－2组成的音频振荡电路产生振荡，由集成电路IC_3－2的9脚输出，通过耦合电容C₇推动喇叭Y发声报警。连接三极管BG₄集电极的电阻R₉，与连接三极管BG₅集电极的电阻R₁₀相联后，连接＋5V接点。发光二极管LED₂、LED₃的负极并联后接地。电阻R₁₄与二极管D₅的正极相联后，连接接点（16），电阻R₁₄的另一端与电阻R₁₃的一端和集成电路IC_3－2的13脚并联。电阻R₁₃的另一端与集成电路IC_3－2的10脚、14脚并联后，连接＋5V接点。电容C₆一极与电阻R₁₅并联后，接入集成电路IC_3－2的8脚，另一极与集成电路IC_3－2的7脚，电容C₅的一极和喇叭Y并联后接地。

如图7所示，本实用新型的智能电度表，连接单片机的接点（17）与集成电路IC_1－2、3连接，当卡片用电指标用完或负荷过载时，控制系统给予停电，这时单片机输出一高电平到接点（17），通过集成电路IC_1－2、3和限流电阻R₁₆到三极管BG₆、BG₇组成的复合三极管的基极，使复合三极管饱和导通，驱动继电器J吸合，使与电度表的电流线圈通过接线柱（20）、（22）串联的常闭触点断开，达到停电的目的。复合三极管的发射极接地，二极管D₆的正极与继电器J并联后接复合三极管的集电极，负极与继电器J的另一端并联后接＋12V接点。

如图8所示，本实用新型的智能电度表，通过接点（12）－（18）与各电路对在连接的单片机IC₄，其程序全部固放在片外存贮器IC₆中，因单片机没有配置单独的地址总线，故寻址的地址码12位中，地址的低8位由P₀口（DB₀－DB₇）提供（即P₀口为数据／地址复用的总线口），地址的高4位由PZ口的PZ₀－PZ₃提供。因本系统只用了ZK程序存贮单元，所以，地址线只需11根，故地址线的高3位由PZ₀－PZ₂提供。。在单片机IC₄访问存贮器IC₆时，ALE的下降沿控制锁存器IC₅先锁存，由PZ₀－PZ₂输送，然后单片机IC₄再进行读指令数据。在引脚XTAL₁和XTAL₂之间并联接入晶振X和分别串联电容C₈、C₉，使单片机IC₄内的高增益谐振电路的振荡频率为6MHZ。当控制系统得电时，单片机IC₄的RESET脚对电容C₁₈充电，在RESET脚上产生一个时间足够长的复位脉冲。单片机IC₄复位后，通过RD线给8总线收发器IC₇的G端送一低电平，通过PZ₄口线给8总线收发器IC₇的DIR端送一低电平。单片机IC₄通过8总线收发器IC₇读卡片插座IC₁₀；同时，单片机IC₄的RD脚上的低电平经集成电路IC_1－5反相后，经电阻R₂₃加到三极管BG₉的基极，给卡片电路提供＋5V的工作电压。单片机IC₄的PZ₃口线作为一位地址线接至卡片插座IC₁₀的A脚。当没有卡片插入时，因卡片插座IC₁₀的八根数据线都接有拉高电阻R₂₄－R₃₁，所以单片机IC₄读入的8位数据全为“1”，经计算机判别后，不予响应。当卡片插入卡片插座IC₁₀，单片机IC₄将卡片中的全部信息读入RAM进行处理。读完卡片后，单片机IC₄的PZ₄口线上出现一高电平，WR为低电平，经集成电路IC_1－4，电阻R₂₂加到三极管BG8的基极，给卡片电路提供＋12V的写卡片工作电压，将卡片中的两个字节，16个存贮单元全部置“1”，使卡片不能再次使用。电阻R₁₇一端接单片机IC₄的EA脚，另一端接＋5V，电阻R₁₈一端单片机IC₄的SS脚，另一端接＋5V，电阻R₁₉一端接单片机IC₄的T₁脚，另一端与电阻R₂₀串联，电阻R₂₀的另一端接＋5V，电阻R₁₉、R₂₀的连接中点连接启动按键（4），二极管D₈的正极接＋5V，二极管D₈、D₉的负极与电阻R₂₁一端并联后接单片机IC₄的VDD脚，二极管D₈的正极接＋5V，二极管D₉的正极与电阻R₂₁的另一端并联后接直流电源的正极，直流电源负极接地。

如图9所示，本实用新型的智能电度表运行时，接点（19）、（20）上的220V电力电压经电容C₁₆、C₁₇滤除电网干扰和尖峰脉冲干扰后，经过变压器B变成U₁和U₂。U₁通过二极管D₁₀－D₁₃桥式整流，电容C₁₀－C₁₃滤波，集成电路IC₈稳压后，给控制系统提供＋5V的工作电压；U₂经过二极管D₁₄－D₁₇桥式整流，电容C₁₄、C₁₅滤波，集成电路IC₉稳压后，给控制系统提供＋12V的工作电压。控制系统在工作过程中遇到忽然停电或人为掉电，电阻R₃₂的电压为零，接点（18）降为低电平，送至单片机IC₄的1NT脚，请求系统掉电中断，单片机IC₄响应后，将有用信息全部送入单片机IC₄内的RAM中。当掉电时，滤波电容C₁₁中的电能被二极管D₇隔离。当系统得电正常工作时，稳压二极管DW₂和二极管D₄将稳压二极管DW₁、DW₂的负极并联点的电压嵌制在5V左右，稳压二极管DW₁反向击穿，连接点（18）为高电平加到单片机IC₄的1NT脚。电阻R₃₃一端与电阻R₃₂连接，另一端接稳压二极管DW₁、DW₂负极并联点，电阻R₃₄一端连接稳压二极管DW₁的正极，另一端接地。

如图9、图10所示，本实用新型的智能电度表，卡片（1）上有存贮用电指标的卡片集成电路存贮器（9）和与存贮器（9）连接的接触块（10）。全部软封装卡片（1）上的集成电路存贮器（9）两个多射极管的发射极通过熔丝（24）与位线相连，当它被选中时，基极为高电位，熔丝（24）连接着的位经过读写电路反相输出为“0”。若熔丝（24）被烧断，则该位输出为“1”，在写入时，Ec接12V，要写入的位D端断开，不要写入的位D端接地。要写入的位的稳压二极管DW导通，三极管T₂导电，选中的单元流过足够大的电流，把熔丝（24）烧断，达到了写入的目的。在正常读出时，Ec为＋5V，稳压二极管DW不导通，三极管T₂截止，选中单元的内容经三极管T₁反相后输出。电阻R₃₆一端连接三极管T₂的集电极，另一端与三极管T₁的基极和电阻R₃₇并联，电阻R₃₇的另一端与三极管T₁、T₂的发射极和电阻R₃₈联结，电阻R₃₈的另一端与三极管T₂的基极和稳压，二极管DW的正极联结，电阻R₃₉一端与稳压二极管DW的负极连接，另一端与多射极管的集电极和电阻R₃₅相联，电阻R₃₅的另一端与多射极管的基极和三极管T₃的集电极相联，三极管T₃的发射极接地，基极与另一个多射极管的基极连接。

本实用新型的智能电度表，相比现有技术有如下优点：采用带有用电指标的卡片插入电表，方能供电，供用部门不需要到用户逐个表计价收费，用户自动到供电部门购买用电卡片，既节省人力，又能有偿控制各用户用电指标，并能较好地对供电负荷自动实行限量，节约电力，杜绝浪费和窃电，还能根据电网供电能力的大小，自动控制用电，避免区域停电。

Claims (2)

1、一种智能电度表，它包括表壳(26)、表面(27)，组成计量检测机构的电压线圈(7)、电流线圈(21)、铁芯(8)、计数机构(6)，接线柱(19)、(20)、(22)和安装接线柱(19)、(20)、(22)的接线盒(11)，其特征在于：

a、表面(27)上开有插装印有用电指标的卡片(1)的卡片插口(3)，安装有启动按键(4)，发光二极管LED₂、LED₃，报警发声口(5)；计量检测机构的转动铝盘(25)上开有小孔(2)，对应小孔(2)装有红外发光二极管LED₁，电光二极管D₃和安装红外发光二极管LED₁和光电二极管D₃的固定支架(23)；

b、由光电二极管D₃、三极管BG₁、BG₂、BG₃、电阻R₁-R₅、D触发器IC₂，集成电路IC_1-1，二极管D₁、D₂，电容C₁、C₂组成，通过连接点+5V、(12)、(13)分别与单片机对应接点连接的圈脉冲信号检测电路；

c、由红外发光二极管LED₁、定时器IC_3-1、电阻R₆、R₇、R₈，电容C₃、C₄组成，通过接点+12V与单片机对应连接的红外线发射电路；

d、由发光二极管LED₂、LED₃，电阻R₉-R₁₅，定时器IC_3-2、三极管BG₄、BG₅，电容C₅、C₆、C₇，发音器Y，二极管D₅组成，通过接点(14)、(15)、(16)和+5V分别与单片机的对应接点连接的声光报警电路；

e、由继电器J三极管BG₆、BG₇，集成电路IC_1-2、[3]，二极管D₆，电阻R₁₆组成接点(17)和+12V分别与单片机的对应点连接，接点(20)、(22)分别与接线柱(20)(22)连接的执行机构；

f、由单片机IC₄，锁存器IC₅，存贮器IC₆、IC₇，卡片插座IC₁₀，电阻R₁₇-R₃₁，三极管BG₈、BG₉，电容C₈、C₉、C₁₈，二极管D₈、D₉晶振X，集成电路IC_1-4、IC_1-5和直流电源组成，通过单片机IC₄的接点(12)-(17)，+5V分别与各电路对应接点连接的控制系统电路；

g、由变压器B，组成桥式整流电路的二极管D₁₀-D₁₃、D₁₄-D₁₇，稳压二极管DW₁、DW₂，二极管D₄、D₇，电阻R₃₂、R₃₃、R₃₄，电容C₁₀-C₁₇集成电路IC₈、IC₉组成，通过接点(18)、(19)、(20)、+5V、+12V、GWD分别与各电路对应接点连接的电源整流、滤波、稳压及掉电检测电路。

2、根据权利要求1所述的智能电度表，其特征在于：卡片（1）上有集成软封装存贮器（9）和与卡片插座IC₁₀对应连接和接触块（10），存贮器（9）由二个多射极管，三极管T₁、T₂、T₃，稳压二极管DW和电阻R₃₅－R₃₉组成，硅晶熔丝（24）分别连接多射极管的各发射极。

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