CN2202927Y - 多功能电脑电度表与智能抄表器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电脑电度表与智能抄表 器。

该电度表主要解决现有电度表性能低，不能适应 群体自动化管理的问题。其构成主要分为电源、测试 电路和计算机处理显示遥测部件。测试电路的输入 端与各用户电网相连接，通过光耦与计算机处理机构 实现信息传输。通过红外遥测与抄表器实现数据传 输，抄表器使用微处理器芯片和大容量存贮器，并设 置有与电脑电度表和智能通讯接口和与电业局微机 管理系统的串行通信接口。

Description

本实用新型涉及仪器仪表技术领域，特别是一种智能电度表。

目前国内生产的电度表大都为感应式和电子式两种。感应式电表以DD862为主，其主要缺陷有以下几点：

（1）由于电压线圈并联在电网上，时刻在消耗电能，加上电流线圈及其它损耗，使其功率一般为3W，因而每月电表的自身耗电就多达75度；

（2）由于该电表的结构采用有色金属材料制作，所以在全属原材料价格上升的条件下，表的成本相应也要增加；

（3）由于该电表的自身防窃电性能太差，故使许多非法窃电者很容易进行窃电活动，给国家造成巨大经济损失。

为改变上述感应式电度表的缺陷，国内珠海恒通电能仪表公司生产的DD21－S型电子式电度表对其测量机构进行改进，采用电子器件代替铝盘进行计数，这种结构的电表虽说是克服了感应式电表铝盘的涡流损耗，使其功耗降低，精度提高，且因电流采样电阻为10^－3欧的铜板，使非法窃电活动难以进行，但由于其仅局限于电子式，缺少智能控制装置，因此仍然存在电子式电表的性能较低，且不便于管理的不足。

本发明的目的是克服上述现有电表的不足，提供一种多功能电脑电度表。

本发明的又一个目的是提供一个与其电脑电度表可进行接口的智能抄表器，减少抄表人员的繁重劳动，提高工作效率。

实现本实用新型目的基本思路是着眼于高层建筑和居民住宅的自动化用电管理。电脑电度表主要由电源，测试电路，计算机处理系统板及遥测抄表接口部件组成，如图1所示。其中电源采用高频自激式电路，并增设了掉电保护逻辑电路和后备电池；测试线路主要包括有采样电路，整形电路，多路模拟开关，程控增益放大，光耦隔离器以及放大器。采样电路的输入端与各用户组网相连接，以构成前向采样多通道。采样电路的输出分别与整形电路和多路模拟开关相连接，多路模拟开关分别与整形电路，程控增益放大电路相连接，并分别通过光耦隔离Ⅰ、Ⅱ与计算机进行信息传输，光耦隔离Ⅲ也分别与多路模拟开关，8031CPU及程控增益放大电路相连接，实现测量通道与计算机处理的信息传输。计算机处理系统板主要包括有A／D转换器、8031CPU、LED显示器、程序存储器及红外通信接收与发射器件，前向通道的光耦隔离1、光耦隔离Ⅱ均接至微处理器8031，光耦隔离Ⅱ通过放大器与A／D转换也接入8031。计算机系统板主要完成电网电压及各个用户电流值的测量逻辑控制，用户用电量的累加及用户随时了解自己用电量等功能。整个电脑电度表的工作原理是采用高速扫描技术，首先由采样电路对电网电压及用户电流进行不间断扫描采样，并将采样结果整形放大后经光耦隔离送8031中进行计算累加。各用户累加电量可由用户查询键调用显示。

智能抄表器采用红外遥测技术，其电路主要由8031芯片，大容量存储器与用户键盘接口及液晶显示等组成。8031芯片上设置有与电业局微机串行通信接口和与智能电度表进行遥测的智能接口。如图2所示。微处理芯片8031和大容量存贮器将接收到的上千个电度表的数据读入，并可由键盘将电量、电费等调出显示，亦可和管理系统联网将数据入库，电脑电度表与智能抄表器之间设置遥测智能接口。该遥测部件由红外接收发射电路组成。

电脑电度表与智能抄表器的各种功能均依靠计算机程序控制自动完成，并可根据用电管理部分要求进行修改和扩充。

本实用新型的电脑电度表由于采用了多通道高速扫描和光耦传输及微处理器技术，因而可同时测量多个用户（七户到几十户）所用电量，其功耗折算到各用户不足0.6W，精度可达1级。本实用新型的智能抄表器由于使用红外遥测与微处理技术，所以可使抄表人员一次可读取上千个智能电度表（按每个电脑电度表10用户计，合一次抄表可完成上万户），每个电脑电度表的抄表时间不到1秒，减少了抄表人员的繁重工作量，实现了抄表自动化以及电费计算的自动化。此外，由于本实用新型的电脑电度表与智能抄表器采用遥测智能接口，且各自使用智能微处理芯片作CPU，故各个电脑电度表和抄表器又可根据用户提出产品升级或其它要求，分别进行模块扩展，而无需修改硬件电路。

以下参照附图详细说明本实用新型的结构原理。

图1为本实用新型的电脑电度表原理框图

图2为本实用新型的智能抄表器原理框图

图3为本实用新型的电脑电度表电源线路图

图4为本实用新型的电脑电度表测试线路图

图5为本实用新型的电脑电度表计算机系统板线路图

图2为本实用新型的智能抄表器电路原理图

参照图1和图3，本实用新型的开关电源控制电路由自激式开关，电源电路和掉电保护电路两部分构成。其中，自激式开关电源由自激式开关电源控制模块I₁，三极管T₁，变压器B，整流二极管D₁～D₈，滤波电容C₁～C₁₅和集成块I₂～I₆构成。输出端U₁连接到前级板正电源，U₀连接前级地，U₂连接到前级板负电源，U₃端连接到系统板正电源，U₄连接到系统板负电源，U₅连接到系统板接地端。掉电保护电路由电阻R₁～R₉，电容C₁₆～C₁₇，二极管D₉～D₁₀、DW₁和集成块A₃、A₄、I₆和后备锂电池E构成。其中R₃、DW₁提供电压基准源，R₁，R₂组成系统板电源电压采样电路。当电源电压下降到额定值4.5V以下时，运算放大器A₃向8031芯片发出信号，8031即转入掉电中断服务。当电网无电时，电度表退出正常工作进入低功耗的掉电保护状态，由后备锂电池E工作，（后备锂电池平时处于浮充电状态），维持存贮器RAM中的数据。

参照图4，集成电路I₈与外围电阻R_C13、R_C3、R_C2、R_C1构成采样电路，运算放大器A₁、A₂与电阻R₁₀、R₁₁、R₁₂，二极管D₉构成整形电路，光耦合器TLP₂、TLP₁与电阻R₁₄、R₁₅构成光耦隔离器I，集成电路I₁₀构成多路模拟开关，集成电路I₉、A₅、A₆、A₇与外围件A₁₆、A₁₇构成程控增益放大电路，光耦合器件TLD3，TLD4与外围件C₁₈，C₁₉构成光耦隔离Ⅱ，集成电路A₈与外围件R₁₉，R₂₀，电容C₂₀，C₂₁构成放大器；光耦合器件TLP5与外围电阻R₂₁～R₂₈构成光耦隔离Ⅲ。采样电路对电网电压及用户电流进行采样，整形电路将得到的电压、电流正弦信号转化为方波信号，经光耦隔离后送8031，程控增益放大器将电压或电流的幅值信号放大到光耦器件传输和线性区，以保证传输精度，放大器再将隔离后的信号放大到A／D转换器的量程以内，送A／D转换器。

图5中，集成电路I₁₁～I₁₄与光耦合器TLP₇构成红外通信接收电路，集成电路I₁₅与外围件R₂₉～R₃₁，C₂₁～C₂₃构成发射电路。该红外接收电路与发射电路分别与系统板的8031相连接，完成与抄表器的数据传输。两个74HC138芯片均为三一八译码器，分别完成各芯片片选的译码和提供动态显示时所需的位选线的功能。27C128为可改导程序存贮器，8031从27C128中读取程序代码，并顺序执行，当系统功能更改时只需改变27C128中的程序代码即可。

图6中用户键盘采用薄膜开关，液晶显示采用专用图形液晶显示模块作为用户界面，集成块I₁₅～I₁₈与光耦合器ILP8构成抄表器的红外发射电路连接到8031的TXD端，集成电路I₁₉与光耦合器TLD9与外围件构成抄表器的接收电路，连接到8031的RXD端，8031的RXD与TXD端分别与电业局微机管理系统的串行通信接口相连接。74HC373数据锁存器，将数据总线的数据进行锁存缓冲，并与各芯片数据总线接口。27C64为可改导程序存贮器，6264为低功耗大容量数据存贮器。

抄表器与电脑电度表通过红外通信接口读取数据，并通过RS－232C接口与电业局微机（PC、286、386、486）通信，这样一方面无需抄表人员笔录一个个用户的用电量（因各个用户每月用电量，电费计算可交给微机程序去完成）。另外一方面，对已配备微机电费统计程序的用电管理部分来讲，不必手工键入一户户的用电量，可由微机通过串行口读取抄表器内容，方便且极少出错。

电路图中各集成块的型号分别为：

I₁为TL494 I₂～I₅为7815

I₆为7805 A₁～A₄为LM339

I₇为4020 I₈为CC4067

I₉为0832 I₁₀为4015

A₅为741C A₆为OP07

A₈为741B I₁₁～I₁₄为4011

I₁₅为CX20106 I₁₆～I₁₉为4014

I₂₀为CX20106

Claims (2)

1、一种电脑电度表，包括有电源，测量线路和计算机处理显示，其特征在于：

A.测量线路主要由采样电路，整形电路，多路模拟开关，程控增益放大，光耦隔离器构成，采样电路的输入端与各用户电网相连接进行多通道扫描采样，采样电路的输出端与多路模拟开关相连接，多路模拟开关的输出端又分别与程控增益放大器和整形电路相连接，并分别通过光耦隔离与计算机进行传输；

B.计算机处理显示部分配备有与智能抄表器进行数据传输的红外，发射接收部件；

C.电源采用高频自激式电路，并增设有掉电保护电路和后备电池；。

2、一种智能抄表器，包括有微处理芯片8031，存贮器，用户键盘接口，液晶显示其特征在于8031芯片上设置有与智能电度表进行遥测的的智能接口和与电业局微机串行通信接口。

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