CN2219500Y - 有自保护功能的预付费式电能表 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种具有自保护功能的预付费式电能表，它包括单片机(1)、电能信号转换器(2)、信号检测器(3)、断电器(4)组成，由于采用了信号再检测和正反相识别控制技术，以及采用了一种专用断电器，所以除了具备预付费式电能表的普通功能外，还具有装置出现各种内部故障或人为故障时，可以对用户电源自动实施断电的自保护功能；另外还可以在电源正反相状态下均能正常工作。是一种功能全，实用性强，商用价值高的新型预付费式电能表。可以用来替代现有的各种机械式电度表，实现预付费用电。
Description
本实用新型涉及对电能的使用进行收费控制的装置，特别是一种具有自保护功能的预付费式电能表。
目前预付费式电能表对老式的机械电度表正呈现替代趋势，各种各样的预付费式电能表的设计方案也很多，这些技术方案基本都能实现预付费用电的目的，但却没有被供电部门接受，原因就在于没有考虑预付费式电能表的特殊工作环境。使用预付费式电表是为了免除人工抄表，对用户的用电情况实行自动监控，现有的技术方案虽然能够实现预付费供电，但对于电能表可能出现的内部故障或人为故障却没有自我保护功能，即不能在上述故障状态下自动断用户电源，避免出现无偿用电的情况。由于没有了人工抄表，供电部门很难主动发现上述故障，所以不具备自保护功能的预付费式电能表很难具有商用价值，也就大大地影响了其实用性。此外，现有的技术方案对于电源反相，即火线、零线调换，只能进行识别报警，不能正常计量，这样的报警信号，供电部门很难及时收到，因此，势必会出现用户有意或无意地不付费用电。
本实用新型的目的在于：提供一种有自保护功能的预付费式电能表。它在电能信号输入单片机前，串接了一个信号检测器，同时还采用了一种专用断电器和正反相识别控制技术。除了具备预付费式电能表的普通功能外，还具有出现各种装置故障或人为故障时，可以对用户电源自动实施断电的自保护功能，还可以在用户电源正反相状态时均能正常计量。
本实用新型的构成：包括进行计量和控制用的单片机(1)，对电能信号进行检测和变换的电能信号变换器(2)，对电能信号变换器(2)的输出信号和状态进行检测的信号检测器(3)，对用户电源进行通断电控制的断电器(4)。
所述的信号检测器(3)包括一个三极管和一个光敏耦合器件；三极管的基极经一电阻接至电能信号变换器的输出端，基极与电源正极间接有一偏置电阻，发射极接地，集电极与电源正极间串接有一电阻和光敏耦合器件中的发光二极管；光敏耦合器件中的光敏三极管的集电极接至单片机(1)的输入端口，集电极同时还经一电阻与电源正极相连，发射极接地。
所述的断电器(4)包括整流器，可以机械自锁的开关、用以解除自锁的脱扣线圈，脱扣线圈接在整流器的交流侧，自锁开关接在用户电源上，整流器的直流输出端接有可以根据输入信号来控制脱扣线圈通断电的控制单元。
所述的断电器(4)的控制单元包括可控硅和光电耦合器件，可控硅阳极接整流器输出正极，其阴极接整流器输出负极，其控制极和阴极间接有光电耦合器件；可控硅控制极与阴极间还并联接有一电阻、一稳压二极管、一个电容，可控硅阳极和控制极间接有一电阻。
所述的电能信号转换器(2)，包括电流采样器(5)、电压采样器(6)、icosφ单元(7)、电压信号整形放大器(8)、电源正反相识别控制单元(9)、乘法器(10)、频率变换器(11)。
所述的电源正反相识别控制单元(9)包括有两个运算放大器和一个三极管；一个运放器作为比例放大器串接在icosφ单元(7)和乘法器(10)之间；另一个运放器作为反相器，其负输入端与icosφ单元(7)的输出端相连，其输出端接至三极管的基极；三极管集电极接至所述比例放大器的正输入端，发射极接地。
与现有技术比较，本实用新型由于采用了信号检测器，一种专用断电器以及电源正反相识别技术，因此本实用新型除了具备一般预付费式电能表的功能外，还具有装置出现各种内部故障或人为故障时，可以对用户电源自动实施断电的自保护功能，另外还可以在电源正反相状态下均能正常工作。是一种功能全、实用性强、商业用价值高的新型预付费式电能表。可以用来替代现有的各种机械式电度表，实现预费用电。
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。
附图1是本实用新型的结构框图；
附图2是本实用新型信号检测器的电气原理图；
附图3是本实用新型的断电器电气原理图；
附图4是本实用新型的电能信号变换器的结构框图；
附图5是本实用新型电能信号变换器的电气原理图。
实施例：本实用新型由进行计量和控制用的单片机(1)、对电能信号进行检测和变换的电能信号变换器(2)、对电能信号变换器(2)的输出信号和状态进行检测的信号检测器(3)、对用户电源进行通断电控制的断电器(4)组成。
所述的信号检测器(3)包括一个三极管和一个光敏耦合器件；三极管的基极经一电阻接至电能信号变换器的输出端，基极与电源正极间接有一偏置电阻，发射极接地，集电极与电源正极间串接有一电阻和光敏耦合器件中的发光二极管；光敏耦合器件中的光敏三极管的集电极接至单片机(1)的输入端口，集电极同时还经一电阻与电源正极相连，发射极接地。
所述的断电器(4)包括整流器，可以机械自锁的开关、用以解除自锁的脱扣线圈，脱扣线圈接在整流器的交流侧，自锁开关接在用户电源上，整流器的直流输出端接有可以根据输入信号来控制脱扣线圈通断电的控制单元。
所述的断电器(4)的控制单元包括可控硅和光电耦合器件，可控硅阳极接整流器输出正极，其阴极接整流器输出负极，其控制极和阴极间接有光电耦合器件；可控硅控制极与阴极间还并联接有一电阻、一稳压二极管、一个电容，可控硅阳极和控制极间接有一电阻。
所述的电能信号转换器(2)，包括电流采样器(5)、电压采样器(6)、icosφ单元(7)、电压信号整形放大器(8)、电源正反相识别控制单元(9)、乘法器(10)、频率变换器(11)。
所述的电源正反相识别控制单元(9)包括有两个运算放大器和一个三极管；一个运放器作为比例放大器串接在icosφ单元(7)和乘法器(10)之间；另一个运放器作为反相器，其负输入端与icosφ单元(7)的输出端相连，其输出端接至三极管的基极；三极管集电极接至所述比例放大器的正输入端，发射极接地。
正常工作时，由RI和运放器IC1、IC2、IC3组成的电流采样器(1)得到i信号；由分压电阻Ru1和Ru2以及IC11组成的电压采样器(2)得到u信号；u信号和i信号经过由IC12、BG4、IC4、IC5得到icosφ信号；icosφ信号输入由IC6、IC7、BG1组成的电源正反相识别控制单元(5)，当电源正相时，IC7输出低电平，BG1不导通，IC6作为比例放大器正相输出，当电源反相时，即火线、零线调换，IC7输出高电平，BG1导通，IC6正输入端接地，IC6反相输出，保持了信号的正常输出。正反相识别控制单元(5)处理过的icosφ信号和经过由IC13、IC14、IC15、BG2组成的放大整形电路(4)放大整形得到的u信号送入乘法器(6)，经过由IC8、IC9组成的乘法器(6)的运算处理，得到正比于功率P＝iucosφ的输出信号，此输出信号经IC10构成频率变换器(7)频率变换后，得到功率P＝iucosφ的信号脉冲。电能信号变换器(2)的高电平脉冲信号经信号检测器(3)的光耦作用输入单片机(1)，单片机(1)输出到断电器(4)的信号为低电平，光耦器件导通，可控硅控制极只有很低的电压，不导通。
当信号检测器(3)的输入信号线被断开或短接，光耦器件的输出都是恒为高电平，单片机(1)收到这样的恒高电平发出断电指令给断电器(4)，切断用户电源；当电能信号转换器(2)的输入线被切断或其自身发生故障形成一种用户长期不用电的假象时，单片机(1)可能收到是恒定的低电平或恒高电平，对于恒定的低电平单片机(1)采用定时处理，一但超过时间将自动对用户电源断电。当单片机(1)自身出现故障或单片机(1)到断电器(4)的控制信号线出现短路、断线时，光耦器件都将输出高电平，致使可控硅导通，脱扣线圈通电，断开用户电源。因此具有各种装置故障或人为故障状态下能够可靠地实施对用户电源的断电功能，而且还可以在用户出门在外，长期不需用电的情况下，自动代用户切断电源。
Claims (6)
1、一种有自保护功能的预付费式电能表，包括进行计量和控制用的单片机(1)，其特征在于：还包括对电能信号进行检测和变换的电能信号变换器(2)，对电能信号变换器(2)的输出信号和状态进行检测的信号检测器(3)，对用户电源进行通断电控制的断电器(4)。
2、根据权利要求1所述的有自保护功能的预付费式电能表，其特征在于：所述的信号检测器(3)包括一个三极管和一个光敏耦合器件；三极管的基极经一电阻接至电能信号变换器的输出端，基极与电源正极间接有一偏置电阻，发射极接地，集电极与电源正极间串接有一电阻和光敏耦合器件中的发光二极管；光敏耦合器件中的光敏三极管的集电极接至单片机(1)的输入端口，集电极同时还经一电阻与电源正极相连，发射极接地。
3、根据权利要求1或2所述的有自保护功能的预付费式电能表，其特征在于：所述的断电器(4)包括整流器，可以机械自锁的开关、用以解除自锁的脱扣线圈，脱扣线圈接在整流器的交流侧，自锁开关接在用户电源上，整流器的直流输出端接有可以根据输入信号来控制脱扣线圈通断电的控制单元。
4、根据权利要求3所述的有自保护功能的预付费式电能表，其特征在于：所述的断电器(4)的控制单元包括可控硅和光电耦合器件，可控硅阳极接整流器输出正极，其阴极接整流器输出负极，其控制极和阴极间接有光电耦合器件；可控硅控制极与阴极间还并联接有一电阻、一稳压二极管、一个电容，可控硅阳极和控制极间接有一电阻。
5、根据权利要求1或2所述的有自保护功能的预付费式电能表，其特征在于：所述的电能信号转换器(2)，包括电流采样器(5)、电压采样器(5)、icosφ单元(7)、电压信号整形放大器(8)、电源正反相识别控制单元(9)、乘法器(10)、频率变换器(11)。
6、根据权利要求5所述的有自保护功能的预付费式电能表，其特征在于：所述的电源正反相识别控制单元(9)包括有两个运算放大器和一个三极管；一个运放器作为比例放大器串接在icosφ单元(7)和乘法器(10)之间；另一个运放器作为反相器，其负输入端与icosφ单元(7)的输出端相连，其输出端接至三极管的基极；三极管集电极接至所述比例放大器的正输入端，发射极接地。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 95209806 CN2219500Y (zh) | 1995-04-27 | 1995-04-27 | 有自保护功能的预付费式电能表 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN 95209806 CN2219500Y (zh) | 1995-04-27 | 1995-04-27 | 有自保护功能的预付费式电能表 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN2219500Y true CN2219500Y (zh) | 1996-02-07 |
Family
ID=33860715
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN 95209806 Expired - Fee Related CN2219500Y (zh) | 1995-04-27 | 1995-04-27 | 有自保护功能的预付费式电能表 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN2219500Y (zh) |
-
1995
- 1995-04-27 CN CN 95209806 patent/CN2219500Y/zh not_active Expired - Fee Related
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