CN2270232Y - 电子卡预付费感应式电度表 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电度表，特别是一种电子卡预付费感应式电度表，它由感应式电度表、电子卡预付费控制装置和电子卡构成，电子卡采用电可刷写可编程只读存储器或非易失性存储器，电子卡写入预付费电度数后插入电子卡预付费控制装置，控制用户供电电路的通断，达到对用户供电进行控制的目的。由于采用电子卡，使装置结构简单、抗干扰能力强、成本低、寿命长。本装置不但可用于单相、也可用于三相电能计量，还可以用于燃气计量的预付费控制以及其它类似的预付费控制。

Description

电子卡预付费感应式电度表

本实用新型涉及一种电度表，特别是一种电子卡预付费感应式电度表。

目前预付费电度表有磁卡预付费电度表和投币式预付费电度表。比较先进的磁卡式电度表是采用磁记录原理把数据记录在磁卡片上，通过磁头把磁卡的数据读出，从而实现预付费功能。磁卡式电度表结构复杂，是机械电子一体化产品，成本较高，因装置复杂，操作不当容易损坏，维护困难。另一方面磁卡的寿命较短，易受灰尘污染以及磁场干扰。因此磁卡式预付费电度表的推广使用受到一定的限制。

本实用新型的目的是研制一种结构简单、抗干扰能力强、成本低、寿命长的预付费电度表，以便广泛推广应用。

本实用新型采用电子卡进行预付费的记录和输入，其结构是由感应式电度表、电子卡预付控制装置和电子卡构成，电子卡预付费控制装置以微处理器为核心，分别通过接口与转数脉冲传感器、显示电路、程序存储器、数据存储器、报警电路、跳闸驱动电路及跳闸开关、电子卡输入电路、电源上电及掉电保护电路、自复位电路、通讯口连接。电子卡预付费控制装置的转数脉冲传感装在电度表的转盘附近，跳闸开关装于电度表输出端的供电线路上，电子卡的预付费数由电子卡予付费控制装置的电子卡输入电路读入。

本实用新型由于采用电子卡作为预付费输入，以微处理器作为中心控制，比磁卡式电度表结构简单得多，且性能优良、可靠，抗干扰能力强，成本低，寿命长。

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1是电子卡预付费控制装置原理方框图。

图2为电子卡电路原理图。

图3是电子卡预付费感应式电度表电路图。

图1中，构成电子卡预付费控制装置的核心为微处理器3，转数脉冲传感器1通过脉冲放大及控制电路2与微处理器3连接，微处理器3再通过接口分别与显示电路4、程序存储器5、数据存储器6、报警电路7、跳闸驱动电路8、电子卡输入电路9、电源上电及掉电保护电路10、自复位电路11、通讯口12连接，13为电源电路。用户把电子卡插入电子卡预付费电度的插口，通过电子卡输入电路9，微处理器3按编好的运行程序检测电子卡的编码数据，再经程序解码，接收了预付费电度数，并向电子卡发送刷除数据指令，刷除电子卡上的数据，再读入电子卡数据，确认已刷除后，微处理器3便把预付费电度数累加到存余电度，并存储到数据存储器6，经显示电路4显示出来。此后用户便可取下电子卡。同时控制装置把用户电源接通，电度表开始工作。电度表转盘转动，电度表转数脉冲传感器1输出的脉冲经脉冲放大及控制电路2处理后，输入到微处理器3，微处理器3按编好的运行程序检测和处理，当转数达一定电量的转数后，便递减存余电度数值并把存余电度数存储到数据存储器6。同时显示电路4显示出存余电度数。当用户所存余电度数小于某设定值时，微处理器3便启动报警电路7，发出声光报警。当存余电度用完后，微处理器3便启动跳闸驱动电路8，使跳闸继电器动作，对用户停止供电。供电部也门可以在该表通讯口12输入一些密码，使该表具有超用一定数值的电量而不跳闸的功能，此时超用电量自动累积，蜂鸣器持续报警，当再次投卡时，控制装置自动减去超量值。

程序存储器5是存放编好的运行程序的器件，电源上及掉电保护电路10是为了防止数据丢失而设置，自复位电路11是防止控制装置死机而设置，电子卡输入电路9一方面提供电子卡读写输入通道，另一方面是为了防止外界通过电子卡插口损坏内部线路而造成控制装置不能正常工作；通讯口12是供电部门的人员与控制装置的联络口，供电部门通过该接口，可设置超用电量不跳闸，用户表号密码等功能，电源电路13是提供控制装置的直流稳压电源。

图3、图4中，微处理器3由CPU集成块IC1构成，程序存贮器5由IC3构成，IC1的40脚接电源+VD，18、19脚外接晶体X1，20、31脚接G1地，CPU的21～25、29脚分别接程序存储器IC3的25、24、21、23、2和22脚，33、32、34～39脚分别接IC3的19、18、17、16、15、13、12、11脚和低8位地址锁存器IC2的18、17、14、13、8、7、4、3脚，IC2的2、5、6、9、12、15、16、19脚分别接IC3的3～10脚，IC3的1、27、28脚接电源+VD，14、20脚接G1地；IC1的30脚接IC2的11脚，IC2的20脚接电源+VD，1、10脚接G1地；

显示电路4由四个相同集成块IC5～IC8组成，IC5、IC6的第5脚同接IC1的26脚，IC7、IC8第5脚同接IC1的27脚，IC5、IC7的7、1、2、6、脚按顺序分别同接IC1的33、32、34、35脚，IC6、IC8的7、1、2、6脚按顺序分别同接IC1的36～39脚；IC5、IC6、IC7、IC8的8脚同接地，3、4、16脚同接电源+VD，13、12、11、10、9、15脚分别经电阻Rc接共阴LED数码管的a、b、c、d、e、f输入脚；

数据存储器6由IC4构成，IC4的2、3、4、1脚分别接IC1的2、3、4、5脚，IC4的8脚接电源+VD，5、6、7脚接G1地；

报警电路7由IC10构成，其6脚接R5的一端，4脚输出接12、13脚及R6的一端，11脚接C6的一端及接蜂鸣器HTD，而R5，R6，C6的另一端是连在一起的，由此构成振荡电路并驱动蜂鸣器HTD发出声响；IC10的1、2脚接IC1的15脚，3脚输出经R3，C5延时后经过R4输入到5脚，从而控制振荡电路工作；

电子卡输入回路9由IC12～IC17，IC22等构成，IC12的1、3、5脚分别接IC1的1、2、3脚，2、4、6脚分别接IC13、IC14、IC15的2脚，IC13、IC14、IC15的1脚分别经RA接到电源+VD，而4脚均接G2地，5脚均经RB接到电源+VE，5脚的输出分别再接IC22的1、5、9脚，IC22的2、6、8脚分别接CZ2的2、3、4脚。IC32的2脚接3脚，而4脚输出驱动发光二极管D3；CZ2的5、6脚分别经R12，R14到G2地，并分别输入IC22的11、13脚，IC22的10、12脚分别接IC16、IC17的2脚，IC16、IC17的1脚分别经R11，R9接电源+VE；IC16的4脚接G1地，5脚经R10接电源+VD，并输入到IC12的9脚，IC12的8脚接IC1的4脚，IC17的5脚接电源+VD，4脚经R8接G1地，再输入到D1、D2、R2组成的或门电路中的D2端，或门的输出接IC10的8、9脚，IC10的10脚接IC1的12脚；CZ2的1、7脚分别接G2地、电源+VD.CZ2的1～7脚分别是G1、CS、CLK、DI、DO、INT、VE端，它是电子卡输入插口；

自复位电路11是由IC11构成，IC11，R7，C4组成了一个单稳电路，IC11的6、8、9、11脚接G1地，16脚接电源+VD，R7分别接于IC11的16、17脚，C4分别接于IC11的6、7脚，IC1的1脚接IC12的11脚，IC12的10脚输出接IC11的10脚输入，IC11的12脚输出接IC1的9脚；

通讯口12是由IC1的10、11脚构成，它是IC1特有的全双工通讯接口，即能同时进行发送和接收数据；

电源上电及掉电保护电路10由IC28，IC11等构成，交流电压经变压器B降压后，经D9半波整流后通过1R1输入到IC28的1、2脚，IC28的4脚接G1地，5脚经1R2接电源+VD，再输入到IC25的9脚，IC25的8脚输入到IC11的2脚，IC11，R1，C3组成一个单稳态电路，IC11的1、3、14脚接G1地，R1分别接于电源+VD、IC11的15脚，C3分别接在IC11的14、15脚，IC11的4脚输入到D1、D2、R2组成的或门路的D1端然后经IC10的非门输入到IC1的12脚；

跳闸驱动电路8是由T4、T5，J等组成，IC1的7脚输入到IC25的5脚，IC25的6脚输入出经1R12，1C3延时后输入到T4基极，经T4反相后控制T5导通，由T5集电板驱动跳闸继电器线圈通电，当继电器通电时，继电器常闭触点J断开，从而断开用户侧的用电；

转数脉冲传感器1是由红外发射管D4以及红外接收管T3组成；

脉冲放大及控制电路2由IC24、IC25 IC26，T1，T2等构成，IC1的6脚接IC24的1脚，再输入到IC25的1脚，IC25的2脚接3脚，二级反相后经4脚输出，通过1R9驱动T1，T2组成的复合管，控制T1，T2复合管的通、断，从而使红外发射管D4产生脉动红外光；红外接收管T3接收到反射的红外光，经1R6，1C2滤波后输入到IC26的7脚，经IC26放大后由2脚输出，IC26的13脚接G1地，5脚接电源+VD，8脚经1R5接G1地，2脚经1R3接电源+VD，并经1C1输入到IC24的2脚，IC24的3脚脚IC1的13脚；

电源电路13由IC27、IC29、DZ1、DZ2、变压器B等构成，DZ1、IC27、1C5～1C8、D10等组成电源+VD，以G1为地，DZ2，IC2，1C9～1C12，D11等组成电源+VD，以G2为地。

微处理器3可选用MCS-51系列CPU如8031，8051，8751，8052AH，8032AH，8752AH，80C51BH，80C31BH，87C51BH，80C252，87C252，83C252等，也可选用MCS-48系列CPU如8048，8748，8035，8049，8039等，或RUPI-44系列CPU如8044，8744，8344等以及M6800系列，Z-80系列，Z8系列等CPU。

程序存储器5可选用2764-2，2764，2764-3，2764-4，2732-2，2732A，2732-4，27128，27128-3等；数据存储器6可选用NCR59380,9306N，93C06N，9346N，2816A，2817A，28C64，CMOS-RAM，自保护存储器如9964等。

图2中，ICo的5、6、7脚连接起来，并引出G端，1脚引出到CS端，2脚引出到CLK端，3脚引出到DI端，4脚引出到Do端，8脚引出到INT端和VE端。其中CLK为时钟输入端，DI为数据输入端，Do为数据输出端，CS为芯片的选通端，G为地，VE为电源端，INT端是与插口配口使用的插卡信号端。

ICo采用电可刷写可编程只读存储器EEPROM或采用非易失败性贮器NOVRAM，这两种器件均有电可刷写存储器数据以及保存数据而不需保护电源的特性，因此可以用来构成存储预付费电度数的卡片，即构成预付费电子卡，与电子卡预付费控制装置配合使用，就能实现电子卡预付费功能，由此设计的预付费电度表结构简单，性能优良，可靠性高，克服了已经有的预付费电度表的缺点。

电可刷写可编程只读存储器有NCR59038，9306N，93C06N，9346N，93C46N，2817A，2864，28C64等。

非易失性存贮器NOVRAM有X2001，X2002，X2004等。

具体实施本实用新型时，可在感应电度表的转盘上贴上一小片红外线反射纸，在方射纸对应位置安装由红外发射管D4和红外接收管T3构成的红外探测器，然后将其引出线接入控制器。通电后电度表转盘转动，IC1的第6脚不断发送一定频率的时钟信号，经IC25驱动T1、T2组成的复合管通断，红外发射管D4发出同频率的红外脉动光。若转盘上的红外方射低不对准红外传感器，红外接收管T3处于截止状态。当反射低对准红外传感器时，红外接收管T3导通，此时在红外接收管T3的输出端出现了与时钟信号同频率的脉冲信号，此信号经IC26的7脚输入，经IC26放大整形后，由经IC26的2脚输入到IC24与非门输入端，与时钟信号相比较后枪击规定频率的脉冲信号，即把红外接收管感受到的其它散光照的反应信号踢除掉。枪击的信号输入到IC1的13脚，从而侧出脉冲信号的宽度。当脉冲信号宽度大于某设定值时，说明转盘上反射低的地方已转过红外探测器的信号，此时IC1控制相应的程度进行转数加1操作，当转数累计到一定数值时，即达到一度电量的转数后，累减存余电度数。同时把存余度数存储在数据存储器IC4内，并经IC5～IC8驱动LED数码管，显示存余电度数。当用户存余电度数小于某设定值时，IC1通过15脚输出控制IC10组成的报警电路动作，发出报警声响。当用户存余电度用完后，IC1通过7脚发出控制信号，经IC25驱动使T4截止，T5饱和导通，跳闸继电器J得电，J的常闭触点断开，切断用户侧电源。其它元器件的选用是IC1为8031，IC2为74LS373，IC3为2764，IC4为NCR59308，IC5～IC8为CD4511，IC10为CD4011，IC11为74LS123，IC24为74LS00 IC13～IC17，IC28为4N26，IC12，IC22，IC25为74LS04，IC26为JEC-2，IC27，IC29为7805；ICo选用NCR59308。

当用户插入予预费电子卡后，CZ2的6脚INT端发出一插卡输入信号，经IC17光电隔离后使IC1的12脚产生中断响应，CPU响应中断后，查知有卡插入，IC1便通过1脚发出电子卡的片选信号，2脚发出时钟信号，3脚发出读数据指令，这些信号经IC13～IC15光隔后输出到电子卡，电子卡把数据从Do端(即CZ2的5脚)输出，经IC16光隔后输入到IC1的4脚，CPU便接收数据，通过对数据的编码进行译码，获得了预付费电度数，此时CPU通过3脚发出刷除电子卡上数据的指令，电子卡数据被清除，CPU再发指令读入此时电子卡数据，若此时数据为零，CPU才把刚输入的预付费电度数累加到存余电度数上，并存储到数据存储器IC4上，并显示出来。

当供电部门管理人员需要在仪表上输入密码，以及超用电量不掉闸等功能，只需在CZ1插入相应通讯装置，输入相应功能的操作码便可。本装置不但可用于单相、也可用于三相电能计量，还可用于燃气计量的预付费控制，以及其他类似的预付费控制。

Claims (1)

1、一种电子卡预付费感应式电度表，其特征是由感应式电度表、电子卡预付费控制装置和电子卡所构成，电子卡是一种电可刷写编程只读存储器件，或非易失性存储器，电子卡预付费控制装置由转数脉冲传感器(1)、脉冲放大及控制电路(2)、微处理器(3)、显示电路(4)、程序存储器(5)、数据存储器(6)、报警电路(7)、跳闸驱动电路(8)、电子卡输入电路(9)、电源上电及掉电保护电路(10)、自复位电路(11)、通讯口(12)以及电源电路(13)组成；

微处理器(3)由CPU集成块IC1构成，程序存储器(5)由IC3构成，IC1的40脚接电源+VD，18、19脚外接晶体X1，20、31脚接G1地，的21～25、29脚分别接程序存储器IC3的25、24、21、23、2和22脚，33、32、34～39脚分别接IC3的19、18、17、16、15、13、12、11脚和低8位地址锁存器IC2的18、17、14、13、8、7、4、3脚，IC2的2、5、6、9、12、15、16、19脚分别接IC3的3～10脚，IC3的1、27、28脚接电源+VD，14、20脚接G1地；IC1的30脚接IC2的11脚，IC2的20脚接电源+VD，1、10脚接G1地；

显示电路(4)由四个相同集成块IC5～IC8组成，IC5、IC6的第5脚同接IC1的26脚，IC7、IC8第5脚同接IC1的27脚，IC5、IC7的7、1、2、6脚按顺序分别同接IC1的33、32、34、35脚，IC6、IC8的7、1、2、6脚按顺序分别同接IC1的36～39脚；IC5、IC6、IC7、IC8的8脚同接地，3、4、16脚同接电源+VD，13、12、11、10、9、15脚分别经电阻Rc接共阴LED数码管的a、b、c、d、e、f输入脚；

数据存储器(6)由IC4构成，IC4的2、3、4、1脚分别接IC1的2、3、4、5脚，IC4的8脚接电源+VD，5、6、7脚接G1地；

报警电路(7)由IC10构成，其6脚接R5的一端，4脚输出接12、13脚及R6的一端，11脚接C6的一端及接蜂鸣器HTD，而R5，R6，C6的另一端是连在一起的，由此构成振荡电路并驱动蜂鸣器HTD发出声响；IC10的1、2脚接IC1的15脚，3脚输出经R3、C5延时后经过R4输入到5脚，从而控制振荡电路工作；

电子卡输入回路(9)由IC12～IC17、IC22等构成，IC12的1、3、5脚分别接IC1的1、2、3脚，2、4、6脚分别接IC13、IC14、IC15的2脚，IC13、IC14、IC15的1脚分别经RA接到电源+VD，而4脚均接G2地，5脚均经EB接到电源+VE，5脚的输出分别再接IC22的1、5、9脚，IC22的2、6、8脚分别接CZ2的2、3、4脚，IC22的2脚接3脚，而4脚输出驱动发光二极管D3；CZ2的5、6脚分别经R12、R14到G2地，并分别输入IC22的11、13脚，IC22的10、12脚分别接IC16、IC17的2脚，IC16、IC17的1脚分别经R11、R9接电源+VE；IC16的4脚接G1地，5脚经R10接电源+VD，并输入到IC12的9脚，IC12的8脚接IC1的4脚，IC17的5脚接电源+VD，4脚经R8接G1地，再输入到D1、D2、R2组成的或门电路中的D2端，或门的输出接IC10的8、9脚，IC10的10脚接IC1的12脚；CZ2的1、7脚分别接G2地、电源+VE、CZ2的1～7脚分别是G2、CS、CLK、DI、DO、INT、VE端，它是电子卡输入插口；

自复位电路(11)是由IC11构成，IC11、R7、C4组成了一个单稳电路，IC11、的6、8、9、11脚接G1地，16脚接电源+VD，R7分别接于IC11的16、17脚，C4分别接于IC11的6、7脚，IC1的1脚接IC12的11脚，IC12的10脚输出接IC11的10脚输入，IC11的12脚输出接IC1的9脚；

通讯口(12)是由IC1的10、11脚构成，它是IC1特有的全双工通讯接口，即能同时进行发送和接收数据；

电源上电及掉电保护电路(10)由IC28、IC11等构成，交流电压经变压器B降压后，经D9半波整流后通过1R1输入到IC28的1、2脚，IC28的4脚接G1地，5脚经1R2接电源+VD，再输入到IC25的9脚，IC25的8脚输入到IC11的2脚，IC11、R1、C3组成一个单稳态电路，IC11的1、3、14脚接G1地，R1分别接于电源+VD、IC11的15脚，C3分别接在IC11的14、15脚，IC11的4脚输入到D1、D2、R2组成的或门路的D1端然后经IC10的非门输入到IC1的12脚；

跳闸驱动电路(8)是由T4、T5、J等组成，IC1的7脚输入到IC25的5脚，IC25的6脚输出经1R12、1C3延时后输入到T4基极，经T4反相后控制T5导通，由T5集电极驱动跳闸继电器线圈通电，当继电器通电时，继电器常闭触点J断开，从而断开用户侧的用电；

转数脉冲传感器(1)是由红外发射管D4以及红外接收管T3组成；

脉冲放大及控制电路(2)由IC24、IC25、IC28、T1、T2等构成，IC1的6脚接IC24的1脚，再输入到IC25的1脚，IC25的2脚接3脚，二级反相后经4脚输出，通过1Rg驱动T1、T2组成的复合管，控制T1、T2复合管的通、断，从而使红外发射管D4产生脉动红外光；红外接收管T3接收到反射的红外光，经1R6、1C2滤波后输入到IC26的7脚，经IC26放大后由2脚输出，IC26的13脚接G1地，5脚接电源+VD，8脚经1R5接G1地，2脚经1R3接电源+VD，并经1C1输入到IC24的2脚，IC24的3脚接IC1的13脚；

电源电路(13)由IC27、IC29、DZ1、DZ2、变压器B等构成，DZ1、IC27、1C5～1C8、D10等组成电源+VD，以G1为地，DZ2、IC2、1C9～1C12、D11等组成电源+VE，以G2为地。

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