CN2289247Y - 全电子式预付费ic卡电能表 - Google Patents
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Abstract
本实用新型是一种全电子式预付费IC卡电能表,其特征在于电气系统由电源,电源变换电路,电流采样和电压采样电路,模拟乘法器、V/F变换器、多级计数器、累加计度显示器,电能表校验装置,单片微机计算机、余电显示及报警、IC卡输入、数据存取、拉闸控制电路。它彻底克服了感应式机械表的缺陷,并具有高可靠性、高性价比,可预置限定功率,超负荷延时拉闸限电,有购电警告提示,防窃电、防潜动,掉电数据保护长达10年之久,无机械阻尼和磨损,使用寿命长。
Description
本实用新型涉及用电量记录收费技术,具体地说是全电子式预付费IC卡电能表。
目前,我国绝大多数地区,包括工业用电的民用照明用电都是利用普通的感应电能表计量。用户先用电,供电部门定期到用户抄表,核算,再收取电费,工作量大,管理被动。因此电费回收是长期以来困扰电力能源工业的一大难题,严重地制约着电力商品的再生产,阻碍着电力资源的商品化进程。
虽然现已有用计算机进行电量电费的统计和计算,但一般只能依靠手工输入数据。有些部门研制了抄表机及相应的电能表,能解决抄表后信息输入计算机的问题,但收费仍需要人工操作,对营业工作改革不大。
而采用感应式电能表,避免不了接触和磨损,使其计量不准确,容易被窃电,不具有防止逆功能。
本实用新型的目的是提供一种不需人工抄表、收费,用购卡方式预付电费,并将此卡插入电表时,购电量指标便被送入表内的全电子式预付费IC卡电能表。
本实用新型的技术方案为:电气系统由电源,电源变换电路,电流采样和电压采样电路,模拟乘法器、V/F变换器、多级计数器、累加计度显示器,电能表校验装置,单片微机计算机、余电显示及报警、IC卡输入、数据存取、拉闸控制电路构成,电源电路连至电源变换电路及电流采样、电压采样电路,经模拟乘法器与V/F变换器连接,V/F变换器再经各级计数器分别连接至累加计度显示器、电能表校验装置,单片微计算机,单片微计算机又分别与余电显示及报警、IC卡输入、数据存取、拉闸控制电路相连接。
电压、电流信号采用锰铜分流片直接取样,通过厚膜电阻网络得到取样信号,并可通过改变厚膜电阻中的阻值来调整电能表的计量误差;
取样信号通过集成电路BL0931或BL0932进行模拟剩法,V/F转换及多级计数器产生的两路脉冲信号分别驱动步进机电计数器M和供给单片机D1;
单片机处理电路采用AT89C51、AT89C2051、8751单片机;
控制用电指标及负荷限制的拉闸控制电路采用场效应管V9、过零型PC板继电器;
进行数据保护的数据存取电路采用串行E2PROM存储器,包括2401A、2402A的I2C协议存储器或93C46、93C56的I3协议存储器;
采用双计数器计数,步进电机计数器作为累计量计数,剩余输入电量及报警显示用四位数码显示器;
IC卡采用符合国际标准的串行E2PROM的24XX系列和93XX系列的存储器卡及带CPU的88XX系列加密卡,IC卡座采用符合国际标准的通用型卡座。
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步详述,但不限于附图所示。
图1为本实用新型的电气系统图
图2为本实用新型的电路原理图
图3为本实用新型的实施例中电源电路原理图
图4为本实用新型的实施例中信号采样及预处理电路原理图
图5为本实用新型的实施例中数据处理电路原理图
如图3、4、5所示,将电路分为三部份:电源电路(图3所示),信号采样及预处理电路(图4所示),数据处理电路(图5所示)。
如图3所示,220V交流电经变压器T1后,产生的两路输出,一路输出6.3V,最终产生-5V直流电压,一路输出10V,最终产生+5V、+10V直流电压。
1)+10V交流电经V2(SIWB)全桥整流,电容C15、C16滤波后,得12伏直流电压,经三端稳压器N2及电容C17后得+5V直流电压;+12V电压供给继电器使用,+5V电压供给微处理器D1、存储器D2、光电隔离U2及IC卡插座X1及电能表专用芯片U1使用;
2)6.3V交流电经V1(SIWB)全桥整流,电容C13、C14滤波后,得到-7.5V的负直流电压,经电阻R21、R22限流,二极管D4稳压后,产生-5V直流电压,该电压反供给专用芯片U1使用。
如图4所示,信号采样及预处理电路由分流器R23,继电器K1-1、电阻R4、R5,芯片U1,厚膜电阻N1,可变电阻U(R6),电容C1、C2、C3、C4,计度器M1及晶振G1组成,进入电表的火线与分流器和继电器联接,分流器、继电器分别与平衡电阻R4、R5联接,R4的另一端接入N1的第7脚,U1的第2脚、R5接N1的第6脚、U1的1脚,U1的第18、19、20脚接电容C1、C2组成的积分电路,U1的第15、14脚接晶振G1,U1的12、13脚接计度器M1,N1的4、8、9、10脚分别与U1的4、5、6、7脚相接。
火线进入电表后,经过分流器、继电器后,流出电表,当用户用电时,就有负载电流通过分流器,并在其上产生微小压降,该微小压降就作为电流取样信号Vi,通过平衡电阻R4、R5送到专用芯片U1的电流信号输入端1、2脚及厚膜电阻的5、6脚。
零线进入电表后,接到厚膜电阻N1的1脚,火线进入后,接到厚膜电阻N1的7脚及专用芯片的3脚。220V交流电通过厚膜电阻后,从4、7脚输出与220V交流电成比例的电压取样信号,并输给专用芯片的电压信号输入端3、4脚。
至此,电压信号都已产生。
电流采样及电压采样信号经输入缓冲放大后,送到模拟乘法器,并通过V/F转换电路将电能信号变成频率信号,该频率信号与所消耗的电能成比例。
频率信号经过计数电路、驱动电路后,产生两路输出,一路用以直接驱动步进电机计度器计数,另一路用于数据处理,它们的频率比值为1∶16。
U1的9脚为反向功率指示,当用户将相线进出反接时,9脚会输出负脉冲信号,驱动绿色发光二极管发光,反向用电报警,电能表仍能正向累加电量。
U1的8脚输出的脉冲信号驱动红色发光二极管发光,用于用电功率指示,并通过光电隔离,输出两路脉冲信号,一路输给微机处理器进行数据处理,另一路作测试信号,输出到IC卡插座X1,供校表用。
如图5所示,数据处理电路由光电隔离U2,微处理器D1、存储器D2,数码显示器H1,IC卡插座X1,继电器K1,电阻R1、R2、R3、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13,电容C8、C9、C10、C12、,二极管V4、发光二极管H2、H3,三极管V5、V6、V7、V8、埸效应管V9及晶振G2构成,电能计量脉冲经U2的6脚送至D1的9脚,D1的19-14、11脚分别联至H1的数据端a、b、c、d、e、f、g,D1的第2、3、6、7脚分别通过V5-V8接至H1的位选端,D1的第9脚通过V9输出至继电器K1,D1的12、13脚分别接至IC卡插座X1的7、3脚及存储器D2的5、6脚。
从专用芯片输出的脉冲信号经光电隔离U2后,输到微处理器,微处理器对用电脉冲信号进行中断计数,每1600个脉冲为一度电。微处理器将内存剩余电量减去一度。在此过程中,微处理器随时检查剩余电量是否为10度,3度,0度及功率限额,若为其中某一个值,将作出报警或断电等处理措施。
当IC卡插入插座,产生中断信号,微处理器就将IC卡中的数据读入内部RAM进行处理,把其中重要的信息,如购电量,功率限额等数写入内部存储器D2中保存,以免掉电后丢失数据,另外还将一些信息写入IC卡中,这些信息通过IC卡又传递给供电部门,及时掌握用户的用电情况。
本实用新型彻底克服了感应式机械表的缺陷,与机械表相比具有以下特点:
1、采用全电子式电路技术和智能软件技术,高可靠性、高性价比;
2、可预置限定功率,超负荷延时拉闸限电;
3、具有购电警告提示,当用户购电指标快用完时,提醒用户重新购电;4、防窃电、防潜动;
5、掉电数据保护长达10年之久;
6、无机械阻尼和磨损,使用寿命长。
Claims (8)
1、一种全电子式预付费IC卡电能表,其特征在干电气系统由电源,电源变换电路,电流采样和电压采样电路,模拟乘法器、V/F变换器、多级计数器、累加计度显示器,电能表校验装置,单片微机计算机,余电显示及报警、IC卡输入、数据存取、拉闸控制电路构成,电源电路连至电源变换电路及电流采样、电压采样电路,经模拟乘法器与V/F变换器连接,V/F变换器再经各级计数器分别连接至累加计度显示器、电能表校验装置,单片微计算机,单片微计算机又分别与余电显示及报警、IC卡输入、数据存取、拉闸控制电路相连接。
2、根据权利要求1所述的电能表,其特征在于电压、电流信号采样电路由锰铜分流片R23的第2、3、4、1脚通过电阻R4、R5、R6、电容C5、C6分别与厚膜电阻网络N1的第7、8、1、6连接而成。
3、根据权利要求1所述的电能表,其特征在于V/F转器电路由厚膜电阻网络N1的第5、6、7、4、8、9、10脚分别与集成电路BL0931或BL0932的第1、2、3、4、5、6、7脚连接而成。
4、根据权利要求1所述的电能表,其特征在于单片机处理电路采用AT89C51、AT89C2051、8751单片机。
5、根据权利要求1所述的电能表,其特征在于控制用电指标及负荷限制的拉闸控制电路采用场效应管V9、过零型PC板继电器。
6、根据权利要求1所述的电能表,其特征在于进行数据保护的数据存取电路采用串行E2PROM存储器,包括2401A、2402A的I2C协议存储器或93C46、93C56的I3C协议存储器。
7、根据权利要求1所述的电能表,其特征在于采用双计数器计数,步进电机计数器作为累计量计数,剩余输入电量及报警显示用四位数码显示器。
8、根据权利要求1所述的电能表,其特征在于IC卡采用符合国际标准的串行E2PROM的24XX系列和93XX系列的存储器卡及带CPU的88XX系列加密卡,IC卡座采用符合国际标准的通用型卡座。
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CN100425994C (zh) * | 2006-12-06 | 2008-10-15 | 北京中星微电子有限公司 | 电能计量中的防潜动电路和防潜动方法 |
CN100425995C (zh) * | 2006-12-06 | 2008-10-15 | 北京中星微电子有限公司 | 电能计量中的防潜动电路和防潜动方法 |
CN101908246A (zh) * | 2010-07-29 | 2010-12-08 | 郑州新开普电子股份有限公司 | 单相电子式预付费双控电能表 |
CN102738665A (zh) * | 2012-05-08 | 2012-10-17 | 中山市中茗电器有限公司 | 一种智能保护型插座 |
CN105319410A (zh) * | 2014-07-07 | 2016-02-10 | 渭南市电子研究所 | 限电计量表 |
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1996
- 1996-05-28 CN CN 96212866 patent/CN2289247Y/zh not_active Expired - Fee Related
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C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
C19 | Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |