CN2360855Y - 一种联网式智能电度表 - Google Patents
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Abstract
一种联网式智能电度表,包括电度表和其智能控制电路,其智能控制电路包括将光电传感器装在正对于电度表中转动圆盘的反射面部位的反射式光电传感器电路,接有片外数据存储器、稳压电路、电池欠压报警及电池充电电路的CPU单片机,带有瞬态电压抑制电路和通信接口的长线驱动发送接收器。本实用新型可利用通信接口接收上位机指令将存储数据发送给上位机,对用户的用电量进行集中管理和实时监控,实现电度表的电子化,智能化,网络化。
Description
本实用新型涉及一种自动抄表计收电费的智能化电表。
计收电费是供电管理部门的一项基本工作。目前计收电费要由大量的抄表员逐家逐户去读取用户电度表上的用电的数据，既费力又易出差错，且会给用户带来不便，为解决此问题，出现IC卡电表(即卡式表)，这种表给每个用户配置一个智能IC卡，用户凭卡到指定的收费点交费购电，将已交费购电的IC卡插入IC卡电表，即可使电表中的电磁阀启动供电。这种表的优点是先交费后用电，不需抄表员逐家逐户去抄表，也能避免拖欠电费。缺点是卡式表不能实时监控用电量和联网集中管理，而且卡式表抗干扰能力差，其中的电磁阀易受雷电及各种电磁干扰而产生误动作，影响用户用电。
本实用新型的目的是为克服现有技术的不足，提出一种在现有电度表的基础上改装的，成本较合理的联网式智能电度表，使自动抄表计收电费实现电子化、智能化、网络化，并保证电度表正常可靠地工作。
本实用新型的技术方案，是以一个单片机，片外数据存储器，构成计算机处理系统，配与通信接口，稳压电路，电池欠压报警及电池充电电路等外围电路，接与反射式光电传感器，将电度表中与用户用电量相应的转动圆盘的转数经反射式光电传感器转化成脉冲电信号，经放大后送入CPU，由CPU对该信号识别判断后，把用电量数值存入数据存储器中保存，上位机通过通信接口可以从数据存储器中读取用户的用电量，从而实现对用户用电量的自动抄表计收。联网式智能化电度表的具体结构包括一个电度表和一个装在电度表中的智能控制电路，所说的电度表中的转动圆盘改装成带反射面的转盘，即在电度表中的转动圆盘上设一区域性反射面；所说的智能控制电路包括一个反射式光电传感器电路，其中的反射式光电传感器装在正对于转动圆盘上的反射面部位，一个接有片外数据存储器、稳压电路、电池欠压报警及电池充电电路的CPU单片机，一个带有瞬态电压抑制电路和通信接口的长线驱动发送接收器，反射式光电传感器接到CPU单片机电路的I/O口，长线驱动发送接收器的RO和DI脚分别接到CPU的RXD和TXD，长线驱动发送接收器的/RE和DE脚分别接到CPU的两个I/O口。
所说的转动圆盘上的反射面可以是一扇形区域性反射面。
本实用新型可直接将电度表的转动圆盘改装成带一扇形反射面的转盘，再将智能控制电路板固定在电度表的基座上，使智能控制电路板上的反射式光电传感器面对转动圆盘，转动圆盘每转动一周，圆盘上的反射面转经反射式光电传感器一次，使反射式光电传感器产生一个脉冲电信号，由此完成电度表计电量的光电转换，上述结构不需对电度表作重大拆改，使结构大大简化；同时充分发挥了集成微处理器单片机的强大功能，并可利用通信接口接收上位机的指令并将存储数据发送给上位机，以便对某特定区域内的几百乃至上万个用户的电度表进行集中管理和实时监控，实现对电度表计收用电量的电子化，智能化，网络化。本实用新型具有成本合理且性价比高的优点。
以下为本实用新型的图面说明：
图1本实用新型基本结构示意图；
图2为本实用新型的智能控制电路框图；
图3为本实用新型的智能控制电路具体电路图。
以下结合附图对本实用新型的实施例作进一步详述：
本实施例是在一般电度表的基础上进行改装，改装而成的联网式智能电度表的内部结构如图1所示，11为电度表的基座，12为计度器，13为转动圆盘，14为转轴，用户用电时，该电度表的转动圆盘在驱动元件和制动元件(图中未示出)的空隙中连续转动，转动圆盘的转数与用电量成对应关系。把转动圆盘改装成带反射面的转盘，转动圆盘13上的扇形区域13A即为反射面。在电度表的基座上安装智能控制电路板15，其上安排的智能控制电路的框图如图1所示，1为反射式光电传感器电路，2为CPU单片机，3为片外数据存储器，4为稳压电路，5为电池欠压报警及电池充电电路，6为长线驱动发送接收器，7为瞬态电压抑制电路。其具体电路如图2所示，其反射式光电传感器电路由反射式光电传感器N、电阻R8、R9、R10、R11、R12和三极管G1、G2构成；反射式光电传感器N由发光二极管N1和发射管N2组成，安装在电路板15上的所说的反射式光电传感器N面对转动圆盘13；R12的一端接CPU的I/O口接收由CPU产生的脉冲调制信号，另一端接G2的基极，R11的一端接Vcc，另一端接G2的集电极，G2的发射极接到反射式光电传感器发光二极管N1的阳极，N1的阴极和反射式光电传感器发射管N2的发射极共地，N2的集电极经R8接到G1的基极，G的反射极接地，集电极接到CPU的另一I/O口，将反射式光电传感器N感应并放大后的反射信号送入CPU，R9的一端接G1的集电极，另一端接Vcc，R10的一端接G1的集电极，另一端接地；CPU采用AT89C2051芯片，长线驱动发送接收器6采用MAX485芯片；将长线驱动发送接收器的RO和DI脚分别接到CPU的RXD和TXD，长线驱动发送接收器的/RE和DE脚分别接到CPU的两个I/O口。所说的瞬态电压抑制电路7由T1、T2、T3三个瞬态电压抑制二极管TVS组成，T1接在长线驱动发送接收器MAX485的A、B脚之间，T2接在B脚和公共地端之间，T3接在A脚和公共地端之间，该瞬态电压抑制电路用以防止高电压如雷电从通信接口引入电路，损坏智能电度表，以保障智能电度表可靠工作；所说的通信接口为C、D两端口，C、D两端口分别通过热敏电阻R5、R7接到MAX486的A、B两脚，C、D两端口用于与上位机相连；所说的稳压电路4包括限流电阻R1、R2，压敏电阻P1，由整流桥堆T1和电容C1组成的整流滤波电路，以及由电阻R3、R4、三端稳压器78L05、二极管D1、D2组成稳压器电路，R3、R4串联后并联在整流滤波电路的正电压输出端和公共地端之间，三端稳压器78L05的输入端和输出端分别与整流滤波器的正电压输出端和二极管D2的正极相连，二极管D1的正极接到三端稳压器78L05的控制端，负极接到公共地端，二极管D2的负极输出稳压电压Vcc(+5v)向整个智能控制电路供电；所说的电池充电电路为将备用电池B1通过电阻R5接在二极管D2的负极端和电路的公共地端之间构成；所说的电池欠压报警电路采用运算放大器LM358，该运算放大器的反相输入端接到R3与R4的连接点E，同相输入端接到R5与备用电池B1的连接点F，输出端接到CPU AT89C2051的一个I/O口，电池欠压报警及电池充电电路的工作原理是：当断电时，D2截止，备用电池B1通过R5向智能电度表供电；当恢复供电时，D2导通，由稳压电路输出VCC+5V向智能电度表供电；若电池B1电压低于+5V，则VCC通过限流电阻R5向备用电池充电，一旦B1的电压等于+5V，R5没有电流流过，自动停止充电；因为R3、R4为分压电阻，通过调整R3、R4的阻值，可使E点的电压为+4.5V，正常供电时，若备用电池B1完好，F点电压保持在+5V，高于E点电压，这样LM358的输出为高电平，即CPU单片机AT89C2051相应的I/O口为高电平；若备用电池出现故障，低于+4.5V时，即F点电压低于E点电压，则LM358输出为低电平，CPU单片机AT89C2051对此情况报警；其数据存储器EEPROM为24C01，其WP、SCL、SDA三脚分别接到CPU的三个I/O口。
本联网智能电度表是这样工作的，将本智能电度表的通信接口连入上位机后，在与上位机通信中，采用具有RS-485标准的半双工通信方式，所谓半双工通信，即/RE＝0，DE＝0时，单片机处于接收状态；当/RE＝1，DE＝1时，单片机处于发送状态，当/RE＝1，DE＝0时单片机为待机状态。每当电度表的转动圆盘13转动一周时，转动圆盘上的反射面13A转过并面对反射式光电传感器N一次，反射式光电传感器感应到反射信号，就发出一个脉冲送入CPU，CPU对该信号进行识别判断，选出正确的计数脉冲信号加1，并把数据存入数据存储器中保存，上位机就可以从数据存储器中读取用户的用电量。
Claims (5)
1.一种联网式智能电度表，包括一个电度表和一个装在电度表中的智能控制电路，其特征在于所说的电度表中的转动圆盘上设有一区域性反射面，所说的智能控制电路包括一个反射式光电传感器电路(1)，其中的反射式光电传感器装在正对于转动圆盘上的反射面的部位，一个接有片外数据存储器(3)、稳压电路(4)、电池欠压报警及电池充电电路(5)的CPU单片机(2)，一个带有瞬态电压抑制电路(7)和通信接口的长线驱动发送接收器(6)，反射式光电传感器(1)接到CPU单片机电路的I/O口，长线驱动发送接收器的RO和DI脚分别接到CPU的RXD和TXD，长线驱动发送接收器的/RE和DE脚分别接到CPU的两个I/O口。
2.根据权利要求1所述的联网式智能电度表，其特征在于所说的转动圆盘上的反射面为扇形区域性反射面。
3.根据权利要求1所述的联网式智能电度表，其特征在于所说的CPU单片机(2)采用AT89C2051芯片，长线驱动发送接收器(6)采用MAX485芯片；所说的瞬态电压抑制电路(7)由T1、T2、T3三个瞬态电压抑制二极管TVS组成，T1接在长线驱动发送接收器MAX485的A、B脚之间，T2接在B脚和公共地端之间，T3接在A脚和公共地端之间；所说的通信接口为C、D两端口，C、D两端口分别通过热敏电阻R6、R7接到MAX485的A、B两脚。
4.根据权利要求1所述的联网式智能电度表，其特征在于所说的稳压电路(4)包括限流电阻R1、R2，压敏电阻P1，由整流桥堆T1和电容C1组成的整流滤波电路，以及由电阻R3、R4、三端稳压器78L05、二极管D1、D2组成稳压器电路，R3、R4串联后并联在整流滤波电路的正电压输出端和公共地端之间，三端稳压器78L05的输入端和输出端分别与整流滤波器的正电压输出端和二极管D2的正极相连，二极管D1的正极接到三端稳压器78L05的控制端，负极接到公共地端，二极管D2的负极输出稳压电压Vcc向整个智能控制电路供电；所说的电池充电电路为将备用电池B1通过电阻R5接在二极管D2的负极端和电路的公共地端之间构成；所说的电池欠压报警电路采用运算放大器LM358，该运算放大器的反相输入端接到R3与R4的连接点E，同相输入端接到R5与备用电池B1的连接点F，输出端接到CPU AT89C2051的I/O口。
5.根据权利要求1所述的联网式智能电度表，其特征在于所说的反射式光电传感器电路(1)由反射式光电传感器N、电阻R8、R9、R10、R11、R12和三极管G1、G2构成，R12的一端接CPU的I/O口接收由CPU产生的脉冲调制信号，另一端接G2的基极，R11的一端接Vcc，另一端接G2的集电极，G2的发射极接到反射式光电传感器发光二极管N1的阳极，N1的阴极和反射式光电传感器发射管N2的发射极共地，N2的集电极经R8接到G1的基极，G的反射极接地，集电极接到CPU的另一I/O口，将反射式光电传感器N感应并放大后的反射信号送入CPU，R9的一端接G1的集电极，另一端接Vcc，R10的一端接G1的集电极，另一端接地。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103458557A (zh) * | 2012-05-31 | 2013-12-18 | 海洋王照明科技股份有限公司 | 一种led驱动控制电路及led灯具 |
-
1998
- 1998-11-20 CN CN 98246834 patent/CN2360855Y/zh not_active Expired - Fee Related
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