專利名稱：多功能智能卡電度表的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于檢測用電量的電度表，適用于居民家庭供電控制系統。
目前，城鄉居民家庭所用的電度表，通常是靠內部鐵心的電磁作用，來驅動轉盤旋轉帶動計度器工作，反應出消耗電能的數量，由收費人員計算應交的電費。其缺點是電業部門不能控制供電，不便于收費管理；人工抄表計量不但準確度差，而且增加收費人員的勞動強度；使用中無法對電網電壓峰、谷、平段進行區別計量，不利于科學管理。
本實用新型的目的是針對上述存在的缺點，提供一種用電計量準確，可減輕收費人員勞動強度，便于科學管理的多功能智能電度表。
本實用新型的技術要點是它由信號傳感部分、整形部分、數據處理部分和輸出部分構成，信號傳感部分包括光電傳感電路、電流傳感電路、電壓傳感電路、漏電傳感電路，整形部分包括濾波整形電路和放大整形電路，數據處理部分包括微處理器、按鈕開關電路和智能卡，輸出部分包括顯示接口電路、顯示器、輸出接口電路、狀態顯示電路、光電耦合及驅動控制電路、音響電路。其特征是由發光管DD、接收管NT1等構成的光電傳感電路，經阻容元件和反相器U10A構成的濾波整形電路至微處理器的單片機U01端腳14；兩路分別由于簧管GH1和GH2組成的電流傳感電路，經兩路分別為阻容元件、反相器U10B和阻容元件、反相器U10C的濾波整形電路，至微處理器的單片機U01的13腳和1腳；電壓傳感電路中取自市電經BB變壓、整流、濾波給出的三路分壓輸出，經比較器U08放大整形送微處理器的單片機U01的15、10、17腳由零序感器LX和電壓放大器U11等構成的漏電傳感電路，經比較器U08放大整形送單片機U01的11腳單片機U01的端腳P11～P12和P13～P17，分別與由兩路阻容元件、反相器U10F及U10E構成的按鈕開關電路和智能卡U13相連單片機U01數據總線P00～P07經8D鎖存器U03接存儲器U02的A0～A7選址端，單片機U01的P20～P24端口連存儲器U02的A8～A12選址端；三輸入端與8D鎖存器U03相連的三一八譯碼器U04三輸出端，分別接顯示接口電路的8D鎖存器U05、U06控制端和輸出接口電路的8D鎖存器U07控制端，單片機U01的數據線P00～P07送鎖存器U05、U06、和U07的輸入端腳；8D鎖存器U05和U06的輸出端腳，經驅動器U12和電阻排RY1至顯示器的4只7段數碼管陽極和陰極；8D鎖存器U07輸出端腳分別接工作狀態指示的發光二極管LED1～LED6、輸出經晶體三極管T2連繼電器J的光電耦合管H2輸入端和音響電路。
本實用新型的優點是可對居民用電量進行科學的管理，收費人員不需到每戶去抄表計費，減輕了收費人員的勞動強度，其用電計量準確。它集自動收費、電度計量、漏電保護、過壓保護、過流保護等多種安全保障功能于一體，功能齊全，性能穩定可靠。


圖1為本實用新型的電路結構框圖；圖2為本實用新型的電路原理圖；圖3為本實用新型的系統軟件框圖。
從圖2可見，與單片機U01的X1、X2端腳相接有由電容C04、C05和晶振CRY構成的時鐘電路；單片機U01的RESET端連接由反相器U10D、電容C011，二極管D09、電阻R027構成的上電復位電路；二極管D06、D07、D08和充電電池E1構成電池供電電路，其Vcc接至U01的40腳；電阻R022～R026、穩壓管Z1和比較器U09A構成U01的掉電檢測電路，U09A的2腳接至U01的12腳。與8D鎖存器U07輸出端腳19(Q7端)相連的音響電路，由電阻R036、晶體三極管T和蜂鳴器FM構成。
工作原理是電度表的脈沖信號由光電傳感電路產生，其接收管NT1射極輸出信號經R09、C01、C10A濾波整形，U10A第2腳輸出送到U01的14腳檢測過流傳感信號由于簧管GH1對交流220V端負載消耗的電流感應在電阻RH1上產生，信號經R010、C02和史密特觸發器U10B濾波整形，U10B第4腳輸出至U01的13腳檢測，低電平有效。超負荷電流傳感信號由于簧管GH2對交流220V端負載消耗的電流感應在電阻RH2上產生，信號經R011、C03和史密特觸發器U10C濾波整形，U10C第6腳輸出由U01的第1腳檢測，低電平有效。過壓、電壓峰和電壓谷信號的產生，均是對A點電壓分壓實現的，而A點電壓是經變壓器BB、二極管D01～D04整流和電容器CC濾波后產生的直流電壓，過壓由R01、R02對A點電壓分壓產生，經R012送到U08第4腳，與U08的第5腳基準電壓比較放大，基準電壓由R22和Z2產生，電壓為3.5V，當高于3.5V時，則U08第2腳輸出低電平，被U01的15腳檢測，低電平有效。電壓峰檢測過程同上，信號由R03、R04產生，送到U08的第6腳與7腳3.5V基準電壓比較放大，U08的第1腳輸出由U01的10腳檢測，低電平有效。電壓谷信號R05、R06產生送到U08的第8腳，與9腳3.5V基準電壓比較放大，U08的第14腳輸出，由U01的17腳檢測高電平有效。漏電信號由零序互感器產生，信號經U11電路放大，由D05、R021和C010電路將U11放大的交流信號變成直流信號，送到U08的第10腳與第11腳基準電壓比較，U08的第12腳輸出由U01的11腳檢測低電平有效。由U01P00～P07端接輸出的八位地址A0～A7被U03鎖存，U01的高位地址由P2.0～P2.7端輸出，地址送出后由P00～P07端接著輸出控制命令(8位數據)在U01的16腳(WR)信號控制下，U04的13腳輸出有效。控制命令被鎖存到U07中，由Q0～Q7輸出控制信號，U07的Q0～Q5端控制狀態指示器LED1～LED6高電平有效，U07的Q6端通過光耦合器H2驅動三極管T2控制繼電器J動作，報警信號由U07的Q7端輸出，通過三極管T1控制蜂鳴器FM發出報警信號，低電平有效。四個數碼管LED03～LED00的位控制信號由U05鎖存，鎖存過程同U07，由U12分別驅動LED03～LED00，數碼管段顯示控制信號由U06鎖存，鎖存過程同U07，通過限流電阻RY1驅動數碼管的字段。U02是用來存放系統程序和數表。U04是U05、U06、U07地址譯碼器。上電復位信號由R027、C011產生，經U10D史密特觸發器整形，第8腳輸出到U01的RESET端，高電平有效，掉電檢測信號由R022、R023分壓，再與R024、Z1構成的基準電壓進行比較，由U09A的2腳輸出產生，當芯片供電電壓低于4.5V時產生掉電信號，低電平有效。按鈕開關AN1和AN2按下時，U10F第12腳和U10E第10腳均輸出高電平，由U01的第2腳和第3腳檢測。U13采用GPM416，其讀寫操作符合GEMPLUS公司GPM416－5V產品標準。
本產品使用時，用戶持卡(由供電部門發放)到供電部門購買電量，將存入電量的智能卡(GPM416)插入電表中。電表首先對智能卡進行識別處理，若密碼正確(并且智能卡上存有電量)，則接通供電電源，開始正常工作；若密碼不正確(不是本供電部門發行的智能卡)，則切斷電源，停止向用戶供電，并發出聲光報警，提醒用戶更換正確的智能卡。在運行過程中，電表隨時顯示當前電網電壓的峰、谷、平狀態，提示用戶經濟用電。因漏電、過流及長時間超負荷用電等異常情況引起的跳閘斷電，當異常情況消除后，若要恢復用電，用戶只需要按一下復位按鈕(AN2)即可；而因過壓引起的跳閘斷電，當電網電壓恢復正常后，電表可自動接通供電電源。在正確運行過程中，用戶可按一下顯示按鈕(AN1)，隨時查看當前的剩余電量。
權利要求1.一種多功能智能卡電度表，其特征是由發光管DD、接收管NT1構成的光電傳感電路，經阻容元件和反相器U10∶A構成的濾波整形電路至微處理器的單片機U01端腳14；兩路分別由于簧管GH1和GH2組成的電流傳感電路，經兩路分別為阻容元件、反相器U10∶B和阻容元件、反相器U10∶C的濾波整形電路，至微處理器的單片機U01的13腳和1腳；電壓傳感電路中取自市電經BB變壓、整流、濾波給出的三路分壓輸出，經比較器U08放大整形送微處理器的單片機U01的15、10、17腳；由零序感器LX和電壓放大器U11等構成的漏電傳感電路，經比較器U08放大整形送單片機U01的11腳；單片機U01的端腳P11～P12和P13～P17，分別與由兩路阻容元件、反相器U10∶F及U10∶E構成的按鈕開關電路和智能卡U13相連；單片機U01數據總線P00～P07經8D鎖存器U03接存儲器U02的A0～A7選址端，單片機U01的P20～P24端口連存儲器U02的A8～A12選址端；三輸入端與8D鎖存器U03相連的三一八譯碼器U04三輸出端，分別接顯示接口電路的8D鎖存器U05、U06控制端和輸出接口電路的8D鎖存器U07控制端，單片機U01的數據線P00～P07送鎖存器U05、U06、和U07的輸入端腳；8D鎖存器U05和U06的輸出端腳，經驅動器U12和電阻排RY1至顯示器的4只7段數碼管陽極和陰極；8D鎖存器U07輸出端腳分別接工作狀態指示的發光二極管LED1～LED6、輸出經晶體三極管T2連繼電器J的光電耦合管H2輸入端和音響電路。
專利摘要本實用新型屬于檢測用電量的電度表，適用于居民家庭供電控制系統。它由信號傳感部分、整形部分、數據處理部分和輸出部分構成。本實用新型的優點是可對居民用電量進行科學的管理，收費人員不需到每戶去抄表計費，減輕了收費人員的勞動強度，其用電計量準確。
文檔編號G01R22/00GK2179978SQ93230000
公開日1994年10月19日 申請日期1993年12月24日 優先權日1993年12月24日
發明者朱家榮, 馮武田, 劉永春 申請人:沈陽百事卡數據設備有限公司, 中國科學院沈陽自動化研究所