專利名稱：電力用抄表裝置及其執(zhí)行顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電力用抄表裝置及其執(zhí)行顯示裝置。
現(xiàn)有的機械式電度表需用電管理部門定期逐戶抄表，費時，費力，并給用戶正常生活帶來干擾和不便，還是一種先用電后收費的管理辦法。目前使用的卡式電度表，雖然能實現(xiàn)預付費等功能，但仍有因不及時預付費而突然被停電等不足之處。
本實用新型就是為克服現(xiàn)有技術(shù)的上述的不足之處而開發(fā)出本發(fā)明，其目的是提供了一種可利用電力線載波傳輸信息，集中進行電力抄表的電力用抄表裝置及其執(zhí)行顯示裝置。
為了實現(xiàn)所述目的，本電力用抄表裝置包括微機、相位選擇和調(diào)制解調(diào)器電路，所述微機依次與接口電路、所述調(diào)制解調(diào)器電路和所述相位選擇及驅(qū)動電路連接；以及上述微機又與所述相位選擇及驅(qū)動電路連接，進行相位掃描檢測。
若采用本電力抄表裝置，則可以和多個用戶執(zhí)行顯示裝置通過低壓供電網(wǎng)相連接，并與用戶執(zhí)行顯示裝置之間通過信號調(diào)制與解調(diào)實現(xiàn)遠距離通信，收集各用戶用電數(shù)據(jù)。
根據(jù)本實用新型的抄表裝置，其中所述調(diào)制解調(diào)器電路具有電力線載波集成芯片，所述電力線載波集成芯片的載波信號輸入輸出端與電網(wǎng)耦合裝置相連。
根據(jù)本實用新型的抄表裝置，其中所述接口電路依次由電平轉(zhuǎn)換電路、隔離電路和反相電路串接組成。
根據(jù)本實用新型的抄表裝置，其中所述電平轉(zhuǎn)換電路是反相器，所述隔離電路是光耦合器。
本實用新型的執(zhí)行顯示裝置包括單片機單元電路、電能檢測電路、調(diào)制解調(diào)器電路，還包括輸入保護及斷電控制電路、直流電源及掉電檢測電路，所述單片機單元電路的各端口，分別與所述控制輸入保護及斷電控制電路、所述電能檢測電路、所述直流電源及掉電檢測電路輸出端連接，以及所述調(diào)制解調(diào)器電路連接。
并且，本實用新型的執(zhí)行顯示裝置，進而包括所述單片機單元電路是由單片機U8，地址鎖存器U9和存儲器U10構(gòu)成的執(zhí)行控制部分和顯示電路部分構(gòu)成。
所述顯示電路部分包括線驅(qū)動器U11，共陰數(shù)碼管U12、三極管Q4～Q9和電阻R22～R27，所述單片機U8的P1.2～P1.7口分別接三極管Q4～Q9的基極，由Q4～Q9的集電極分別與所述數(shù)碼管U12每一位連接；并且所述線驅(qū)動器U11的1Y1～1Y4、2Y1～2Y4分別連接到所述數(shù)碼管U12的各位。
所述輸入保護及斷電控制電路由反相器依次連接電阻、三極管基極、所述三極管集電極連接并聯(lián)的繼電器和二極管而構(gòu)成斷電控制電路；輸入保護電路由壓敏電阻MY1與MY2跨接于兩相電線間，而熱敏電阻RTC1與RTC2串接于各自相電線上構(gòu)成。
本實用新型的裝置用于對低電壓用戶電度表進行自動抄表，用戶使用電能量的信息通過低壓電力線傳送到電力抄表裝置，由其中的計算機進行處理，自動完成，從而節(jié)省了人工抄表的費時費力，以及勞累與辛苦，又有利于用戶的住宅安全。本裝置具有查詢、統(tǒng)計各個用戶的用電情況、實行分時計費、向用戶執(zhí)行顯示裝置傳輸用戶累計用電量及電費、且可遠端修改用戶執(zhí)行顯示裝置中的電表參數(shù)、根據(jù)需要可切斷向用戶供電的通路等功能，便于電力管理部門對用電進行管理。用戶執(zhí)行顯示裝置可暫存用電數(shù)據(jù)、并隨時準備向電力抄表裝置發(fā)送。用戶執(zhí)行顯示裝置也可隨時查詢用電量、電費等信息，方便用戶，做到心中有數(shù)，指導科學用電，減少電路損耗。具有掉電數(shù)據(jù)保持功能，即電表內(nèi)數(shù)據(jù)能夠?qū)崿F(xiàn)掉電保護，電源恢復時，內(nèi)存數(shù)據(jù)不會丟失。
圖一是本實用新型的由電力抄表裝置和執(zhí)行顯示裝置構(gòu)成的系統(tǒng)框圖；圖二是電力抄表裝置組成框圖；圖三示出的是調(diào)制解調(diào)器電路；圖四示出的是接口電路框圖；圖五示出的是圖4所示接口電路的具體電路圖；圖六示出相位選擇及驅(qū)動電路的組成框圖圖七為圖六所示相位選擇及驅(qū)動電路的具體電路圖。
圖八示出的是用戶執(zhí)行顯示裝置電路框圖圖九是單片機單元電路；圖十示出的是輸入保護及斷電控制電路。
下面，結(jié)合各附圖
，詳細說明本實用新型。
由電力用抄表裝置(即，電力抄表裝置)和多個用戶執(zhí)行顯示裝置(即，執(zhí)行顯示裝置)組成電力抄表系統(tǒng)。本系統(tǒng)框圖如圖一所示。電力抄表裝置和多個用戶執(zhí)行顯示裝置(A1A2..B1B2..C1C2..)通過低壓供電網(wǎng)相連接。電力抄表裝置和用戶執(zhí)行顯示裝置之間通過信號調(diào)制與解調(diào)實現(xiàn)遠距離通信。電力抄表裝置可查詢、統(tǒng)計各個用戶的用電情況、實行分時計費、向用戶執(zhí)行顯示裝置傳輸用戶累計用電量及電費、且可遠端修改用戶執(zhí)行顯示裝置電表參數(shù)、根據(jù)需要可切斷向用戶供電的通路，并統(tǒng)計各相用戶用電情況，指導科學用電減少線路損耗。用戶執(zhí)行顯示裝置可暫存用電數(shù)據(jù)、并隨時準備向電力抄表裝置發(fā)送。用戶執(zhí)行顯示裝置可顯示用戶累計用電量，及電費(或預付費金額)，并具有切斷向用戶供電的功能。用戶電表內(nèi)數(shù)據(jù)能夠?qū)崿F(xiàn)掉電保護。
電力抄表裝置組成框圖，如圖二所示。電力抄表裝置由微機1、接口電路2、調(diào)制解調(diào)器電路3、相位選擇及其驅(qū)動電路4部分組成。其中微機1可發(fā)出抄表和其它有關(guān)指令，并完成數(shù)據(jù)統(tǒng)計，用戶管理。接口電路2是微機1的串口RS-232C電平與調(diào)制解調(diào)器電路3的TTL電平之間的轉(zhuǎn)換接口?？赏瓿晌C1與調(diào)制解調(diào)器電路3之間信號傳輸及控制調(diào)制解調(diào)器電路3的收/發(fā)狀態(tài)。調(diào)制解調(diào)器電路3完成電力抄表裝置發(fā)送信號的調(diào)制及由各個用戶執(zhí)行顯示裝置傳送信號的解調(diào)。相位選擇及其驅(qū)動電路4可由電平轉(zhuǎn)換電路、相位選擇電路、隔離電路和驅(qū)動電路等部分組成，通過電力抄表裝置發(fā)出控制指令，實現(xiàn)對A、B、C三相的輪流掃描，分別完成對各相電網(wǎng)負載用荷的檢測。
圖三所示為調(diào)制解調(diào)器電路。采用電力線載波集成芯片LM1893，使調(diào)制解調(diào)器的電路簡單、可靠。其中，由腳1、2之間的電容C8確定載波頻率；腳18所接電位器RW1可微調(diào)載波頻率。載波頻率可工作在50KHZ～300KHZ之間。腳3、4之間串接電阻R3、電容C7為內(nèi)部鎖相環(huán)路RC濾波電路。腳6所接電容C6為保持電容。腳7串接電阻R2、電容C5到地，構(gòu)成電平自動控制電路。腳8、9短接。腳10為載波信號輸入輸出端，經(jīng)變壓器T1、濾波電路L1C1,L2C2，通過接頭⑤、⑥與相位選擇及驅(qū)動電路4相連。腳11為穩(wěn)壓輸出端，該端的電阻R4接+Vcc，另一個電阻R5與腳12連接。腳13接地電容C10消除窄脈沖噪聲。腳14為地、腳15為工作電源+Vcc。腳16接地電容C9構(gòu)成限幅器濾波器。腳17為數(shù)據(jù)輸入端，腳12為數(shù)據(jù)輸出端，腳5為收/發(fā)控制端。腳17、5、12分別通過①、②、③與接口電路相連。
該電網(wǎng)耦合裝置包括接于變壓器T1的濾波電路L1、C1與L2、C2同電網(wǎng)兩相耦合，變壓器T1次級的中點串接電阻R1和穩(wěn)壓管Z1到地，并且次級兩端接有電容C3，一端接電容C4和+Vcc，電容C4的另一端接地。電力線載波集成芯片LM1893的腳10作為載波信號輸入輸出端就接到串接電阻R1和穩(wěn)壓管Z1之間的結(jié)點上。
圖四所示為接口電路框圖，它完成RS-232C與調(diào)制解調(diào)電路之間的接口功能，依次由電平轉(zhuǎn)換電路5、隔離電路6、反相電路7串接組成，其信號通過調(diào)制解調(diào)器電路3，實現(xiàn)半雙工通信。
圖五所示為具體接口電路圖。從微機串口1的RS-232C總線DB-25插頭中共引出4條線。其中TXD數(shù)據(jù)發(fā)送端2，連接U2:1，例如MC1489將RS-232C電平轉(zhuǎn)換為TTL電平，再連接光耦合器U4:1，例如521-4，經(jīng)過該光耦合器進行隔離、又連接到非門U5:1，例如74LS04，使之反相后，通過接頭①與調(diào)制解調(diào)器相連。從調(diào)制解調(diào)器傳送來的信號由接頭③經(jīng)U5:3，例如74LS04反相、再經(jīng)光耦器U4:3，例如521-4隔離，通過U3，例如MC1488將TTL電平轉(zhuǎn)換為RS-232C電平，與RS-232C總線的數(shù)據(jù)接收端RXD，即3端相連。RS-232C的7端SG為信號地。RS-232C的RTS數(shù)據(jù)請求發(fā)送端4，連接U2:2，例如MC1489將RS-232C電平轉(zhuǎn)換為TTL電平，再連U4:2，例如521-4光耦隔離、再連U5:2，例如74LS04使之反相后，通過接頭②與調(diào)制解調(diào)器相連，此線用來控制調(diào)制解調(diào)器收/發(fā)工作狀態(tài)。光耦合器U4:1、U4:2和U4:3分別接有R7、R8；R9、R10和R11到電源Vcc。
圖六是圖二中所示相位選擇及驅(qū)動電路4的組成框圖。該相位選擇及驅(qū)動電路依次由電平轉(zhuǎn)換電路8、相位選擇電路9、隔離電路10和驅(qū)動電路11部分串聯(lián)組成。
圖七為圖六所示相位選擇及驅(qū)動電路的具體電路圖。由它實現(xiàn)對A、B、C三相的掃描檢測。從微機串口2 RS-232C接口總線DB-25插頭中，共引出3條線。通過控制請求發(fā)送RTS(4端)和數(shù)據(jù)終端準備好DTR(20端)兩線的狀態(tài)，確定選擇A、B、C三相中的哪一相。其中如圖六所示的框圖中的各部分，在圖七中則分別具有:電平轉(zhuǎn)換電路8為包括U2:3和U2:4；相位選擇電路9是由U6:1、U6:2、U6:3、和U6:4并按下列真值表組成的邏輯電路。更具體地說，所述相位選擇電路包括四個二與非門是這樣連接的，該與非門U6:1和U6:2的輸入端并聯(lián)，且U6:1的輸出端連接U6:3和U6:4的一個輸入端，該U6:2的輸入端和輸出端分別與該U6:3和U6:4的另一個輸入端連接；隔離電路10包括U7:1、U7:2和U7:3以及電阻R13～R18；和驅(qū)動電路11實質(zhì)上是功率三極管Q1、Q2、Q3其集電極分別串接并聯(lián)的二極管D1和繼電器J1、D2和J2及D3和J3。
當DTR為低電平時，通過U2:3例如MC1489將RS-232C電平轉(zhuǎn)換為TTL電平，由U6:1，例如74LS00反相，輸出低電平再由光耦器U7:1，例如521-4隔離后，使三極管Q1導通，驅(qū)動繼電器J1動作，控制常開觸點K1閉合，使接頭⑤與A相相連。而此時，由于U6:3，例如74LS00和U6:4，例如74LS00輸出為高電平，分別經(jīng)光耦器U7:2和U7:3隔離后，使三極管Q2、Q3截止，繼電器J2、J3無動作，常開觸點K2、K3保持開的狀態(tài)，因而接頭⑤與B相、C相處于斷開狀態(tài)。當DTR為高電平、RTS為低電平時，U2:3輸出為低電平，U6:1輸出為高電平，光耦器U7:1輸出端為低電平，使Q1截止，J1不動作，K1處于打開狀態(tài)，⑤與A相斷開；而U6:2輸出低電平，U6:4輸出高電平，U7:3輸出為低電平，Q3截止，K3處于打開狀態(tài)，⑤與C相不通，而U6:3輸出為低電平，U7:2輸出為高電平使Q2導通，觸點K2吸合，而使接頭⑤只與B相連。而當DTR為高電平、RTS也為高電平時，則Q1與Q2截止，K1、K2處于常開狀態(tài)，而Q3導通，使K3吸合，使接頭⑤只與C相相連。其真值表為DTRRTS接通相位0 0A0 1A1 0B1 1C由此可見，由微機1可通過相位選擇及驅(qū)動電路4使⑤端分別與A、B、C三相中的任一相而且僅僅只有其中的一相相接通，完成對A、B、C三相的掃描檢測。
圖八所示為用戶的執(zhí)行顯示裝置電路框圖。它由輸入保護及斷電控制電路12、單片機單元電路13、電能檢測電路14、直流電源及掉電檢測電路15、調(diào)制解調(diào)器電路16組成。電能檢測電路14與常用的相同，而調(diào)制解調(diào)器電路16如圖三所示，故說明從略。
單片機單元電路13與電能檢測電路14和直流電源及掉電檢測電路15輸出端連接，接收其輸出信號。該單片機單元電路13與調(diào)制解調(diào)器電路16連接，根據(jù)調(diào)制解調(diào)器電路16來的信號，控制輸入保護及斷電控制電路12執(zhí)行輸入保護及斷電，或根據(jù)調(diào)制解調(diào)器電路16來的信號，讀出電能檢測電路14和直流電源及掉電檢測電路15信息，送往電力抄表裝置。
單片機單元電路13，如圖九所示。由單片機(CPU)U8，例如80C31，地址鎖存器U9:74LS373和存儲器U10:27128構(gòu)成執(zhí)行控制部分。通過線驅(qū)動器U11:74240，共陰數(shù)碼管U12、三極管Q4～Q9和電阻R22～R27完成顯示功能。單片機的P1.2～P1.7口分別接三極管Q4～Q9的基極，由Q4～Q9的通斷來控制數(shù)碼管每一位的亮暗。開關(guān)S合上時，引起/INT0中斷，顯示電量及電費。當?shù)綦姍z測電路11檢測到掉電時使/INT1中斷，單片機進入掉電保護狀態(tài)。電表回轉(zhuǎn)盤形成的電脈沖與80C31的T0相連，計數(shù)/定時器T0計數(shù)輸入脈沖數(shù)。TXD、RXD、P1.1口與調(diào)制解調(diào)器電路16相連。TXD發(fā)送信號到調(diào)制解調(diào)器電路16、RXD接收調(diào)制解調(diào)器電路16來的信號，P1.1口控制調(diào)制解調(diào)器電路16的收/發(fā)工作狀態(tài)，P1.0口控制斷電控制電路12。當P1.0口輸出高電平時、向用戶正常供電、當P1.0口輸出低電平時，通過斷電控制電路12切斷向用戶供電的通路。
U8的P0.0～P0.7分別與U9的D0～D7、U10的D0～D7、U11的1A1～1A4、2A1～2A4連接。U8的P2.0～P2.5分別與U10的A8～A13。U9的Q0～Q7與U10的A0～A7連接。U11的1Y1～1Y4、2Y1～2Y4分別連接到U12的各位。其它各處與常規(guī)一樣，如圖所示，說明從略。
輸入保護及斷電控制電路12，如圖十所示。其中U13:7404、電阻R29、三極管Q10、繼電器J4和二極管D6構(gòu)成斷電控制電路。當單片機輸出P1.0接頭④為高電平時，信號通過反相器U13和電阻R29使三極管Q10截止，與二極管D6并聯(lián)的繼電器J4的常閉觸點K4閉合，向用戶正常供電，當單片機輸出P1.0接頭④，為低電平時，通過反相器U13使繼電器動作，K4斷開，切斷向用戶供電通路。保險絲F1、保險絲F2、壓敏電阻MY1、MY2、熱敏電阻RTC1、RTC2構(gòu)成輸入保護電路。當工作電流超過保險絲最大允許電流時，保險絲熔斷，保護其它電路。當輸入電壓過高時，壓敏電阻MY1、MY2短路；有大的輸入電流時，熱敏電阻RTC1、RTC2增大，從而可防止大的電壓和電流對其它的電路的沖擊與干擾。使各電路得到保護。
權(quán)利要求1.一種電力用抄表裝置，包括微機、相位選擇和調(diào)制解調(diào)器電路，其特征在于，所述微機依次與接口電路、所述調(diào)制解調(diào)器電路和所述相位選擇及驅(qū)動電路連接；上述微機又與所述相位選擇及驅(qū)動電路連接，進行相位掃描檢測。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抄表裝置，其特征在于，所述調(diào)制解調(diào)器電路具有電力線載波集成芯片，所述電力線載波集成芯片的載波信號輸入輸出端與電網(wǎng)耦合裝置相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的抄表裝置，其特征在于，所述接口電路依次由電平轉(zhuǎn)換電路、隔離電路和反相電路串接組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的抄表裝置，其特征在于，所述電平轉(zhuǎn)換電路是反相器，所述隔離電路是光耦合器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的抄表裝置，其特征在于，所述相位選擇及驅(qū)動電路是由依次電平轉(zhuǎn)換電路、相位選擇電路、隔離電路和驅(qū)動電路部分串聯(lián)組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的抄表裝置，其特征在于，所述相位選擇電路包括多個與非門，與非門U6:1和U6:2的輸入端并聯(lián)，所述U6:1的輸出端連接U6:3和U6:4的一個輸入端，所述U6:2的輸入端和輸出端分別與所述U6:3和U6:4的另一個輸入端連接。
7.一種執(zhí)行顯示裝置包括單片機單元電路、電能檢測電路、調(diào)制解調(diào)器電路，其特征在于，還包括輸入保護及斷電控制電路、直流電源及掉電檢測電路，所述單片機單元電路的各端口，分別與所述輸入保護及斷電控制電路、所述電能檢測電路、所述直流電源及掉電檢測電路輸出端連接，以及所述調(diào)制解調(diào)器電路連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的執(zhí)行顯示裝置，其特征在于，所述單片機單元電路是由單片機U8，地址鎖存器U9和存儲器U10構(gòu)成執(zhí)行控制部分和顯示電路部分構(gòu)成。
9.根據(jù)權(quán)利要求9所述的執(zhí)行顯示裝置，其特征在于，顯示電路部分包括線驅(qū)動器U11，共陰數(shù)碼管U12、三極管Q4～Q9和電阻R22～R27，所述單片機U8的P1.2～P1.7口分別接三極管Q4～Q9的基極，由Q4～Q9的集電極分別與所述數(shù)碼管U12每一位連接；并且所述線驅(qū)動器U11的1Y1～1Y4、2Y1～2Y4分別連接到所述數(shù)碼管U12的各位。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的執(zhí)行顯示裝置，其特征在于，所述輸入保護及斷電控制電路由反相器依次連接電阻、三極管基極、所述三極管集電極連接并聯(lián)的繼電器和二極管而構(gòu)成斷電控制電路；輸入保護電路由壓敏電阻MY1與MY2跨接于兩相電線間，而熱敏電阻RTC1與RTC2串接于各自相電線上構(gòu)成。
專利摘要本實用新型提供電力用抄表裝置,包括:微機、相位選擇和調(diào)制解調(diào)器電路,所述微機依次與接口電路、調(diào)制解調(diào)器電路和相位選擇及驅(qū)動電路連接;上述微機連接又與所述相位選擇及驅(qū)動電路連接。執(zhí)行顯示裝置由單片機單元電路分別與輸入保護及斷電控制電路、電能檢測電路、直流電源及掉電檢測電路輸出端連接和調(diào)制解調(diào)器電路連接構(gòu)成。本裝置具有查詢、統(tǒng)計、計費、向用戶顯示用電量及電費、以及切斷供電等功能。
文檔編號G01R11/00GK2335147SQ9821818
公開日1999年8月25日 申請日期1998年8月12日 優(yōu)先權(quán)日1998年8月12日
發(fā)明者梁福平, 劉國忠 申請人:梁福平, 劉國忠