專利名稱：智能電費(fèi)計(jì)價(jià)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于一種電能計(jì)量裝置，具體地說(shuō)它是將電能轉(zhuǎn)化為電費(fèi)并進(jìn)行管理的專用設(shè)備。
隨著電力工業(yè)發(fā)展和家用電器的普及，城市及大多數(shù)農(nóng)村已經(jīng)形成電力工業(yè)最龐大的用戶網(wǎng)。但目前電管水平落后，依靠人工抄表記錄管理電費(fèi)仍是最主要的管理模式，這不但造成人工極大的浪費(fèi)，而且由于不能及時(shí)收繳電費(fèi)和先用電后交費(fèi)的狀況給電力工業(yè)的發(fā)展造成很大的困難。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)每年給國(guó)家造成損失達(dá)十多億元。而且，落后的管理形式無(wú)法對(duì)龐大而分散用戶用電情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，使電力工業(yè)的規(guī)劃發(fā)展和平衡供電的設(shè)想根本無(wú)從談起。為改變這種狀態(tài)本行業(yè)內(nèi)技術(shù)人員做出了很大努力，設(shè)計(jì)了多種自動(dòng)收費(fèi)管理的裝置。如北京市曾試推廣的磁卡收費(fèi)裝置，河北試推廣的自閉鎖式計(jì)費(fèi)卡等。前者因成本昂貴廣用戶難以接受，后者因采樣抗干擾能力較差而故障率太高，至今，仍沒(méi)有一個(gè)廉價(jià)而可靠的方案為電管部門(mén)和廣大用戶的同時(shí)接受，使該項(xiàng)工作遲遲沒(méi)有進(jìn)展。
本實(shí)用新型的發(fā)明目的即是提供一個(gè)簡(jiǎn)單易行的自動(dòng)電費(fèi)計(jì)價(jià)裝置，使其成本降低至用戶可以接受的水平，又具有相對(duì)穩(wěn)定而可靠的計(jì)量精度，為先交費(fèi)后用電自動(dòng)管理的實(shí)施創(chuàng)造條件。
本設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于準(zhǔn)確地將用戶的用電量記錄下來(lái)，轉(zhuǎn)化為貨幣值，然后從用戶預(yù)交款中減去該值，計(jì)算結(jié)果大于零時(shí)整個(gè)裝置處于送電狀態(tài)，當(dāng)結(jié)果接近某一危險(xiǎn)值(如相當(dāng)于1—2度電價(jià)時(shí))裝置向用戶報(bào)警，提示應(yīng)再購(gòu)電。當(dāng)該值達(dá)到零時(shí)自動(dòng)切斷電源。這樣的設(shè)計(jì)，還可以在采樣電量轉(zhuǎn)化為貨幣量時(shí)，在管理程序中設(shè)置峰、谷時(shí)間系數(shù)從而實(shí)現(xiàn)峰、谷值分時(shí)收費(fèi)，只須定期校正微處理器中的時(shí)鐘的峰谷值時(shí)區(qū)劃定和確定峰、谷期收費(fèi)值即可。根據(jù)以上構(gòu)思本計(jì)價(jià)器的結(jié)構(gòu)中包括用戶耗電采樣電路、購(gòu)電量輸入電路、內(nèi)設(shè)定管理程序的微處理器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和電路工作電源。耗電采樣電路將用戶耗電量轉(zhuǎn)化為數(shù)字脈沖信號(hào)輸入微處理器，用戶的購(gòu)電量(以貨幣值形式)從購(gòu)電量輸入接口讀進(jìn)微處理器。微處理器隨時(shí)處理計(jì)算用戶所剩余的電費(fèi)所得出的結(jié)果信號(hào)送至執(zhí)行機(jī)構(gòu)。整個(gè)置設(shè)在用戶電度表和用電器之間，市電須經(jīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)送至用戶的用電器。當(dāng)用戶按時(shí)交費(fèi)，保持微處理器內(nèi)貯存永遠(yuǎn)大于零就能獲得持續(xù)的供電。當(dāng)未能及時(shí)交費(fèi)而使微處理器內(nèi)存數(shù)等于零時(shí)則要受到停電處罰，當(dāng)用戶重新購(gòu)買電費(fèi)并用電卡輸入后則供電可立即恢復(fù)。
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用的目的是如何實(shí)現(xiàn)的。


圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖。
圖2為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例電原理示意圖。
圖3為配套電費(fèi)卡示意圖。
圖4為微處理器中管理程序的框圖。
其中1代表耗電采樣電路，2代表微處理器，3代表購(gòu)電量輸入接口，4代表執(zhí)行機(jī)構(gòu)，5代表工作電源，M代表用戶電度表，CP代表紅外光電耦合管，J代表繼電器，LED表示發(fā)光二極管，101代表脈沖信號(hào)發(fā)生電路，102代表放大整形電路。
從附圖2可以看采樣電路1由傳感器CP、脈沖信號(hào)發(fā)生電路101、放大整形電路102三部分組成，由傳感器CP將電度表中轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)數(shù)記錄下來(lái)并送至脈沖信號(hào)發(fā)生電路101。這樣每轉(zhuǎn)一圈即同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)小脈沖信號(hào)，由電路101產(chǎn)生的尖脈沖信號(hào)經(jīng)放大整形電路102處理成標(biāo)準(zhǔn)的TTL電平信號(hào)送入了微處理器2。脈沖信號(hào)累加數(shù)字量經(jīng)一定數(shù)學(xué)模式處理轉(zhuǎn)化為貨幣數(shù)值信號(hào)(具體處理根據(jù)電管局的要求可以選定峰、谷時(shí)分別計(jì)費(fèi)方法)。這里傳感器CP采用紅外耦合的光電管，具體可將CP設(shè)置在電度表轉(zhuǎn)盤(pán)的上或下側(cè)位。具體在電度表轉(zhuǎn)盤(pán)上設(shè)置黑色圓點(diǎn)標(biāo)記，然后校對(duì)光電管中發(fā)光二極管和光敏三極管管的位置，使每電度表轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)一周光敏三極管截止一次，從而記錄下轉(zhuǎn)數(shù)信號(hào)，并使其送至脈沖信號(hào)發(fā)生電路101的觸發(fā)端。電路101具體是由三極管BG1及外圍阻容元件搭成的一個(gè)脈沖放大電路，三極管的發(fā)射極和基極接在光敏三極管的兩個(gè)腳上，每當(dāng)光敏三極管截止一次則該電路即輸出一個(gè)尖脈沖信號(hào)。該脈沖信號(hào)送至放大整形電路102具體是由一個(gè)比較放大器IC2及反相觸發(fā)器IC3組成，生成標(biāo)準(zhǔn)的TTL電平。每當(dāng)電度表轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)一圈即輸入微處理器9腳一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號(hào)。這樣就可以非常準(zhǔn)確可靠的記錄下用戶的耗電量。
購(gòu)電量輸入接口3實(shí)際是用戶電卡和微處理器2之間設(shè)置的一個(gè)并行插座，用來(lái)實(shí)現(xiàn)微處理器2和用戶電卡之間的連接，為了實(shí)現(xiàn)讀信號(hào)輸入在接口上設(shè)置有電阻R1、接鈕開(kāi)關(guān)K組成的輸入信號(hào)觸發(fā)器，接在微理器的20腳、19腳之間。當(dāng)電卡插入接口后按動(dòng)K即給微處理器2一個(gè)讀信號(hào)將電費(fèi)讀入微處理器2的特定有貯器內(nèi)并和原剩余值累加后存貯下來(lái)，讀結(jié)束后CPU即刻發(fā)出清零信號(hào)擦去電卡上的以密碼形式記錄的用戶標(biāo)識(shí)碼和貨幣值碼。在該接口上還附加有一個(gè)由電阻R2、R3、發(fā)光二極管LED與三極管BG2搭成的一個(gè)電費(fèi)將盡警告電路裝置。其BG2的基極通過(guò)電阻R3接在微處理器的15腳上，在電費(fèi)余額到達(dá)或超過(guò)臨界值時(shí)由15腳發(fā)出一個(gè)導(dǎo)通電平使LED發(fā)光示警。這里所采用的用戶電卡設(shè)計(jì)成EEPROM是考慮其成本低廉和微處理器聯(lián)系方便，且自備防丟失電源，又有足夠編碼量可以實(shí)現(xiàn)用戶碼、電力局特定碼和貨幣值碼的混合編碼的信號(hào)容量及保密需要。
執(zhí)行機(jī)構(gòu)4基本上可采用常規(guī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，由比較放大器IC1，BG3組成的放大電路和負(fù)載繼電器J組成，比較放大器IC1的輸入端接微處理器2的12腳，繼電器J的工作線圈即為BG3的輸出負(fù)載，繼電器J的二組觸點(diǎn)(J1—1，1—2)接在市電與用戶電器之間。當(dāng)管理程序檢測(cè)到用戶的現(xiàn)貯電費(fèi)等于小于零時(shí)，12腳發(fā)出信號(hào)將啟動(dòng)繼電器J切斷供電。只有重新輸入的電費(fèi)才能使12腳恢復(fù)低電平從而恢復(fù)供電狀態(tài)。這里繼電器J也可由可控硅為替代，將可控硅串在用戶電器與市電網(wǎng)之間，可控硅的控制極接移相電路，由運(yùn)放IC1來(lái)控制移相電路即可實(shí)現(xiàn)繼電器J的功能。當(dāng)用戶是較大的用電戶時(shí)，可用繼電器J來(lái)啟動(dòng)功率較大的交流接觸器或其它驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)電源的切換。
本方案實(shí)施例所采用的微處理2采用AT89C2051、時(shí)鐘控制12MHZ，是考慮到這種片子功能較全且價(jià)格較低，適合本裝置元件的性能價(jià)格等。實(shí)際此類片子較多，可參照使用。管理程序與在AT89C2051的內(nèi)存中，參考圖4給出的程序框圖可以實(shí)現(xiàn)完善的自動(dòng)記費(fèi)管理。
按以上設(shè)計(jì)制成的計(jì)價(jià)器，其抗干擾能力強(qiáng)，計(jì)錄準(zhǔn)確、可靠，不但可以實(shí)現(xiàn)計(jì)卡收費(fèi)管理模式，而且能實(shí)行峰、谷收費(fèi)形式，特別是用戶的標(biāo)志碼、管理碼、電費(fèi)碼及其它信號(hào)都可以在用戶交費(fèi)定卡時(shí)記入供電局的微機(jī)檔案，可以規(guī)范化進(jìn)行用記的綜合統(tǒng)計(jì)處理。為以后更高層次的電業(yè)管理提供可靠的數(shù)據(jù)和打下良好的基礎(chǔ)，由于采用的微處理器2具有剩余內(nèi)存空間和空位接口，對(duì)下一步的擴(kuò)充功能和實(shí)施用戶信息直讀具有潛在的發(fā)展前景，而基本不再需要給用戶增加負(fù)擔(dān)，因而有推廣的廣闊前景。
權(quán)利要求1.一種電費(fèi)計(jì)價(jià)器，其特征在于由耗電采樣電路(1)、微處理器(2)、購(gòu)電量輸入接口(3)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)(4)和工作電源(5)組成，耗電采樣電路(1)將耗電量轉(zhuǎn)化為數(shù)字脈沖信號(hào)輸入微處理器(2)，用戶的購(gòu)電量通過(guò)購(gòu)電輸入接口(3)輸入微處理器(2)，經(jīng)微處理器(2)處理后得出的送電或斷電信號(hào)從微處理器(2)送至執(zhí)行機(jī)構(gòu)(4)，整個(gè)裝置設(shè)在用戶電度表和用電器之間，市電經(jīng)由執(zhí)行機(jī)構(gòu)(4)送至用戶的用電器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所說(shuō)的電費(fèi)計(jì)價(jià)器，其特征在于采樣電路(1)由傳感器CP、脈沖信號(hào)發(fā)生電路(101)、放大整形電路(102)組成，傳感器CP將電度表轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)數(shù)記錄下來(lái)送至脈沖信號(hào)發(fā)生電路(101)，由101產(chǎn)生的尖脈沖信號(hào)經(jīng)放大整形電路(102)處理成標(biāo)準(zhǔn)的TTL電平信號(hào)送入微處理器2。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所說(shuō)的電費(fèi)計(jì)器，其特征在于采樣電路(1)中的傳感器CP為紅外耦合的光電管，設(shè)置在電度表內(nèi)的轉(zhuǎn)盤(pán)上或下側(cè)位，脈沖信號(hào)發(fā)生器(101)是個(gè)由三極管BG1及外圍阻容元件搭成的脈沖放大電路，傳感器CP中的光敏三極管接在BG1的發(fā)射極與基極之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所說(shuō)的電費(fèi)計(jì)價(jià)器，其特征在于放大整形電路(102)由比較放大器IC2、反相觸發(fā)器IC3及外圍阻容元件組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所說(shuō)的電費(fèi)計(jì)價(jià)器，其特征在于購(gòu)電量輸入接口3為一接至微處理器2上的并行插座，其中設(shè)置電阻R1、接鈕開(kāi)關(guān)K組成的輸入信號(hào)觸發(fā)器，以及由晶體管BG2及電阻R2、R3和發(fā)光二極管LED組成電費(fèi)將盡告警電路裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所說(shuō)的電費(fèi)計(jì)價(jià)器，其特征在于執(zhí)行機(jī)構(gòu)(4)是由比較放大器IC1，晶體管BG3構(gòu)成的放大電路及負(fù)載繼電器J組成，比較放大器IC1的輸入端接微處理器(2)的12腳，繼電器在J的二組觸點(diǎn)接在市電與用戶電器之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所說(shuō)的電費(fèi)計(jì)價(jià)器，其特征在于微處理器(2)采用AT89C2051、時(shí)鐘控制12MHZ，管理程序預(yù)置在微處理器(2)的內(nèi)存之中。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種新的智能化電費(fèi)計(jì)價(jià)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)中包括一個(gè)用戶耗電量采樣電路、用戶購(gòu)電費(fèi)輸入電路、供斷電執(zhí)行機(jī)構(gòu)、微處理器和供電電源五部分組成。由寫(xiě)在微處理器內(nèi)的管理程序負(fù)責(zé)將用戶耗電量折算成電費(fèi)，與用戶預(yù)交電費(fèi)進(jìn)行減處理，當(dāng)結(jié)果為大于零時(shí)供電繼續(xù)，接近臨界值示警，等于零時(shí)切斷電源，從而使自動(dòng)計(jì)卡收費(fèi)的管理方式能夠?qū)崿F(xiàn)。
文檔編號(hào)G07F15/00GK2239054SQ9521942
公開(kāi)日1996年10月30日 申請(qǐng)日期1995年8月14日 優(yōu)先權(quán)日1995年8月14日
發(fā)明者劉貴平 申請(qǐng)人:劉貴平