复计费率磁卡式数字电度表制造技术

本电度表由外壳、磁卡机、电压采集器、电流采集器、开关控制及显示电路和单片微机电路组成。与单片机的串行端口相接的开关控制及显示电路由串并转换器、译码器、驱动器、显示器、继电器组成，继电器控制负载回路的通断；磁卡机的数据输出端、选通脉冲控制端、读卡请求端分别与单片机的两个输入输出脚及中断脚相接；电压采集器的输出接单片机的一个模数转换通道；电流采集器的输出分别接单片机的另外两个模数转换通道。（*该技术在2005年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种磁卡式数字电度表，属于电工计量设备。电度表主要是用来记录用户所用电量，作为供电管理部门核收电费的依据的。传统的电度表由电磁线圈和机械计数器构成，它只能记录用电量，不能对用户的用电方式加以限制，不利于计划用电和电费的收缴。传统电度表的抗过载能力差(如家用2.5(5A)型)或对低耗电测量不灵敏(如家用5(10A)型)，且精度差，一般只有2.0级。现在已有微机控制的数字电度表出现，但它们采用的电流采集器一般是把电流信号直接送入模数转换器的，例如将0～10A电流直接转换成0～＋5V电压，其单位电流引起的转换电压的变化便是△＝5／10＝0.5V／A，于是40mA的小负载电流仅能引起20mV／A的转换电压变化，而该值接近于满刻度为＋5V的8位A／D的分辨率，这样测量小负载电流时的相对误差就很大。有鉴于此，本技术将提供一种抗过载能力强、对低耗电测量灵敏的磁卡式数字电度表，它可根据用户从供电管理部门购买的配额电量对用户的用电量加以限制，从而实现计划用电并解决拖欠电费问题。本技术的目的是这样实现的复计费率磁卡式数字电度表由外壳、磁卡机、电压采集器、电流采集器、开关控制及显示电路、单片微机电路组成。其中单片微机电路由单片机、地址锁存器、程序存贮器、数据存贮器按常规接法组成；开关控制及显示电路由串并转换器、译码器、驱动器、显示器、继电器组成，串并转换器的输入接单片机的串行端口，串并转换器的输出接各驱动器的数据输入端，译码器的输入接单片机的输入输出脚，译码器的输出分接各驱动器的片选脚，驱动器的输出驱动显示器和继电器，继电器控制负载回路的通断；磁卡机的数据输出端、选通脉冲控制端、读卡请求端分别与单片机的两个输入输出脚及中断脚相接；电压采集器由依次串接的电压－电压变换器、滤波电路、相移电路组成，电压－电压变换器的输入接负载电源，相移电路的输出接单片机的一个模数转换通道；电流采集器由依次串接的电流－电压变换器、滤波电路、隔离放大电路、两路放大及电平移动电路组成，电流－电压变换器的一次线圈与负载串联，二次线圈接滤波电路，两路放大及电平移动电路的输出分别接单片机的另外两个模数转换通道。用户从供电局购买的磁卡刷进磁卡机后，磁卡所带的信息立即存入单片机的内存并失效。此后单片机通过其A／D通道对电压采集器、电流采集器采集的电压和电流瞬时值进行转换，然后再进行数值积分，算出累计耗能值和剩余电量，最后由显示器显示耗电量。当剩余电量为零时，单片机便通过继电器切断负载电路。以下结合附图和实施例对本技术进行详细描述。附图说明图1是本技术的电路原理图；图2是开关控制及显示电路的电路原理图；图3是电压采集器和电流采集器的电路原理图。本技术由外壳、图1中所示的磁卡机CARDREADER、电压采集器V－V、电流采集器C－V、开关控制及显示电路S＆C、单片微机电路组成。如图1所示，单片微机电路由80C550单片机U1、74LS373地址锁存器U2、EPROM2764程序存贮器U3、RAM6264数据存贮器U4组成。地址锁存器U2的Q0～Q7与程序存贮器U3、数据存贮器U4的低8位地址端连接，单片机U1的P00～P07与U2、U3、U4的数据端连接，P20～P24与U3、U4的高5位地址端连接，P25接存贮器U3和U4的选片端。Reset＆Keep电路是按常规设置的复位及掉电数据保护电路。磁卡机CARDREADER的数据输出端DATA、选通脉冲控制端STROBE、读卡请求端CARDPRESENT分别与单片机U1的P14、P15、INTO连接。单片机U1的RXD、TXD端及P33、P34、P35及P13脚与开关控制及显示电路S＆C相连，U1根据用户磁卡中记录，由S＆C电路显示有关复计费率的信息并控制继电器J动作，进行送电或断电控制。电压采集器V－V将瞬时电压值送入U1的一路A／D通道A／D－0，电流采集器C－V将电流转换成相应成比例的电压信号，分两路送入U1的另两路A／D通道A／D－1和A／D－2。参见图2，开关控制及显示电路由74LS164串并转换器(U6)、4514译码器(U7)、4056驱动器(U9～U14)、74LS06驱动器(U16)、4054驱动器(U15、U17)、6500六段液晶数码显示器(U18)、发光二极管(L1～L4)、继电器J组成。单片机U1从串行口TXD及RXD将显示及控制信号送出，由串并转换器U6将串行信号变为8位并行信号A1～D1及A2～D2，后者被接入各驱动器的数据端。单片机U1的P33～P35和P13接译码器U7的输入端，由其译码后分别产生选通信号st1～st3、stp、stc，以选通U9～U17各驱动器，即st1按A1～D1或A2～D2分别选通U9或U12，st2按A1～D1或A2～D2分别选通U10或U13，st3按A1～D1或A2～D2分别选通U11或U14，stp、stc分别选通U15和U17。其中U9～U14用于驱动六段液晶数码显示器U18，U15由A1～D1输入产生液晶显示小数点控制信号pt1～pt4，U17用于开关控制和状态显示。U16用于连接U17，以驱动发光二极管L1～L4及开关管CK，CK再控制接在其集电极回路中的继电器J的动作。L1～L2用于显示目前已用电量及剩余电量或剩余电量将耗尽时的报警。L3～L4用于显示目前为高峰或低谷用电状况。4047(U8)用于产生驱动液晶显示器所需的振荡信号。参见图3，电流采集器由电流－电压变换器T1、滤波电路、隔离放大电路、两路放大及电平移动电路组成。图中R1和C1组成低通滤波电路；L1A(LM324)及R2～R4、CP1组成隔离放大电路，具有反向放大及平滑作用；L1C(LM324)及R5～R8、CP2组成一路放大及电平移动电路，具有反相放大及电平移动作用(因80C550单片机的模数转换输入电平要求0至＋5V)，R6用于调节增益(0－2A量程)，R8用于调节电平；L1D(LM324)及R9～R12、CP3组成另一路放大及电平移动电路，作用与L1C相同，但增益较小，以测量(2～10A)大量程电流。T1是一电流互感器，其一次线圈串联在火线LINE、负载LOAD和地线之间(基本上不存在过载问题)，二次线圈送出反映电流变化的弱电压信号至低通滤波电路，由后者滤除其中的高频干扰信号，然后由隔离放大电路进行隔离、放大。其后信号分两路，分别送到两路放大及电平移动电路，以高分辨率及最小相对转换误差送入单片机的两个模数转换通道A／D－1和A／D－2中。电压采集器由依次串接的电压－电压变换器、滤波电路、相移电路组成，电压－电压变换器经滤波电路和相移电路后将适幅的采集信号送入单片机的一个模数转换通道A／D－0中。图中T2是降压隔离变压器，其原边接负载电源，与其副边并接的R13和R14分压支路组成了电压－电压变换器，对电压值进行降压采集；R15和C2组成滤波电路，以滤除电压中的高频干扰信号；L1B(LM324)及R15～R19、CAP4、C3组成相移电路，调节R16可得到0至180度的相移。在纯电阻负载时，应调节R16，使A／D－1、A／D－2电流变电压的瞬时值与A／D－0输出的电压瞬时值相位一致。R19为电平调节电阻，可使A／D－0得到适幅本文档来自技高网...

【技术保护点】
复计费率磁卡式数字电度表有外壳、开关控制及显示电路和由单片机、地址锁存器、程序存贮器、数据存贮器按常规接法组成的单片微机电路，其特征在于：它还包括磁卡机、电压采集器、其中：开关控制及显示电路由串并转换器、译码器、驱动器、显示器、继电器组 成，串并转换器的输入接所说单片机的串行端口，串并转换器的输出接各驱动器的数据输入端，译码器的输入接所说单片机的输入输出脚，译码器的输出分接各驱动器的片选脚，驱动器的输出驱动显示器和继电器，继电器控制负载回路的通断；磁卡机的数据输出端、选 通脉冲控制端、读卡请求端分别与所说单片机的两个输入输出脚及中断脚相接；电压采集器由依次串接的电压－电压变换器、滤波电路、相移电路组成，电压－电压变换器的输入接负载电源，相移电路的输出接所说单片机的一个模数转换通道；电流采集器由依次串 器由依次串接的电流－电压变换器、滤波电路、隔离放大电路、两路放大及电平移动电路组成，电流－电压变换器的一次线圈与负载串联，二次线圈接滤波电路，两路放大及电平移动电路的输出分别接所说单片机的另外两个模数转换通道。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈文远，
申请(专利权)人：陈文远，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]