电子式电卡单相电度表制造技术

本实用新型专利技术是一种可实现预付费的电子式电卡单相电度表，它包括电能脉冲转换器、微控制器、电力负荷控制器、显示报警器和电卡部分。电能脉冲转换器包括由采样电流相位调整器、采样电压脉冲调宽器和模拟开关构成的脉冲调幅调宽器，模拟开关输出的脉冲的幅度和宽度分别与采样电流和电压成正比，此脉冲信号经过低通滤波器转换为一个与电功率成正比的电压信号，然后再转换为数字信号，送微处理器进行运算处理，控制负荷的通、断。（*该技术在2006年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于电能计量装置，是一种可实现预付费的电子式电卡单相电度表。目前所公开的电卡电度表大多数是利用现有的感应式电度表的机械转盘将电能信号转换为脉冲数字信号，如中国专利2184947和2195759所公开的电卡电度表。这类的度表由于要外加光电计数装置，使得电度表的体积增大，结构复杂，且不便于维修，其精度也低于原有电度表。还有一些电卡电度表，如中国专利2161930和2181007所公开的电卡电度表，采用模拟-数字转换和单片机进行计数控制，使得这类电度表的成本较高、可靠性较差。另外，现有的电卡电度表仅采用电可擦除存储器作为电卡电路，其保密性及安全性也较差。以上所存在的问题影响了电卡电度表的推广使用。本技术的目的是提供一种制造成本较低，且具有较高精度和可靠性的电子式电卡单相电度表。本技术的目的是通过如下方式来实现的所提供的电子式电卡单相电度表，包括电能脉冲转换器、微控制器、电力负荷控制器、显示报警器和电卡部分。所说的电能脉冲转换器是由采样电流相位调整器、采样电压脉冲调宽器和与该电流相位调整器及电压脉冲调宽器输出端相连的模拟开关构成一个输出脉冲的幅度和宽度分别与采样电流和电压成正比的脉冲调幅调宽器，其中电压脉冲调宽器由输入端分别与电压采样电路和三角波发生器相连的比较器构成，前述的脉冲调幅调宽器与一、二阶低通滤波器组成一个时分割乘法器，该时分割乘法器再与电压-频率转换器组成了电能脉冲转换器，所说的微控制器由带有电可擦除存储器的微处理器和晶体振荡器组成。前述的脉冲调幅调宽器的输出信号经低通滤波器转换成与电功率成正比的电压信号，再经电压-频率转换器转换成数字信号，送入微控制器进行定时积累，得到电能的数字量。微控制器将此电能量与从电卡写入的电能量进行运算处理，控制电力负荷的通、断及显示报警。本技术采用时分割乘法器将采样信号转换成与电功率成正比的电压信号，然后再转换成数字信号，并采用带有电可擦除存储器的微处理器进行运算处理及读、写，因此，不但体积较小、精度较高，而且与现有用单板机控制的电度表相比，其成本较低、可靠性高、保密性及安全性较好。以下结合附图对本技术的实施方案作进一步的说明。附图说明图1是本技术的电路原理框图。图2是本技术电能脉冲转换器的电路原理框图。图3是本技术电能脉冲转换器的一个具体电路图。图4是本技术的微控制器、显示报警器及电卡接口电路图。图5是本技术电卡部分的电路图。如图1所示电能脉冲转换器1将电压、电流采样信号转换成与负荷所消耗的平均电功率成正比的数字信号，并送入微控制器3中的微处理器进行定时积累，得到电能的数字量。电卡6上记有的预付费电能量通过电卡接口电路5被读入微控制器的存储器中，微处理器将采样所得的电能量与读入的预付费电能量进行减数读写，并根据运算结果及负荷的电功率来控制电力负荷控制器4的开与关，同时将运算结果送至显示报警器，显示剩余电量、过负荷或剩余电量低于规定值等情况。电能脉冲转换器的工作原理如图2所示来自电流采样电路7的采样信号经放大器8放大后送入相位调整器9，以便使电流信号相对电压信号的相位保持采样前的相位，调整后的电流信号送至模拟开关10。来自电压采样电路11的采样信号经放大器12放大后输入比较器13，该比较器与三角波发生器14构成电压脉冲调宽器15，即电压信号与三角波信号比较后输出一个宽度与采样电压成正比的脉冲信号。该电压脉冲信号也送至模拟开关10，与电流信号调制后所输出的脉冲信号的幅度与电流成正比，宽度与电压成正比，再经一、二阶低通滤波器16，输出一个与平均电功率成正比的直流电压信号，然后再经电压-频率转换器17转换成数字量，送微处理器进行运算处理。图3给出了电能脉冲转换器的一个具体实例。本实例使用高精度的0.01欧电阻R1和分压电阻R7、R8对负荷进行电流、电压采样。采样电流送至由运算放大器U1、模拟开关U11中的一路和外围电阻R2-R5构成的电流前置放大器；采样电压送至由运算放大器U2和电阻R9、R10构成的电压前置放大器。电流相位调整器由运算放大器U3、电位器W5、电阻R42、R43和电容C11组成，调节电位器W5可使电流信号相对电压信号的相位保持采样前的相位，调整后的电流信号送至模拟开关U11。放大的电压信号送至由运算放大器U4和电阻R38、R39、R6组成的比较器。由运算放大器U5、U6、电位器W1、电阻R11-R16、电容C1、C2和双向稳压二极管Z1组成的三角波发生器与前述的比较器又构成了电压脉冲调宽器，它将电压信号与三角波信号进行比较后输出一个宽度与采样电压成正比的脉冲信号送至模拟开关U11。模拟开关U11将输入的电压、电流信号进行调制，输出一个宽度和幅度与采样电压和电流成正比的脉冲信号。运算放大器U7、U8、U9、电阻R17-R27和电容C3-C7组成了一、二阶低通滤波器，它对模拟开关U11的输出信号进行处理后送至由运算放大器U10、压控震荡器U12、电位器W3、W4、电阻R28、R37和电容C8、C9组成的电压-频率转换器转换成数字信号，该数字信号再送入微控制器进行运算处理。图中的三极管N1及继电器JD、电阻R40、R41、电容C10、二极管D2组成了电力负荷控制电路，它接受微控制器的信号，对电力负荷实施通、断控制。微控制器的电路如图4所示它由带有电可擦除存储器的微处理器U13、晶体震荡器XT1、电容C14、C15组成。三极管N2及外围电阻R44-R46、稳压二极管Z4组成了微控制器的掉电复位电路。当电网电压过低时，掉电复位电路将向微处理器U13发出掉电信号，微处理器即向负荷控制电路发出断电信号，使负荷断电，从而保护了负荷的安全；当电网电压恢复正常后，该电路向微处理器U13发出复位信号，使负荷重新通电工作。图中编号U15-ICM7211液晶驱动模块，U16-V1402D液晶显示模块，用于显示剩余电量，L1、L2-发光二极管，用于指示电度表工作的正、异常情况，U14-CCM01集成电路卡座，它与晶体震荡器XT2、电容C12、C13组成电卡接口电路，用于连结电卡。电卡电路如图5所示，采用了带有电可擦除存储器的微处理器U17，它与前述的微处理器U13均采用PIC16C84微处理器，这种微处理器的成本较低，而可靠性高，并可进行硬、软件加密，从而保证了电卡的安全性。本实例的运算放大器U1、U2可合选用LP353，运算放大器U3-U6、U7-U10可合选用LP347，模拟开关U11选用CD4066B，压控震荡器U12选用LM331。权利要求1.一种电子式电卡单相电度表，包括电能脉冲转换器(1)、微控制器(3)、电力负荷控制器(4)、显示报警器(2)和电卡部分，其特征是所说的电能脉冲转换器(1)是由采样电流相位调整器(9)、采样电压脉冲调宽器(15)和与该电流相位调整器(9)及电压脉冲调宽器(15)输出端相连的模拟开关(10)构成一个输出脉冲的幅度和宽度分别与采样电流和电压成正比的脉冲调幅调宽器，其中电压脉冲调宽器(15)由输入端分别与电压采样电路(11)和三角波发生器(14)相连的比较器(13)构成，前述的脉冲调幅调宽器与一、二阶低通滤波器(16)组成一个时分割乘法器，该时分割乘法器再与电压-频率转换器(17本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电子式电卡单相电度表，包括电能脉冲转换器（１）、微控制器（３）、电力负荷控制器（４）、显示报警器（２）和电卡部分，其特征是所说的电能脉冲转换器（１）是由采样电流相位调整器（９）、采样电压脉冲调宽器（１５）和与该电流相位调整器（９）及电压脉冲调宽器（１５）输出端相连的模拟开关（１０）构成一个输出脉冲的幅度和宽度分别与采样电流和电压成正比的脉冲调幅调宽器，其中电压脉冲调宽器（１５）由输入端分别与电压采样电路（１１）和三角波发生器（１４）相连的比较器（１３）构成，前述的脉冲调幅调宽器与一、二阶低通滤波器（１６）组成一个时分割乘法器，该时分割乘法器再与电压－频率转换器（１７）组成了电能脉冲转换器（１），所说的微控制器（３）由带有电可擦除存储器的微处理器（Ｕ１３）和晶体振荡器（ＸＴ１）组成。２、如权利要求１所述的电度表，其特征是所说的带有电可擦除存储器的微处理器（Ｕ１３）采用ＰＩＣ１６Ｃ８４微处理器。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈马丁，李洪义，郑增卯，荆西京，
申请(专利权)人：中国人民解放军第四军医大学，
类型：实用新型
国别省市：87[中国|西安]