專利名稱：Ic卡電度表計(jì)費(fèi)器和收費(fèi)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及自動(dòng)計(jì)量電量的儀表裝置。
目前，我國(guó)民用電度表為機(jī)械式電度表，仍然采用傳統(tǒng)的供電局派人上門抄表、收費(fèi)的方式。勞動(dòng)生產(chǎn)率低、漏洞多。雖然很多單位研制了智能型電度表，但大多為工業(yè)用表。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種具有對(duì)居民用電進(jìn)行自動(dòng)計(jì)量，控制和具有預(yù)付費(fèi)功能，不改變?cè)姳碛?jì)量精度的IC卡電度表計(jì)費(fèi)器和收費(fèi)器。它可以實(shí)現(xiàn)我國(guó)居民家庭用電的合理控制和計(jì)算機(jī)化管理。
本實(shí)用新型的目的采用以下方式實(shí)現(xiàn)。
本實(shí)用新型的計(jì)費(fèi)器由電量監(jiān)測(cè)器和IC卡組成。電量監(jiān)測(cè)器包括MCS80C51單片機(jī)，受單片機(jī)控制的斷電控制電路和數(shù)碼管顯示電路，與單片機(jī)相連接的脈沖檢測(cè)電路、RAM掉電保護(hù)電路、IC卡讀寫電路、程序自動(dòng)復(fù)位電路和電源，所述數(shù)據(jù)掉電保護(hù)電路中設(shè)置有EEPROM，脈沖檢測(cè)電路的取樣裝置由雙路光電轉(zhuǎn)換器構(gòu)成，其輸出的雙路脈沖信號(hào)經(jīng)脈沖檢測(cè)電路進(jìn)入單片機(jī)，來自IC卡的信號(hào)經(jīng)IC卡讀寫電路也進(jìn)入單片機(jī)，單片機(jī)將所得信號(hào)處理后饋給數(shù)碼顯示電路和斷電控制電路。本實(shí)用新型的收費(fèi)器由單片機(jī)、受單片機(jī)控制的電平轉(zhuǎn)換器和殼體構(gòu)成，通過串行口與PC機(jī)相連接，用于對(duì)IC卡的讀寫。
IC卡采用串行的EEPROM芯片，內(nèi)部存有各個(gè)用戶的標(biāo)識(shí)碼、密碼、購(gòu)電量、用電量等數(shù)據(jù)，IC卡可以是帶CPU的智能卡或采用93C46的存儲(chǔ)卡。電量監(jiān)測(cè)器內(nèi)還設(shè)置有漏電保護(hù)電路，聲光報(bào)警電路。
用戶持卡到供電局售電中心交費(fèi)購(gòu)電，售電中心將用戶所購(gòu)電量寫入IC卡內(nèi)，并將購(gòu)電信息存入數(shù)據(jù)庫(kù)；用戶將卡帶回家中插入電量監(jiān)測(cè)器中，監(jiān)測(cè)器讀入電量即接通供電線路。監(jiān)測(cè)器的面板上裝有IC卡插槽、讀入／顯示按鍵、漏電復(fù)位按鍵、告警指示燈和斷電指示燈。當(dāng)線路漏電或監(jiān)測(cè)器內(nèi)剩余電量為零時(shí)，監(jiān)測(cè)器切斷供電線路，同時(shí)打開斷電指示燈；如果是線路漏電引起的，則排除故障后按漏電復(fù)位鍵，監(jiān)測(cè)器接通供電線路；當(dāng)用戶將購(gòu)電后的IC卡插入卡片插槽后按讀入／顯示按鍵，監(jiān)測(cè)器讀入卡內(nèi)電量且數(shù)碼管顯示此時(shí)監(jiān)測(cè)器內(nèi)剩余電量，此時(shí)即可將IC卡取下去購(gòu)電中心購(gòu)電備用。若平時(shí)用戶按此鍵，則揚(yáng)聲器短時(shí)鳴響，同時(shí)數(shù)碼管顯示監(jiān)測(cè)器內(nèi)剩余電量。當(dāng)監(jiān)測(cè)器內(nèi)剩余電量減少到報(bào)警電量(可設(shè)定)時(shí)，用戶每用去0.1度電，監(jiān)測(cè)器聲光報(bào)警一次，直至剩余電量為零，此時(shí)切斷供電線路。
本實(shí)用新型具有下述特點(diǎn)(1)具有高的安全性。在電量監(jiān)測(cè)器中采用MCS80C51型單片機(jī)，監(jiān)控程序裝在片內(nèi)ROM中，加密后用戶無法從外部獲得監(jiān)控程序；每個(gè)用戶具有不同的標(biāo)識(shí)碼，不同用戶間IC卡不能互用；同一用戶每次向監(jiān)控器輸入電量時(shí)，監(jiān)控器除校驗(yàn)標(biāo)識(shí)碼外，還驗(yàn)證密碼，且每次密碼不同；IC卡中數(shù)據(jù)經(jīng)過加密亂序后存放；在售電中心還可以根據(jù)用戶以前的購(gòu)電信息來估算用戶的平均用電情況，從而查找用電不正常用戶，以備進(jìn)一步核準(zhǔn)。
(2)在取樣電路中采用雙路紅外反射式光電管，只需在電表轉(zhuǎn)盤上涂一細(xì)條黑色油漆即可，改裝簡(jiǎn)單方便，能有效地防止因感應(yīng)電表抖動(dòng)產(chǎn)生的計(jì)數(shù)誤差。
(3)除采用IC卡傳遞數(shù)據(jù)外，在監(jiān)測(cè)器內(nèi)也裝有EEPROM，監(jiān)控器內(nèi)重要數(shù)據(jù)都備份在這片芯片內(nèi)。因此，即使在停電的情況下也不會(huì)丟失數(shù)據(jù)。
(4)具有借電功能。當(dāng)用戶電量用完而又來不及購(gòu)電時(shí)，可預(yù)借一定電量(可在購(gòu)電時(shí)設(shè)定)，待下次購(gòu)電時(shí)歸還。
(5)具有報(bào)警功能。當(dāng)用戶電量即將用盡(可在購(gòu)電時(shí)設(shè)定)時(shí)，監(jiān)測(cè)器發(fā)出聲光報(bào)警，提醒用戶及時(shí)購(gòu)電。
(6)不同時(shí)期可通過控制購(gòu)電量以及改變電費(fèi)價(jià)格等手段控制用戶用電量。
(7)監(jiān)測(cè)器脈沖常數(shù)可外部改變，來匹配不同型號(hào)的單相電度表。
(8)IC卡采用串行EEPROM，連線少，方便可靠。
(9)具有漏電保護(hù)功能。當(dāng)用戶線路有漏電或有人觸電時(shí)，監(jiān)測(cè)器會(huì)自動(dòng)斷開電源，避免事故的發(fā)生，具有一定的防竊電功能。
本實(shí)用新型還可用于工業(yè)三相電度表。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。


圖1.電度表連接示意圖；圖2.電量監(jiān)測(cè)器原理框圖；圖3.電量監(jiān)測(cè)器取樣裝置示意圖；圖4.電量監(jiān)測(cè)器脈沖檢測(cè)電路原理圖；圖5.電量監(jiān)測(cè)器數(shù)碼管顯示電路原理圖；圖6.電量監(jiān)測(cè)器漏電保護(hù)與斷電控制電路原理圖；圖7.電量監(jiān)測(cè)器IC卡讀寫電路原理圖；圖8.電量監(jiān)測(cè)器RAM掉電檢測(cè)與保護(hù)電路原理圖；圖9.電量監(jiān)測(cè)器聲光報(bào)警電路原理圖；圖10.電量監(jiān)測(cè)器程序自動(dòng)復(fù)位電路原理圖；圖11.IC卡示意圖；圖12.收費(fèi)器原理圖；圖13.收費(fèi)器外觀圖。
如圖1所示，電網(wǎng)電壓經(jīng)L2、L4進(jìn)入電量監(jiān)測(cè)器(2)，用戶負(fù)載R接在L1、L3之間，L7、L8輸入到電磁感應(yīng)式電度表(1)的電流輸入端，而電度表的電流輸出端經(jīng)L5、L6至電量監(jiān)測(cè)器中。采樣脈沖經(jīng)L9(多條)輸入到監(jiān)測(cè)器中。數(shù)碼管(3)可顯示監(jiān)測(cè)器內(nèi)剩余電量和用戶總的用電量。用戶IC卡(4)插在卡片插槽(5)里。監(jiān)測(cè)器的面板上還裝有蜂鳴器(6)、讀入／顯示鍵(7)、漏電復(fù)位鍵(8)、報(bào)警指示燈(10)和斷電指示燈(9)。
如圖2所示，本實(shí)用新型電量監(jiān)測(cè)器由80C51單片機(jī)(11)、脈沖檢測(cè)電路(12)、漏電保護(hù)及斷電控制電路(13)、掉電保護(hù)電路(14)、數(shù)碼管顯示電路(15)、IC卡讀寫電路(16)、聲光報(bào)警電路(17)、程序自動(dòng)復(fù)位電路(18)以及電源電路(19)組成。
如圖3所示，本實(shí)用新型取樣裝置采用雙路紅外反射式光電管(20)、(21)取樣而成以消除轉(zhuǎn)盤抖動(dòng)產(chǎn)生的計(jì)數(shù)誤差。兩個(gè)固定支架(22)、(23)將它們固定在電表的轉(zhuǎn)動(dòng)鋁盤(24)上方，由于轉(zhuǎn)動(dòng)鋁盤的反射率很強(qiáng)，在大部分時(shí)間內(nèi)反射管輸出相對(duì)高電平，但當(dāng)反射率很弱的細(xì)條(如黑色油漆)(25)經(jīng)過時(shí)，反射管輸出相對(duì)低電平。這兩種不同電平的信號(hào)通過傳輸線(L9)送給脈沖檢測(cè)電路，只有當(dāng)這兩個(gè)反射管先后分別輸出低電平時(shí)，脈沖檢測(cè)電路才產(chǎn)生一計(jì)數(shù)脈沖，實(shí)現(xiàn)脈沖計(jì)數(shù)，這樣就可以避免因轉(zhuǎn)盤抖動(dòng)產(chǎn)生的計(jì)數(shù)誤差。
如圖4所示，本實(shí)用新型的雙路脈沖信號(hào)經(jīng)U3、U4(LM393)比較，放大后送給U5(74LS74)，經(jīng)整形后送至80C51的TO端，觸發(fā)80C51計(jì)數(shù)。
圖5示出了本實(shí)用新型監(jiān)測(cè)器顯示原理圖。80C51的P0口輸出段選碼經(jīng)驅(qū)動(dòng)器U6(74LS244)驅(qū)動(dòng)后送至各個(gè)數(shù)碼管；P2口輸出位選碼經(jīng)驅(qū)動(dòng)器U7(5X9014)驅(qū)動(dòng)后片選每一個(gè)數(shù)碼管。
圖6示出了本實(shí)用新型監(jiān)測(cè)器漏電保護(hù)與斷電控制原理圖。電路正常情況下，流過零序電流互感器U11的電流大小相等方向相反(實(shí)際是通過負(fù)荷R1－進(jìn)－出的電流)，其矢量和等于零，二次則無輸出。故障情況下，即在負(fù)荷側(cè)線路有漏電或有人觸電時(shí)，流過U11一次電流的矢量和不等于零，而等于觸(漏)電流，二次則有輸出。當(dāng)觸(漏)電流達(dá)到規(guī)定的動(dòng)作電流值時(shí)，經(jīng)整流U12、放大驅(qū)動(dòng)U13后控制雙路繼電器U14，切斷用戶線路，另外，根據(jù)監(jiān)測(cè)器內(nèi)剩余電量是否為零，控制信號(hào)P1.7經(jīng)U15驅(qū)動(dòng)放大后控制U14的通斷。
圖7示出了本實(shí)用新型監(jiān)測(cè)器讀寫卡原理圖。P1.3用于片選插槽U16內(nèi)的IC卡，P1.4用于片選監(jiān)測(cè)器內(nèi)的串行EEPROM，P1.0－2作為二者的公共信號(hào)線。
圖8示出了本實(shí)用新型監(jiān)測(cè)器RAM掉電檢測(cè)與保護(hù)原理圖。當(dāng)電網(wǎng)電壓正常時(shí)，經(jīng)變壓穩(wěn)壓后的Vcc經(jīng)R4、R5分壓后大于3.9V，比較器U8輸出高電平至80C51的INT0端，監(jiān)測(cè)器正常工作。當(dāng)電網(wǎng)電壓下降到一定程度時(shí)導(dǎo)致Vcc經(jīng)R4、R5分壓后小于3.9V時(shí)，比較器U8輸出低電平至80C51的INT0端，執(zhí)行掉電保護(hù)子程序。當(dāng)Vcc大于3V時(shí)，D1導(dǎo)通，D2截止，80C51由Vcc供電，當(dāng)Vcc小于3V時(shí)，D1截止，D2導(dǎo)通，80C51由電池B1供電。
圖9示出了本實(shí)用新型監(jiān)測(cè)器聲光報(bào)警原理圖。P1.6、P1.5分別作為聲光報(bào)警的控制信號(hào)，經(jīng)U9、U10驅(qū)動(dòng)后分別送至蜂鳴器B2和報(bào)警指示燈L1。
圖10示出了本實(shí)用新型的程序自動(dòng)復(fù)位電路原理圖。U18為一計(jì)數(shù)器(4060)，R8、C1與R9組成了計(jì)數(shù)器的定時(shí)元件，P2.7經(jīng)三極管反相后接至U18的復(fù)位端RST，計(jì)數(shù)器的輸出端Qi接至80C51的復(fù)位端。正常工作時(shí)，80C51不斷使U18復(fù)位，使得計(jì)數(shù)器的輸出端始終保持低電平，一旦程序逸失，U18就會(huì)溢出，Qi為高電平，導(dǎo)致80C51復(fù)位，程序重新啟動(dòng)。
如圖11所示，本實(shí)用新型的IC卡示意圖。串行EEPROM(27)裝在卡片基片(28)上，通過八個(gè)插腳(29)與監(jiān)測(cè)器及收費(fèi)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；整個(gè)卡片除插腳外都可用塑料封裝起來。
如圖12所示，本實(shí)用新型收費(fèi)器(31)的單片機(jī)8031通過1488、1489電平轉(zhuǎn)換器與PC機(jī)(30)串行通信。8031的監(jiān)控程序存放在擴(kuò)展的EPROM中，它通過P1口線實(shí)現(xiàn)對(duì)IC卡的讀寫，所需電源由市電經(jīng)變壓后提供。PC機(jī)部分軟件采用FOXBASE數(shù)據(jù)庫(kù)軟件、C語(yǔ)言與8086匯編語(yǔ)言混合編制而成。(32)是打印機(jī)。
圖13為收費(fèi)器外觀圖。(33)為收費(fèi)器殼體，(34)為卡片插槽，(35)為電源指示燈，(36)為復(fù)位指示燈，(37)為電源開關(guān)，(38)為復(fù)位按鍵，(39)為電源線，它直接接到市電電網(wǎng)，(40)為串行通信信號(hào)線(三根)，它接到PC機(jī)RS232串行口。
權(quán)利要求1.一種IC卡電度表計(jì)費(fèi)器，由電量監(jiān)測(cè)器和IC卡組成，其特征在于電量監(jiān)測(cè)器包括單片機(jī)，受單片機(jī)控制的斷電控制電路和顯示電路，與單片機(jī)相連接的脈沖檢測(cè)電路、RAM掉電保護(hù)電路、IC卡讀寫電路、程序自動(dòng)復(fù)位電路和電源，所述掉電保護(hù)電路中設(shè)置有EEPROM，脈沖檢測(cè)電路的取樣裝置由雙路光電轉(zhuǎn)換器構(gòu)成，其輸出的雙路脈沖信號(hào)經(jīng)脈沖檢測(cè)電路進(jìn)入單片機(jī)。
2.如權(quán)利要求1所述的計(jì)費(fèi)器，其特征在于IC卡采用串行的EEPROM芯片。
3.如權(quán)利要求1、2所述的計(jì)費(fèi)器，其特征在于IC卡可以是帶有CPU的智能卡或?yàn)?3C46存儲(chǔ)卡。
4.如權(quán)利要求1所述計(jì)費(fèi)器，其特征在于電量監(jiān)測(cè)器［2］中還設(shè)置有漏電保護(hù)電路，聲光報(bào)警電路。
5.一種與權(quán)利要求1所述的計(jì)費(fèi)器配合使用的收費(fèi)器，其特征在于它由單片機(jī)、受單片機(jī)控制的電平轉(zhuǎn)換器和殼體構(gòu)成，用于對(duì)IC卡的讀寫。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種IC卡電度表計(jì)費(fèi)器和收費(fèi)器。計(jì)費(fèi)器由電量監(jiān)測(cè)器和IC卡組成。電量監(jiān)測(cè)器包括單片機(jī)，受單片機(jī)控制的斷電控制電路和顯示電路，與單片機(jī)相連接的脈沖檢測(cè)電路、RAM掉電保護(hù)電路、IC卡讀寫電路、程序自動(dòng)復(fù)位電路和電源。掉電保護(hù)電路中設(shè)置有EEPROM，脈沖檢測(cè)電路的取樣裝置由雙路光電轉(zhuǎn)換器構(gòu)成，其輸出的雙路脈沖信號(hào)經(jīng)脈沖檢測(cè)電路進(jìn)入單片機(jī)。收費(fèi)器由單片機(jī)、電平轉(zhuǎn)換器和殼體構(gòu)成。每個(gè)用戶配備一個(gè)IC卡，用戶自動(dòng)到供電部門購(gòu)買電量。
文檔編號(hào)G07F15/00GK2185909SQ94210760
公開日1994年12月21日 申請(qǐng)日期1994年5月7日 優(yōu)先權(quán)日1994年1月19日
發(fā)明者李津生 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)