专利名称：电子卡预付费电度表的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电子式电度表，特别是一种用于现场测量的，具有预收电费及管理功能的电子卡式预付费电度表。
电度表具有现场测量、预收电费及管理的功能是电业管理现代化的要求和需要，现有技术中的电子式电度表仅具上述个别的功能，经过专利文献检索表明，目前的电子式电度表主要存在以下问题一.使用了模拟乘法器、频率变换器及分频器等线路进行电能转换，由于这些线路是由许多分离元器件组成的，集成度低，抗干扰能力差，可靠性低，不能满足现场测量的要求。
二.有不必要的多余线路，如有的用许多运放及相应的触发器去测量功率角，有的用了许多集成度低的芯片为电子卡加密，即降低了可靠性，更没有发挥单片机应有的作用。
三.使用的预收电费的技术易伪造，或是已淘汰的技术，如投币、磁卡等。
四.缺少电能管理功能。
本实用新型的目的在于提供一种电路员件集成度改，可靠性好，能保证现场测量所需长寿命的，并具有多种间接管理功能的电子式电度表。
根据上述目的，本实用新型采用了这样的结构，即它由电压、电流采样预处理单元，数据处理单元、电子卡、显示电路、键按及控制线路组成，其特征在于采样预处理单元由电流、电压采样电路和放大缓冲器过成；数据处理单元由微控制器芯片、模拟开关、带随机存贮器的日历时钟芯片及编程接口器等构成；采样及预处理单元将六组模拟信号输入数据处理单元，受微控制器芯片控制的模拟开关分时地将六组模拟信号接到A／D转换器的模拟输入口上，由微控制器芯片将信号的模拟量转变成数字量，并由此计算出电能间接管理所需的各种量；微控制器芯片将计算机所得的各种量存入带随机存贮器的日历时钟芯片中，并由其读出时间而计算出电费消耗量；所述数据处理单元通过编程接口器与电子卡及显示电路和按键电路连接通讯，并通过串入并出器与控制线路连接，电子卡为一片E2PROM，它通过连接件与所述电路连接。
本实用新型的上述结构可以通过附图进一步说明。附图所示的为一个三相四线电度表，其在互感器后面使用的额定电压100V交流、电流5A交流。
本实用新型有如下附图附
图1为本实用新型的结构框图；附图2为采样及预处理单元的线路图；附图3为数据处理单元的线路图；附图4为电子卡及显示转换线路图。
参见图1本实用新型主要由采样及预处理单元U1、数据处理单元U2、电子卡U3、显示器及键盘U4、控制线路U5等五个单元组成。
图2为采样及预处理单元U1。它由六个采样器及六个放大缓冲器组成，图中左侧所列VA、VB及VC分别表示A相、B相及C相电压输入。VA输入到R1与R2组成的厚膜电阻网络上，分压后在a点采得交流电压信号输出到IC1(运放LM／224)。IC1起放大缓冲作用放大后的电压信号经过电平变换线路(R4及R5)由b点输出，VB及VC的采样线路与VA者相同，分别由e点及g点输出。
IA、IB及IC分别表示A相、B相及C相电流输入。IA输入到检测电路R3与分流电阻R8组成的分流线路上，在c点采得交流信号输出到IC2(运放LM／224)。检测电阻R3是锰铜电阻，0.01。IC2起放大缓冲作用，它将信号放大后，经电平变换线路(R6及R7)由d点输出，IB及IC的采样线路与IA者相同，分别由f点及h点输出。
图3为单片机数据处理单元U2，它由模拟开关IC3(AD7503)，微控制器IC4(8398)，地址锁存器IC5(74LS373)，日历时钟及RAMIC6(DS1216及RAM6116)，接口器件IC7(8255)，及串入并出寄存器IC8(74LS164)等组成。
U1输出的六路模拟信号b、d、e、f、g及h分别连接到IC3的输入引脚上，IC3的控制引脚分别连接到IC4的三个高速输出口HSO.0、HSO.1及HSO.2上、IC3接受由IC4高速输出口输出的控制信号，分时地将六路模拟信号一个个接通到IC4的A／D转换器的模拟输入口ACH4上。
固化在IC4的ROM中的指令，它控制A／D实时地将六路模拟信号转换成VA、IA、VB、IB、VC及IC的数字量，并由此计算出电能间接管理所需的各种量(有功功率、无功功率、视在功率、有功电能、无功电能及视在电能消耗等)。
IC4的地址／数据总线P3口(8位)及P4口的P4.0～P4.2分别连接到IC5、IC6及IC7上，读及写引脚(RD及WR)连接到IC6及IC7、ALE地址锁存允许连接到地址锁存器IC5上，P4.6及P4.7分别接到IC6及IC7的片选CE端，通过这些连线IC4将计算所得上述各种量输出存入IC6的6116中(DS1216有锂电池可保存数据)，IC4还从DS1216读出时间，并由此计算出电费消耗量，也输出到6116中保存。
IC4还根据以上各种量与各种电能管理指标对照的结果，必要时输出各种控制信号。
U2与U3、U4的连接、通讯是通过IC7实现的，IC7的输入／输出口PA、PB及PC分别直接与U3及U4相连接，而IC4通过其P3、P4口及
、
引脚控制IC7的读／写，另外IC4的高速输入引脚HS1.0及外中断引脚EXTINT还直接分别与U3及U4相连接以接受它们的中断请求信号。
U2及U5的连接是通过串入并出器件IC8实现的，IC4的串行口RXD及TXD分别接到IC8的输入引脚A及时钟脚CLK。IC4通过RXD及TXD输出控制信号给IC8，而IC8则将此信号由其输出口的D0～D7引脚输出到U5。
图4中的IC9是电子卡，它只包含一片E2PROM2186，它通过连接件D与电表相连，当电子卡插入D时，D上端的两组接点接通，使IC4的HS1.0引脚电平变低，就向IC4输入了一个中断请求信号，据此，IC4就输出一个控制信号，经过IC8到U5将电子卡的电源(IC9的VCC脚)接通。
IC9的地址口A0～7及A8～10分别与IC7的PA口及C0～2相连，数据口D0～7与IC7的PB口连接，IC9的读(
即
)、写(
)及片选(
)脚分别受IC7的C4、C5及C6引脚的输出所控制。
当需从电子卡中读出数据，如用户预付款数额或供电单位的管理参数时，IC4输出控制信号给IC7，IC7通过C4、C5、C6输出读的命令并通过PA口输出地址给IC9，IC9中的数据即通过D0～7输出到IC7的PB口，并由IC7再输出给IC4，IC4即将数据输出、存入IC6(6116)中。
当需向电子卡写数据(如用户用电情况，包括各种功率、耗电量及电费节余等)时，IC4输出控制信号给IC7，IC7由C4、C5、C6、输出写的命令并通过PA口输出地址给IC9，IC4即从IC6的6116中逐个读出相应的数据，输出到IC4中，再通过IC4的PB口输出到IC9的D0～7，从而存到IC9中，至于何时需要读／写则由U4中的按键来控制。
总之电子卡起到在供电单位与电表之间传递数据的作用，所以不需要另外的通讯设备。
图4中除IC9外，其他都属于显示电路及按键单元U4，其中IC10为显示／键盘转换接口8279，IC11为地址锁存器74LS373，IC12为八选一器件74LS138，IC10的读(
或
)、写(
)及片选(
)引脚分别与IC7的C4、C5及C7相连并受其输出的控制，IC10的数据选择引脚A0与IC7的PA.O脚相连并受其控制，其数据输出／输入口D0～7则与IC7的PB口相连接。IC10的段码输出口OutA及OutB通过地址锁存器IC11接到每个数码管上(八个)，扫描输出线SL0～2通过八选一器件接到各个数码及按健上(列选)，它的按键行选信号RL0接到三个按键上。
当有显示需求时，IC4即将显示命令及数据输出到IC7，IC7即通过C4、C5、C7及A0脚将命令输出到IC10，并将数据由PB口输出到IC10的D0～7，IC10即会自动地通过OutA及OutB及SL0～2输出相应的信号并在数码管上显示出来。
当有按键被按动时(这表示用户的一种指令)，IC10会自动将按键的位置保存下来并通过它的中断请求引脚IRQ输出一个中断信号到IC4的外中断EXTINI引脚。IC4接到此请求后会输出读IC10的命令给IC7，IC7即通过C4、C5、C7及A0引脚向IC10发出读的命令，并从D0～7将用户指令读入PB口，然后再输出到IC4(P3口)，IC4即按照收到的指令的执行如读／写电子卡，或显示用电情况等操作。
IC10的电源(引脚VCC)也是由IC4通过IC7控制的(IC7的引脚C3)，必要时才接通，以减少电表本身的能耗。
图5是控制线路单元U5，它主要是一些驱动电路，其中IC13为缓冲／驱动器件74LS07，它的输入口与U2中IC8的D4、D5、D7输出引脚相连，它的输出口控制三个固体继电器SSR、而三个SSR的输出又分别与负载的电源开关SWA、SWB及SWC相连接。所以在必要时IC4可以通过控制IC8的D5、D6及D7来切断负载的电源。
U5中其他四个三极管驱动线路，从上到下分别受U2中IC8的D1、D0、D2即
以及IC7的C3脚即
的控制，它们是正常工作指示(发光二极管)、声报警、IC9电源及IC10电源的控制线路。
除上述用于高压的三相四线电表外，如用于一般380V交流的三相四线电表，则在图2的U1单元中的采样器部分(分压及分流器)改为电量传感器－WBGII－JG型电压传感器及WBHL－TG型电流传感器即可，其他单元的线路完全相同。
由上所述可知，这样的电表本身就可实现全部电能间接管理功能而不需要另加其他设备。另外，每个电表都有专用的号码写在电子卡上，预付费数据读完后即自动擦除，卡上的数据采取双重加密，所以有可靠的防止仿造、假冒的功能，再者电表表壳用有屏蔽作用的钢板，加以有功率反向的监督功能，也可有效地防止窃电，总之，本实用新型有如下特点一.由电表本身实现全部电能间接管理功能，不需外接其它设备；二.用电子卡在电表与管理部门间传递数据不需要通讯设备。
三.结构紧凑、可靠性高，能满足现场测量的长寿命需要。
四.保密性好，可防止伪造、假冒、可防窃电。
权利要求1.一种电子卡预付费电度表，包括电流、电压采样及预处理单元U1、数据处理电元U2、电子卡U3、显示电路及按键U4、控制线路单元U5，其特征在于(1)、U1的电压采样器由电压传感器或由厚膜电阻网络构成，电流采样器由电流传感器或由锰铜电阻分流线路构成；(2)、U2包括集成有模数转换器(A/D)及只读存储器的微控制器IC4，地址锁存器IC5，日历时钟及随机存储器IC6及接口器件IC7，U1中电压采样器输出的六组模拟信号VA、VB、VCIA、IB、IC中的电压模拟信号接放大缓冲器IC1，电流模拟信号接IC2，然后分别接至模拟开关IC3的b～h输入端，IC3的控制脚分别连接到IC4的三个高速输出口HSOO、HSO.1及HSO.2上，IC4的地址/数据总线P3口及P4口分别接在IC5、IC6、IC7上，读及写引脚(RD及WR)连接到IC6及IC7、ALE接IC5，P4.6及P4.7分别接到IC6及IC7的片选CE端；(3)、所述U2通过编程接口IC7与U3及U4连接、通讯，并通过一串入并出器IC8与U5连接，U3为一片E2PROM，通过连接件D与所述电路连接。
专利摘要本实用新型涉及一种用于现场测量的具有预收电费及管理功能的带电子卡的电子式电度表，其中采用了电压传感器或厚膜电阻网络及电流传感器或锰铜电阻分流电路构成的电压和电流采样器，集成有A/D转换器及ROM的微控制器，及日历时钟芯片，电子卡为一片E
文档编号G01R22/00GK2179589SQ9323898
公开日1994年10月12日 申请日期1993年7月7日 优先权日1993年7月7日
发明者苑锡光 申请人:苑锡光