专利名称：自动收款电度表的制作方法
技术领域：
本发明属于电力计量仪表或电子仪器仪表目前市场上用的电度表，其用电计量采用电磁感应的方法，将用电量转换成机械转动，然后通过机械传动的方式，显示用户的用电量。使用这种电度表的最大缺点在于为督促用户及时缴付用电款电力部门需化费大量的人力进行定时抄表。
本发明提供一种全新概念的电度表，它采用数字电路技术，对现有的电度表进行了彻底的改进，无需电力部门人员抄表，而由用户自行购买对应用电量的外插件插入电度表，即可对用户供电。
该电度表由两部分组成。如
图1所示。其中A为数字处理控制单元，构成主体，B为用电量外插件单元，构成次体。用电量外插件B为一数码标志电路。例如可由一组一端连接在一起成为公共点的保险熔丝组成。用电量外插件单元B与数字处理控制单元A可通过接插件联接，当用电量外插件B插入数字处理控制单元A时，用户将外插件B中对应的用电量数码送入数字处理控制单元A中寄存起来，并将外插件B中的数码标志电路作破坏性清除，例如将保险熔丝熔断。数字处理单元A对用户送入的实际用电量进行减法计数，一旦用户贮存的用电量用完，数字处理控制单元A将发出断电控制。该电度表的祥细结构及原理如图2所示。由传感器电路1，计数器电路2，输入缓冲电路3、加法电路4，数码转换电路5、输入检查电路6、显示器7、断电控制电路8、继电器9、单脉冲发生器10、延时电路11、限流驱动开关电路12、断电警告电路16、断电驱动电路17组成主体A，用电量外插件B独立一体。用电量外插件B可通过接插件与输入缓冲电路3连接，当外插件B插入输入缓冲电路3的插坐时，按动开关P1，将用电量外插件B中对应的用电量数码送入输入缓冲电路3中暂存起来。用电量的大小，由外插件B中的数码标志电路来确定，例如可由保险熔丝的根数或者其组合来确定，当该用电量被暂存后，即将外插件B中的保险熔丝溶断。输入检查电路6对用户实际送入的用电量进行检查，一旦确认后，即将该用电量送入计数器电路2寄存起来，并对缓冲电路3清零。
图2中，传感器1可采用目前制作电度表的电磁感应方法，将用电量转换成机械转动，但是，在转盘上开孔，在转盘的一侧装置发光器件，如发光晶体管，在转盘的另一侧装置光敏晶体管，这样就将用电量转换成对应的脉冲电信号，计数器电路2为-N进制的分频器与一可预置的减法计数器组成，N进制的分频器是为了将由传感器输出的用电量脉冲信号转换成标准量值的脉冲信号，如适当选择N即可将由N进制分频器输出的一个脉冲表示为10度、1度、0.1度、0.01度或者0.001度等等。可预置减法计数器由若干二-十进制计数器电路组成。如三块至十块二-进制计数器构成。计数器电路2对由传感器1输出的脉冲信号进行减法计数，显示电路7显示用户的剩余用电量。当减法计数减至零时，也即由用户送入的用电量用完时，计数器电路2将发出一断电信号OFF1，送给断电控制电路8，通过断电驱动电路17、关断继电器9、切断用户供电。16是一个断电警告电路。当用户用电量即将用完时，例如还剩1度或者0.1度时，由该电路发出断电警告，断电警告信号可由发光或者发声装置来提醒用户。
图2中10为一单脉冲发生器，按动开关P1，该电路将发出一个脉冲信号S。该信号可作为输入缓冲电路3的暂存控制信号，S信号通过延时电路11发出SD信号，SD送入限流驱动开关电路12，限流驱动开关电路12的输出接至输入缓冲电路3的输入端，并通过接插件与用电量外插件B相连，其输出端的数目与外插件中数码标志电路的输出数例如保险熔丝的可接总根数相符。S，SD脉冲信号及与开关P1的相对时间关系如图3所示。
当按动开关P1时，单脉冲发生电路10产生宽度为t1的S脉冲，利用该脉冲，将外插件B中对应的用电量数码首先送入输入缓冲电路3暂存，S脉冲送入延时电路11经过t2时间延迟后，延时电路11输出宽度为t3的SD脉冲信号，t3为保险熔丝熔断时间，在t3这段时间内，限流驱动开关电路12中的限流驱动电路将用电量外插件B中的保险熔丝熔断，同时输入检查电路6对对应输入用电量的数码进行检查确认，当t3这段时间结束时，将对应用电量的数码通过数码转换电路5及加法电路4送入计数器2中寄存起来，并将输入缓冲电路3清零。输入缓冲电路3及输入检查电路6的设置，将确保可靠性，以保证用户送入的实际用电量与被熔断的保险熔丝相符合。t3这段时间可设计在0.1毫秒至1秒之间选择，例如可选用0.1毫秒、1毫秒、10毫秒、30毫秒、50毫秒、100毫秒等。保险熔丝的熔断电流可设计在0.1mA至50mA之间选择。例如可选用1mA、10mA，20mA等。外插件B中的保险熔丝的熔断时间及熔断电流参数的设计主要是以防止用户进行不正当的窃电行为出发考虑的。
上述用电量外插件B中的保险熔丝的可接总根数可在1根至10根之间选择。例如可选用1根、3根或者5根。当选用3根时，如用实际所用保险熔丝根数的多少来决定用电量则可有三种用电量可选择。如用其熔丝的组合表示，则可有2N-1种用电量选择。当选用3根，则N＝3，所以有7种用电量可选择。
数码转换电路5将用电量外插件B中的用电量数码转换成二-十进制数码，送给加法电路4，加法电路4采用全加器来实现，以可将用户原来的剩余用电量与新送入的用电量累加起来一起寄存在计数器电路2中。计数器电路2中的可预置减法计数器的输出接至显示器7，以显示用户的剩余用电量。图2中r为参考点，接一参考电位，通过接插件与用电量外插件B中的公共点相接。
本发明还可提供一限制超载装置，该装置如图2中虚框所示，由超载检测电路13，基准电路14，及比较电路15组成。由超载检测电路13测出用户用电情况，与基准电路14进行比较，如超载用电，则比较电路15发出断电控制信号OFF2，通过断电控制电路8切断用户供电。
本发明采用脉冲数字电路技术，所用数字电路可采用低电压例如3V或者1.5V CMOS电路，以可使用电池供电并降低功耗。采用电池供电的优点在于电网断电时，能将用户的剩余用电量保存下来。利用先进的集成电路技术，本发明中所采用的数字电路部分，如计数器电路2、输入缓冲电路3、加法电路4、数码转换电路5，输入检查电路6、断电控制电路8、单脉冲发生器10、延时电路11、限流驱动开关电路12、超载检测电路13、基准电路14、比较电路15、断电警告电路16等可集成在一起，做成一专用集成电路，并可采用电池供电。上述一些其他功耗较大的电路，如传感器电路1中的光电转换部分，显示器7、断电驱动电路17、断电警告电路16中的发光或发声装置，可利用电网电压分压、整流、滤波、稳压后提供电源。
上述中数字电路采用电池供电时，可采用两组电池并接。但实际只安装一组电池，这样可不断电掉换电池，以防止电池用完掉换电池时丢失用户的剩余用电量。
上述方案中，还可加入存贮器电路，该存贮器也可与上述的其它数字电路集成在一起做成专用集成电路，其结构与原理可由图1中虚框来说明，它增加了存贮器电路18及定时电路19。定时电路19可定时例如可每24小时将用户的乘余用电量存入存贮器中，当发生断电再次通电时或电度表本身发生故障修复后，可按动开关P2，将用户的剩余用电量从存贮器电路18中读出送给计数器电路2，以恢复对用户供电。上述存贮器可采用可擦除只读存贮器(EPROM)或者电可擦除只读存贮器(EEPROM)，采用这两种存贮器的最大优点是可不采用电池供电，而全部由电网供电。
本发明中数码标志电路外插件B可不用保险熔丝组成数码标志，而采用数据传输电路的方法。它由脉冲振荡电路21、N进制计数器电路23及启停控制电路22构成。
数码标志电路外插件B采用上述结构时，对应的数字处理控制单元A也应作相应的改变。其结构及原理如图4所示。
此时与图2的区别在于，去掉了输入检查电路6、输入缓冲电路3及限流驱动开关电路12，而加入了与上述外插件B中相同的N进制计数器电路24。
单脉冲发生器10的输出可作为N进制计数器电路24的复零信号。当上述的外插件B插入A中的插坐按动开关P1时，计数器24的复零信号被解除，电路处于可计数状态。同时，S信号通过KST插坐与JST插头传送到外插件B中的启停控制电路22，外插件B中的振荡器电路21开始工作，而对N进制计数器电路23开始计数，在计数的同时，振荡器电路21输出的脉冲信号通过J9与K6接插件传送到A中的N进制计数器电路24使之也开始计数，当B中的N进制计数器23计满，其输出通过启停控制电路22而使该计数器停止计数，并使振荡器电路21停振。由于在A中N进制计数器24中计数着同样的N数，所以，A中S脉冲信号通过延时电路11发出的SD信号将该N数通过数码转换电路5及加法电路4送入计数器电路2中寄存起来。同时，SD信号通过KEH及JEH接插件传送到B中的振荡器电路21，将使得该数码标志电路一旦收到SD信号后就被破坏再也不得复位重新使用。图4中V、r端通过接插件相连接，以使外插件B中电路的电源电压由主体A提供。
上述数码标志电路B可做成一专用集成电路，以降低外插件本身的成本，并提高可靠性。
本发明的另一种方案是不用用电量外插件B，其结构及原理如图5所示，它由传感器1，计数器电路2、显示器7、存贮器电路18、定时电路19、用电量检查电路20组成。此时，计数器电路2设计成加法计数器，它对由传感器1输出的对应用电量的脉冲信号进行加法计数，定时电路定时将用户的用电量存入存贮器电路，例如可每24小时存贮一次，并可自动累加，如可每30天累加一次，并也可存入存贮器，按动开关P3及P4即可检查用户的各种用电情况，以及时、定量向电力部门缴纳电费。本方案中也可加入前述的限制超载装置。
该方案的优点是用户不必去购买用电量外插件，当上述的存贮器采用可擦除只读存贮器(EPROM)或者电可擦除只读存贮器(EEPROM)时，可不必采用电池供电。缺点是电力部门仍需对用户的用电量进行检查。
综上所述，本发明利用先进的数字电路及专用集成电路技术，对传统的电度表进行彻底的改进，它的突出优点是1、电力部门无需每月对用户的用电进行检查，能节省大量的人力。
2、对用电量可进行控制，由于可由用户自行去购买对应用电量的外插件，所以，当用户购买一定数量的用电量后，即可实行限制，如可实行议价供电等。
3、由于可安装过载断电装置，因此，便于电力部门对整个电力系统的用电进行控制。
4、本发明可方便地替换目前各种系列的电度表，不论是大容量或者小容量，单相或三相电度表。
5、利用本发明，只要改换传感器，并将继电器改换成电磁阀门，便可方便地替换目前使用的煤气表或者自来水表等计量仪表。
权利要求
1.一种自动收款电度表，其特征在于它由两部分组成，由数字处理控制单元A构成主体，由用电量外插件B构成次体，A和B可通过接插件联接，用电量外插件B为一对应用电量大小的数码标志电路。当用电量外插件B插入数字处理控制单元A时，可将外插件B中对应的用电量数码送入A中寄存起来，并将外插件B中的数码标志作破坏性清除。
2.根据权利要求1所述的电度表，其特征在于上述的数字处理控制单元A由传感器电路1、计数器电路2、输入缓冲电路3、加法电路4、数码转换电路5、输入检查电路6、显示器7、断电控制电路8、继电器9、单脉冲发生器10、延时电路11、限流驱动开关电路12、断电警告电路16、断电驱动电路17组成。用电量外插件B可通过接插件与输入缓冲电路3连接，当用电量外插件B插入输入缓冲电路3的插座时，按动开关P1，将用电量外插件B中对应的用电量数码送入输入缓冲电路3中暂存起来。用电量的大小，由外插件B中的数码标志电路来确定。
3.根据权利要求2所述的电度表，其特征在于它还可加入超载检测电路13、基准电路14、比较电路15。它们和上述的计数器电路2、输入缓冲电路3、加法电路4、数码转换电路5、输入检查电路6、断电控制电路8、单脉冲发生器10、延时电路11、限流驱动开关电路12、断电警告电路16等可做成一专用集成电路，采用电池供电。传感器电路1、显示器7、断电驱动电路17等可采用电网电压分压、整流、滤波、稳压后供电。
4.根据权利要求2、3所述的电度表，其特征在于上述的用电量外插件B中的数码标志电路由一组一端连接一起成为公共点的保险熔丝组成。保险溶丝的根数可在1根至10根之间选择。
5.根据权利要求2、3所述的电度表，其特征在于它还可另接存贮器电路18以及定时电路19。它定时将用户的剩余用电量存入上述存贮器电路中，以便停电或者发生故障后恢复。存贮器可采用可擦除只读存贮器(EPROM)或电可删除只读存贮器(EEPROM)。存贮器电路18及定时电路19可与上述的专用集成电路做在一起。
6.根据权利要求1所述的电度表，其特征在于上述的数字处理控制单元A由传感器1、计数器电路2、加法电路4、数码转换电路5、显示器7、断电控制电路8、继电器9、单脉冲发生器10、延时电路11、断电警告电路16、断电驱动电路17、N进制计数器24组成。上述的数码标志电路由脉冲振荡电路21、启停控制电路22、N进制计数器23组成。
7.根据权利要求6所述的电度表，其特征在于它还可加入超载检测电路13、基准电路14及比较电路15。它们和上述的计数器电路2、加法电路4、数码转换电路5、断电控制电路8、单脉冲发生器10、延时电路11、断电警告电路16、N进制计数器24可做成专用集成电路。上述的外插件数码标志电路B可做成专用集成电路。并可采用电池供电。
8.一种自动收款电度表其特征在于它由传感器1、计数器电路2、显示器7、存贮器电路18、定时电路19、用电量检查电路20组成。计数器电路2对由传感器1送来的对应用电量的脉冲信号进行加法计数。定时电路19定时产生写信号将计数器2中的用电量数存入存贮器电路18中，按动检查按钮P3及P4。用户或者电力部门可任意检查用电量情况。
9.根据权利要求8所述的电度表，其特征在于上述的存贮器电路18采用可擦除只读存贮器(EPROM)，或者电可擦除只读存贮器(EEPROM)。并可加上限制超载装置。
全文摘要
本发明提供一种新结构的电度表。该电度表包括数字处理控制单元和对应用电量大小的数码标志电路外插件单元两部分。用户去购买对应用电量外插件，插入电度表。用户用电时，数字处理控制单元中的计数器将对存入的用电量进行减法计数，一旦存入的用电量用完，将发出断电控制信号。本发明可替代目前通常用的电度表，省却大量的抄表工作量。
文档编号G01R11/56GK1052194SQ9110730
公开日1991年6月12日 申请日期1991年1月9日 优先权日1991年1月9日
发明者陶金龙 申请人:陶金龙