專利名稱：抄表數據采集單元電路的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種由單片機構成的抄表數據采集單元電路，特別是涉及可用來抄見電表的抄表數據采集單元電路，屬于測量儀器電路類。
背景技術：
目前現有的技術中，抄表數據采集單元電路多數是一個抄表數據采集單元電路對應于一個電表，而絕大多數的抄表數據采集單元電路中沒有反轉竊電、電壓竊電的檢測和欠費指示。而在現實生活中，例如在電能量的使用方面，反轉竊電與電壓竊電卻是比較普遍的。現有的抄表數據采集單元電路中，即使有反轉竊電檢測的少數幾家，也是通過下面的方法來得以實現的通過一個特殊的遮擋物，此遮擋物共有三個葉片，而這三個葉片之間的夾角均不等，將此葉片因定在轉軸上，這樣當轉盤轉動一周時，葉片也轉動一周，由于葉片遮斷單光束的紅外傳感器中的光束，就會產生三個脈沖，因為三個葉片之間的夾角不同，所以這三個脈沖之間的時間間隔也不同，這樣就會產生長、中、短、長……順序的三個脈沖，假設這種情況為正方向，那么反向轉動將會產生短、中、長，短……順序的三個脈沖。這種方法在正常情況下是可以達到要求的，但實踐證明，在負載突然變化時，就會引起誤判斷，另外在負載較小的情況下，判斷反轉所需要的時間太長，或者根本無法判斷。由于存在上述的缺點，這種反轉判別方法在實際的產品中沒有被廣泛使用。
本實用新型目的在于設計一種抄表數據采集單元電路。
發明內容
本實用新型的任務是單片機(U1)的管腳2接電源(V)，管腳1通過電阻(R1)后接電源地(GND)，單片機(U1)的管腳3與5通過同一阻值的電阻(R2)與電阻(R3)后與電源地(GND)相接，管腳4與電源(UC)相接，紅外傳感器(UY1)的管腳8與電源地(GND)相連，脈沖輸入與處理部分電路圖，單片機(U1)的管腳15、16、17、18分別與譯碼器(U2)的輸入A、B、C、D相連，單片機(U4)的管腳1與單片機(U1)的管腳26相連，單片機(U4)的接收/發送允許端管腳2、3均與單片機的管腳24相連，以實現串行通信。
本實用新型具有提供一種用一個單片機管理多個電表、能夠及時準確判別反轉的一種抄表數據采集單元電路，即使電表的負載變化頻繁或負載很小時它也能及時準確地判斷其轉向，準確記錄其脈沖個數，并且具有欠費指示的功能。
以下結合附圖和具體的實施方式對本實用新型作進一步詳細的說明圖1是本實用新型抄表數據采集單元電路的信號轉換與保持部分。
圖2是本實用新型抄表數據采集單元電路的電源部分。
圖3是本實用新型抄表數據采集單元電路的脈沖信號輸入與處理部分。
圖4是本實用新型抄表數據采集單元電路的電壓竊電信號與反轉竊電信號輸入部分。
圖5是本實用新型抄表數據采集單元電路的欠費指示部分。
從圖中可以直接得出圖1即為數據采集單元的信號轉換與保持部分電路。其中U1與U1分別為雙先耦紅外傳感芯片和方向判別芯片。其中U1的管腳2接電源V，管腳1通過R1后接電源地(GND)U1的管腳3與5通過同一阻值的R2與R3后與電源地(GND)相接。管腳4與電源UC相接，當有葉片穿越雙光耦紅外傳感芯片UX1的源二極管與接收三極管時，由于時間的差異，必然會在管腳5與管腳3上產生一個帶時序差的兩個脈沖信號。而這兩個脈沖信號分別與UY1的IN1與IN2相連。此時UY1則通過這兩個脈沖信號的序列判斷葉片的運動方向。UY1的管腳3為運動方向的輸出，通過插座P12上的連接腳7傳送至單片機。UY1的管腳8與電源地GND相連，管腳7與管腳6分別輸出正向信號與反向信號，而管腳5則輸出雙向脈沖信號，在圖中取UY1的管腳5接至鎖存器U3A的管腳3，當該管腳有脈沖輸入時，就會在管腳5上產生一個高電平，直到管腳(CLRO)清除信號為止，這樣保證不會因為脈沖的脈寬過窄而丟失信號。
圖1中UX2與UY2組合實現UX1與UY2上述的相同功能。圖1中的D1為一個光耦，正常情況下D1的輸出DY1應該保持高電平，而當有電壓竊電時，會在DY1腳輸出一個頻率為50HZ的信號，供單片機判斷是否有竊電，該電壓竊電判別的準確性取決于從電表取出的火線應與抄表數據單元的電源相位一致。
圖2為一個典型的電源電路圖。輸入的220V經過變壓器后降為交流9V電壓輸入到圖中的B(整流橋)的輸入，整流橋輸出經過濾波電容C5與C6后接入穩壓管U12，U12的輸出應接C7與C8進行再次濾波。在U12的1、3兩面三刀端并聯二極管D1是為了防止反向電壓擊壞穩壓管U12。
圖3為脈沖輸入與處理部分電路圖，其中U1為單片機、U3為EEPROM 24LC65，U1的管腳15、16、17、18分別與譯碼器U2的輸入A、B、C、D相連，U4的管腳1與U1的管腳26相連，U4的接收/發送允許端管腳2、3均與單片機的管腳24相連，以實現串行通信。圖3中的U14、U15、U24、U25均為數據選擇芯片，U14與U24的允許端管腳7接，反向后的U1的管腳22的輸出，U15與U25的允許端管腳7直接與U1的管腳22相連，這樣可以分別選通U14、U24和U15、U25中的信號。
圖4為電壓竊電信號與反轉竊電信號的輸入部分電路，其中U5與U6的地址線A、B、C與圖2中U1的管腳2、3、4相連，U5與U6的允許端分別接反向后的片選信號CS和沒有反向的片選信號CS和沒有反向的片選信號CS，IN1-IN8均為信號的輸入插座。
圖5為采集單元的欠費指示部分電路，U13為一個譯碼器，其輸入管腳20、21、22、23分別與圖2單片機U1的管腳37、38、39、40相連，其譯出的結果通過鎖存器芯片U16～U23的時鐘輸入管腳3、10予其鎖定，因為U16～U23的管腳2與此同時2與圖2單片機U1的D相連，所以當在時鐘輸入端有變化時，其輸出電平會跟蹤圖2單片機U1的D，所以當賦給D不同的電平時，可以將與鎖存器的輸出管腳5或管腳9置為“0”或“1”，以達到點亮欠費指標燈的目的。
本實用新型的抄表數據采集單元電路只有一個單片機，最多可管理16個電表的脈沖信號，并且具有是否反轉的判別信號。這16個電表的脈沖信號的選擇是通過單片機U1輸出地址來實現的，而數據選擇芯片U5的片選信號最高位經反相器U7反相后的電平，而U6的片選信號是U1輸出的地址的最高位。當所有的輸入通道中任意一路有脈沖產生時，就會通過沿觸發器保持高電平，直到軟件清除脈沖為止，而這些高電平通過門U8、U9、U10、U11產生一個高電平中斷信號，從而單片機響應中斷去計錄脈沖，然后通過譯碼器U2來選通刪除已經記錄的脈沖。在選擇脈沖信號的同時，也通過同樣的方法來選通反轉竊電信號與電壓竊電信號。反轉竊電信號的產生是通過一個雙光束紅外傳感器Ux和一個方向判別芯片Uy來產生的，具體的判別方法是方向判別芯片Uy根據雙光束紅外傳感器兩個光束被遮斷的不同的順序來判定方向，當然正向與反向并沒有嚴格的區別，假設A先生脈沖之后，然后B再產生脈沖的運動方向為正，則B先產生脈沖，然后A再產生脈沖的運動方向為反；電壓竊電信號的產生是通過在電表的適當位置取出進入電表的電流線圈的火線，將其火線串聯一個大功率的電阻與一個二極管IN4007，然后通過光耦TIL521-2，最后與抄表數據采集單元的變壓器原邊的火線相連，如果有電壓竊電，則會在光耦的輸出產生脈動信號，這個信號就是所需的電壓竊電信號，電壓竊電判別的準確性取決于從電表取出的火線應與抄表數據采集單元的電源的相位一致。欠費指示的實現是通過譯碼器U13與觸發器U16-U23來實現的，通過對觸發器的輸出置不同的電平來點亮或熄滅欠費指示燈。
權利要求1.一種抄表數據采集單元電路，其特征在于單片機(U1)的管腳2接電源(V)，管腳1通過電阻(R1)后接電源地(GND)，單片機(U1)的管腳3與5通過同一阻值的電阻(R2)與電阻(R3)后與電源地(GND)相接，管腳4與電源(UC)相接，紅外傳感器(UY1)的管腳8與電源地(GND)相連，脈沖輸入與處理部分電路圖，單片機(U1)的管腳15、16、17、18分別與譯碼器(U2)的輸入A、B、C、D相連，單片機(U4)的管腳1與單片機(U1)的管腳26相連，單片機(U4)的接收/發送允許端管腳2、3均與單片機的管腳24相連，以實現串行通信。
專利摘要本實用新型公開了一種抄表數據采集單元電路,它涉及可用來抄見電表的抄表數據采集單元電路,屬于測量儀器電路類。單片機的管腳2接電源,管腳1通過電阻后接電源地,單片機的管腳3與5通過同一阻值的電阻與電阻后與電源地相接,管腳4與電源相接。抄表數據采集單元采用一個單片機可管理多達16路的電表脈沖信號,并通過雙光束紅外傳感器的兩個光束被遮斷的先后順序和方向判別芯片,可以準確判別電表的正轉與反轉。并且通過與電表的火線與抄表數據采集單元的電源的火線的比較,通過光電轉換可以判別電壓竊電。并且本實用新型抄表數據采集單元具有欠費指示功能。
文檔編號G01R11/02GK2501054SQ0026844
公開日2002年7月17日 申請日期2000年12月27日 優先權日2000年12月27日
發明者黃激流 申請人:福建創新計算機軟件股份有限公司