專利名稱：電力線載波智能抄表儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電能的測量，特別是一種自動抄錄用電量的抄表裝置。
近幾年來，陸續有些電能自動抄表裝置問世，解決了人工逐戶抄表的麻煩，專利號為96202199.7的《智能載波抄表裝置》即為其中之一，它實現了自動抄錄電能表用電量的目的。但根據其公開的材料來看，該裝置尚有不足之處1.穩壓電源是普通的穩壓電源，需要有一個十幾瓦的變壓器，體積過大，即使采用電容式降壓方式，就需要一個體積很大的電容，如果將其附裝在通常的電能表內則容納不下，亦不符節能原則。2.所用的單片機沒有一個可靠的硬件清零附加電路，每當電網出現頻繁的通電—斷電情況(例如線路維修)時，單片機會由于無法復位而導致功能紊亂。
本實用新型的目的是采用特殊設計的穩壓電源，克服了電源體積大且耗能多的缺點；同時亦對單片機的復位電路亦作了改進。
本實用新型包括主機(1)和分機(2)，一臺主機可以控制n臺分機，最多可監視32768臺，主機和分機的連接圖見圖1，主機和分機原理見圖2和圖3。主機(1)包括接收電路(11)、發送電路(12)、單片機電路(13)、穩壓電源(14)；分機(2)包括接收電路(21)、發送電路(22)、單片機電路(23)、穩壓電源(24)和電能表(25)，其中穩壓電源(24)由濾波電路(241)、穩壓電路(242)和瞬間增流電路(243)組成，其特征在于(1)穩壓電路(242)是電源火線經由濾波電感L1、電阻R1濾波，電容C1降壓、二極管D1、D2整流、穩壓管DW1穩壓、電容C3、C4濾波后產生+15V電壓；再經穩壓塊IC4穩壓、電容C7、C8濾波后產生+5V電壓；由穩壓管DW2穩壓、電容C5、C6濾波后產生-15V電壓；其地線和電源的零線相連；(2)瞬間增流電路(243)包括繼電器J1，二極管D3、D4，光耦可控硅IC5，放大器Q3、Q4、R5、R6和放大器Q1、Q2、R2、R3及電阻R4，其接法是電阻輸出端接繼電器J1b組常開接點，至光耦可控硅IC5，通過電阻R4到二極管D3的正端及D4的負端，D3的負端和D1的負端相接，D4的正端和D2的正端相接；光耦可控硅IC5的發光管由放大器Q3、Q4、R5、R6控制，控制信號來自單片機電路(23)中IC8的2腳；繼電器J1由放大器Q1、Q2、R2、R3控制，控制信號來自IC8的1腳。
本實用新型的特征還在于單片機電路(23)帶有一個自動復位電路，它包括三極管Q8、Q9，二極管D10、D11，電阻R25、R26，電容C31、C32，其接法是電容C31的一端接三極管Q1的集電極，另一端接D11正端和D10的負端，D10的正端接地，D11的負端和地之間接R25和C32，D11負端還接模擬可控硅中Q8的發射極，模擬可控硅中Q9的發射極接地，Q8的集電極和Q9基極相連，Q8基極和Q9集電極相連后接電阻R26及單片機電路(23)中IC8的4腳，R26的另一端接+5V電源。
主機接收電路(11)和分機接收電路(21)的電路和原理相同，采集器平時處于接收狀態，繼電器J1的常閉接點J1a接通，來自火線的載波訊號經過線圈L2，電容C2、C9，電阻R7到達中周線圈T1初級，經電感耦合至次級，次級線圈與電容C10、C11構成諧振電路，并在電容C10和C11的分壓點輸出一個經過諧振了的信號，經二極管D6、D7限幅后而成方波，再經電容C12進入集成電路IC1的16腳，IC1是一個載波接收——放大——鑒頻——低放的綜合電路。第一級放大由16腳接收后，由3腳輸出，輸出信號由陶瓷濾波器SJ1濾波后送入5腳，再進行第二級放大，然后在第8腳進行鑒頻，L3、C17及R14組成鑒頻振蕩電路。鑒頻后的還原信號在第9腳輸出，經R13、C14濾波后，由C13耦合至由R12、R13、IC1的10腳和11腳組成的低頻放大器，由11腳輸出的信號再經R10、D8、R9組成的分壓削波電路，送入由12腳、13腳組成的反相放大器，最終由13腳輸出R.D.信號至單片機IC8的17腳。
主機發送電路(12)和分機發送電路(22)亦相同。IC2是一個由集成電路4518和4572疊加組成的振蕩分頻綜合電路，其中15腳是該電路工作與否的控制端。以分機為例，當單片機IC8 1腳發送指令時，1腳的R/T信號送至IC2的15腳，而使其變為高電平，此時由IC2的14腳、13腳及R17、R18組成的放大器與晶體SJ2、C18、C19組成的振蕩回路共同工作而產生振蕩。而電容C20及Q5與C19形成并聯關系。當Q5導通時，C20加入晶體振蕩回路而使振蕩頻率相應下降；當Q5截止時，C20退出振蕩回路而使振蕩頻率相應上升。Q5經電阻R15而與單片機IC8的18腳相連，由單片機IC8發出T.D.信號，通過控制Q5的通斷而控制振蕩頻率的升降，因而完成載波信號的調制。經調制后的載波信號，由IC2內部分頻后在第10腳輸出，經C21耦合到諧振回路T2、C22轉化為輸出至后面的功放電路。該電路的特點是當無信號輸入時，功耗接近于零；而當有信號時，輸出功率可達10瓦，達到節能的目的。由于單片機IC8的1腳輸出R/T信號，通過J1a的常開接點，再經L2、C2的串聯諧振電路而進入火線。
分面的單片機電路(23)設置了一個自動復位電路，模擬可控硅Q8、Q9對地有一組電阻和電容R25、C32，具有一定的時間常數。繼電器J1線圈上的交流電平信號LR通過由C31、D10、D11組成的倍壓整流電路送至模擬可控硅的觸發端。當單片機工作正常時，繼電器J1受到單片機輸出R/T信號的控制，繼電器線圈上都不會有持續的交流電平信號，因而無法觸發模擬可控硅Q8、Q9；當單片機工作失常，R/T信號消失，以致繼電器J1失去控制時，繼電器J1線圈會產生自激振蕩，其交流電平信號經過整流后能夠觸發模擬可控硅Q8、Q9，從而產生一個與R25、C32時間常數相關的復位低電平，進入單片機MCLR功能腳，而使單片機IC8復位。單片機復位后，其R25、C32時間常數所造成的模擬可控硅間歇時間足以使單片機重新工作，從而使繼電器重新得到控制，模擬可控硅Q8、Q9也就不再被觸發。如果一次復位不成功，還可重復上述過程，使之再次復位，這就保證了無論外部電源怎樣波動和失常，單片機都能有效地復位。這種硬件復位電路與上電次數和上電時間無關，是一種可靠的抗干擾的復位電路。單片機Ic8的3腳接收來自電能表轉盤的轉數脈沖信號，該信號系紅外光電收發管所發出。此信號還需經由6、7、8、9腳所接收的電能表類型編組信號相整合后存貯。不同的電能表類型編組信號對應著不同的轉盤圈數與用電度數的換算，圖3中A、B、C、D是對應于不同轉盤圈數的一組高低電平。3腳接收的轉數脈沖經換算后即為電能表的實際用電度數，再以累計的形式存在于單片機內部，該數與電能表的外部讀數相吻合。12腳接收電網停電信號，當采集器有電時，該腳為高電平；斷電時為低電平。由于單片機的電源接有電解電容C33，所以斷是后能維持50mS時間供電，在此時間由單片機將累計的電能表轉數轉移到存貯器存貯，待電網恢復供電后，單片機再從存貯器中取出數據繼續工作。當單片機接到主機的用戶欠費信號時，單片機從13腳發出一個高電平，驅動既定的終端，報警或切斷用戶電源。
主機的單片機電路(13)中的IC6采用8751，1腳接R.D.信號，2腳接T.D.信號，3腳接R/T信號，18、19腳接晶振，40、20腳接+5V電源，10、11腳接RS-232的通訊接口片Max232和計算機相連。
分機的穩壓電源(24)在平時分機沒有接到主機讀表信號時，單片機IC8的1、2腳不輸出R/T及T.D.V信號，故繼電器J1不工作，瞬間增流電源(243)不通，電源火線通過C1降壓后輸出的+15V、+5V和-5V功率很小，僅維持分機的靜態工作；當分機接到主機發出的讀表信號后，IC6的1、2腳輸出R/T及T.D.V信號，繼電器J1接通，光耦可控硅IC5工作，則火線輸入不再通過C1而是通過瞬間增流電路，這樣輸出的+15V、+5V和-15V功率大增，可以滿足發送功率的需要，其狀態僅維持0.5秒以下。所以本實用新型的穩壓電源體積可以做得很小，可以放在電能表內。
主機的穩壓電源(14)由于不是附裝在電能表內，故不受體積限制，因此它可以采用和分機一樣的穩壓電源，也可以采用通常的穩壓電源。
電能表(25)系通常的電度表，只是要把它的轉數通過光電轉換變成脈沖數輸出至單片機電路(23)。
本實用新型的優點是1.使人工抄表變成自動抄表，節省人力。
2.由于采用了特殊設計的穩壓電源，體積很小，可以裝在原有的電能表內。
3.在技術采用了自動復位電路，適應我國電網的國情。
4.一個主機可以監測32678個分機。
5.分機能對14種不同盤轉數的電能表進行自動換算。
6.在電網斷電的情況下，分機能自動長期保存已讀取的電能表讀數。
7.當用戶欠電費時，可發出欠費信號。
附圖1是本實用新型的主機和分機的連接框圖。其中1——主機2——分機11——接收電路12——發送電路13——單片機電路14——穩壓電源21——接收電路22——發送電路23——單片機電路24——穩壓電路25——電能表3——計算機(不屬本實用新型)附圖2是本實用新型分機的電原理圖。
附圖3是本實用新型主機的電原理圖，圖中A、B、C、D是根據電能表轉圈數而設置的高低電平，C——電網 停 電信號，D——用戶欠費信號。
實施例本實用新型的電原理圖如圖2和圖3所示，其主要的無器件參數或型號如下元器件符號 參數或型號IC1 3361IC2 4518和4572疊加IC3 NE5534IC4 78L05IC5 3041
IC6 8751IC7 Max232IC8 16C5xIC9 24C16Q1、Q4、Q7、Q8 9015Q2、Q3、Q6、Q9 9014Q5 BSN254DW1、DW215vD1——D4橋堆2A 700VR1 30ΩR2 750ΩR3 5KΩR4 300ΩR51.5KΩR6 5KΩR25 300KΩC10.68μC3、C5、C7、C320.1μC4、C6 200μC8 10μC312000PJ1 36V本實用新型的主機電路單獨安裝在機殼內，分機的電路則附裝在電能表內，不必另行設計機殼。
權利要求一種由主機(1)和分機(2)組成的電力線載波智能抄表儀，主機(1)包括接收電路(11)、發送電路(12)、單片機電路(13)、穩壓電源(14)；分機(2)包括接收電路(21)、發送電路(22)、單片機電路(23)、穩壓電源(24)和電能表(25)，其中穩壓電源(24)由濾波電路(241)、穩壓電路(242)和瞬間增流電路(243)組成。其特征在于(1)穩壓電路(242)是電源火線經由濾波電感L1、電阻R1濾波，電容C1降壓、二極管D1、D2整流、穩壓管DW1穩壓、電容C3、C4濾波后產生+15V電壓；再經穩壓塊IC4穩壓、電容C7、C8濾波后產生+5V電壓；由穩壓管DW2穩壓、電容C5、C6濾皮產生-15V電壓；其地線和電源和零線相連。(2)瞬間增流電路(243)包括電器J1，二極管D3、D4，光耦可控硅IC5，放大器Q3、Q4、R5、R6和放大器Q1、Q2、R2、R3及電阻R4，其接法是電阻R1輸出端接繼電J1b組常開接點，至光耦可控硅IC5，通過電阻R4到二極管D3的正端及D4的負端，D3的負端和D1的負端相接，D4的正端和D2的正端相接；光耦可控硅IC5的發光管由放大器Q3、Q4、R5、R6控制；控制信號來自單片機電路(23)中IC8的2腳；繼是器J由放大器Q1、Q2、R2、R3控制，控制信號來自IC8的一腳。
2.根據權利要求1所述的電力線載波智能抄表儀，其特征在于單片機電路(23)帶有一個自動復位電路，它包括三極管Q8、Q9，二極管D10、D11，電阻R25、R26，電容C31、C32，其接法是電容C31的一端接三極管Q1的集電極，另一端接D11的正端和D10的負端，D10的正端接地，D11的負端和地之間接R25和C32，D11負端還接模擬可控硅中Q8的發射極，模擬可控硅中Q9的發射極接地，Q8集電極和Q9基極相連，Q8基極和Q9集電極相連后接電阻R26及單片機電路(23)中IC8的4腳，R26的另一端接+5V電源。
專利摘要本實用新型涉及一種電能表用電量的自動抄表裝置,它由主機和分機組成,一個主機最多可監測32768個分機,主機由計算機控制,利用電力線載波通訊,根據計算機的指令,主機可以隨時采集所屬分機的用電量,如果用戶欠電費,還可對用戶發出欠費信號,督促交費,當電網停電時,分機可以將已記錄的電度數存貯起來,當電網恢復供電時繼續計數。本實用新型的重要特點在于穩壓設計得很小,以致整個分機叫路可以附裝在電能表內。
文檔編號G01R11/00GK2299324SQ97215370
公開日1998年12月2日 申請日期1997年4月25日 優先權日1997年4月25日
發明者沈宇峰, 王世晞 申請人:沈宇峰, 王世晞