[实用新型]IC卡单相电脑电能表

说明书

本实用新型涉及一种以单片微型计算机控制、管理的预收费单相电脑电能表。

目前研制开发预收费IC卡电脑电能表的已很多，但直接投入市场使用的还不多见。所存在问题的关键是单片机电路在电网电路中长期运行的可靠性和稳定性，电能表自身的功耗和大电流低功耗负载控制器件。

本实用新型的目的在于提供一种自身功耗小、负载能力大、抗干扰能力强及在电网电压大幅度变化时均可稳定可靠工作的预收费IC卡单相电脑电能表。

本实用新型的目的是这样实现的：IC卡单相电脑电能表，主要由微功耗单片机控制电路和计量传感电能表组成。其功能组成方框图如图1所示。计量传感电能表2，向微功耗单片机控制电路1输送计量信号，单片机控制电路依据计量信号作递减计量，并与计量传感电能表构成复式计量。计量传感电能表显示累计电度数，单片机控制电路显示机内储存的可用电度数。单片机控制电路同时接有高低电压保护电路3；窃电防护电路4；IC卡接口电路5；可保持单片机休闲节电工作方式的Watchdog电路6；单片机控制电路在作电能计量的同时，进行用电质量管理。单片机控制电路驱动大电流自锁式无功耗负荷控制器7，作用户电源通断控制。电路采用单片机宽电压工作电源8，以保证整机的电压适应范围从数十伏至380伏均可正常工作。

由于采用上述方案，IC卡单相电脑电能表不仅降低了本身功耗，同时增加了工作的可靠性和稳定性，达到了自身功耗小、负载能力大、抗干扰能力强及在电网电压大幅度变动时，均可稳定可靠工作的目的。

以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图2是单片机控制电路原理图。图3是显示器电路原理图。图2中1IC为单片微型计算机；2IC为CMOS施密特与非门集成电路；3IC为串行E²PROM集成电路；4IC为七重达林顿管阵列集成电路；5IC为四运放集成电路；6IC为三端稳压集成电路。CZ1为IC卡接口，1端为接地端，2端连T₀，外接AN。AN为读卡、显示按钮，提供单片机进入读卡，显示中断请求信号。3端连接P_1-0，为IC卡时钟线SCL；4端连接P_1-1，为IC卡数据线SDA；5端经R₁连接P_1-2，为IC卡入座检测端(注有Card in)；6端连接V₁、C₃、R₂至P_1-4，为IC卡电源提供电路。当Card in检测到卡座有卡，P_1-4为低电平，V₁导通，卡座供电，C₃为消干扰滤波电容。当按下AN，若座中无卡，中断服务程序即显示机内储存可用电度数。若座中有卡，中断服务程序，则进行真伪甄别，数据读入、运算、处理。读卡后依判断作出伪卡显示，溢出显示和电能卡与机内储存数据相加后的总数显示。Q为石英晶体振荡器与C₁、C₂连接XTAL₁、XTAL₂，构成单片机时钟脉冲振荡电路。3IC为串行E²PROM集成电路，连至P_2-5、P_2-6，作为机内数据存储单元。CZ3A为显示电路板接口，1-4端连接P_0.0-P_0.3，提供七段编译码驱动电路数据，5-8端连接P_0.4-P_0.7为显示板数码管位驱动输出，经4IC₃-4IC₆使数码管作扫描显示。9端经2IC₃接P_2-4作出一位小数点显示驱动。10端经2IC₄连接1NT₀为计量传感电能表信号输入。当有计量信号输入，中断服务程序即对机内储存可用电度数作递减运算，并作出处理。11端经R₁₀、5IC₁连接P_2.3为机内可用电度数低限量告警显示输出。当机内储存可用电度数小于最低设定值，P_2.3输出高电平，5IC₁输出高电平，驱动LED₁显示(LED₁位于图3)。12端连接CZ₂的5端，为电源(220VAC)通断显示。当K_a2接通，经12端LED₂亮，同时连接P_1.7为计算机提供通电检测信号。14端为显示电路地线，16端为显示电路电源正电压线。CZ₃为单片机输出接口。1端接D₄、V₃、V₂、R₆、R₇、4IC_l连至P_2.0；2端接D₅、V₅、V₄、R₈、R₉、4IC₂连至P_2.1；大电流自锁式无功耗负荷控制器电磁线圈KA_l，接入1端，KA₂接入2端。当P_2.0输出低电平，4IC₁为高电平，经R₆、V₂导通，V₃导通，KA₁通电，D₄为保护二极管，V₃为驱动电压转换管。KA₂工作原理同KA₁。R₇、R₉为4IC₁、4IC₂集电极开路输出的电源负载电阻。CZ₄为窃电防护电路接口。1.2端外接B₂(零序互感器)。正常用电时，磁路平衡无信号电压。当自设地线窃电时，B₂磁路失衡产生感应电压，经D₁₀、R₁₁、R₁₂、C₁₀、5IC₂及D₁₂连接1NT₁。进入窃电防护中断服务程序，电路间歇供电，迫使窃电行为停止。P_2-2连接5IC₂输出端，作为区分中断服务程序的辅助连线。5IC₃正端接于三端稳压器6IC后经R₂₂、R₂₃分压构成的基准参考电压。当D₈、R₁₈、R₁₉、C₁₃构成的电源检测电压高于基准参考电压，5IC₃输出低电平，经D₁₄、1NT₁，进入超压中断服务程序，切断电源，直至超压信号消失。5IC₄为欠压，失电保护电路，其负端接于R₂₀、R₂₁分压构成的基准参考电压。当5IC₄正端连接的D₈、R₁₈、R₁₉、C₁₃构成的电源检测电压低于基准参考电压，经D₁₃、1NT₁进入欠压，失电中断服务程序，R_2.7连接5Ic₄输出端，作为区分中断服务程序的辅助连线。切断电源，直至欠压信号消失。图2下方为单片机宽电压工作电源电路。CZ₅为电源输入接口。外接工作变压器B₁，(B₁初级线包电压为380V)，经保险丝FU和电能表接线桩中火线和零线的进线相接，即与接线桩X中的1和3相接，2、4为电能表出线桩。CZ₅的1端和4端，接桥式整流器RF；C₁₁为滤波电容，D₆为隔离二极管。C₁₄、C₁₅、6IC、C₁₆、C₁₇组成单片机电源电路。D₉为电源整流方式变换隔离二极管。4IC₇、BCR构成整流方式切换电路，R₁₆、R₁₇、D₇分压器为4IC₇达林顿电路提供检测信号。当检测电压低于设定域值，4IC₇截止，经R₁₃、R₁₄触发双向可控硅BCR导通，电路成桥式整流状态，提高整流输出电压。当检测电压低于设定域值，D₇、4IC₇导通，BCR失去触发电压而截止，桥式整流器的部分，经D₉成全波整流状态，降低整流输出电压。R₁₅、C₁₂为4IC₇消除干扰脉冲而设。