專利名稱：普及型電能自動分時計(jì)費(fèi)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電能檢測與微型計(jì)算機(jī)且更具體地涉及一種普及型電能自動分時計(jì)費(fèi)儀。
本發(fā)明的主要目的是為用戶提供一種價格低廉的具有普及意義的電能自動分時計(jì)費(fèi)儀，使用電管理部門能夠利用經(jīng)濟(jì)手段達(dá)到合理分配電能，使用電能，挖掘電站潛力，節(jié)約能源，提高全設(shè)會的綜合生產(chǎn)效益等目的。
隨著國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，電能的需求量日愈加大，供需矛盾日愈加劇，由于電能具有難以儲存，消耗時間性強(qiáng)的特點(diǎn)，所以，電能的管理和合理使用就更必要，更復(fù)雜。目前，由于沒有有效的管理工具和方法，全國各電網(wǎng)高峰期和低谷期的用電量存在著巨大的差額;造成高峰期內(nèi)用電更加緊張，常常拉閘限電;而低谷期內(nèi)又讓電能白白的流失掉了，造成極大的浪費(fèi)，所以，有必要采用分時計(jì)費(fèi)的方法來限制高峰期用電，鼓勵谷期用電，用經(jīng)濟(jì)手段使用戶自己隨時間調(diào)整負(fù)荷，避開高峰期，多用谷期電，提高電站的發(fā)電量和全社會的生產(chǎn)效益，節(jié)約能源，目前出現(xiàn)的具有相似功能的分時計(jì)費(fèi)儀，由于體積大，設(shè)備復(fù)雜，安裝調(diào)試不方便，離產(chǎn)品的適用性和普及性還有很大距離。
根據(jù)本發(fā)明所提供的普及型電能自動分時計(jì)費(fèi)儀，它主要由電能采集與變換電路(1)，單片微機(jī)系統(tǒng)與外設(shè)電路(2)和抄表手機(jī)(3)三大部分組成，電能采集與變換電路(1)將用戶的用電量變成脈沖信號送給單片微機(jī)系統(tǒng)與外設(shè)電路(2)，單片微機(jī)(5)根據(jù)時鐘電路(7)提供的時間將用戶在不同時間內(nèi)的用電量分別記錄下來，再根據(jù)不同的時間內(nèi)的不同費(fèi)率，經(jīng)微機(jī)計(jì)算后就可以將用戶每月應(yīng)交納的用電費(fèi)用通過顯示電路(11)顯示出來，達(dá)到自動分時收取電費(fèi)的功能，即根據(jù)不同的時間收取不同的用電費(fèi)。
另外，感應(yīng)式電度表及光電脈沖變換器(4)可以隨著用戶的增加而增加，通常在十幾戶到幾十戶之間，使分?jǐn)偟矫恳粦舻脑O(shè)備費(fèi)用非常低;如果以每單元14戶計(jì)算，分?jǐn)偟矫恳粦舻脑O(shè)備費(fèi)用不超過20元如果讓每單元48戶計(jì)算，分?jǐn)偟矫恳粦舻脑O(shè)備費(fèi)用將不超過10元，所以，它具有極高的普及性。
同時，它還具有體積小，重量輕，系統(tǒng)簡單，安裝調(diào)試方便，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。
為了更詳細(xì)地說明本發(fā)明及發(fā)明有關(guān)的優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)聯(lián)系所附說明，參考下面附圖。
附

圖1為普及型電能自動分時計(jì)費(fèi)儀系統(tǒng)組成框圖。
附圖2為蝸輪經(jīng)過改造的感應(yīng)式電度表主要傳動機(jī)構(gòu)框圖。
附圖3為光電脈沖變換器的工作原理與安裝位置框圖。
本發(fā)明的一種體現(xiàn)是通過電能采集與變換電路(1)和單片微機(jī)系統(tǒng)與外設(shè)電路(2)將用戶在不同時間內(nèi)的用電量分別記錄下來，再根據(jù)不同時間內(nèi)的不同費(fèi)率，經(jīng)微機(jī)計(jì)算后就可以將用戶每月應(yīng)交納的用電費(fèi)用通過顯示電路(11)顯示出來。
本發(fā)明的另一種體現(xiàn)是它采用了傳統(tǒng)的感應(yīng)式電度表作電能的采樣裝置，并保留了傳統(tǒng)感應(yīng)式電度表所有的參數(shù)特性，包括計(jì)度器，使電能自動分時計(jì)費(fèi)系統(tǒng)工作的同時，也不影響電度表目前具有的計(jì)費(fèi)性能。另外，安裝在電度表內(nèi)由發(fā)光管(26)受光管(27)和固定托架(28)構(gòu)成的光電脈沖變換器是通過改造后蝸輪(22)上的扇形孔(23)來進(jìn)行光電變換的;并通過固定托架(28)上的安裝孔(29)固定在電度表體與計(jì)度器連接的緊固螺釘上的。
本發(fā)明還有一種體現(xiàn)是電能采集與變換電路(1)中的感應(yīng)式電度表可以是單相電度表也可以是三相電度表，電能采集與變換電路(1)中的電度表及光電脈沖變換電路(4)可以隨著用戶的增加而增加，通常在十幾戶到幾十戶之間，并且每戶只占用一個微機(jī)接口。
本發(fā)明的一個重要體現(xiàn)是利用微機(jī)來完成代表電能計(jì)度的脈沖信號個數(shù)的讀取，累集，分類，綜合計(jì)算等工作的;微機(jī)使用的日歷時鐘信息是由外部日歷時鐘電路(7)提供的，用戶的用電信息也是由外部數(shù)據(jù)存儲器(9)儲存的，并為它們配備了備用電池(8)，保證在停電的情況下不致造成時鐘信號和用電信息丟失的。
本發(fā)明的還有一個重要體現(xiàn)是它為電能管理部們統(tǒng)一設(shè)計(jì)了抄表手機(jī)(3)，抄表手機(jī)(3)上的微型打印機(jī)可以打印出用戶應(yīng)交納的電費(fèi)數(shù)，同時可以利用抄表手機(jī)(3)上的小型鍵盤(15)和顯示電路(15)將用戶原始用電數(shù)據(jù)設(shè)置后送給單片微機(jī)(6)。
眾所周知，傳統(tǒng)感應(yīng)式電度表是目前廣泛采用的一種電能度量表，普及率幾乎達(dá)到100%。為了尊重這一現(xiàn)實(shí)，利用電度表所具有的可靠性高，系統(tǒng)簡單等優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明采用了傳統(tǒng)的感應(yīng)式電度表作電能的采樣裝置，并保留了傳統(tǒng)感應(yīng)式電度表所有的參數(shù)特性，包括計(jì)度器，使電能自動分時計(jì)費(fèi)系統(tǒng)工作的同時，也不影響電度表目前具有的計(jì)費(fèi)性能。
傳統(tǒng)感應(yīng)式電度表通常由電度表體和計(jì)度器兩部分組成，電度表體是電能采樣的主體，用戶消耗的電能通過電壓電流的電磁感應(yīng)使表體上的轉(zhuǎn)盤(19)旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)盤(19)的旋轉(zhuǎn)速度與用戶的用電負(fù)載成正比，通過與轉(zhuǎn)盤同軸的蝸桿(21)將轉(zhuǎn)盤的運(yùn)動傳遞到計(jì)度器的蝸輪(22)上，使計(jì)度器能夠?？恳幌盗旋X輪的減速，分度和表盤顯示達(dá)到計(jì)度電能的目的。
電度表的計(jì)度精度和調(diào)校工作主要集中在表體上，計(jì)度器上幾乎不存在調(diào)校點(diǎn)，為了完整的保留了傳統(tǒng)感應(yīng)式電度表的參數(shù)特性，本發(fā)明保留了計(jì)度器上蝸輪(23)原有的參數(shù)，僅在蝸輪盤的中間開了幾個扇形孔(23)，這樣，安裝在電度表內(nèi)由發(fā)光管(26)受光管(27)和固定托架(26)構(gòu)成的光電脈沖變換器就可以通過改造后蝸輪(22)上的扇形孔(23)進(jìn)行光電變換了，并且不影響電度表原有的功能。
轉(zhuǎn)盤(19)受感應(yīng)旋轉(zhuǎn)帶動同軸的蝸桿(21)和以之相嚙合的蝸輪(22)一同旋轉(zhuǎn)，發(fā)光管(26)和受光管(27)通電以后，就會使發(fā)光管(26)發(fā)出的光一會兒被蝸輪(22)擋住使受光管(27)不工作，一會兒又穿過扇形孔使受光管(27)工作，從而將電能信號變成了脈沖信號，由于蝸輪(22)屬于計(jì)度器部分，裝拆并不影響電度表的參數(shù)特性，為電度表的改造提供了方便，另外，還可以利用固定托架(28)上的安裝孔(29)將光電脈沖變換器固定在電度表體與計(jì)度器連接的緊固螺釘上，無論是單相還是三相感應(yīng)式電度表，它們的工作原理基本相同，可以通用。另外，電能采集與變換電路(1)中的電度表及光電脈沖變換電路(4)可以隨著用戶的增加而增加，通常在十幾戶到幾十戶之間，并且每戶只占用一個微機(jī)接口，這樣做的目的是提高分時計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的利用率，降低設(shè)備成本，使其能普及到每一戶家庭。
電度表及光電脈沖變換電路(4)將電能信號變成了脈沖信號后通過接口電路(5)送給單片微機(jī)(6)來完成代表電能計(jì)度的脈沖信號個數(shù)的讀取計(jì)算等工作的。具體方法是利用蝸桿(21)和蝸輪(22)的減速作用(約50倍)，將轉(zhuǎn)盤(19)的旋轉(zhuǎn)周期變成50倍的蝸輪(22)旋轉(zhuǎn)周期，在額定載荷下，轉(zhuǎn)盤(19)的旋轉(zhuǎn)周期約為1秒鐘，如果蝸輪(22)上等距開了四個扇形孔，那么在額定條件下脈沖信號的周期將是12.5秒。微機(jī)可以用比此脈沖信號周期短的多的采樣周期對脈沖信號進(jìn)行采樣，根據(jù)采樣信號中高低電位的變化來確定脈沖個數(shù)，通過軟件累加后，就可以變成用戶的用電計(jì)度數(shù)，并根據(jù)用電時間的不同，采集到的用戶用電數(shù)據(jù)被送到數(shù)據(jù)存儲器相應(yīng)的位置中，當(dāng)微機(jī)接到顯示命令后再將用戶在不同時間內(nèi)的用電計(jì)度數(shù)乘上不同的用電費(fèi)率綜合相加后就可以得到用戶應(yīng)交納的電費(fèi)數(shù)，同時可以通過顯示電路(11)將用戶應(yīng)交納的電費(fèi)數(shù)顯示出來。另外，微機(jī)使用的日歷時鐘信息是由外部日歷時鐘電路(7)提供的。用戶的用電信息也是由外部數(shù)據(jù)存儲器(9)儲存的，并為它們配備了備用電池(5)，這就可以保證在停電的情況下不致造成時鐘信號和用電信息丟失。
抄表手機(jī)(3)主要是它為電能管理部們提供一種統(tǒng)一的讀表設(shè)備用以減輕抄表人員的工作強(qiáng)度，提高電能管理水平，抄表手機(jī)(3)上的微型打印機(jī)可以隨時打印出用戶應(yīng)交納的電費(fèi)數(shù)，同時可以利用抄表手機(jī)(3)上的小型鍵盤(16)和顯示電路(15)將用戶原始用電數(shù)據(jù)設(shè)置后送給單片微機(jī)(6)，另外它還具有和大型計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)較換的功能，讓電能管理部們能夠利用大型計(jì)算機(jī)來分析，綜合用戶的用電情況，使電能的使用更合理，更有效益。
權(quán)利要求
1.一種普及型電能自動分時計(jì)費(fèi)儀，它包括電能采集與變換電路(1)，單片微機(jī)系統(tǒng)與外設(shè)電路(2)和抄表手機(jī)(3)三大部分，其特征在于它可以通過電能采集與變換電路(1)和單片微機(jī)系統(tǒng)與外設(shè)電路(2)將用戶在不同時間內(nèi)的用電量分別記錄下來，再根據(jù)不同的時間內(nèi)的不同費(fèi)率，經(jīng)微機(jī)計(jì)算后就可以將用戶每月應(yīng)交納的用電費(fèi)用通過顯示電路(11)顯示出來。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種普及型電能自動分時計(jì)費(fèi)儀，其特征在于它采用了傳統(tǒng)的感應(yīng)式電度表作電能的采樣裝置，并保留了傳統(tǒng)感應(yīng)式電度表所有的參數(shù)特性，包括計(jì)度器，使自動分時計(jì)費(fèi)系統(tǒng)工作的同時，也不影響電度表目前具有的計(jì)費(fèi)性能。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的一種普及型電能自動分時計(jì)費(fèi)儀，其特征在于安裝在電度表內(nèi)由發(fā)光管(26)受光管(27)和固定托架(28)構(gòu)成的光電脈沖變換器是通過改造后蝸輪(22)上的扇形孔(23)來進(jìn)行光電變換的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3所述的一種普及型電能自動分時計(jì)費(fèi)儀，其特征在于由發(fā)光管(26)受光管(27)和固定托架(28)構(gòu)成的光電脈沖變換器是通過固定托架(28)上的安裝孔(29)固定在電度表體與計(jì)度器連接的緊固螺釘上的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4所述的一種普及型電能自動分時計(jì)費(fèi)儀，其特征在于電能采集與變換電路(1)中的感應(yīng)式電度表可以是單相電度表也可以是三相電度表。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5所述的一種普及型電能自動分時計(jì)費(fèi)儀，其特征在于電能采集與變換電路(1)中的電度表及光電脈沖變換電路(4)可以隨著用戶的增加而增加，通常在十幾戶到幾十戶之間，并且每戶只占用一個微機(jī)接口。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6所述的一種普及型電能自動分時計(jì)費(fèi)儀，其特征在于自動分時計(jì)費(fèi)功能是由單片微機(jī)(5)，接口電路(5)，時鐘電路(7)，數(shù)據(jù)存儲器(9)和顯示電路(11)等電路組成的系統(tǒng)完成的。具體方法是利用在額定條件下脈沖信號因蝸桿(21)蝸輪(22)的減速作用(約50倍)而周期較長的事實(shí)，使微機(jī)可以用比脈沖信號周期短的多的采樣周期對脈沖信號進(jìn)行采樣，并根據(jù)采樣信號的高低電位變化來確定脈沖個數(shù)，通過軟件累加后，即可變成用戶的用電計(jì)度數(shù)，同時通過時鐘電路(7)提供的時間，將用電計(jì)度數(shù)根據(jù)用電時間的不同，存到數(shù)據(jù)存儲器相應(yīng)的位置中，當(dāng)接到顯示命令后就可將用戶在不同時間內(nèi)的用電計(jì)度數(shù)乘上不同的用電費(fèi)率，并將它們相加后就可得到的用戶應(yīng)交納的電費(fèi)，通過顯示電路(11)可以隨時顯示用戶應(yīng)交納的電費(fèi)數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7所述的一種普及型電能自動分時計(jì)費(fèi)儀，其特征在于微機(jī)使用的日歷時鐘信息是由外部日歷時鐘電路(7)提供的，同時，用戶的用電信息也是由外部數(shù)據(jù)存儲器(9)儲存的，并為它們配備了在停電的情況下不致造成時鐘信號和用電信息丟失的備用電池(8)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8所述的一種普及型電能自動分時計(jì)費(fèi)儀，其特征在于它為電能管理部門統(tǒng)一設(shè)計(jì)了抄表手機(jī)(3)，抄表手機(jī)(3)上的微型打印機(jī)可以打印出用戶應(yīng)交納的電費(fèi)數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9所述的一種普及型電能自動分時計(jì)費(fèi)儀，其特征在于電能管理部們可以利用抄表手機(jī)(3)上的小型鍵盤(16)和顯示電路(15)將用戶原始用電數(shù)據(jù)設(shè)置后送給單片微機(jī)(6)。
全文摘要
一種普及型電能自動分時計(jì)費(fèi)儀，它主要由電能采集與變換電路(1)，單片微機(jī)系統(tǒng)與外設(shè)電路(2)和抄表手機(jī)(3)三部分組成，其主要目的是為用戶提供一種價格低廉的具有普及意義的電能自動分時計(jì)費(fèi)儀，讓用電管理部門能夠利用經(jīng)濟(jì)手段使用戶自己隨時間調(diào)整負(fù)荷，避開高峰用電期，多用谷期電，提高電站的發(fā)電量和全社會的生產(chǎn)效益，節(jié)約能源。
文檔編號G01R11/56GK1101983SQ9311177
公開日1995年4月26日 申請日期1993年10月20日 優(yōu)先權(quán)日1993年10月20日
發(fā)明者劉建強(qiáng) 申請人:劉建強(qiáng)