專利名稱：電力機(jī)車ic卡智能電度表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種工礦企業(yè)電力機(jī)車，或者城市中無(wú)軌、有軌電車功耗測(cè)量?jī)x表，尤其是一種電力機(jī)車IC卡智能電度表。
電力機(jī)車應(yīng)用很廣泛，但國(guó)內(nèi)對(duì)其功耗測(cè)量?jī)x表尚無(wú)公開使用定型表，盡管在80年代曾有人研制一種機(jī)械電子式電力機(jī)車電度表，由于故障率高，無(wú)法區(qū)分每個(gè)司機(jī)耗能情況，也無(wú)法對(duì)單位耗能進(jìn)行合理計(jì)算，很快在市場(chǎng)上就消聲覓跡了。
目前，這是一個(gè)尚未解決的問題。
本實(shí)用新型的目的是要提供一種電力機(jī)車IC卡智能電度表，它能有效地、廣泛地用于測(cè)量高電壓大電流功耗，對(duì)司機(jī)用電及單位用電提供清晰、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)分析。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的該電度表應(yīng)用傳感器測(cè)量技術(shù)及微機(jī)控制技術(shù)研制的測(cè)量?jī)x表。由殼體，主機(jī)和傳感器構(gòu)成。電壓傳感器、電流傳感器和車上電源均用連接線通過殼體外殼接口分別與主機(jī)相連接，主機(jī)由十部分構(gòu)成如V/f變換器、開關(guān)電源、光電耦合器、單片機(jī)、存儲(chǔ)器、IC卡讀寫器、顯示器、聲音報(bào)警器、時(shí)鐘、按鍵構(gòu)成，置于盒式殼體內(nèi)。
由于電力機(jī)車工作在高電壓大電流條件下，工作時(shí)必須換成電度表能識(shí)別的信號(hào)，傳感器的作用就是將高電壓大電流轉(zhuǎn)換成0-10V的直流電壓信號(hào)。其工作原理是在正常工作時(shí)分別通過電壓傳感器和電流傳感器檢測(cè)出相應(yīng)的電壓信號(hào)，分別通過V/f變換器轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)，經(jīng)光電耦合器隔離后，分別送給單片機(jī)CPU的T0.T1計(jì)數(shù)器管腳，單片機(jī)根據(jù)單位時(shí)間內(nèi)T0.T1的計(jì)數(shù)值計(jì)算出相應(yīng)的電壓、電流值和功率及一段時(shí)間內(nèi)的電功耗。通過按鍵K1.K2.K3可以在數(shù)碼顯示器上顯示出電能、時(shí)間、電壓、電流等狀態(tài)。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)及積極效果1.由于本實(shí)用新型采用了IC卡片先進(jìn)技術(shù)，使它的功能大大加強(qiáng)，可識(shí)別每個(gè)司機(jī)，計(jì)算出每個(gè)司機(jī)耗能量；也可以與上位機(jī)聯(lián)系，分析，匯總，打印總功耗及每臺(tái)車功耗等多種數(shù)據(jù)；2.本實(shí)用新型體積小，工藝設(shè)計(jì)先進(jìn)，用于高電壓、大電流的電力機(jī)車上，測(cè)量精度高、抄表、校表方便；
3.使用本表后每位司機(jī)節(jié)能意識(shí)增強(qiáng)，經(jīng)估算每天每臺(tái)車大約可節(jié)約用電量200度，鞍鋼鐵運(yùn)公司現(xiàn)有50多臺(tái)電力機(jī)車，若按50臺(tái)電力機(jī)車計(jì)算，每年可節(jié)電72萬(wàn)度，若全國(guó)各大工礦企業(yè)普遍采用本發(fā)明，則會(huì)帶來(lái)具大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，具有極其推廣價(jià)值。
本實(shí)用新型具體構(gòu)造及其連接由以下實(shí)施例及其附圖給出。


圖1本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)外觀示意圖。
圖2本實(shí)用新型原理方框接線圖。
圖3本實(shí)用新型控制電路連接圖。
以下結(jié)合附圖詳述本實(shí)用新型的具體構(gòu)造連接及其工作情況。
如圖1、圖2所示。
本實(shí)用新型由殼體1，主機(jī)21和電壓傳感器8，電流傳感器9構(gòu)成，電壓傳感器8和電流傳感器9及來(lái)自車上電源10均用連接線通過殼體1外殼背面接口7分別與主機(jī)21相連接，主機(jī)21由V/f變換器11，開關(guān)電源12，光電耦合器13，單片機(jī)14，存儲(chǔ)器15，IC卡讀寫器16，顯示器17，聲音報(bào)警器18，時(shí)鐘19，按鍵20(K1.K2.K3)構(gòu)成，它們分別通過連接線焊接在印刷電路板22上，置于盒式殼體1內(nèi)底部。(印刷電路板依據(jù)電路圖結(jié)構(gòu)，每一部分均按公知技術(shù)制作)。殼體1外殼正面具有數(shù)碼顯示屏2，狀態(tài)指示燈3，IC卡插口4，按鍵5，產(chǎn)品名稱標(biāo)牌6(電力機(jī)車IC卡智能電度表)，狀態(tài)指示燈標(biāo)識(shí)23，在盒式殼體1外殼背面具有電源線及傳感器信號(hào)線接口7。開關(guān)電源12采用隔離式開關(guān)，在工作時(shí)為各部電路提供所需要的工作電壓，其技術(shù)指標(biāo)輸入電壓36-72V，輸出電壓+5V，+15V，-15V，輸出電流分別為1A.1A.0.5A。
電壓傳感器8和電流傳感器9經(jīng)主機(jī)的V/f變換器11，再經(jīng)光電耦合器13分別與單片機(jī)14的接口T1T0口相連接；主機(jī)中的單片機(jī)14是本實(shí)用新型的核心部分，微處理器采用INTEL公司的MCS51系列單片機(jī)，型號(hào)AT89C52，它負(fù)責(zé)對(duì)各種信號(hào)采集、處理，并產(chǎn)生顯示信息，V/f變換器型號(hào)為L(zhǎng)M331。
存儲(chǔ)器15采用型號(hào)AT24C64，它通過數(shù)據(jù)線SDA，時(shí)鐘線SCL分別與單片機(jī)14的接口P25.P24管腳相連接。它勻之間可以進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，包括表號(hào)等一些不經(jīng)常變化的信息。
IC卡讀寫器16通過數(shù)據(jù)線SDA，時(shí)鐘線SCL，電源控制線POWER及檢測(cè)端check分別與單片機(jī)14的接口P10.P11.P26.P27管腳相連接。主機(jī)與IC卡讀寫器16交換信息。每位司機(jī)具有一個(gè)IC卡，工作時(shí)插入IC卡插口4，電度表即能識(shí)別出司機(jī)身份，可讀出司機(jī)號(hào)，如果是抄表卡，電度表將內(nèi)部的記錄數(shù)據(jù)傳送給IC卡，可對(duì)各臺(tái)機(jī)車及司機(jī)的耗能情況進(jìn)行讀取。
顯示器17型號(hào)采用Max7219，它通過數(shù)據(jù)線Data，時(shí)鐘線clk及裝載線load，分別與單片機(jī)14的接口P12.P13.P14管腳相連接。在單片機(jī)14控制下完成七位數(shù)碼及六位發(fā)光管的顯示。
聲音報(bào)警器18通過報(bào)警線SP與單片機(jī)14的接口P16管腳相連接。單片機(jī)P16口控制聲音報(bào)警電路工作，在異常情況下發(fā)出報(bào)警信號(hào)。
由于記錄信息需要斷電保留，本實(shí)用新型采用了時(shí)鐘19型號(hào)采用DS12887A它不僅具有時(shí)鐘的功能，還有斷電保留RAM區(qū)，用于記錄經(jīng)常變化的總耗能，每位司機(jī)耗能等信息，使硬件電路達(dá)到最簡(jiǎn)形式。
時(shí)鐘19通過數(shù)據(jù)總線AD，控制線WR，RD，ALE分別與單片機(jī)14的接口Po.WR.RD.ALE管腳相連接。提供本電度表的時(shí)間基準(zhǔn)。
本實(shí)用新型的軟件由單片機(jī)的C語(yǔ)言編寫，采用模塊化結(jié)構(gòu)，主要任務(wù)是完成信號(hào)數(shù)據(jù)采集，運(yùn)算處理，顯示等功能。為增加系統(tǒng)可靠性，提高軟件抗干擾能力，采取如下措施1.看門狗電路時(shí)刻監(jiān)視單片機(jī)14的工作，若其出現(xiàn)問題，則看門狗電路動(dòng)作，使系統(tǒng)復(fù)位。
2.軟件陷阱在一些重要的跳轉(zhuǎn)指令之前，加了軟件冗余指令，在每個(gè)模塊之后和程序存儲(chǔ)器空白區(qū)加設(shè)了軟件陷阱。
3.冗余設(shè)計(jì)對(duì)容易受外界干擾的輸入信號(hào)采用了循環(huán)采樣結(jié)構(gòu)，多次讀取，再由軟件濾波后提取信號(hào)。
PC機(jī)管理在PC機(jī)上用VB語(yǔ)言編制了電力機(jī)車耗電管理程序，主要完成IC卡的發(fā)行、數(shù)據(jù)讀取、統(tǒng)計(jì)、匯總、分析、打印、輸出等功能，大大節(jié)省了人力。
提高測(cè)量精度方法由傳感器送來(lái)的電壓信號(hào)經(jīng)V/f變換后交給單片機(jī)處理時(shí)，可能會(huì)產(chǎn)生一定的非線性誤差，本實(shí)用新型通過多點(diǎn)采樣，用折線分別處理的方法，最大限度減少誤差，增加了測(cè)量精度，使電度表精度保持在1.0級(jí)。
防止違章作業(yè)的方法1.不開機(jī)如果正常使用電力機(jī)車，電度表沒有使用，但電度表卻能夠記錄并可打印出時(shí)間、抄表時(shí)便可把信息傳入抄表卡。
2.不插卡如果正常開機(jī)不插卡，電度表發(fā)出報(bào)警聲音，并同時(shí)記錄當(dāng)時(shí)的時(shí)間，待抄表時(shí)傳入抄表卡中。
實(shí)施例1可應(yīng)用先進(jìn)的乘法器電路，完成電壓與電流的相乘，可以簡(jiǎn)化硬件電路，由乘法器取代原有的兩路V/f變換器，同時(shí)由于實(shí)時(shí)性加強(qiáng)，適合于電壓、電流變化明顯場(chǎng)合使用。
實(shí)施例2電力機(jī)車IC卡智能電度表的控制電路連接圖如圖3所示。
主機(jī)21由V/f變換電路，光電耦合電路，單片機(jī)，存儲(chǔ)電路，IC卡電路，顯示電路，聲音報(bào)警電路，時(shí)鐘電路等構(gòu)成，它們之間各部電路的連接及技術(shù)參數(shù)均按附圖3制作。
權(quán)利要求1.一種用于工礦企業(yè)電力機(jī)車IC卡智能電度表，其特征是由殼體(1)，主機(jī)(21)和電壓傳感器(8)，電流傳感器(9)構(gòu)成，電壓傳感器(8)和電流傳感器(9)及來(lái)自車上電源(10)均用連接線通過殼體(1)外殼背面接口(7)分別與主機(jī)(21)相連接，主機(jī)(21)由V/f變換器(11)，開關(guān)電源(12)，光電耦合器(13)，單片機(jī)(14)，存儲(chǔ)器(15)，IC卡讀寫器(16)，顯示器(17)，聲音報(bào)警器(18)，時(shí)鐘(19)，按鍵(20)構(gòu)成，它們分別通過連接線焊接在印刷電路板(22)上，置于盒式殼體(1)內(nèi)底部；在盒式殼體(1)外殼正面具有數(shù)碼顯示屏(2)，狀態(tài)指示燈(3)，IC卡插口(4)，按鍵(5)，產(chǎn)品名稱標(biāo)牌(6)，狀態(tài)指示燈標(biāo)識(shí)(23)，在盒式殼體(1)外殼背面具有電源線及傳感器信號(hào)線接口(7)。
2.按權(quán)利要求1所述的IC卡智能電度表，其特征在于電壓傳感器(8)和電流傳感器(9)經(jīng)主機(jī)的V/f變換器(11)，再經(jīng)光電耦合器(13)分別與單片機(jī)(14)的接口T1T0口相連接；存儲(chǔ)器(15)通過數(shù)據(jù)線SDA，時(shí)鐘線SCL分別與單片機(jī)(14)的接口P25.P24管腳相連接；IC卡讀寫器(16)通過數(shù)據(jù)線SDA，時(shí)鐘線SCL，電源控制線POWER及檢測(cè)端check分別與單片機(jī)(14)的接口P10.P11.P26.P27管腳相連接；顯示器(17)通過數(shù)據(jù)線Data，時(shí)鐘線clk及裝載線load，分別與單片機(jī)(14)的接口P12.P13.P14管腳相連接，聲音報(bào)警器(18)通過報(bào)警線SP與單片機(jī)(14)的接口P16管腳相連接；時(shí)鐘(19)通過數(shù)據(jù)總線AD，控制線WR，RD，ALE分別與單片機(jī)(14)的接口Po.WR.RD.ALE管腳相連接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種電力機(jī)車IC卡智能電度表,適用于工礦企業(yè)大功率電力機(jī)車及公用電力車的能耗測(cè)量的儀表,該電度表由殼體、傳感器、單片機(jī)、存儲(chǔ)器、IC卡讀寫器、顯示器、報(bào)警器、時(shí)鐘等構(gòu)成,通過顯示器顯示各種數(shù)據(jù)及系統(tǒng)工作狀態(tài),具有檢測(cè)電力機(jī)車功耗及對(duì)每位司機(jī)操作的考核,工藝設(shè)計(jì)先進(jìn),測(cè)量準(zhǔn)確,抄表、校表方便,具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
文檔編號(hào)G01R11/00GK2383073SQ9922400
公開日2000年6月14日 申請(qǐng)日期1999年6月3日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月3日
發(fā)明者柳興綿 申請(qǐng)人:鞍山鋼鐵公司冶金運(yùn)輸研究所