专利名称：预付费电表的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种预付费电表，特别是属于一种在现有IC卡基础上改进而来的预付费电表。
本实用新型采用的技术方案是该表由基表和控制装置两部分构成，基表包括基表芯片；控制装置包括中央处理集成电路及其外围的取样电路、控制电路、存储器、显示器、输入装置及稳压电源，其特征是基表芯片的信号输入接口上设有一只磁保持继电器及其控制单元电路，磁保持继电器的线圈接头与控制单元电路的输出端相连接，其受电接线端与基表内置电源接线端相连；已写入处理程序的中央处理集成电路的数据存储输入输出端口与存储器相连；其控制端口与控制电路相连接，控制电路输入端口与磁保持继电器的线圈接点相接；其显示输入输出端口与显示器接线端口相连接；其取样信号输入端口与取样电路相连接，取样电路的信号输入端与基表脉冲电路上的光耦相连接；输入装置采用单片机输入键盘，其输出接口端与中央处理集成电路的输入端口相连接，稳压电路给上述单元电路供电。
基表及控制装置两部分电源都经过电源变压器隔离、变换、整流、稳压，两部分均由独立电源供给，此举提高了电表的安全性和可靠性。
用户售电只需去电管理部门或物业小区管理部门提供表号，通过管理系统给用户一个8位数的数据密码，用户通过数字键将该密码输入中央处理集成电路，即可用电。电量用尽后，磁保持继电器自动断开，用户按键盘启动键可透支5度，再次用尽而不再购买时，该表不能使用，需重新使用必须再次购买。管理部门通过管理系统再给用户一个新的8位数据密码，重新使用。因此，本实用新型不需要读写窗口，不用IC卡交换用户数据就能实现用电目的，克服了现有IC卡预付费电表的缺陷。
结合图2并参见

图1。基表芯片3(即计量芯片)采用美国ADI公司生产的AD7755芯片。在其电流输入端C，E采用了高精度、低成本的电流互感器4(图2中为T1，图1中的D为输出端口)，因此，预付费电表能够保证电流范围在0.1IbImax(也就是从0.5A至40A)，基本误差≤±1.0％。电压输入部分采用精密电阻分压网络R26、R23、R22，线性好、稳定、可靠。优良的电源匹配网络保证了预付费电表较宽的工作电压、适应范围及抗雷击、抗电磁脉冲干扰特性。它以1imp/0.1kwh脉冲(即1个脉冲代表0.1度电)，经光耦IC7即图1中的12传送给控制装置2的取样电路11，并由显示器10显示当前及累计电量。
图2为基表部分1的电路原理图。其基表芯片3采用AD7755芯片，基表芯片3和它的外围电路与现有技术相一致。基表芯片3的信号输入接口23脚上设有一只磁保持继电器J1及其控制单元电路，该控制单元电路由四只三极管推挽连接而成，两只三极管的集电极与发射极组成两组，磁保持继电器J1的线圈接头X1、X2与控制单元电路的输出端X1、X2相连接；磁保持继电器J1受电接线端与基表内置电源接线端X3相连。基表1及控制装置2两部分电源都经过电源变压器T3隔离、变换、整流、稳压，两部分均由独立电源供给，关联信号经光耦IC7隔离，此举提高了电表的安全性和可靠性。
参见图3并结合图1。控制装置2采用了较先进的数码预付费控制技术，配以低功耗单片机即中央处理集成电路1，单片机在完成了电能的计量、累计同时将表号、购买次数、购买量、返回代码等诸多信息，经特殊运算生成多种控制信号，用于电表显示及电路的接通或切断(切断纯阻性负载能力为50A)，并提供一组8位返回密码，为下一次供电前的操作做好准备。此返回密码与管理系统交换数据后，生成一组新的8位数据密码并经电表键盘正确输入后，新的一轮供电又开始了。
已写入处理程序的中央处理集成电路9的数据存储输入输出端口8、9脚与存储器7相连；其控制端口6、7脚与控制电路6相连接，控制电路6输出端口与磁保持继电器5的J1的线圈接线端相接；其显示输入输出端口21、22、23脚与显示器10接线端口相连接；其取样信号输入端口18、19、20脚与取样电路11相连接，取样电路11的信号输入端与基表脉冲电路上的光耦A的IC7相连接；输入装置8采用单片机输入键盘，其输出接口端与中央处理集成电路1的输入端口10、11、12、13、14、15、16、17脚相连接。输入键盘上设有10个数字键、5个功能键，5个功能键为启动、查询、清除、设置和确认键。
下面简述控制装置2中的单元电路工作过程1、存储器使用Microchtp的EEPROM 24LC02B存储相关数据。24LC02B的数据掉电时可保存，保有时间超过200年，片内数据可多次读写，读写次数可达到1000000次。控制中央处理集成电路1，通过数据线与时钟线以串行的方式完成读写数据。
2、显示器采用专用的液晶驱动芯片HT1621。控制中央处理集成电路1，通过三条线CS.WR.DATA与HT1621通讯，以串行方式将命令相数写入HT1621。HT1621接到命令和数据后，就会执行相应的动作或显示出来。
3、控制电路使用三极管控制光耦，以达到控制磁保持继电器的目的，使用光偶把高压与低压分隔开，就能用低电控制继电器。
控制中央处理集成电路1的6脚输出高电平，T3导通，光偶B导通，Q5、Q6导通，X1被拉为低电平，同时7脚输出低电平T4光偶，Q3、Q4截止，X2为高电平，继电器断开。
控制中央处理集成电路1的7脚输出低电平，T5光偶，Q5、Q6截止，X1为高电平，同时7脚输出高电平T4，光偶Q3、Q4导通，X2被拉为低电平，继电器闭合。
当6、7脚同时为低或高电平时，继电器不会动作。
4、整个控制装置2的电路工作过程。
电表的中央处理集成电路1在不工作时是没有电的，只能通过计数脉冲和按启动键给中央处理集成电路1上电。
计数脉冲给中央处理集成电路1上电时，不会有显示，中央处理集成电路1会通过18脚检测脉冲是否正确，验证计数脉冲正确后，将计数0.1度，并将数据存储到24LC02B中，然后中央处理集成电路1会自动掉电。中央处理集成电路1计数到零或透支0度时，会自动断电，继电器打开，计数到零断电时，可按启动键闭合继电器，可继续用电直到透支5度断电。透支断电，只有买电后才能继续使用。
按启动键使中央处理集成电路1上电，可显示出剩余电量，按查询键可查询表号，返回码、新购数量，购买次数等。显示20秒后，中央处理集成电路1自动断电，需要有脉冲或按启动键才能再次上电。
光耦脉冲产生时，使T1导通，电源给中央处理集成电路9上电，上电后将20脚置为高电平，使T2、T1导通，并维持中央处理集成电路1一直有电，然后检测18脚的计数脉冲，如果计数脉冲正确，中央处理集成电路1作数据处理，再将处理后的数据通过8脚，9脚存储到24LC02B中。然后将20脚拉低，T2、T1截止，控中央处理集成电路1掉电，如果计数脉冲不正确，再判断是否按启动键上电。
权利要求1.一种预付费电表，由基表(1)和控制装置(2)两部分构成，基表(1)包括基表芯片(3)；控制装置(2)包括中央处理集成电路(9)及其外围的取样电路(11)、控制电路(6)、存储器(7)、显示器(10)、输入装置(8)及稳压电源，其特征是基表芯片(1)的信号输入接口上设有一只磁保持继电器(5)及其控制单元电路，磁保持继电器(5)的线圈接头与控制单元电路的输出端相连接，受电接线端与基表内置电源接线端相连；已写入处理程序的中央处理集成电路(9)的数据存储输入输出端口与存储器(8)相连；其控制端口与控制电路(6)相连接，控制电路(6)输入端口与磁保持继电器(5)的保持接点相接；其显示输入输出端口与显示器(10)接线端口相连接；其取样信号输入端口与取样电路(11)相连接，取样电路(11)的信号输入端与基表脉冲电路上的光耦(12)相连接；输入装置(8)采用单片机输入键盘，其输入接口端与中央处理集成电路(9)的输入端口相连接，稳压电路给上述单元电路供电。
2.根据权利要求1所述的一种预付费电表，其特征是基表(1)及控制装置(2)两部分电源都经过电源变压器(T3)隔离、变换、整流、稳压，两部分均由独立电源(T3-1，T3-2)供给。
3.根据权利要求1所述的一种预付费电表，其特征是输入键盘上设有10个数字键、5个功能键，5个功能键为启动、查询、清除、设置和确认键。
专利摘要一种预付费电表，由基表和控制装置两部分构成，基表包括基表芯片；控制装置包括中央处理集成电路及其外围电路，其特征是基表芯片的信号输入接口上设有一只磁保持继电器及其控制单元电路；已写入处理程序的中央处理集成电路的数据存储输入输出端口与存储器相连；其控制端口与控制电路相连接，控制电路输入端口与磁保持继电器的保持接点相接；其显示输入输出端口与显示器接线端口相连接；其取样信号输入端口与取样电路相连接，取样电路的信号输入端与基表脉冲电路上的光耦相连接；输入装置采用单片机输入键盘，其输入接口端与中央处理集成电路的输入端口相连接。本实用新型的预付费电表不需要读写窗口，只需数据交换后就能实现用电目的。
文档编号G01R22/00GK2600818SQ03228450
公开日2004年1月21日 申请日期2003年1月23日 优先权日2003年1月23日
发明者王学群 申请人:王学群