專利名稱：智能型集中計量照明配電箱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種供電用的配電裝置，具體為一種多用戶用電分時計量與多費率計算的照明配電箱。
現(xiàn)有的民用照明配電模式均采用每一居民戶配置一塊感應(yīng)式單相電度表、一組開關(guān)和再配備一個箱體嵌入墻內(nèi)，這種方案存在如下缺點(1)感應(yīng)式電度表計量精度低、能耗大，不能進行分時計量，更不能直接計算每月需繳納的電費；(2)抄表人員必須逐戶手工抄表、統(tǒng)計、計算，人力時間浪費嚴(yán)重，工作效率低；(3)現(xiàn)有的這種模式為用戶先用電后繳費，因而一些用戶出現(xiàn)不同程度拖欠電費的現(xiàn)象；(4)每戶一塊電度表、開關(guān)及配套的箱體，體積大、成本高、安裝困難，施工量大；(5)潛在竊電因素。
本實用新型之目的旨在提供一種采用單片機技術(shù)實現(xiàn)多用戶用電分時計量、按不同時段的不同費率直接計算電費打印輸出并能對用電量、超負荷進行科學(xué)管理以及安全保護的智能型集中計量照明配電箱。
本實用新型的技術(shù)解決方案是這種智能型集中計量照明配電箱具有電流取樣電路、電壓取樣電路、電子開關(guān)(1)、電子開關(guān)(2)、MCS處理系統(tǒng)、鍵盤輸入電路、數(shù)字顯示電路和執(zhí)行跳閘電路，各用戶的電流取樣電路以及三相電源的電壓取樣電路同時連接電子開關(guān)(1)的輸入端，單片機MCS處理系統(tǒng)輸出通道選擇信號連接至電子開關(guān)(1)，使電子開關(guān)(1)選擇具體的輸入通道，并將電流取樣電路和電壓取樣電路的信號傳輸?shù)組CS處理系統(tǒng)，進行計算累計、存儲處理，MCS處理系統(tǒng)輸出通道選擇信號和顯示、執(zhí)行信號傳輸，使電子開關(guān)(2)開通某具體通道，并經(jīng)過電子開關(guān)(2)后，顯示指令連接數(shù)字顯示電路，進行顯示，跳閘指令連接執(zhí)行跳閘電路，進行跳閘。


圖1為本實用新型原理框圖。
圖2、圖3為本實用新型電路圖。
以下結(jié)合附圖對本實用新型的技術(shù)解決方案的實施作進一步的具體說明參見圖1，電源通過開關(guān)KA1-KAn、KB1-KBn、KC1-KCn分別與A組、B組、C組用戶相連，每一個具體用戶與對應(yīng)的開關(guān)之間均有電流取樣電路，單片機MCS處理系統(tǒng)選擇電子開關(guān)(1)具體的輸入通道，使該通道對應(yīng)的信號通過電子開關(guān)(1)傳輸?shù)組CS處理系統(tǒng)，進行模數(shù)轉(zhuǎn)換后將數(shù)據(jù)處理、存儲，MCS處理系統(tǒng)按照分時采集處理的原則，對各具體用戶進行電流采樣處理，存入MCS處理系統(tǒng)內(nèi)，然后對該用戶對應(yīng)的電壓取樣、處理，計算此時對應(yīng)的功率因素，將這些參數(shù)存入MCS存儲器后，計算該用戶在某段時間間隔內(nèi)的用電量并將其存入MCS存儲器內(nèi)，MCS處理系統(tǒng)的用戶電量存儲單元將存儲每次時間間隔內(nèi)計算出的用電量累計值。MCS處理系統(tǒng)采樣、計算、累計、存儲完某一具體用戶用電量值后，MCS處理系統(tǒng)再進行輸入通道選擇，實現(xiàn)對另一具體用戶進行采樣、計算、累計、存儲，如此循環(huán)對各用戶進行集中計量。管理人員通過鍵盤輸入時段整定、不同時段的計價費率、各用戶用電量指標(biāo)設(shè)置、以及實現(xiàn)各用戶的用電數(shù)據(jù)和電費打印輸出。MCS處理系統(tǒng)內(nèi)配有電子密碼鎖，不知密碼、無法進行操作。
參見圖2、圖3，以集成電路U8、U9、U10、U11及數(shù)碼顯示器DISPLAY及其連接關(guān)系構(gòu)成鍵盤顯示電路，其中U8為專用鍵盤顯示芯片。以集成電路U1、U2、U3、U4、U5、U6、U7為主及其連接關(guān)系構(gòu)成MCS處理系統(tǒng)，以U12、U13、U14、U15、U16、U17、U18、U19這些集成電路及其連接關(guān)系構(gòu)成電子開關(guān)(1)，這些4051芯片為從8個輸入(X0、X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7)中選取一路輸出，至于哪一路被選通，則由該芯片的A、B、C三個引腳的數(shù)字信號電平組合決定，亦即由單片機U1的通道選擇信號決定。以集成電路U22、U23為主組成電子開關(guān)(2)，集成電路U24、U26、U28及其連接關(guān)系輸出跳閘指令，使對應(yīng)的用戶開關(guān)L跳閘，集成電路U25、U27、U29則輸出跳閘顯示信號，由發(fā)光二極管L1進行顯示電路圖2表征出MCS處理系統(tǒng)單片機控制核心系統(tǒng)，在圖2中，以U1芯片為核心，P0口實現(xiàn)數(shù)據(jù)輸入輸出及低八位地址軌出，P2口傳輸?shù)刂返母甙宋?，P1口作為打印機控制信號、應(yīng)答信號線、以及多用戶的集中檢測中某一具體用戶的地址選擇線，集成電路U2作為U1的P0的緩沖器，以增加驅(qū)動負載的能力，集成電路U3作為鎖存器，以實現(xiàn)P0低八位地址的鎖存，集成電路U4為已編程芯片，全部系統(tǒng)的運行程序均由它存儲，集成電路U6作為計量檢測過程中的數(shù)據(jù)暫存器。集成電路U6則作為用戶的數(shù)據(jù)寄存器，即使停電，也能永久保存信息，集成電路U7作為片選信號線輸出，實現(xiàn)U1的地址空間分配，集成電路U8是鍵盤、數(shù)據(jù)、顯示專用芯片，集成電路U9為三—八譯碼器，實現(xiàn)對顯示單元DISPLAY的某顯示位的開通，U8的OUTA與OUTB作為顯示數(shù)據(jù)輸出，與U9配合實現(xiàn)U9所選中的某一具體顯示位的數(shù)字顯示，集成電路U10及U11分別為緩沖輸出器，以實現(xiàn)增加輸出驅(qū)動能力的目的。晶振XTAL與電容C1、C2配合提供U1的時鐘振蕩基準(zhǔn)，與門AND1的輸出端控制U2作為接收或發(fā)送緩沖器的的選擇，S1與C3、R2、R3配合實現(xiàn)對MCS系統(tǒng)的復(fù)位。
電路圖3描述了多用戶集中計量采集與執(zhí)行單元的原理。集成電路U20、U21、U22、U23均為三—八譯碼器，實現(xiàn)片選，集成電路U12、U13、U14、U15、U16、U17、U18、U19為八選一多路電子開關(guān)，任意一個被測量信號均由U19的第3腳輸出，U12、U13、U14、U15、U16、U17、U18這七個多路開關(guān)將被測用戶分為以八個為一單元的七個組，每組的X0、X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7為該組的用戶信號采集輸入端，X為八選一電子開關(guān)通道輸出端。MCS的P1口的第P1-5、P1-6、P1-7輸出決定選用某組的某具體單元。由于七組的輸出端X分別接至U19的輸入端X0、X1、X2、X3、X4、X5、X6，U19的A、B、C接至圖2中U3(373)的地址鎖存器輸出端Q0、Q1、Q2，當(dāng)圖2中的U1輸出地址信息時，就確定了被選中的某具體用戶。每個用戶均通過一個電流互感器來采集電流信息，圖3中右上角所示即為每個組對應(yīng)八個用戶單元的檢測回路。U19輸出某具體用戶的電信號QA，經(jīng)運放器A1，通過集成電路U30后再經(jīng)運放器A2、A3及相應(yīng)外圍電路組成的精密整流電路，將信號輸出給集成電路U31的輸入端。運放器A4、A5、A6及集成電路U32、MC1403以及AND1組成精密雙積分電路實現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換。將電信號QA經(jīng)放大及模數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)后由MCS和CPU對數(shù)據(jù)進行處理，運放器A7、A8、A9、A10以及集成電路U33、AND2組成檢測用戶負荷功率因素的單元電路。MCS處理系統(tǒng)的CPU采集到集成電路U34輸出的電信號，將其存放在對應(yīng)的電流、電壓信息存儲單元、功率因素存儲單元，然后進行計算處理，再將結(jié)果存放在對應(yīng)的功率存儲單元，完成了對某具體用戶的計量，爾后又由MCS系統(tǒng)發(fā)出指令，按照預(yù)定程序選擇另一個具體用戶完成上述過程，輪流循環(huán)，完成多用戶的集中檢測計量。
一旦某用戶出現(xiàn)用電累計超過管理人員輸入的用電指標(biāo)，則MCS系統(tǒng)的CPU選中該用戶所對應(yīng)的開關(guān)回路控制單元，使該單元對應(yīng)的發(fā)光二極管導(dǎo)通，呈現(xiàn)光信號顯示，同時使控制該用戶開關(guān)的脫扣線圈導(dǎo)電，開關(guān)跳閘，在圖3中由兩片鎖存器377構(gòu)成一用戶組(8個用電戶)的跳閘燈光顯示與跳閘控制單元，即每一用電戶對應(yīng)于一個光電隔離的跳閘控制回路與發(fā)光二極管指示回路當(dāng)CPU欲對某用戶斷電跳閘操作時，首先CPU發(fā)出片選信號，使U20對應(yīng)的Y1、Y2分時呈現(xiàn)低電平，使其選中U22或U23有效，再由CPU發(fā)出地址指令，U22、U23受控于A、B、C的輸入電平，從而選中某具體的LS377芯片，該芯片的數(shù)據(jù)輸入端接在MCS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線上，接受CPU傳輸來的數(shù)據(jù)，執(zhí)行某用戶的跳閘功能與發(fā)光顯示。
本實用新型和現(xiàn)有技術(shù)相比，改變了現(xiàn)有技術(shù)每戶采用一個單相電度表，一組開關(guān)，一個配電箱體嵌入墻內(nèi)的原始、分散、落后狀態(tài)，克服了感應(yīng)式電度表計量精度低、能耗大、不能實現(xiàn)分時計量、直接計算的缺陷，改變了傳統(tǒng)的手工抄表收費作法。本實用新型采用單片機技術(shù)實現(xiàn)多用戶的用電分時計量，根據(jù)不同時段的不同費率直接計算各用戶的電費，并能根據(jù)用電管理人員設(shè)置的各用戶的用電電量指標(biāo)限制各用戶的用電量，也能實現(xiàn)限負荷控制，一旦用戶用電累計超過用電指標(biāo)或用戶實際負荷超過整定值，即進行自動跳閘，而且用戶無法自行合上電源，本實用新型還能實現(xiàn)對每一居民用戶的用電量、電費打印輸出，并能實現(xiàn)過流、短路、過壓、漏電等多功能保護。本實用新型功能齊全、技術(shù)先進、工作效率高，為我國用電管理提供了一種新設(shè)備、新技術(shù)，值得大力推廣應(yīng)用。
權(quán)利要求1.一種智能型集中計量照明配電箱，其特征在于具有電流取樣電路、電壓取樣電路、電子開關(guān)(1)、電子開關(guān)(2)、MCS處理系統(tǒng)、鍵盤輸入電路、數(shù)字顯示電路和執(zhí)行跳閘電路，各用戶的電流取樣電路以及三相電源的電壓取樣電路同時連接電子開關(guān)(1)的輸入端，單片機MCS處理系統(tǒng)輸出通道選擇信號連接至電子開關(guān)(1)，使電子開關(guān)(1)選擇具體的輸入通道，并將電流取樣電路和電壓取樣電路信號傳輸?shù)組CS處理系統(tǒng)，進行計算、累計、存儲處理，MCS處理系統(tǒng)輸出通道選擇信號和顯示執(zhí)行信號傳輸，使電子開關(guān)(2)開通其具體通道，并經(jīng)過電子開關(guān)(2)后，顯示指令連接數(shù)字顯示電路，進行顯示，跳閘指令連接執(zhí)行跳閘電路，進行跳閘。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能型集中計量照明配電箱，其特征在于電子開關(guān)(1)的這些4051芯片為從8個輸入(X0、X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7)中選取一路輸出，其選通由該芯片的A、B、C三個引腳的數(shù)字信號電平組組合決定，亦即由單片機(U1)的通道選擇信號決定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能型集中計量照明配電箱，其特征在于MCS處理系統(tǒng)單片機以U1為核心，P1作為打印機控制信號、應(yīng)答信號線、以及多用戶的集中檢測中某一某體用戶的地址選擇線。
專利摘要一種智能型集中計量照明配電箱,以MCS處理系統(tǒng)為核心,通過電子開關(guān)(1)選擇具體的用戶電流取樣、電壓取樣輸入通道和信號傳輸,MCS系統(tǒng)實現(xiàn)多用戶用電計算、累計、存儲處理,還通過電子開關(guān)(2)開通具體地數(shù)字顯示和執(zhí)行跳閘指令通道,進行顯示和跳閘。本實用新型功能齊全、技術(shù)先進、工作效率高,為我國用電管理提供了一種新技術(shù)、新設(shè)備。
文檔編號G01R21/06GK2290941SQ9723791
公開日1998年9月9日 申請日期1997年4月8日 優(yōu)先權(quán)日1997年4月8日
發(fā)明者朱志杰, 李斌 申請人:湖南電器研究所