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专利名称：谷电插座的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于计量谷电量的计量控制装置，具体说是涉及一种具有自动记录谷段用电量且只允许使用谷电的谷电插座。
背景技术：
根据国家能源产业发展计划，峰谷价差供电制将被大力推广。目前，许多城市已在居民中安装了峰谷分时电表，并投入运营。但是，安装峰谷分时电表，一次性投入较大，而且安装过程复杂。尤其是对于即将迁居或未列入峰谷电表改造区域的用户，安装峰谷分时电表感到不妥或不便。另外，峰谷分时电表无法限定用电器具在峰段或谷段运行，因而增大了电费支出。

发明内容本实用新型的目的正是针对上述现有技术中所存在的不足之处而提供的一种能够记录谷段用电量且仅在谷电段送电的谷电插座。该谷电插座是一个独立的、可享受优惠电价的用电设备，谷电插座还可通过电话线与供电部门的上位计算机共同构成谷电插座管理系统。
本实用新型的目的可通过以下措施来实现本实用新型的谷电插座包括单片机I、电可擦除存储器II、基准时钟III、电流、电压传感器IV、电量计量器V、电量显示器VI、光耦隔离VII、交流固态开关VIII、DTMF发送器IX、调制解调器X；其中单片机I的串行口与电量显示器VI的输入端相连接；单片机I的双向口分别与电可擦除存储器II和基准时钟III相应接口相连接；单片机I的计数器和双向口与电量计量器V的输出端CF和复位端相连接；电量计量器V的差分电压输入端与电流、电压传感器IV相连接；单片机I的双向口与光耦隔离VII相连接；光耦隔离VII次端与交流固态开关VIII的控制端相连接；单片机I的双向口作为输出端与DTMF发送器IX相连接；单片机I的串行口和双向口及写入、读出控制端与调制解调器X相连接。
本实用新型中所述单片机I为P87C52；电可擦除存储器II为X5045；基准时钟III为DS1302；电量计量器V为AD7755；DTMF发送器IX为HT9200；调制解调器X为MSM7512。
本实用新型的工作原理及优点如下本实用新型是一个以MCU为核心的单片机应用系统。跨接在供电线路上的电流、电压传感器将信号传至电量计量器，再由MCU经过运算后在电量显示器中显示。基准时钟使MCU在规定时段进行峰谷切换。该时钟可在每次与供电部门的上位计算机通信时，进行时钟校正。在供电输出端，采用了可靠的交流固态开关，它与MCU之间有光电隔离，以保证MCU的工作安全。电可擦除存储器E2PROM存放了用户序列号、用户密码、每日谷电耗电量以及其它一些运行参数。用户根据显示器显示的谷电累计耗电量，可在适当数值时进行优惠结算。将谷电插座接上电话线，按下发送键，MCU便由DTMF发送器自动接通供电部门的专用线路，然后通过调制解调器使谷电插座的MCU与供电部门的上位计算机进行对话，完成结算。
随着家用电器的技术升级，这种谷电插座的实用性逐渐彰显出来。比如家用电冰箱所用密封隔热材料的进步，已能做到断电48小时保鲜的水平。把千家万户的电冰箱都接到谷电插座上，只在谷电区段运转，这无异于建立了一个大型的蓄能电站。同理，滚筒式洗衣机、电取暖器等也都可以插在谷电插座上，享受优惠电价。
使用本实用新型的谷电插座可省去安装峰谷分时电表，不仅可节约大量投资，且具有安装使用简单的特点，为峰谷价差供电制开辟了一个新的途径。使用时只需将该插座的输入端(电源插头)接入任何一个带电插座，则在谷电时段，凡是插到该谷电插座上的各种用电器具，均可按优惠电价计量收费，而在非优惠电价区段，该谷电插座呈断电状态。


图1为本实用新型的外形结构图。
图2为本实用新型的电路原理框图。
图3为本实用新型的电路原理图。
图4是为本实用新型的谷电插座与供电部门上位计算机的连接系统图。
图5是谷电插座与上位计算机的对话流程。
具体实施方式
本实用新型以下将结合实施例(附图)作进一步描述如图2所示，本实用新型的谷电插座它包括单片机MCU I、电可擦除存储器E2PROM II、基准时钟III、电流、电压传感器IV、电量计量器V、电量显示器VI、光耦隔离VII、交流固态开关VIII、DTMF发送器IX、调制解调器X；其中MCU I的串行口与电量显示器VI的输入端相连接；MCU I的双向口分别与E2PROMII和基准时钟III相应接口相连接；MCU I的T0和P 2.4口与电量计量器V的输出端CF和复位端相连接；电量计量器V的差分电压输入端与电流、电压传感器IV相连接；MCU I的P 1.7口与光耦隔离VII相连接；光耦隔离VII次端与交流固态开关VIII的控制端相连接；MCU I的P0.0、P1.5、T1作为输出端与DTMF发送器IX相连接；MCU I的串行口和P2.5、P2.6及控制端WR、RD与调制解调器X相连接。本实用新型中所述MCU I为P87C52；E2PROMII为X5045；基准时钟III为DS1302；电量计量器V为AD7755；DTMF发送器IX为HT9200；调制解调器X为MSM7512。
如图3所示，本实用新型整个电路的核心是U6，即由Philips公司生产的P87C52做MCU，它具有8K的OTP程序空间和32个输入输出双向口，其主时钟选为11.05952MHz。U11是由X5045做E2PROM，它的数据保存期可达100年。X5045同时具有看门狗定时器、电压监控和上电复位的功能。由U12单片实时时钟DS1302加上高精度谐振晶体构成基准时钟，E1为可充式电池，保证谷电插座在掉电时的时钟运行。用电计量U7采用了一种高精度的电量计量IC、电度表专用芯片AD7755，该器件的特性超过国际电工委员会IEC521/1036标准所规定的精度要求。AD7755的两个全差分电压输入一个来自T3的电流变换器，一个来自T2的电压变换器，适当调整R5、R6、R20、R21可保证信号电平在一个合适的范围内。CF的高频输出端接入MCU的计数器T0，这将在一个由MCU内部的定时器给定的积累时间内对脉冲的数目计数，平均功率正比于平均频率，即平均频率＝平均实功率＝计数/时间在积累时间内的电量消耗为电量＝平均功率×时间＝计数/时间×时间＝计数电量显示器由DPY1～DPY4四位LED数码管担当，7406承担段驱动和位驱动，其中Q2、Q3、Q4、Q5使位驱动电流增强。U11和U12为两个串行移位寄存器CD4094的级联，它们在MCU的串行口操作下工作。
MCU的P1.7驱动OS1光电耦合器，OS1的次端则驱动固态继电器J2，来控制谷电插座Z1的通断。J2的驱动电流来自于U4输出的12V专用隔离电源Vpp。
发送键S1按下时，MCU的P1.6端输出一个低电平，Q1导通，J1吸合，谷电插座接入电话线路。MCU从E2PROM中调出供电部门专用线路的电话号码，通过U2即HT9200发送至电话线。随后，MCU转入接听状态，由U1接收上位计算机发来的响应信号。U1即MSM7512B是1200bps半双工FSK调制解调器，它符合ITU-TV.23通讯协议，它的模拟输出具有直接驱动600欧姆通信负载的能力。MSM7512B内部还具有回音消除电路，能够准确可靠地使谷电插座与上位计算机完成数据通信的任务。
如图4所示，显示了谷电插座与供电部门上位计算机的连接结构。这也是构成谷电插座的第二部分技术————谷电插座管理系统。
供电部门的上位计算机实际上是一个数据库系统，它汇总了当月所有用户的耗电量和应收价款。一旦收到某用户谷电插座发来的谷段耗电量，即与当月该用户的总耗电量对比，若大于总耗电量，则显然不对，可视为无效数据。反之，则将谷段耗电量抵扣总耗电量，计算出该用户当月的优惠电价，并打印成单，送交用户。
在计算机与谷电插座的通信过程中，还要对谷电插座的基准时钟进行检定，同时修正时钟误差。
权利要求1.一种谷电插座，其特征在于它包括单片机I、电可擦除存储器II、基准时钟III、电流、电压传感器IV、电量计量器V、电量显示器VI、光耦隔离VII、交流固态开关VIII、DTMF发送器IX、调制解调器X；其中单片机I的串行口与电量显示器VI的输入端相连接；单片机I的双向口分别与电可擦除存储器II和基准时钟III相应接口相连接；单片机I的计数器和双向口与电量计量器V的输出端CF和复位端相连接；电量计量器V的差分电压输入端与电流、电压传感器IV相连接；单片机I的双向口与光耦隔离VII相连接；光耦隔离VII次端与交流固态开关VIII的控制端相连接；单片机I的双向口作为输出端与DTMF发送器IX相连接；单片机I的串行口和双向口及写入、读出控制端与调制解调器X相连接。
2.根据权利要求1所述的谷电插座，其特征在于所述单片机I为P87C52；电可擦除存储器II为X5045；基准时钟III为DS1302；电量计量器V为AD7755；DTMF发送器IX为HT9200；调制解调器X为MSM7512。
专利摘要一种谷电插座，它包括单片机I、电可擦除存储器II、基准时钟III、电流、电压传感器IV、电量计量器V、电量显示器VI、光耦隔离VII、交流固态开关VIII、DTMF发送器IX、调制解调器X；其中单片机I的串行口与电量显示器VI的输入端相连接；单片机I的双向口分别与电可擦除存储器II和基准时钟III相应接口相连接；单片机I的计数器和双向口与电量计量器V的输出端CF和复位端相连接；电量计量器V的差分电压输入端与电流、电压传感器IV相连接；单片机I的双向口与光耦隔离VII相连接；光耦隔离VII次端与交流固态开关VIII的控制端相连接；单片机I的双向口作为输出端与DTMF发送器IX相连接；单片机I的串行口和双向口及写入、读出控制端与调制解调器X相连接。
文档编号G01R11/00GK2679889SQ20042001018
公开日2005年2月16日 申请日期2004年2月16日 优先权日2004年2月16日
发明者杨鸣 申请人:杨鸣