电力机车IC卡智能电度表制造技术

本实用新型专利技术涉及一种电力机车ＩＣ卡智能电度表，适用于工矿企业大功率电力机车及公用电力车的能耗测量的仪表，该电度表由壳体、传感器、单片机、存储器、ＩＣ卡读写器、显示器、报警器、时钟等构成，通过显示器显示各种数据及系统工作状态，具有检测电力机车功耗及对每位司机操作的考核，工艺设计先进，测量准确，抄表、校表方便，具有显著的经济效益和社会效益。（*该技术在2009年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种工矿企业电力机车，或者城市中无轨、有轨电车功耗测量仪表，尤其是一种电力机车IC卡智能电度表。电力机车应用很广泛，但国内对其功耗测量仪表尚无公开使用定型表，尽管在80年代曾有人研制一种机械电子式电力机车电度表，由于故障率高，无法区分每个司机耗能情况，也无法对单位耗能进行合理计算，很快在市场上就消声觅迹了。目前，这是一个尚未解决的问题。本技术的目的是要提供一种电力机车IC卡智能电度表，它能有效地、广泛地用于测量高电压大电流功耗，对司机用电及单位用电提供清晰、准确的数据分析。本技术的目的是这样实现的该电度表应用传感器测量技术及微机控制技术研制的测量仪表。由壳体，主机和传感器构成。电压传感器、电流传感器和车上电源均用连接线通过壳体外壳接口分别与主机相连接，主机由十部分构成如V/f变换器、开关电源、光电耦合器、单片机、存储器、IC卡读写器、显示器、声音报警器、时钟、按键构成，置于盒式壳体内。由于电力机车工作在高电压大电流条件下，工作时必须换成电度表能识别的信号，传感器的作用就是将高电压大电流转换成0-10V的直流电压信号。其工作原理是在正常工作时分别通过电压传感器和电流传感器检测出相应的电压信号，分别通过V/f变换器转换成频率信号，经光电耦合器隔离后，分别送给单片机CPU的T0.T1计数器管脚，单片机根据单位时间内T0.T1的计数值计算出相应的电压、电流值和功率及一段时间内的电功耗。通过按键K1.K2.K3可以在数码显示器上显示出电能、时间、电压、电流等状态。本技术的优点及积极效果1.由于本技术采用了IC卡片先进技术，使它的功能大大加强，可识别每个司机，计算出每个司机耗能量；也可以与上位机联系，分析，汇总，打印总功耗及每台车功耗等多种数据；2.本技术体积小，工艺设计先进，用于高电压、大电流的电力机车上，测量精度高、抄表、校表方便；3.使用本表后每位司机节能意识增强，经估算每天每台车大约可节约用电量200度，鞍钢铁运公司现有50多台电力机车，若按50台电力机车计算，每年可节电72万度，若全国各大工矿企业普遍采用本专利技术，则会带来具大的经济效益和社会效益，具有极其推广价值。本技术具体构造及其连接由以下实施例及其附图给出。附图说明图1本技术整体结构外观示意图。图2本技术原理方框接线图。图3本技术控制电路连接图。以下结合附图详述本技术的具体构造连接及其工作情况。如图1、图2所示。本技术由壳体1，主机21和电压传感器8，电流传感器9构成，电压传感器8和电流传感器9及来自车上电源10均用连接线通过壳体1外壳背面接口7分别与主机21相连接，主机21由V/f变换器11，开关电源12，光电耦合器13，单片机14，存储器15，IC卡读写器16，显示器17，声音报警器18，时钟19，按键20(K1.K2.K3)构成，它们分别通过连接线焊接在印刷电路板22上，置于盒式壳体1内底部。(印刷电路板依据电路图结构，每一部分均按公知技术制作)。壳体1外壳正面具有数码显示屏2，状态指示灯3，IC卡插口4，按键5，产品名称标牌6(电力机车IC卡智能电度表)，状态指示灯标识23，在盒式壳体1外壳背面具有电源线及传感器信号线接口7。开关电源12采用隔离式开关，在工作时为各部电路提供所需要的工作电压，其技术指标输入电压36-72V，输出电压+5V，+15V，-15V，输出电流分别为1A.1A.0.5A。电压传感器8和电流传感器9经主机的V/f变换器11，再经光电耦合器13分别与单片机14的接口T1T0口相连接；主机中的单片机14是本技术的核心部分，微处理器采用INTEL公司的MCS51系列单片机，型号AT89C52，它负责对各种信号采集、处理，并产生显示信息，V/f变换器型号为LM331。存储器15采用型号AT24C64，它通过数据线SDA，时钟线SCL分别与单片机14的接口P25.P24管脚相连接。它匀之间可以进行数据交换，存储数据，包括表号等一些不经常变化的信息。IC卡读写器16通过数据线SDA，时钟线SCL，电源控制线POWER及检测端check分别与单片机14的接口P10.P11.P26.P27管脚相连接。主机与IC卡读写器16交换信息。每位司机具有一个IC卡，工作时插入IC卡插口4，电度表即能识别出司机身份，可读出司机号，如果是抄表卡，电度表将内部的记录数据传送给IC卡，可对各台机车及司机的耗能情况进行读取。显示器17型号采用Max7219，它通过数据线Data，时钟线clk及装载线load，分别与单片机14的接口P12.P13.P14管脚相连接。在单片机14控制下完成七位数码及六位发光管的显示。声音报警器18通过报警线SP与单片机14的接口P16管脚相连接。单片机P16口控制声音报警电路工作，在异常情况下发出报警信号。由于记录信息需要断电保留，本技术采用了时钟19型号采用DS12887A它不仅具有时钟的功能，还有断电保留RAM区，用于记录经常变化的总耗能，每位司机耗能等信息，使硬件电路达到最简形式。时钟19通过数据总线AD，控制线WR，RD，ALE分别与单片机14的接口Po.WR.RD.ALE管脚相连接。提供本电度表的时间基准。本技术的软件由单片机的C语言编写，采用模块化结构，主要任务是完成信号数据采集，运算处理，显示等功能。为增加系统可靠性，提高软件抗干扰能力，采取如下措施1.看门狗电路时刻监视单片机14的工作，若其出现问题，则看门狗电路动作，使系统复位。2.软件陷阱在一些重要的跳转指令之前，加了软件冗余指令，在每个模块之后和程序存储器空白区加设了软件陷阱。3.冗余设计对容易受外界干扰的输入信号采用了循环采样结构，多次读取，再由软件滤波后提取信号。PC机管理在PC机上用VB语言编制了电力机车耗电管理程序，主要完成IC卡的发行、数据读取、统计、汇总、分析、打印、输出等功能，大大节省了人力。提高测量精度方法由传感器送来的电压信号经V/f变换后交给单片机处理时，可能会产生一定的非线性误差，本技术通过多点采样，用折线分别处理的方法，最大限度减少误差，增加了测量精度，使电度表精度保持在1.0级。防止违章作业的方法1.不开机如果正常使用电力机车，电度表没有使用，但电度表却能够记录并可打印出时间、抄表时便可把信息传入抄表卡。2.不插卡如果正常开机不插卡，电度表发出报警声音，并同时记录当时的时间，待抄表时传入抄表卡中。实施例1可应用先进的乘法器电路，完成电压与电流的相乘，可以简化硬件电路，由乘法器取代原有的两路V/f变换器，同时由于实时性加强，适合于电压、电流变化明显场合使用。实施例2电力机车IC卡智能电度表的控制电路连接图如图3所示。主机21由V/f变换电路，光电耦合电路，单片机，存储电路，IC卡电路，显示电路，声音报警电路，时钟电路等构成，它们之间各部电路的连接及技术参数均按附图3制作。权利要求1.一种用于工矿企业电力机车IC卡智能电度表，其特征是由壳体(1)，主机(21)和电压传感器(8)，电流传感器(9)构成，电压传感器(8)和电流传感器(9)及来自车上电源(10)均用连接线通过壳体(1)外壳背面接口(7)分别与主机(21)相连接，主机(21)由V本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于工矿企业电力机车ＩＣ卡智能电度表，其特征是由壳体（１），主机（２１）和电压传感器（８），电流传感器（９）构成，电压传感器（８）和电流传感器（９）及来自车上电源（１０）均用连接线通过壳体（１）外壳背面接口（７）分别与主机（２１）相连接，主机（２１）由Ｖ／ｆ变换器（１１），开关电源（１２），光电耦合器（１３），单片机（１４），存储器（１５），ＩＣ卡读写器（１６），显示器（１７），声音报警器（１８），时钟（１９），按键（２０）构成，它们分别通过连接线焊接在印刷电路板（２２）上，置于盒式壳体（１）内底部；在盒式壳体（１）外壳正面具有数码显示屏（２），状态指示灯（３），ＩＣ卡插口（４），按键（５），产品名称标牌（６），状态指示灯标识（２３），在盒式壳体（１）外壳背面具有电源线及传感器信号线接口（７）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：柳兴绵，
申请(专利权)人：鞍山钢铁公司冶金运输研究所，
类型：实用新型
国别省市：21[中国|辽宁]