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[行业技术文章]基于智能卡的农灌电控计量装置
更新时间:2013-03-03 发布:www.1024sj.com

摘要:介绍了由三相电能表、IC卡读写装配、单片机及三订交流接触器等组成的集IC卡预支费、电能计和用电控制功能的电控计箱。该装配使用接触式CPU智能卡作为用电控制的信息载体,实现了预先支付电费、持卡消费的用电治理模式,解决了多用户分时用电的计和收费问题。

要害词:接触式智能卡单片机电能计智能电控计样本内容

  1概述

  在农田水利浇灌中,往往采用固定机井或固定水泵对分歧用户分时供水的方式,在供水进程中不成避免的会泛起用电计和收费问题。凡是所采用的方式是计录电能表的读数,事后再凭据水泵使用的时间分摊电费,这类方式计误差年夜,不能真实的反应现实的用电情况,给用水治理带来很多没必要要的麻烦和纠纷。这里介绍一种在传统电控计箱的根蒂根基上,增加用电的数据收集装配,采用IC卡技术,实现一户一卡、预支电费、持卡消费的用电治理方式。每一个用户都有一个IC卡,用水前先到用电治理部门或用电委托治理部门在卡上预支电费,然后,在电控计箱上插卡用电,电能表计用电情况,并将消耗的电从IC卡上扣除,当卡上的预支电费扣除完,控制单元控制接触器动作切断电源遏制供电。当用户用电终了时,可将IC卡从电控计箱卡槽内掏出,控制单元也控制接触器动作切断电源遏制供电。采用这类方式解决了用电进程中的各类不合理现象,避免了纠纷的发生,同时也提高了用电的信息化治理水平。下面介绍装配的具体结构和工作原理。

  2系统的整体结构和设计思绪

  传统的电控计箱由电能表、刀闸开关、保险丝和接线端子等组成,凭据计箱内的机械式电能表的读数来收取电费。针对上面提到的传统电控计箱的所存在的问题,增加了以下单元组成IC卡智能电控计箱:

  电能表转盘的脉冲采样和脉冲远传装配;

  单片机组成中心控制单元,负责用电的采样、IC卡的治理和输出控制;

  IC卡的读写装配;

  控制用电的执行机构。

  IC卡智能电控计箱采用具有脉冲远传功能的机械式三相电能表作为用电计的控制依据,采用AT89C2052单片机组成的电控计箱的中心控制单元,IC卡采用CPU智能卡作为信息载体,经由过程中心处置单元采样电能表的走字情况,并从IC卡上扣除消耗的电,凭据读取IC卡上存储的预支费电情况,控制中心继电器和交流接触器等实现用电的IC卡预支费控制。图1是系统的整体框图。


  380V交流电的A、B、C三相划分接进电能表输进端,三相电能表输出端经由过程接触器C的三对常开触点输出三订交流电能。交流接触器C的吸合线圈受中心控制单元中的5V直流继电器和中心继电器控制,当不插卡时,交流接触器释放断开输出回路。当插卡时,中心控制单元首先读进IC卡上预支电费情况,控制交流接触器吸合接通三订交流回路。电能表计电能消耗,并将计的用电以脉冲的形式输进中心控制单元,中心控制单元将脉冲旌旗灯号转换成电能读数,以0.01kWh为一个计单元,对IC卡的预购电进行扣除,直到预购电用完,接触器C释放切断输出电源。在使用进程中掏出IC卡,接触器C也会释放触点切断输出。

  3中心控制单元的原理框图及硬件结构

  中心控制单元由AT89C2051单片机、脉冲采样单元、IC卡读写单元、LED数码显示单元、EEPROM存储器单元、交流接触器控制单元等部门组成,图2是中心控制单元的系统框图。

  3.1用电的数据采样及脉冲远传方式

  电能计使用传统的转盘式三相电能表,电能的计来自于转盘的旋转圈数,在电能表转盘的响应位置开一小孔,采用光电耦合式传感器检测转盘转动进程中透光和遮光次数,转盘每旋转一圈,完成一次遮光和透光,光电接收端就会输出一个脉冲,并输进到中心控制器进行处置。记实脉冲的个数就会间接检测出铝盘转过的圈数,从而凭据圈数与用电的关系计较出用电。图3是脉冲检测的电路原理图。

  3.2中心控制单元的硬件设计

  中心控制单元由89C2052单片机、CPU卡读写装配、电能表脉冲计单元、接触器控制部门、AT24C02EEPROM、数码显示单元及电源等部门组成。具体电路图见图4。

  智能卡电控计箱采用插卡供电,取卡停电的工作方式,插卡后系统显示CPU卡上预购的电,在用电进程中,不竭从CPU卡上扣除消耗的电,显示卡上残剩电。在电控计箱工作进程中,单片机与CPU卡经由过程串行接口交换信息。

  AT24C02EEPROM用于寄存用户的密码信息、用户的用电信息和脉冲当与用电的换算关系等。四位LED数码显示用于时实显示CPU卡上残剩电数、错卡信息、故障信息等,使用户能够掌控电控计箱的工作状态和卡上的残剩电情况。

  供电控制采用三级继电器控制,即单片机P1.7经由过程三极管T3控制直流继电器J的吸合与释放,直流继电器J的常开触点控制中心继电器Z的吸合线圈,中心继电器Z的常开触点控制交流接触器C的吸合线圈,接触器C的常开触点控制计箱三订交流电源的输出。

  4系统的软件设计

  图5为系统软件整体框图,而系统运用软件包括:

  初始化法式:RAM单元的清零和参数预置、单片机的异步串行通讯工作方式设置、中断设置、按时器设置、CPU卡的上电复位和下电复位、系统的自检等;

  显示及监控法式:初始化完成后,单片机检测卡座是否有卡,期待插卡操作,同时显示系统的工作状态;

  CPU卡读写操作法式;

  用电收集法式:检测电能表输出的反映现实用电的脉冲,并将脉冲换算成电,当电到达0.01kWh时,从卡中扣除所使用的电;

  输出控制法式:卡座内无卡或卡上无残剩电时,控制接触器切断供电输出。

  5结论

  基于CPU卡的农灌电控计箱采用IC卡作为信息载体、预存电费、插卡用电,解决了多用户用电计的收费问题,这类用电控制方式也适用于集市等公共用电场所的多用户用电计。今朝,可供选用的IC卡的种类很多,有接触式、非接触式和TM卡等存储器卡、逻辑加密卡、CPU卡。各类IC卡都有其错误谬误。这里选用CPU卡是斟酌了卡的扩大性、保密性和价格等身分。
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