Электронное устройство для измерения электропотребления

Электронное устройство для измерения электронотребления
Полезная модель относится к электроизмерительной технике, а более конкретно к электронным устройствам для измерения расхода (потребления) электрической энергии или мощности.
Из уровня техники известно электронное устройство для измерения элекфопотребления, содержащее датчик тока и датчик напряжения, подключенное своими выходами к соответствующим измерительным входам микропроцессора, а также устройство ввода, блок памяти, картридер, таймер и модем, при этом первый вход/выход микропроцессора соединен с картридером, второй его вход/выход - с блоком памяти, а третий вход/выход - с устройством ввода. Вход мшфопроцессора соединен с выходом таймера, а первый и второй выходы соединены соответственно с управляющим входом вьжлючателя и входом модема (см. патент GB-A- fo2042777, 1980, МКЛ.О 01 R 22/00).
Недостаток этого устройства заключается в том, что оно производит измерение только расхода электроэнергии, количество которой предварительно оплачено потребителем. С момента времени, когда заканчивается предварительно оплаченная потребителем электроэнергия - потребитель электроэнергии отключается от питающей электрической сети.
Известно также электронное устройство для измерения электропотребления, взятое в качестве гфототипа и содержащее датчшс тока, датчик напряжения, подЕслюченные своими выходами соответАвтор: РомашевА.В. МПК7:О 01 R 22/00 ственно к первому и второму входам перемножителянреобразователя, выход которого соединен с измерительным входом микропроцессора, а также блок индикации, картридер, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), директивную кнопку и переключающее устройство. Первый вход/выход микропроцессора соединен с входом/выходом ОЗУ, его второй вход/выход - с входом/выходом картридера. Первый выход мшфопроцессора соединен с входом блока индикации, второй его выход - с переключающим устройством, а его вход - с директивной кнопкой (см. патент RU - С1 - № 2098835,1996, МКЛ. G 01 R 22/00). Недостаток этого устройства заключается в том, что оно не обеспечивает возможности проведения безналичных платежей за потребленнз ю в 1федит электрическую энергию. Кроме того, известное устройство не обеспечивает эффективной защиты от несанкционированного использования элекгронных карточек третьими лицами. Полезная модель направлена на рещение технической задачи по обеспечению проведения безналичных расчетов за потребленную в кредит электроэнергию при одновременном обеспечении эффективной запраты от несанкционированного использования электронных карточек каждого потребителя электроэнергии третьими лицаПоставленная задача решена тем, что электронное устройство для измерения элекгропотребления, содержащее датчик тока и датчик напряжения, подключенные своими выходами соответственно к первому и второму входам перемножителя-преобразователя, выход которого соединен с измерительным входом мшфопроцессора, а также блок ищщкации, картридер и оперативное запоминающее устройство, при этом выход микропроцессора соединен с входом
блока индикации, первый вход/выход микропроцессора соединен со входом/выходом оперативного запоминающего устройства, а его второй вход/выход - с входом/выходом картридера, согласно полезной модели, дополнительно содержит устройство для формирования сигнала, содержащего преобразованный идентификационный признак финансового учреждения, гфеобразованный идентификационный признак клиента указанного вьппе финансового з еждения, кодовый адрес пункта электропотребления, расчетную величину и детали финансовой операции, подключенное к его входу через оптоэлектронный разъем устройство ввода, таймер и блок интерфейса пункта электропотребления, в микропроцессор введены вход, а также третий и четвертый вход/выходы, которые соединены соответственно с входом/выходом устройства для формирования сигнала, содержащего щ)еобразованный идентификационный признак финансового учреждения, преобразованный идентификационный признак клиента указанного выше финансового учреждения, кодовый адфес пункта электропотребления, расчетную величину и детали финансовой операции, и с первым входом/выходом блока интерфейса пункта электропотребления, второй и третий вход/выход которого являются узлами для подключения соответствующих линий связи, вход микропроцессора соединён с выходом таймера, а картридер выполнен с возможностью независимого считывания информации с трёх пространственно равновесных участков электронной карточки. Кроме того, поставленная задача решена тем, что оно дополнительно содержит N - 1 датщк тока, N - 1 датчик напряжения и N - 1 перемножитель- преобразователь, где N  2 - число фаз электрической сети, микропроцессор выполнен с N измерительными входами, при этом выход датчика тока и выход датчика нащ)яжения, соответствующие одной и той же фазе, соединены соответственно с первым и вторым входами соответствующего неремножителя-преобразователя, подключённого своим выходом к соответствующему измерительному входу микропроцессора. Такое вьшолнение электронного устройства для измерения элекгропотребления обеспечивает щ)оведение безналичных расчётов за потреблённую электроэнергию при одновременном обеспечении эффективной защити от несанкционированного использовшшя электронных карточек каждого потребителя электроэнергии третьими лицами. Действительно, введение устройства (УФС) для формирования сигнала, содержащего преобразованный идентификационный признак финансового учреждения, выпустивщего электронную карточку, преобразованный идентификационный признак клиента указанного выще финансового убеждения, кодовый адрес пункта электропотребления, расчётную величину и детали финансовой операции, а также блока интерфейса пункта электропотребления с тремя входами/выходами обеспечивает возможность электронной связи как с финансовьв учреждением, так и с системой контроля, учёта и управления электропотреблением. Выполнение картридера с воз у ожностъю незмисимого считывания информации с трёх пространственно разнесённых участков электронной карточки обеспечивает высокую степень запщты от её несанкционированного использования, поскольку позволяет получать сигналы, соответствуюпще не действительным кодам финансового 5 еждения и его клиента, а сигналы, соответствующие преобразованным кодам как финансового учреждения, так и клиента. Более того, предложенное выполнение картридера позволяет получить информацию о кодовом адресе потребителя, а следовательно, обеспечить дополнительную операцию по идентификации электронной карточки, вставленной в картридер. Использование оптоэлектронного разъёма для связи выхода
устройства ввода с входом УФС позволяет не только существенно снизить вероятность несанкционированного доступа к электронному устройству, но и повысить безопасность пользователя при работе с ним.
В дальнейшем полезная модель поясняется чертежом и описанием к нему.
На чертеже изображена блок схема электронного устройства для измерения электропотребления.
Электронное устройство для измерения электропотребления содержит по числу фаз - N электрической сети, к которой подключена нагрузка, датчики 1 .. 1 тсжа, датчики 2 ... 2 напряжения и перемножители - преобразователи 3.. 3 , а также микропроцессор 4, блок 5 индика1щи, оперативное запоминающее устройство 6 ( ОЗУ ), картридер 7, устройство 8 для формирования сигнала, содержащего преобразованный идентификационный признак финансового учреждения, преобразованный идентификационный признак клиента указанного выще финансового учреждения, кодовый адрес пзшкта электропотребления, расчётную величину и детали финансовой операции (УФС), таймер 9, устройство Ю ввода и блок 11 интерфейса пункта электропотребления.
В соответствии с предпочтительным в иантом реализации полезной модели датчики 1 .. 1 тока выполнены либо в виде щунтов, либо в виде трансформаторов тока, либо в виде комбинации трансформаторов тока и щунтов. Датчики 1}... 2 напряжения могут быть выполнены либо в виде резистивных делителей натфяжения, либо в виде понижающих трансформаторов или автотрансформаторов. Входы датчиков тока 1 и напряжения 2 подключены к пой фазе нагрузочной цепи, где п  1, 2, ... , N, а их выходы подключчены соответственно к первому и второму входам соответствующего перемножителя-преобразователя 3°. Выход каждого перемножителя-преобразователя 3.. 3 соединён с соответствующим измерительным входом 12.. 12 микропроцессора 4. Первый вход/выход 13 микропроцессора 4 соединён с входом/выходом ОЗУ 6, второй вход/выход 14 микропроцессора 4 - с входом/выходом картридера 7, а третий 15 и четвёртый 16 вход/выход микропроцессора 4 соединены соответственно с входом/выходом УФС 8 и первым входом/ выходом блока II интерфейса пункта электроптребления, второй вход/выход которого является узлом для подключения линии связи 17 с системой 18 контроля, учёта и управления элекгропотреблением (СКУУЭ). Третий вход/выход блока 11 интерфейса пункта электропотребления является узлом для подключения к электронному устройству для измерения электропотребления лоншш связи 19 с расчётно-платёжным устройством 20 (РПУ) финансового учреждения, например, банка. Выход 21 микропроцессора 4 соединён с входом блока 5 индикации. Вход 22 микропроцессора 4 соединён с выходом таймера 9, а выход устройства 10 ввода соединён с входом УФС 8 посредством оптоэлектронного разъёма 23. Картридер 7 выполнен с возможностью независимого считывания информации с трёх щ)остранственно разнесённьгх участков электронной карточки, которая представляет собой портативный модуль формата, например, обычной кредитной или дебетовой карточки, снабжённый средствами для обработки и фанения информации в трёх областях памяти, которые пространственно разнесены. Финансовое з чреждения (банк) вьшускает электронные карточки, предназначенные для оплаты за потреблённую электрическую энергию, при этом в первую область памяти каждой электронной карточки заносят преобразованный идентификационный признак (код) финансового учреждения. При выдаче указанной выше электронной карточки клиенту данного финансового учреждения заносят во вторую область памяти соответствующей электронной карточки преобразованный идентификационный признак (код) клиента финансового учреждения, а также кодовый адрес его пункта элекгропотребления. Здесь необходимо отметить, что электронную карточку выдают только клиенту финансового учреждения, иными словами лицу, имеющему банковский счёт в данном финансовом учреждении.
Электронное устройство для измерения электропотребления работает следующим образом. Сигналы с выходов датчиков 1..1 тока и датчиков 1... 2 напряжения, соответствующие каждой фазе нагрузочной цепи рассматриваемого пункта электропотребления поступают соответственно на первый и второй входы соответствующего перемножителя-Ефеобразователя 3.. 3, в которых сначала формируют аналоговые сигналы, соответствующие мощности потребляемой в каждой фазе нагрузочной цепи. Затем эти сигналы преобразуют в импульсные сигналы, частота которых пропорциональна величине потребляемой мощности. Иными словами осуществляют преобразование величины мощности в частоту. С выхода каждого перемножителя-преобразователя 3.. 3 импульсный сигнал с частотой, пропорциональной потребляемой мощности в соответствующей фазе нагрузочной цепи, поступает на соответствующий измерительный вход 12.. 12 микропроцессора 4, в котором осуществляют подсчет импульсов до значения, соответствующего величине единицы потребленной на данном пункте электроэнергии в данной тарифной зоне. Эта информация заносится в ОЗУ 6.
также любому заинтересованному лицу (в визуальной форме) информации о текущих значениях предоставляемой потребителю в кредит электрической энергии в каждой тарифной зоне, о параметрах 1 ифных зон, текущем значении времени и т.д., в частности, о текущем значении потребляемой мощности, о максимально допустимом значении потребляемой мощности. Угфавление работой блока 5 индикации осуществляют путем циклического повторения запуска протраммы последовательного вывода из ОЗУ 6 хранящейся в нем информации об указанных выще параметрах.
Микропроцессор 4 обеспечивает также запись (перезапись) в ОЗУ 6 информации, постзшающей из системы 18 контроля, зачета и управления электропотреблением по линии связи 17 на второй вход/выход блока 11 интерфейса данного пункта электропотребления и касающейся временных границ тарифных зон, величины тарифов, величины максимально допустимой потребляемой мощности для данного потребителя, кодового  пункта электропотребления и т.д. Передача информации об электропотреблении с данного пункта электропотребления в систему 18 контроля, учета и з хфавлеяия электропотреблением осуществляют при поступлении кодированного запроса (пароля) на второй вход/выход блока 11 интерфейса пункта электропотребления. По окончании предоставляемого потребителю электроэнергии в кредит временного интервала, например месяца, по кодированному запросу, поступившему из системы 18 контроля, учета и управления электропотреблением, на второй вход/выход блока 11 интерфейса пункта электропотребления, результаты вычисления количества электрической энергии, потребленной за указанный выще временной интервал в каждой тарифной зоне, передаются из ОЗУ 6 по линии связи 17 в систему 15 контроля, учета и управления электропотреблением. После этого производят
вычисление (на основании действующих в указанном выше временном интервале  для каждой тарифной зоны) нодлежащей оплате денежной суммы за потребленную электроэнергию в течении предоставленного в кредит интервала времени. Сигнал, соответствуюпщй подлежащей оплате денежной суммы, поступает на второй вход/выход блока 11 интерфейса пункта электропотребления, имеющего соответствующий кодовый адрес. Микропроцессор 4 обеспечивает ввод информации о величине денежной суммы, подлежащей оплате, в блок 5 индикации, путем запуска соответствующей программы. При этом в зависимости от конкретного выполнения блока 5 ищщкащщ микропроцессор 4 либо обеспечивает циклическое повторение запуска программы последовательного вывода из ОЗУ 6 зфанящихся в нем данных в блок 5 индикации, а также ввод в блок 5 индикации информации о величине денежной суммы, подлежащей оплате, в интервалах времени между указанными выще циклами (если используется один индикатор), либо микропроцессор 4 обеспечивает одновременно вывод указанной вьппе информации одновременно на соответствующие индикаторы блока 5 индикатора.
Потребитель электроэнергии получив информацию а величине денежной суммы, подлежащей оплате, вспгавляет электронную карточку (на чертеже не показана) в картридер 7, Далее устройство 10 ввода фиксируют на корпусе элевпронного устройства для измерения электропотребления с обеспечением посредством оптоэлектронного разъема 23 оптической связи между его выходом и входом Уфе 8. Микропроцессор 4, связанный с картридером 7 через второй вход/выход 14 осуществляет сначала считывание с третьей области электронной карточки кодового адфеса пункта электропотребления, а затем сравнение его с кодовым адресом, занесенным заранее в ОЗУ 6 по сигналу, поступившему из системы 18 контроля, зд1ета и управления электропотреблением. Если считанный с электронной карточки кодовый адфес пункта электропотребления совпадает с кодовым адресом, занесенным в ОЗУ 6, то микропроцессор 4 обеспечивает считывание с электронной карточки преобразованного идентификздионного признака финансового учреждения, выдавшего электронную карточку клиенту, являюш;емуся одновременно потребителем электроэнергии на пункте электропотребления, имеющем данный кодовый адфес, а также преобразованного идентификационного признака указанного выше клиента финансового учреждения. Сигналы, соответствующие преобразованньпл идекшфикационным признакам финансового учреждения и его клиента, а также сигнал, соответствующий кодовому адресу пункта электропотребления, с третьего входа/выхода 15 микропроцессора 4 поступают в УФС 8 и заносятся в память находяшегося там блока памяти. Одновременно владелец электронной к точки с помощью устройства 10 ввода осуществляет ввод в УФС 8 по оптическому каналу связи сигнала, соответствующего расчетной величине финансовой операции по погашению задолженности за потребленную им электроэнергию. На основании этих данных в УФС 8 формируется сигнал, содержащий преобразованный идентификационный признак финансового учреждения (банка), преобразованный идентификационный иризнак клиента финансового учреждения, кодовый адрес пункта электропотребления клиента финансового )гчреждения, расчетную величину финансовой операции и ее детали. Микропроцессор 4 осуществляет передачу этого сигнала из УФС 8 в блок 11 интерфейса пункта электропотребления, а далее с его третьего входа/выхода в линию связи 19. Во входном устройстве расчётно-платёжного устройства 20 финансового учреждения осуществляют выделение преобразованного идентификационного признака финансового учреждения, а затем обратное преобразование ЕФИНЯТОГО сигнала. В результате выделяют идентификационный код. Если выделенный код соответствует идентификационному коду, занесённому в память расчётно-платёжного устройства 20 финансового учреждения, то осуществляют выделение преобразованного идентификационного признака клиента. Затем осуществляют обратное его преобразование. В результате определяют второй идентификационный код. Если второй код соответствует идентификационному коду, занесённому в память расчётно-платёжного устройства 20 финансового учреждения, то осуществляют сравнение хранящегося в памяти кодового адреса пункта электропотребления, соответствующего установленному в результате обратного преобразования идентификационного кода (признака) клиенга. Если хранящийся в памяти кодовый адрес соответствует кодовому адресу, содержащемуся в поступивщем сигнале, то после О1феделения наличия необходимой величины имеющегося у клиента финансового з реждения суммы банковского счёта, осуществляют электронный перевод необходимой суммы со счёта клиента финансового учреждения на счёт продавца электроэнергии, находящийся либо в том же финансовом учреждении, либо в другом финансовом учфеждении в соответствии с содержащейся в сигнале информации, детализирующей финансовую операцию. Информация о ликвидации потребителем электроэнергии задолженности поступает в систему 18 контроля, учёта и управления электропотреблением. Микропроцессор 4 по сигналу, поступивщему на второй вход/выход блока 11 интерфейса пункта электропотребления осуществляет обновление хранящейся в ОЗУ 6 информации о потребленной электроэнергии, а также обеспечивает запрет запуска
Программы вывода информации, касающейся величины денежной суммы, подлежащей оплате.
Если расчетно-платежное устройство 20 финансового учреждения установит, что находящейся на банковском счете клиента суммы недостаточно для осуществления требуемой финансовой операции, то на третий вход блока 11 интерфейса пункта электропотребления поступит соотвстствующий сигнал. Микропроцессор 4 обеспечивает ввод в блок 5 индикации информации о необходимости проведения корректировки банковского счёта путём внесения определённой денежной суммы.
Предложенное электронное устройство для измерения электропотреблепия можст найти пшрокое применение в жилом секторе в том числе и жилых микрорайонах индивидуальной застройки.
Автор - заявитель  7--
-// J)
Л..,- й-г---:.. А.В.Ромашев