CN106773994A - 一种时序控制pe地线的电路及控制方法 - Google Patents

一种时序控制pe地线的电路及控制方法 Download PDF

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Abstract

一种时序控制PE地线的电路及控制方法，包括MCU(IC1)、与MCU连接的水流信号检测模块、连接于MCU(IC1)且由MCU(IC1)控制的漏电保护芯片(IC2)、零序互感器(ZCT1)、地线互感器(ZCT2)、连接于MCU(IC1)的显示操控模块(IC4)、E‑N电压检测模块、以及电源模块(IC5)，还包括与MCU(IC1)连接的继电器控制模块(IC3)、连接于继电器控制模块(IC3)且接收继电器控制模块的时序控制信号的继电器RL1、RL2、RL3，RL3是在RL1、RL2吸合前先行吸合；释放时：RL3较RL1、RL2后释放，RL1、RL2分别为零、火线继电器，RL3为地线继电器。本发明中地线继电器，零火继电器均采用MCU时序控制，其中，地线继电器较零火线继电器采用先吸合后释放。

Description

一种时序控制PE地线的电路及控制方法
技术领域
本发明涉及一种PE地线的控制电路，特别是一种时序控制PE地线的电路及控制方法。
背景技术
现有的地线可断开的控制方式均采用漏电保护插头为一体的断开控制结构组成，由于类似结构均采用复杂的机械结构及电路原理组成。复杂的机械结构最大的潜在失效是机构磨损或结构卡滞，带来的后果是漏电后无法正确脱扣而导致的不安全隐患。而电路采用的是电阻降压来作整机供电，此供电方式最不利的后果是：持续通电，降压电阻发热，在已通电闭合的机械结构状态下，电阻开路后将导致整机无电源供电，漏电后将导致机械结构不能断开，从而引起触电事故。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种地线继电器要较零火线继电器先闭合后断电的电路及控制方法，即一种时序控制PE地线的电路及控制方法。
本发明技术解决的方案是：一种时序控制PE地线的电路，包括MCU(IC1)、与MCU连接的水流信号检测模块、连接于MCU(IC1)且由MCU(IC1)控制的漏电保护芯片(IC2)、零序互感器(ZCT1)、地线互感器(ZCT2)、连接于MCU(IC1)的显示操控模块(IC4)、E-N电压检测模块、以及电源模块(IC5)，还包括与MCU(IC1)连接的继电器控制模块(IC3)、连接于继电器控制模块(IC3)且接收继电器控制模块的时序控制信号的继电器RL1、RL2、RL3，RL3是在RL1、RL2吸合前先行吸合；释放时：RL3较RL1、RL2后释放，RL1、RL2分别为零、火线继电器，RL3为地线继电器。
进一步的，继电器控制模块(IC3)包括三个输出端Ao、Bo、Co，输出端Ao连接于继电器RL1，输出端Bo连接继电器RL2,输出端Co连接继电器RL3，电源采用VCC供电，RL1、RL2、RL3分别与负载输出端Lo、No、Eo连接，水流信号检测模块，水流信号检测模块输出端连接至MCU(IC1)，水流信号检测模块与MCU(IC1)是有线连接或无线连接。
进一步的，所述的漏电保护芯片(IC2)采用VCC供电，漏电保护芯片(IC2)与VCC之间串联有电阻R1、并联有复位用的Q1三极管和滤波电容CD,漏电输出端连接到MCU。
进一步的，所述的零序互感器(ZCT1)、地线互感器(ZCT2)分别连接漏电保护芯片的输入端。
本发明还提供一种时序控制PE地线的控制方法：
通电时，
第一步，系统依约定程序或人为操作显示操控模块(IC4)使MCU(IC1)上电；
第二步，MCU(IC1)输出高电平且通过继电器控制模块控制继电器RL3先行闭合，获电闭合；
第三步，经MCU(IC1)程序约定延时且同步输出高电平，从而控制继电器RL1、RL2获电吸合；
当因故障断电或依程序约定以及人为操作显示操控模块(IC4)使控制负载释放时，
第一步，MCU(IC1)输出低电平，且MCU(IC1)控制继电器RL1、RL2先进行无电释放；
第二步，MCU(IC1)同时依程序约定延时输出低电平且控制继电器RL3无电释放。
进一步的，所述通电时，MCU(IC1)控制延时的时间为3-8mS，当因故障断电或依程序约定以及人为操作显示操控模块(IC4)使控制负载释放时，MCU(IC1)控制延时的时间为3-8ms。
进一步的，所述的水流信号检测模块检测到水流信号时且输出信号到MCU(IC1)，MCU(IC1)经判定有效后输出低电平控制继电器RL1、RL2无电释放，同时，MCU(IC1)依程序约定延时时间控制继电器RL3无电释放，负载输出端Lo、No、Eo无电输出；当水流信号检测模块检测到无水流动时，水流信号检测模块输出至MCU(IC1)，MCU(IC1)经判定有效后输出高电平控制继电器RL3获电吸合，同时，MCU(IC1)经程序约定延时输出高电平，控制继电器RL1、RL2获电吸合，负载输出Lo、No、Eo获电工作。
进一步的，当负载输出端Lo或No对Eo产生漏电时，零序互感线圈(ZCT1)输出感应电压到漏电保护芯片(IC2)，当漏电强度满足系统预设值时，漏电保护芯片(IC2)输出控制信号到MCU(IC1)，经MCU(IC1)判定有效后，控制继电器RL1、RL2无电释放，与此同时，MCU依程序约定延时控制继电器RL3无电释放，负载输出端Lo、No、Eo无电输出，MCU(IC1)控制对漏电保护芯片(IC2)电源进行复位，重新建立器漏电检测保护监测。
进一步的，工作状态时，E-N之间到端电压小于预设电压时,此时E-N电压检测模块输出低电平至MCU(IC1)，MCU(IC1)经判定有效后控制漏电保护芯片(IC2)的地线电流检测控制脚短路；当E-N之间到端电压大于预设电压时，E-N电压检测模块输出高电平至MCU(IC1)，MCU(IC1)经判定有效后，控制漏电保护芯片(IC2)地线电流检测控制取消，此时地线互感器(ZCT2)检测到有漏电电流后传送信号至漏电保护芯片(IC2)输入端，经漏电保护芯片(IC2)处理锁定后，漏电保护芯片(IC2)输出信号至MCU(IC1)，MCU(IC1)判定有效后控制继电器RL1、RL2无电释放，与此同时，MCU(IC1)依程序约定延时控制继电器RL3无电释放，负载输出端Lo、No、Eo无电输出；同时MCU(IC1)实现对IC2电源进行复位，重新建立器漏电检测保护监测。
进一步的，RL1与RL2并联且接受MCU(IC1)控制
本发明提出的控制方式是地线继电器，零火继电器均采用MCU时序控制，其中，地线继电器较零火线继电器采用先吸合后释放控制时序。本发明提出负载控制回路采用继电器控制方式，其中地线继电器采用先行闭合后断开的时序控制模式。继电器控制方式可以实现断电跳闸也可以实现自动上电的控制方式，也实现了出水断电的控制功能同时没有安全隐患。
本发明的有益效果是：
1、在电热水器中，与现有PE可断开的控制电路及方法相比：该控制方式采用时序控制，负载继电器，只有继电器持续通电才能持续吸合，失电自动释放，无机械结构磨损的不安全隐患；
2、控制方式采用隔离变压器供电或开关电源供电，显示操控部件无需隔离，能实现各种触摸或按键操作，操作无安全限制；
3、控制器连接有水流信号采集端口连接水流传感器可实现出水断电功能控制功能或连接无线模块可实现无线出水断电控制功能。
附图说明
图1为本发明创造电路结构示意图；
图2为RL1与RL2并联且接受MCU(IC1)控制的另一实施例的电路示意图。
具体实施方式
一种应用于电热水器的时序控制PE地线可断开的控制电路，电热水器包括有：MCU(IC1)、继电器控制模块(IC3)、继电器RL1、RL2、RL3、水流信号检测模块、漏电保护芯片(IC2)、零序互感器(ZCT1)、地线互感器(ZCT2)、E-N电压检测模块、显示操控模块(IC4)、电源模块(IC5)为主核心的单元组成。继电器控制模块(IC3)输出端(Ao连接有RL1),输出端(Bo连接有RL2),输出端(Co连接有RL3)；IC3受控于IC1(A、B、C)时序控制，电源采用VCC供电。继电器RL1、RL2、RL3，分别受IC1输出的A、B、C管脚,是时序控制。水流信号检测模块，水流信号检测模块输出端连接IC1-F、F1脚，水流信号检测模块可以是有线连接也可以是无线连接。漏电保护芯片(IC2),采用VCC供电，中间串有电阻R1、并接有复位用的Q1三极管和滤波电容CD,漏电输出端连接到MCU的IC1-D脚。互感器ZCT1、ZCT2分别连接漏电保护芯片的输入端。显示操控模块(IC4)，显示操控模块(IC4)包括显示面板，显示面板是触摸显示屏、LCD或LED显示屏，面板上设有操作按键或触摸按键，显示操控模块与IC1采用2根及以上的有线连接，分别是G、GN。E-N电压检测模块，E-N模块是并接在Ei-Ni中间，检测输出连接有MCU输入端的IC1-E脚。电源模块(IC5)，电源采用变压器供电或开关电源供电，输出有两路及以上电压,分别是：VCC,VDD。MCU输出控制端：IC1-A、IC1-B、IC1-C分别依程序可控制继电器RL1、RL2、RL3吸合与释放的时机。进一步，RL1、RL2、RL3受控于IC3端输出端导通与截止，分别是Ao、Bo、Co。进一步，RL3是在RL1、RL2吸合前先行吸合；释放时：RL3较RL1、RL2后释放。
继电器吸合工作状态：
通电状态，系统依约定程序或人为操作(IC4)使控制器负载上电时，IC1-C脚输出高电平，继电器控制模块(IC3)的IC3-Co脚输出高电平，继电器RL3获电吸合，与此同时，IC1-A、B经程序约定延时，在本实施方式中为5mS，同步输出高电平，IC3-Ao、Bo脚输出高电平，继电器RL1、RL2获电吸合，负载输出Lo、No、Eo获电工作。
继电器释放工作状态：
工作状态，因故障或依程序约定以及人为操作(IC4)使控制负载释放时，IC1-A、B输出低电平，IC3-Ao、Bo脚输出低电平，继电器RL1、RL2无电释放，与此同时，MCU依程序约定延时在本实施方式中为5mS，并从IC1-C脚输出低电平，IC3-Co脚输出低电平，继电器RL3无电释放，负载输出端Lo、No、Eo无电输出。
自动出水断电工作状态：
水流信号检测模块检测到水流信号时输出信号到IC1-F、F1脚，MCU经判定有效后从IC1-A、B输出低电平，IC3-Ao、Bo脚输出低电平，继电器RL1、RL2无电释放，与此同时，MCU依程序约定延时，在本实施方式中为5mS，并从IC1-C脚输出低电平，IC3-Co脚输出低电平，继电器RL3无电释放，负载输出端Lo、No、Eo无电输出。
自动上电工作状态：
无水流动时，水流信号检测模块无信号输出到IC1-F、F1，脚，MCU经判定有效后从IC1-A、B输出高电平IC3-Co脚输出高电平，继电器RL3获电吸合，与此同时，IC1-A、B经程序约定延时，在本实施方式中为5mS，同步输出高电平，IC3-Ao、Bo脚输出高电平，继电器RL1、RL2获电吸合，负载输出Lo、No、Eo获电工作。
零序漏电保护工作状态：
工作时，负载输出端Lo或No对Eo产生漏电时，零序互感线圈(ZCT1)输出感应电压到IC2漏电保护芯片，当漏电强度满足系统预设值时，IC2输出控制信号到IC1-D脚，经MCU判定有效后，从IC1-A、B输出低电平，IC3-Ao、Bo脚输出低电平，继电器RL1、RL2无电释放，与此同时，MCU依程序约定延时，本实施方式中为5ms，并从IC1-C脚输出低电平，IC3-Co脚输出低电平，继电器RL3无电释放，负载输出端Lo、No、Eo无电输出。与此同时，IC1-H输出1次高电平脉冲经Q1，Q1导通后引起CD电容(接IC2电源脚)变为低电平1次，IC2因无电电源供电而停止输出，此过程实现对IC2电源进行复位。重新建立器漏电检测保护监测。
地线漏电保护工作状态：
工作状态时，E-N之间到端电压小于预设电压时，在本实施方式中为24V,此时E-N电压检测模块输出低电平到IC1-E脚，MCU经判定有效后，从IC1-J脚输出低电平强迫使IC2地线电流检测控制脚短路，从而形成E-N低压状态时IPE电流不参与保护实现不同用电情况使用；当E-N之间到端电压大于预设电压时，E-N电压检测模块输出高电平到IC1-E脚，经MCU判定有效后，从IC1-J脚输出高电平，IC2地线电流检测控制取消，若此时，地线电流ZCT2互感线圈检测到有漏电电流时，该感应电压送到IC2输入端，经IC2处理锁定后，IC2输出信号送到IC1-D脚，经MCU判定有效后，从IC1-A、B输出低电平，IC3-Ao、Bo脚输出低电平，继电器RL1、RL2无电释放，与此同时，MCU依程序约定延时(如：5mS)并从IC1-C脚输出低电平，IC3-Co脚输出低电平，继电器RL3无电释放，负载输出端Lo、No、Eo无电输出。与此同时，IC1-H输出1次高电平脉冲经Q1，Q1导通实现对IC2电源进行复位。重新建立器漏电检测保护监测。
如图2所示，为为RL1与RL2控制并联且接受MCU(IC1)控制的另一实施例。
在本说明书的描述中，术语“一个实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种时序控制PE地线的电路，包括MCU(IC1)、与MCU连接的水流信号检测模块、连接于MCU(IC1)且由MCU(IC1)控制的漏电保护芯片(IC2)、零序互感器(ZCT1)、地线互感器(ZCT2)、连接于MCU(IC1)的显示操控模块(IC4)、E-N电压检测模块、以及电源模块(IC5)，其特征在于：还包括与MCU(IC1)连接的继电器控制模块(IC3)、连接于继电器控制模块(IC3)且接收继电器控制模块的时序控制信号的继电器RL1、RL2、RL3，RL3是在RL1、RL2吸合前先行吸合；释放时：RL3较RL1、RL2后释放，RL1、RL2分别为零、火线继电器，RL3为地线继电器。
2.根据权利要求1所述的一种时序控制PE地线的电路，其特征在于，继电器控制模块(IC3)包括三个输出端Ao、Bo、Co，输出端Ao连接于继电器RL1，输出端Bo连接继电器RL2,输出端Co连接继电器RL3，电源采用VCC供电，RL1、RL2、RL3分别与负载输出端Lo、No、Eo连接，水流信号检测模块，水流信号检测模块输出端连接至MCU(IC1)，水流信号检测模块与MCU(IC1)是有线连接或无线连接。
3.根据权利要求1所述的一种时序控制PE地线的电路，其特征在于，所述的漏电保护芯片(IC2)采用VCC供电，漏电保护芯片(IC2)与VCC之间串联有电阻R1、并联有复位用的Q1三极管和滤波电容CD,漏电输出端连接到MCU。
4.根据权利要求3所述的一种时序控制PE地线的电路，其特征在于，所述的零序互感器(ZCT1)、地线互感器(ZCT2)分别连接漏电保护芯片的输入端。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种时序控制PE地线的控制方法，其特征在于，
通电时，
第一步，系统依约定程序或人为操作显示操控模块(IC4)使MCU(IC1)上电；
第二步，MCU(IC1)输出高电平且通过继电器控制模块控制继电器RL3先行闭合，获电闭合；
第三步，经MCU(IC1)程序约定延时且同步输出高电平，从而控制继电器RL1、RL2获电吸合；
当因故障断电或依程序约定以及人为操作显示操控模块(IC4)使控制负载释放时，
第一步，MCU(IC1)输出低电平，且MCU(IC1)控制继电器RL1、RL2先进行无电释放；
第二步，MCU(IC1)同时依程序约定延时输出低电平且控制继电器RL3无电释放。
6.根据权利要求5所述的一种时序控制PE地线的控制方法，其特征在于，所述通电时，MCU(IC1)控制延时的时间为3-8mS，当因故障断电或依程序约定以及人为操作显示操控模块(IC4)使控制负载释放时，MCU(IC1)控制延时的时间为3-8ms。
7.根据权利要求5所述的一种时序控制PE地线的控制方法，其特征在于，所述的水流信号检测模块检测到水流信号时且输出信号到MCU(IC1)，MCU(IC1)经判定有效后输出低电平控制继电器RL1、RL2无电释放，同时，MCU(IC1)依程序约定延时时间控制继电器RL3无电释放，负载输出端Lo、No、Eo无电输出；当水流信号检测模块检测到无水流动时，水流信号检测模块输出至MCU(IC1)，MCU(IC1)经判定有效后输出高电平控制继电器RL3获电吸合，同时，MCU(IC1)经程序约定延时输出高电平，控制继电器RL1、RL2获电吸合，负载输出Lo、No、Eo获电工作。
8.根据权利要求5所述的一种时序控制PE地线的控制方法，其特征在于，当负载输出端Lo或No对Eo产生漏电时，零序互感线圈(ZCT1)输出感应电压到漏电保护芯片(IC2)，当漏电强度满足系统预设值时，漏电保护芯片(IC2)输出控制信号到MCU(IC1)，经MCU(IC1)判定有效后，控制继电器RL1、RL2无电释放，与此同时，MCU依程序约定延时控制继电器RL3无电释放，负载输出端Lo、No、Eo无电输出，MCU(IC1)控制对漏电保护芯片(IC2)电源进行复位，重新建立器漏电检测保护监测。
9.根据权利要求5所述的一种时序控制PE地线的控制方法，其特征在于，工作状态时，E-N之间到端电压小于预设电压时,此时E-N电压检测模块输出低电平至MCU(IC1)，MCU(IC1)经判定有效后控制漏电保护芯片(IC2)的地线电流检测控制脚短路；当E-N之间到端电压大于预设电压时，E-N电压检测模块输出高电平至MCU(IC1)，MCU(IC1)经判定有效后，控制漏电保护芯片(IC2)地线电流检测控制取消，此时地线互感器(ZCT2)检测到有漏电电流后传送信号至漏电保护芯片(IC2)输入端，经漏电保护芯片(IC2)处理锁定后，漏电保护芯片(IC2)输出信号至MCU(IC1)，MCU(IC1)判定有效后控制继电器RL1、RL2无电释放，与此同时，MCU(IC1)依程序约定延时控制继电器RL3无电释放，负载输出端Lo、No、Eo无电输出；同时MCU(IC1)实现对IC2电源进行复位，重新建立器漏电检测保护监测。
10.根据权利要求5所述的一种时序控制PE地线的控制方法，其特征在于，RL1与RL2并联且接受MCU(IC1)同一端口控制。
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