CN107248479A - 用于智能电能表的继电器驱动及检测电路 - Google Patents

用于智能电能表的继电器驱动及检测电路 Download PDF

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Abstract

用于智能电能表的继电器驱动及检测电路，包括内继电器驱动电路、继电器跳闸告警驱动电路、外置继电器驱动电路及继电器检测电路，所述内继电器驱动电路、继电器跳闸告警驱动电路、外置继电器驱动电路、继电器检测电路都与MCU数据处理器连接，所述继电器检测电路包括光耦OPT8内发光二极管负极与电阻R71连接，光耦OPT8内发光二极管的正极、负极之间外接二极管D6，电阻R1、电阻R21两者之间的节点与光耦OPT8内光敏三极管的集电极连接，光耦OPT8内光敏三极管的发射极接地，所述电阻R68、电阻R69、电阻R70、电阻R71依次串联且电阻上下位置错开摆放。

Description

用于智能电能表的继电器驱动及检测电路
技术领域
本发明属于电子电表技术领域，具体涉及一种用于智能电能表的继电器驱动及检测电路。
背景技术
电子装置在一些特定的应用中，基于安全上的考量，必须将输出回路和电子装置完全断开。继电器(英文名称：relay)是一种电控制器件，是当输入量(激励量)的变化达到规定要求时，在电气输出电路中使被控量发生预定的阶跃变化的一种电器。它具有控制系统(又称输入回路)和被控制系统(又称输出回路)之间的互动关系。通常应用于自动化的控制电路中，它实际上是用小电流去控制大电流运作的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。
电能表中大都设有内置继电器，用于用户电路设备发生短路等意外式切断电流，避免电表烧坏。当电能表在内置继电器额定电流范围内，内置继电器能对电能表起保护作用。但用户设备所用的用电电流大小不定，因此只使用内置继电器不能完全保证电能表的不被烧坏。而单一设置外置继电器，敏感度不够，安全系数不高。
因此，需要一种结合两者功能的驱动电路及保护电路，来提高智能电表的对电流的敏感度，减少电能表短路等原因引起的损坏或其他安全事故。
发明内容
本发明的目的是为了解决目前电能表敏感度不够、安全系数不高的问题，提供一种用于智能电能表的继电器驱动及检测电路。
为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
用于智能电能表的继电器驱动及检测电路，包括内继电器驱动电路、继电器跳闸告警驱动电路、外置继电器驱动电路及继电器检测电路，所述内继电器驱动电路、继电器跳闸告警驱动电路、外置继电器驱动电路、继电器检测电路都与MCU数据处理器连接，所述继电器检测电路包括光耦OPT8内发光二极管负极与电阻R71连接，光耦OPT8内发光二极管的正极、负极之间外接二极管D6，电阻R1、电阻R21两者之间的节点与光耦OPT8内光敏三极管的集电极连接，光耦OPT8内光敏三极管的发射极接地，所述电阻R68、电阻R69、电阻R70、电阻R71依次串联且电阻上下位置错开摆放。本电路功能齐全，利于继电器的稳定运行，检测电路中多个电阻串联具有消除干扰信号的作用，电路中电压较大，单个或少数几个电阻功率有限，分压具有保护电阻不易损坏，因此多个电阻串联起到分压的作用。
进一步，所述继电器跳闸告警驱动电路采用蜂鸣器设置，PNP三极管Q7发射极接工作电源VDD，PNP三极管Q7基极与电阻R99连接，PNP三极管Q7集电极与蜂鸣器正极连接，蜂鸣器负极接地。对继电器出现问题时起着蜂鸣告警作用。
进一步，所述外置继电器驱动电路为开关S3、开关S4连焊接口分别与继电器RLY1的第脚3、脚5连接；继电器RLY1的第1脚、2脚之间耦接二极管D1，合闸信号RYA从第2脚输出，由电阻R1、电阻R2并联的电路两端分别与正电源+12V、继电器RLY1的第1脚连接；继电器RLY1的第4脚与热敏电阻RT1、热敏电阻RT2分别连接，热敏电阻RT2两端还接有热敏电阻RT3。电阻R1、R2并联起到分流作用，电路中电流较大，单个电阻功率有限，分流具有保护电阻不易损坏。开关S3、开关S4连焊接口，当该电能表是开关外置表时将S3、S4短接用焊锡连焊上。
进一步，内置继电器驱动电路包括镜像设置的跳闸驱动电路与合闸驱动电路，合闸驱动电路为内置负荷开关控制信号RELAY-ON与电阻R52、NPN三极管V5的基级依次连接，NPN三极管V5的基极还连接电阻R54的一端，所述电阻R54的另一端接地，NPN三极管Q3集电极连接合闸信号RYA输出端，NPN三极管V5发射极与跳闸驱动电路中的NPN三极管V6发射极共地；跳闸驱动电路为内置负荷开关控制信号RELAY-OFF与电阻R53、NPN三极管V6的基级依次连接，NPN三极管V6的基极还连接电阻R55的一端，所述电阻R55的另一端接地，NPN三极管V6集电极连接跳闸信号RYB输出端。
镜像设置是为了避免信号冲突造成电表继电保护电路失效，保证电表的正常工作。
更进一步，所述内置继电器驱动电路还包括互锁保护电路，所述互锁保护电路包括PNP三极管V3和PNP三极管V4，所述PNP三极管V3集电极、PNP三极管V4集电极分别与合闸信号RYA输出端、跳闸信号RYB输出端连接，所述PNP三极管V3发射极、PNP三极管V4发射极连接供电电源ZB 12V，PNP三极管V3基极、PNP三极管V4集电极之间接有电阻R16，PNP三极管V4基极、PNP三极管V3集电极之间接有电阻R14，所述PNP三极管V4发射极、PNP三极管V4基极之间接电阻R33；供电电源ZB 12V还与贴片三极管V1负极、贴片三极管V1负极连接，贴片三极管V1正极、贴片三极管V2正极接地，贴片三极管V1中间引脚与合闸信号RYA输出端连接，贴片三极管V2中间引脚与跳闸信号RYB输出端连接。R33为偏置电阻，信号控制。在镜像设置的基础上，通过互锁保护电路的作用在控制单元发送一个控制指令时继电器一只执行一个动作(例如跳闸/合闸。
内置负荷开关控制信号RELAY-ON为合闸控制信号输入端，内置负荷开关控制信号RELAY-OFF为跳闸控制信号输入端，合闸控制信号输入端、跳闸控制信号输入端与MCU数据处理器连接，MCU芯片将信号通过合闸控制信号输入端、跳闸控制信号输入端输入到内置继电器驱动电路，合闸信号RYA输出端的QA、跳闸信号RYB输出端的QB为连接负荷开关信号线接口。
进一步，所述MCU数据处理器选用FM331X型号芯片。
内外置继电器的检测信号输入到MCU数据处理器，检测判断是否跳、合成功。MCU芯片输出控制信号RelayCtrl给继电器RLY1,继电器RLY1为控制外置负荷开关的微型继电器。
进一步，所述内继电器驱动电路的电源为单相电(即市电)经变压器降压后输出到电源DC/DC转换模块，转换为外置继电器电路的电源12V。
更进一步，所述电源DC/DC转换模块采用LV2842XL VDDCRA TSOT-6型号的放大器芯片。
更进一步，所述变压器采用HY-B35-13001型号，继电器RLY1选用HF33F/012-ZS3继电器。
本发明与现有技术相比，有益效果是：电能表上采继电器驱动及检测电路，降低高了电能表的故障率，延长了电能表的使用寿命，整个电路系统稳定性好，具有较强的抗干扰能力，避免信号冲突造成电表继电保护电路失效，保证电表的正常工作。
附图说明
图1是内继电器驱动电路；
图2是继电器跳闸告警驱动电路；
图3是继电器检测电路；
图4是外置继电器驱动电路。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步描述说明。
用于智能电能表的继电器驱动及检测电路，包括内继电器驱动电路、继电器跳闸告警驱动电路、外置继电器驱动电路及继电器检测电路，所述内继电器驱动电路、继电器跳闸告警驱动电路、外置继电器驱动电路、继电器检测电路都与MCU数据处理器连接。
如图3所示，继电器检测电路包括光耦OPT8内发光二极管负极与电阻R71连接，光耦OPT8内发光二极管的正极、负极之间外接二极管D6，电阻R1、电阻R21两者之间的节点与光耦OPT8内光敏三极管的集电极连接，光耦OPT8内光敏三极管的发射极接地，所述电阻R68、电阻R69、电阻R70、电阻R71依次串联且电阻上下位置错开摆放。
检测信号从电阻R21的另一端RelayTest输出到MCU数据处理器的内、外置继电器的检测信号输入口，用于检测判断是否会跳、合成功，这种方式以电压的形式做判断的。还有一种是以功率的形式判断的，是MCU从计量芯片的通信接口12、13脚获取。两种方式可分别或共同使用。电阻R68、电阻R69、电阻R70、电阻R71选用360K 1％0805,电阻R1选用51K5％0603，电阻R1选用100R 5％0603，二极管D6选用M7 DO 214 AC,光耦芯片OPT8选用816D型号。
如图2所示，继电器跳闸告警驱动电路采用蜂鸣器设置，PNP三极管Q7发射极接工作电源VDD，PNP三极管Q7基极与电阻R99连接，PNP三极管Q7集电极与蜂鸣器正极连接，蜂鸣器负极接地。该电路中蜂鸣信号BEEP端与MCU芯片的第29脚连接。R99选用3K 5％0603，PNP三极管Q7选用LMBT2907ALTCG SOT-23型号，蜂鸣器选用BZ1 YMD-12095-G蜂鸣器。
如图4所示，外置继电器驱动电路为开关S3、开关S4连焊接口分别与继电器RLY1的第脚3、脚5连接；继电器RLY1的第1脚、2脚之间耦接二极管D1，合闸信号RYA从第2脚输出，由电阻R1、电阻R2并联的电路两端分别与正电源+12V、继电器RLY1的第1脚连接；继电器RLY1的第4脚与热敏电阻RT1、热敏电阻RT2分别连接，热敏电阻RT2两端还接有热敏电阻RT3。开关S3、开关S4连焊接口，当该电能表是开关外置表时将S3、S4短接用焊锡连焊上。
继电器RLY1选用HF33F/012-ZS3继电器，二极管D1选用M7 DO-214AC,电阻R1、电阻R2选用100R 5％0805，热敏电阻RT1、热敏电阻RT2选用MZ11-0 8E600-121RM,热敏电阻RT3为100K/1W。
如图1所示，内置继电器驱动电路包括镜像设置的跳闸驱动电路与合闸驱动电路，合闸驱动电路为内置负荷开关控制信号RELAY-ON与电阻R52、NPN三极管V5的基级依次连接，NPN三极管V5的基极还连接电阻R54的一端，所述电阻R54的另一端接地，NPN三极管Q3集电极连接合闸信号RYA输出端，NPN三极管V5发射极与跳闸驱动电路中的NPN三极管V6发射极共地；跳闸驱动电路为内置负荷开关控制信号RELAY-OFF与电阻R53、NPN三极管V6的基级依次连接，NPN三极管V6的基极还连接电阻R55的一端，所述电阻R55的另一端接地，NPN三极管V6集电极连接跳闸信号RYB输出端。
内置继电器驱动电路还包括互锁保护电路，所述互锁保护电路包括PNP三极管V3和PNP三极管V4，所述PNP三极管V3集电极、PNP三极管V4集电极分别与合闸信号RYA输出端、跳闸信号RYB输出端连接，所述PNP三极管V3发射极、PNP三极管V4发射极连接供电电源ZB12V，PNP三极管V3基极、PNP三极管V4集电极之间接有电阻R16，PNP三极管V4基极、PNP三极管V3集电极之间接有电阻R14，所述PNP三极管V4发射极、PNP三极管V4基极之间接电阻R33；供电电源ZB 12V还与贴片三极管V1负极、贴片三极管V1负极连接，贴片三极管V1正极、贴片三极管V2正极接地，贴片三极管V1中间引脚与合闸信号RYA输出端连接，贴片三极管V2中间引脚与跳闸信号RYB输出端连接。
内继电器驱动电路中，贴片三极管V1正极、贴片三极管V2选用LBAV99L11G型号PNP三极管V3、PNP三极管V4选用LMBT2907ALTIG，NPN三极管V5、NPN三极管V6选用LBC817-40LT1G,电阻R52、电阻R53选用2K 5％0603型号，电阻R54、电阻R55选用22K 1％0603型号，电阻R14、电阻R16、电阻R33选用4.7K 1％0603，电阻R33这一贴片电阻为内置式不焊接。
J3接口为接表内部微型磁保持继电器的转接口，为设计需要可能需要另设小板子接插在主板中。RYA拉合闸信号输出至电能表外的负荷开关。
内继电器驱动电路的电源为单相电经变压器降压后输出到电源DC/DC转换模块，转换为外置继电器电路的电源12V。电源DC/DC转换模块采用LV2842XL VDDCRA TSOT-6型号的放大器芯片。变压器采用HY-B35-13001型号。
所述MCU数据处理器选用FM331X型号芯片。MCU的引脚RelayTest为内、外置继电器的检测信号输入口，检测判断是否跳、合成功。
以上为本发明的优选实施方式，并不限定本发明的保护范围，对于本领域技术人员根据本发明的设计思路做出的变形及改进，都应当视为本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.用于智能电能表的继电器驱动及检测电路，其特征在于，包括内继电器驱动电路、继电器跳闸告警驱动电路、外置继电器驱动电路及继电器检测电路，所述内继电器驱动电路、继电器跳闸告警驱动电路、外置继电器驱动电路、继电器检测电路都与MCU数据处理器连接，所述继电器检测电路包括光耦OPT8内发光二极管负极与电阻R71连接，光耦OPT8内发光二极管的正极、负极之间外接二极管D6，电阻R1、电阻R21两者之间的节点与光耦OPT8内光敏三极管的集电极连接，光耦OPT8内光敏三极管的发射极接地，所述电阻R68、电阻R69、电阻R70、电阻R71依次串联且电阻上下位置错开摆放。
2.根据权利要求1所述的用于智能电能表的继电器驱动及检测电路，其特征在于，所述继电器跳闸告警驱动电路采用蜂鸣器设置，PNP三极管Q7发射极接工作电源VDD，PNP三极管Q7基极与电阻R99连接，PNP三极管Q7集电极与蜂鸣器正极连接，蜂鸣器负极接地。
3.根据权利要求1所述的用于智能电能表的继电器驱动及检测电路，其特征在于，所述外置继电器驱动电路为开关S3、开关S4连焊接口分别与继电器RLY1的第脚3、脚5连接；继电器RLY1的第1脚、2脚之间耦接二极管D1，合闸信号RYA从第2脚输出，由电阻R1、电阻R2并联的电路两端分别与正电源+12V、继电器RLY1的第1脚连接；继电器RLY1的第4脚与热敏电阻RT1、热敏电阻RT2分别连接，热敏电阻RT2两端还接有热敏电阻RT3。
4.根据权利要求3所述的用于智能电能表的继电器驱动及检测电路，其特征在于，所述继电器RLY1选用HF33F/012-ZS3型号的继电器。
5.根据权利要求1所述的用于智能电能表的继电器驱动及检测电路，其特征在于，内置继电器驱动电路包括镜像设置的跳闸驱动电路与合闸驱动电路，合闸驱动电路为内置负荷开关控制信号RELAY-ON与电阻R52、NPN三极管V5的基级依次连接，NPN三极管V5的基极还连接电阻R54的一端，所述电阻R54的另一端接地，NPN三极管Q3集电极连接合闸信号RYA输出端，NPN三极管V5发射极与跳闸驱动电路中的NPN三极管V6发射极共地；跳闸驱动电路为内置负荷开关控制信号RELAY-OFF与电阻R53、NPN三极管V6的基级依次连接，NPN三极管V6的基极还连接电阻R55的一端，所述电阻R55的另一端接地，NPN三极管V6集电极连接跳闸信号RYB输出端。
6.根据权利要求4所述的用于智能电能表的继电器驱动及检测电路，其特征在于，所述内置继电器驱动电路还包括互锁保护电路，所述互锁保护电路包括PNP三极管V3和PNP三极管V4，所述PNP三极管V3集电极、PNP三极管V4集电极分别与合闸信号RYA输出端、跳闸信号RYB输出端连接，所述PNP三极管V3发射极、PNP三极管V4发射极连接供电电源ZB 12V，PNP三极管V3基极、PNP三极管V4集电极之间接有电阻R16，PNP三极管V4基极、PNP三极管V3集电极之间接有电阻R14，所述PNP三极管V4发射极、PNP三极管V4基极之间接电阻R33；供电电源ZB12V还与贴片三极管V1负极、贴片三极管V1负极连接，贴片三极管V1正极、贴片三极管V2正极接地，贴片三极管V1中间引脚与合闸信号RYA输出端连接，贴片三极管V2中间引脚与跳闸信号RYB输出端连接。
7.根据权利要求1所述的用于智能电能表的继电器驱动及检测电路，其特征在于，所述MCU数据处理器选用FM331X型号芯片。
8.根据权利要求1所述的用于智能电能表的继电器驱动及检测电路，其特征在于，所述内继电器驱动电路的电源为单相电经变压器降压后输出到电源DC/DC转换模块，转换为外置继电器电路的电源12V。
9.根据权利要求8所述的用于智能电能表的继电器驱动及检测电路，其特征在于，所述电源DC/DC转换模块采用LV2842XL VDDCRA TSOT-6型号的放大器芯片。
10.根据权利要求8所述的用于智能电能表的继电器驱动及检测电路，其特征在于，所述变压器采用HY-B35-13001型号。
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