CN107576930B - 电源和继电器状态检测电路和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电源和继电器状态检测电路和方法，该电路包括：第一采样端子，用于接收所述电能表的电源电压经整流滤波后的直流电压信号；第二采样端子与电能表内部的继电器的常闭端子连接；分压电阻，用于对直流电压信号进行分压；光耦，用于在分压电阻的输出信号的控制下，通过上拉节点接通或者关闭上拉电阻输出的高电平信号，以及，在关闭上拉电阻输出的高电平信号时，向处理器输出低电平信号；上拉电阻，用于响应上拉节点的控制，向处理器输出高电平信号；处理器，用于根据高电平信号或低电平信号及上电状态或低功耗状态确定电源和继电器的状态。该检测电路不仅结构简单，而且降低了原材料成本和生产加工成本。

Description

电源和继电器状态检测电路和方法

技术领域

本发明涉及电能表技术领域，尤其是涉及一种电源和继电器状态检测电路和方法。

背景技术

图1为现有技术检测电源和继电器状态的电路图，如图1所示，现有技术采样端子为电源L和N，光耦25前端由电阻23、电阻24、电阻22、电阻21及贴片二极管27组成，光耦25的后端由上拉电阻26和滤波电容28组成。在正弦波正半周，电压由L经过电阻23、电阻24、贴片二极管27、电阻22、电阻21到N，此时光耦25不导通，RELAY被上拉电阻26上拉到VCC，CPU检测到RELAY脚为高电平；在正弦波的负半周，电压由N经过电阻21、电阻22、光耦25、电阻24、电阻23到L，此时光耦25导通，CPU检测到RELAY脚为低电平；当电源和继电器状态异常时，N相对于L没有电压，光耦25不导通，CPU检测到RELAY脚一直为高电平，因此，可以根据CPU检测到的电平信号确定电源和继电器的工作状态。但是，由于该检测电路采样端子取自于电源L和N，所以必须串联电阻降压，且考虑功率和电能表的基本上处于合闸状态的问题，电阻必须选择1206封装的，该检测电路中采用了4个1206封装的电阻，不仅电路结构复杂，而且原材料成本和生产加工成本较高。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种电源和继电器状态检测电路和方法，以缓解了现有技术中存在的电路结构复杂，原材料成本和生产加工成本较高的技术问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种电源和继电器状态检测电路，包括：第一采样端子、第二采样端子、分压电阻、光耦、上拉电阻和处理器；

所述第一采样端子与电能表的内部的第一整流滤波模块的输出端连接，用于接收所述电能表的电源电压经整流滤波后的直流电压信号；

所述直流电压信号取自电能表内部变压器的自耦输出端，与所述电源电压是同频同相。

所述第二采样端子与所述电能表内部的继电器的常闭端子连接；

所述分压电阻，用于对所述直流电压信号进行分压；

所述光耦，用于在所述分压电阻的输出信号的控制下，通过上拉节点接通或者关闭所述上拉电阻输出的高电平信号，以及，在关闭所述上拉电阻输出的高电平信号时，向所述处理器输出低电平信号；

所述上拉电阻，用于响应所述上拉节点的控制，向所述处理器输出高电平信号；

所述处理器，用于根据所述高电平信号或者所述低电平信号及高功率信号或者低功率信号确定所述电源和继电器的状态。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述光耦包括发光二极管和光敏三级管；

所述发光二极管的正极与所述分压电阻的输出端连接，所述发光二极管的负极与所述第二采样端子连接；

所述光敏三极管的发射极接地电源电压，所述光敏三极管的集电极与所述上拉节点连接。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述电路还包括第一滤波电容；

所述第一滤波电容的输入端与所述上拉节点连接，所述第一滤波电容的输出端接地电源电压。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述电路还包括第二滤波电容；

所述第二滤波电容的输入端与所述处理器的输出端连接，所述第二滤波电容的输出端接地电源电压。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述电路还包括：限流电阻；

所述限流电阻的输入端与所述上拉节点连接，所述限流电阻的输出端与所述处理器的输入端连接，所述限流电阻用于保护所述处理器。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述分压电阻采用0603封装。

第二方面，本发明实施例还提供了一种电源和继电器状态检测方法，应用于如上述第一方面任一项所述的处理器中，所述方法包括：

接收所述光耦输出的低电平信号，或者，接收所述上拉电阻输出的高电平信号；

确定所述电能表为上电状态或低功耗状态；

根据预设时间间隔内接收到的所述高电平信号或者所述低电平信号及所述上电状态或所述低功耗状态确定所述电源和所述继电器的状态。

结合第二方面，本发明实施例还提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述根据预设时间间隔内接收到的所述高电平信号或者所述低电平信号及所述上电状态或所述低功耗状态确定所述电源和所述继电器的状态，包括：

在所述上电状态下，根据所述预设时间间隔内接收到的所述低电平信号确定所述继电器状态正常；

在所述上电状态下，根据所述预设时间间隔内接收到的所述高电平信号确定所述继电器状态异常；

在所述低功耗状态下，根据所述预设时间间隔内接收到的所述高电平信号确定所述电源状态正常；

在所述低功耗状态下，根据所述预设时间间隔内接收到的所述低电平信号确定所述电源状态异常。

第三方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述第二方面任一项所述的方法的步骤。

第四方面，本发明实施例还提供了一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，所述程序代码使所述处理器执行上述第二方面任一项所述方法。

本发明实施例带来了以下有益效果：本发明实施例提供了的电源和继电器状态检测电路，包括：第一采样端子、第二采样端子、分压电阻、光耦、上拉电阻和处理器；所述第一采样端子与所述电能表的内部的第一整流滤波模块的输出端连接，用于接收所述电能表的电源电压经整流滤波后的直流电压信号；所述第二采样端子与所述电能表内部的继电器的常闭端子连接；所述分压电阻，用于对所述直流电压信号进行分压；所述光耦，用于在所述分压电阻的输出信号的控制下，通过上拉节点接通或者关闭所述上拉电阻输出的高电平信号，以及，在关闭所述上拉电阻输出的高电平信号时，向所述处理器输出低电平信号；所述上拉电阻，用于响应所述上拉节点的控制，向所述处理器输出高电平信号；所述处理器，用于根据所述高电平信号或者低电平信号及上电状态或低功耗状态确定所述电源和继电器的状态。

本发明实施例提供的检测电路的采样端子取自电能表内部的第一整流滤波模块的输出端，采集的电压信号为电能表的电源电压经整流滤波后的直流电压信号，首先利用一个分压电阻对该直流电压信号进行分压，然后利用分压电阻的输出信号控制光耦通过上拉节点接通或者关闭上拉电阻输出的高电平信号，当关闭所述上拉电阻输出的高电平信号时，所述光耦向所述处理器输出低电平信号，当接通所述上拉电阻时，所述上拉电阻向所述处理器输出高电平信号，最后处理器根据接收到的高电平信号或低电平信号及上电状态或低功耗状态确定所述电源和所述继电器的工作状态。由于本发明实施例提供的检测电路的采样端子所采集的电压信号为整流滤波后的直流电压信号，所以只需要一个分压电阻，不仅电路结构简单，而且降低了原材料成本和生产加工成本。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术检测电源和继电器状态的电路图；

图2为电能表电源电路图；

图3为本发明实施例提供的一种电源和继电器状态检测电路图；

图4为本发明实施例提供的另一种电源和继电器状态检测电路图；

图5为本发明实施例提供的又一种电源和继电器状态检测电路图；

图6为本发明实施例提供的一种电源和继电器状态检测方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前，现有技术对电能表的电源和内部继电器的状态检测电路不仅电路结构复杂，而且原材料成本和生产加工成本较高，基于此，本发明实施例提供的一种电源和继电器状态检测电路和方法，可以简化检测电路，降低原材料成本和生产加工成本。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种电源和继电器状态检测电路进行详细介绍，图2为电能表电源电路图，图3为本发明实施例提供的一种电源和继电器状态检测电路图，结合图2和图3所示，该检测电路包括：第一采样端子(01)、第二采样端子(02)、分压电阻(03)、光耦(04)、上拉电阻(05)和处理器(06)；

第一采样端子(01)与电能表的内部的第一整流滤波模块(11)的输出端连接，用于接收所述电能表的电源电压经整流滤波后的直流电压信号；

所述直流电压信号取自电能表内部变压器(13)的自耦输出端，与所述电源电压是同频同相。

第二采样端子(02)与所述电能表内部的继电器(12)的常闭端子连接；

分压电阻(03)，用于对所述直流电压信号进行分压；

光耦(04)，用于在分压电阻(03)的输出信号的控制下，通过上拉节点接通或者关闭所述上拉电阻输出的高电平信号，以及，在关闭所述上拉电阻输出的高电平信号时，向处理器(06)输出低电平信号；

上拉电阻(05)，用于响应所述上拉节点的控制，向处理器(06)输出高电平信号；

处理器(06)，用于根据所述高电平信号或者所述低电平信号及上电状态或低功耗状态确定所述电源和所述继电器的状态。

具体的，光耦(04)包括发光二极管(041)和光敏三级管(042)；发光二极管(041)的正极与分压电阻(03)的输出端连接，发光二极管(042)的负极与所述第二采样端子(02)连接；光敏三极管(042)的发射极接地电源电压，光敏三极管(042)的集电极与所述上拉节点连接。

本发明实施例提供的检测电路的第一采样端子(01)取自电能表内部的第一整流滤波模块(11)的输出端，采集的电压信号为电能表的电源电压经整流滤波后的直流电压信号，首先利用分压电阻(03)对该直流电压信号进行分压，然后利用利用分压电阻(03)的输出信号控制光耦(04)通过上拉节点接通或者关闭上拉电阻(05)输出的高电平信号，当关闭上拉电阻(05)输出的高电平信号时，光耦(04)向处理器(06)输出低电平信号，当接通上拉电阻(05)时，上拉电阻(05)向处理器(06)输出高电平信号，最后处理器(06)根据接收到的高电平信号或低电平信号及上电状态或低功耗状态确定所述电源和所述继电器的工作状态。由于本发明实施例提供的检测电路的采样端子(01)所采集的电压信号为整流滤波后的直流电压信号，所以只需要一个分压电阻(03)，不仅电路结构简单，而且降低了原材料成本和生产加工成本。

本发明实施例提供的检测电路的第一采样端子(01)采集的直流电压信号为15V，检测电路中只采用了一个分压电阻(03)，阻值为100K，电路功耗为(15V*15V)/100K＝2.25mW，而现有技术提供的检测电路的C采样端子采集的电压信号为220V的交流电，使用了4个阻值为300K的分压，电路功耗为(220V*220V)/(300K*4)＝40.3mW，因此，本发明实施例提供的检测电路有效降低了电路功耗。

具体的，在上电状态下，处理器(06)根据预设时间间隔内接收到的所述低电平信号确定所述继电器状态正常；在上电状态下，处理器(06)根据预设时间间隔内接收到的所述高电平信号确定所述继电器状态异常；在低功耗状态下，处理器(06)根据预设时间间隔内接收到的所述高电平信号确定所述电源状态正常；在低功耗状态下，处理器(06)根据预设时间间隔内接收到的所述低电平信号确定所述电源状态异常。

示例性的，所述预设时间间隔可以为800ms，在上电状态下，当处理器(06)在800ms内接受到的电平信号为低电平信号，则确定继电器状态正常；在上电状态下，当处理器(06)在800ms内接受到的电平信号为高电平信号，则确定继电器的状态异常；在低功耗状态下，当处理器(06)在800ms内接受到的电平信号为高电平信号，则确定电源状态正常；在低功耗状态下，当处理器(06)在800ms内接受到的电平信号为低电平信号，则确定电源状态异常。

具体的，分压电阻(03)采用0603封装，0603封装的电阻的长为1.6mm，宽0.8mm，而1206封装的电阻的长为3.2mm，宽为1.6mm，所以1206封装的电阻的体积要比0603封装的电阻的体积大，电阻的体积越大，越容易在车间生产时由于工人的手工搬运或周转会导致电阻受碰撞或撞击等，进而使得电阻断裂失效，且现有技术使用4颗1206封装的电阻，占用的空间较大，碰撞导致电阻失效的机率更大，本发明实施例的检测电路中只采用了一个0603封装的分压电阻(03)，有效减低了电阻的失效率。

如图3所示，在上述实施例的基础上，所述电路还包括第一滤波电容(07)；

第一滤波电容(07)的输入端与所述上拉节点连接，第一滤波电容(07)的输出端接地电源电压。

图4为本发明实施例提供的另一种电源和继电器状态检测电路图，如图4所示，在上述实施例的基础上，所述电路还包括第二滤波电容(08)；

第二滤波电容(08)的输入端与所述处理器(06)的输出端连接，第二滤波电容(08)的输出端接地电源电压。

图5为本发明实施例提供的又一种电源和继电器状态检测电路图，如图5所示，在上述实施例的基础上，所述电路还包括：限流电阻(09)；

限流电阻(09)的输入端与所述上拉节点连接，限流电阻(09)的输出端与处理器(06)的输入端连接，限流电阻(09)用于保护处理器(06)。

在本发明的又一实施例中，还提供了一种电源和继电器状态检测方法，该方法应用于上述实施例任一项所述的处理器中，图6为本发明实施例提供的一种电源和继电器状态检测方法的流程图，如图6所示，所述方法包括：

步骤S101，接收所述光耦输出的低电平信号，或者，接收所述上拉电阻输出的高电平信号；

步骤S102，确定所述电能表为上电状态或低功耗状态；

步骤S103，根据预设时间间隔内接收到的高电平信号或者低电平信号及上电状态或低功耗状态确定所述电源和继电器的状态。

具体的，步骤S103，包括：

1)在上电状态下，根据预设时间间隔内接收到的所述低电平信号确定所述继电器状态正常；

2)在上电状态下，根据预设时间间隔内接收到的所述高电平信号确定所述继电器状态异常；

3)在低功耗状态下，根据预设时间间隔内接收到的所述高电平信号确定所述电源状态正常；

4)在低功耗状态下，根据预设时间间隔内接收到的所述低电平信号确定所述电源状态异常。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述方法的具体原理，可以参考前述检测电路实施例中的对应描述，在此不再赘述。

在本发明的又一实施例中，还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法实施例任一项所述的方法的步骤。

在本发明的又一实施例中，还提供了一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，所述程序代码使所述处理器执行上述方法实施例任一项所述方法。

附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种电源和继电器状态检测电路，其特征在于，包括：第一采样端子(01)、第二采样端子(02)、分压电阻(03)、光耦(04)、上拉电阻(05)和处理器(06)；

所述第一采样端子(01)与电能表的内部的第一整流滤波模块(11)的输出端连接，用于接收所述电能表的电源电压经整流滤波后的直流电压信号；

所述第二采样端子(02)与所述电能表内部的继电器(12)的常闭端子连接；

所述分压电阻(03)，用于对所述直流电压信号进行分压；

所述光耦(04)，用于在所述分压电阻(03)的输出信号的控制下，通过上拉节点接通或者关闭所述上拉电阻输出的高电平信号，以及，在关闭所述上拉电阻输出的高电平信号时，向所述处理器(06)输出低电平信号；

所述上拉电阻(05)，用于响应所述上拉节点的控制，向所述处理器(06)输出高电平信号；

所述处理器(06)，用于根据所述高电平信号或者所述低电平信号及上电状态或者低功耗状态确定所述电源和所述继电器的状态；

所述光耦(04)内的发光二极管(041)的正极与所述分压电阻(03)的输出端连接，所述发光二极管(041)的负极与所述第二采样端子(02)连接；

所述光耦(04)内的光敏三极管(042)的发射极接地电源电压，所述光敏三极管(042)的集电极与所述上拉节点连接。

2.根据权利要求1所述的电源和继电器状态检测电路，其特征在于，所述电路还包括第一滤波电容(07)；

所述第一滤波电容(07)的输入端与所述上拉节点连接，所述第一滤波电容(07)的输出端接地电源电压。

3.根据权利要求1所述的电源和继电器状态检测电路，其特征在于，所述电路还包括第二滤波电容(08)；

所述第二滤波电容(08)的输入端与所述处理器(06)的输出端连接，所述第二滤波电容(08)的输出端接地电源电压。

4.根据权利要求1所述的电源和继电器状态检测电路，其特征在于，所述电路还包括：限流电阻(09)；

所述限流电阻(09)的输入端与所述上拉节点连接，所述限流电阻(09)的输出端与所述处理器(06)的输入端连接，所述限流电阻(09)用于保护所述处理器(06)。

5.根据权利要求1所述的电源和继电器状态检测电路，其特征在于，所述分压电阻(03)采用0603封装。

6.一种电源和继电器状态检测方法，其特征在于，应用于如权利要求1-5任一项所述的处理器中，所述方法包括：

接收所述光耦输出的低电平信号，或者，接收所述上拉电阻输出的高电平信号；

确定所述电能表为上电状态或低功耗状态；

根据预设时间间隔内接收到的所述高电平信号或者所述低电平信号及所述上电状态或所述低功耗状态确定所述电源和所述继电器的状态。

7.根据权利要求6所述的电源和继电器状态检测方法，其特征在于，所述根据预设时间间隔内接收到的所述高电平信号或者所述低电平信号及所述上电状态或所述低功耗状态确定所述电源和所述继电器的状态，包括：

在所述上电状态下，根据所述预设时间间隔内接收到的所述低电平信号确定所述继电器状态正常；

在所述上电状态下，根据所述预设时间间隔内接收到的所述高电平信号确定所述继电器状态异常；

在所述低功耗状态下，根据所述预设时间间隔内接收到的所述高电平信号确定所述电源状态正常；

在所述低功耗状态下，根据所述预设时间间隔内接收到的所述低电平信号确定所述电源状态异常。

8.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述权利要求6至7任一项所述的方法的步骤。

9.一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，其特征在于，所述程序代码使所述处理器执行上述权利要求6至7任一项所述方法。