CN201876694U - 可智能识别阻性负载的电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型专利可智能识别阻性负载的电路，含有负载识别电源电路、继电器驱动电路、接口电路、电压采样电路、电流采样电路以及一个电压信号的过零比较器组成。当交流电为负半周时，U3C的同相端和U3D的反相端被R26定位到零电平，即U3C、U3D均输出低电平到Q5的基极，同时电流采样信号通过同相比例运算放大器U3A放大后通过R67送到Q5的集电极。当负载为纯电阻性负载时电压和电流信号就不存在相位差，那么在Q5的集电极就不会出现一个周期性的高电平，因为当电压信号为高时电流信号也为高即Q5是在饱和状态，所以在Q5的集电极不会出现周期性的高电平，那么在U3B的同相端就一直是一个低电平，这时单片机就不会检测到周期性的脉冲信号，这时系统就判断负载为纯电阻性负载。
Description
(一)技术领域
本实用新型涉及电子技术领域，特别涉及到可智能识别阻性负载的电路。
(二)背景技术
近年来电力需求紧张，使负荷控制得到一定的发展，尤其是校园公寓的用电，随着校园公寓电器的增多和普及，校园安全用电隐患和浪费成为校园管理者急需解决的问题，如何才能解决好这些问题，特别是学生宿舍的安全隐患问题，如超负荷用电或使用发热电器，如何实现自动判断、自动控制，以及电量储值计量，自动侦查违规用电等问题。近年来，多采取限电器(限制用电负荷容量)的办法加以解决，该方案在实际应用中暴露出许多不足：对大功率的发热电器尚能控制，但同时也限制了安全的大功率电器的使用，如计算机等安全用电。后来又出现了恶性负载识别器，那么电表是如何识别恶性负载呢？方法有多种，大部分是通过单片机+A/D转换器，对220V输出端的电压电流的波形实时采样，然后编制相应的程序，通过算法，判断该恶性负载的功率占多大的比例。
本实用新型专利可智能识别阻性负载的电路，针对当前宿管界无法彻底、全面禁止违章电器使用，尤其是根据学生公寓常用的负载特点，提供一种具有代表性的智能化务实解决方案。
(三)实用新型内容
为了解决目前高校宿舍出现的因为使用违章电器如电热杯、电炉子、电饭锅等阻性负载而造成的安全隐患问题，提供一种可智能识别阻性负载的电路。
本实用新型为了解决其技术难题所采取的技术方案如下所述：
可智能识别阻性负载的电路，含有负载识别电源电路、继电器驱动电路、接口电路、电压采样电路、电流采样电路以及一个电压信号的过零比较器组成。其特征是：继电器驱动电路采用双回路，电压过零比较器电路中通过电阻R9、电阻R10、电阻R20、电阻R21以及电阻R26分压送到运算放大器U3C的同相输入端和运算放大器U3D的反相输入端，运算放大器U3C、运算放大器U3D的输出端分别经二极管D4、二极管D10、电阻R18接于三极管Q5的基极，电流采样信号通过同向比例运算放大器U3A放大后通过电阻R67送到三极管Q5的集电极。
可智能识别阻性负载的电路的识别原理是：电压过零比较器工作过程为，当交流电为正半周时，通过电阻R9、电阻R10、电阻R20、电阻R21以及电阻R26分压送到运算放大器U3C的同相输入端和运算放大器U3D的反相输入端，此时由于运算放大器U3C的同相端电压大于反相端电压所以运算放大器U3C输出高电平到三极管Q5的基极，当交流电为负半周时运算放大器U3C的同相端和运算放大器U3D的反相端被电阻R26定位到零电平，即运算放大器U3C、U3D均输出低电平到三极管Q5的基极，同时电流采样信号通过同相比例运算放大器U3A放大后通过电阻R67送到三极管Q5的集电极。当负载为容性或感性负载时，电压信号和电流信号总是存在一个相位差
即当三极管Q5的基极为高电平结束前或开始前三级管Q5的集电极总会出现一段时间高电平，而这个周期性的高电平会通过电阻R31周期性的向电容E6充电在U3B的同相端形成一个稳定的直流电压，这个直流电压通过比较器U3B比较后形成一个周期性的脉冲信号送入光耦U4的1脚，而在4脚形成一个反相的周期性的脉冲信号，送入单片机的I/O端口，当单片机能够收到这个周期性的脉冲信号时表明负载不是纯电阻性负载。而当负载为纯电阻性负载时电压和电流信号就不存在相位差
或者相位差为0，那么在Q5的集电极就不会出现一个周期性的高电平，以为当电压信号为高时电流信号也为高即Q5是在饱和状态，所以在Q5的集电极不会出现周期性的高电平，那么在U3B的同相端就一直是一个低电平，这时单片机就不会检测到周期性的脉冲信号，这时系统就判断负载为纯电阻性负载。同时为了提前避免纯电阻性负载的出现可以通过调节U3B的反相端的R30和R32的比值来控制最小相位差角。同时也可以通过调整R70、R71、R72、R74的值来调节控制负载电流值。
本实用新型的有益效果是：
(1)本实用新型专利可智能识别阻性负载的电路为宿管界的用电管理及用电安全提供一个完美的解决方案，从而避免了学生公寓火灾的发生。
(2)本实用新型专利可智能识别阻性负载的电路继电器驱动采用双回路，两回路独立的继电器控制。
(四)附图说明
附图1为本实用新型可智能识别阻性负载的电路负载识别原理图
附图2为负载为容性或感性负载时的波形图
附图3为负载为纯阻性负载时的波形图
(五)具体实施方式
下面结合附图和具体实施方案对本实用新型的技术方案作进一步详细的描述。
如附图1所示：可智能识别阻性负载的电路由负载识别电源电路、继电器驱动电路、接口电路、电压采样电路、电流采样电路以及一个电压信号的过零比较器组成。
继电器驱动电路采用双回路，当继电器打开时，即三极管Q3的基极为高电平时，三极管Q1导通电流经过三极管Q1、继电器再到三极管Q3的集电极到地形成回路。当继电器关闭时三极管Q4的基极为高电平这时三极管Q2导通电流通过三极管Q2继电器到三极管Q4到地形成回路。
电压过零比较器：电阻R9、电阻R10、电阻R20、电阻R21以及电阻R26分压送到运算放大器U3C的同相输入端和运算放大器U3D的反相输入端，U3C的反相输入端、U3D的同相输入端分别经电阻R12、电阻R25后接地，运算放大器U3C、运算放大器U3D的输出端分别经二极管D4、二极管D10、电阻R18接于三极管Q5的基极。
电流采样电路：被测采样电流经电流互感器经电阻R69送至运算放大器U3A的同相输入端，二极管D12、二极管D13、电阻R73起到保护运算放大器的作用，电阻R70、电阻R71、电阻R72、电阻R74用来调节控制负载电流值。运算放大器的输出端经电阻R67送到三极管Q5的集电极。
三极管Q5的集电极经电阻R31接至运算放大器U3B的同相输入端，运算放大器U3B的输出端经二极管D11接于光电耦合器的1脚，光电耦合器的输出端口经电阻R27接至单片机任一的一个I/O口上，有单片机检测此端口的电平情况，如若就检测到周期性的脉冲信号，则系统认为负载为容性或感性负载，如若6秒检测不到此信号，则系统认为是纯阻性负载，则会拉闸断电。
Claims (1)
1.可智能识别阻性负载的电路，含有负载识别电源电路、继电器驱动电路、接口电路、电压采样电路、电流采样电路以及电压信号过零比较器组成，其特征是：继电器驱动电路采用双回路；电压过零比较器电路中通过电阻R9、电阻R10、电阻R20、电阻R21以及电阻R26分压送到运算放大器U3C的同相输入端和运算放大器U3D的反相输入端，运算放大器U3C、运算放大器U3D的输出端分别经二极管D4、二极管D10、电阻R18接于三极管Q5的基极，电流采样信号通过同向比例运算放大器U3A放大后通过R67送到Q5的集电极。
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| CN110957738A (zh) * | 2019-12-10 | 2020-04-03 | 邹虚 | 一种智能变电站 |
| CN110957659A (zh) * | 2019-11-20 | 2020-04-03 | 邹虚 | 一种移动式变电站 |
| CN115237179A (zh) * | 2022-09-22 | 2022-10-25 | 之江实验室 | 一种基于机器学习的智能温控管理电路 |
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2010
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C56 | Change in the name or address of the patentee |
Owner name: SUNTRONT TECHNOLOGY CO., LTD. Free format text: FORMER NAME: HE'NAN SUNTRONT TECH. CO., LTD. |
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: In high tech Development Zone, Henan province Zhengzhou city 450001 Street No. 19 Patentee after: SUNTRONT TECHNOLOGY CO., LTD. Address before: In high tech Development Zone, Henan province Zhengzhou city 450001 Street No. 19 Patentee before: He'nan Suntront Tech. Co., Ltd. |
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