CN203587684U

CN203587684U - 一种单相电表的计量保护电路

Info

Publication number: CN203587684U
Application number: CN201320825441.6U
Authority: CN
Inventors: 陈秀银; 傅亮; 孙林忠; 胡萌
Original assignee: Zhejiang Hengye Electronic Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Hengye Electronic Co Ltd
Priority date: 2013-12-10
Filing date: 2013-12-10
Publication date: 2014-05-07
Anticipated expiration: 2023-12-10

Abstract

本实用新型公开一种单相电表的计量保护电路，包括用于采样电路、计量芯片和控制芯片，所述采样电路连接计量芯片，计量芯连接控制芯片，计量芯片信号输出端包括时钟端口一、片选端口一、数据通信端口一以及脉冲信号端口一，控制芯片输入端包括时钟端口二、片选端口二、数据通信端口二以及脉冲信号端口二，时钟端口一、片选端口一、数据通信端口一以及脉冲信号端口一各自连接一光耦隔离电路，经光耦隔离电路分别对应连接时钟端口二、片选端口二、数据通信端口二以及脉冲信号端口二。本实用新型有效隔离市电，避免对控制芯片造成干扰而且还有信号抗混叠处理，保证精度，电流采样电路还连接有压差检测电路，可准确检测用户设备的采样电流。

Description

一种单相电表的计量保护电路

技术领域

本实用新型涉及一种单相电表的计量保护电路。

背景技术

由于现有电表采集的是用户设备上至少220V的市电，但电表中控制芯片适用的电压一般是5-12伏弱电，在电压采样电路和电流采样电路对用户设备上食物电压和电流信号进行采样后，由计量芯片进行计算电量并输入到控制芯片中，通过控制芯片进行用户设备的继电控制。由于有强电信号的干扰，容易对控制芯片造成影响并损坏控制芯片。通常受到影响的信号主要有控制芯片的数据通信端口，脉冲信号端口、时钟端口以及片选端口。因此有中国公开申请号为200920304656.7名称为多功能电表的专利，在计量电路与MCU单元之间连接有光电隔离，通过光电隔离防止强电的干扰，但是在该专利中主要对MCU单元的脉冲输出以及低电压进行光电隔离，但控制芯片的时钟端口、片选端口以及数据通信端口并没有设置隔离保护，容易对信号的传输以及信号同步造成干扰和误差，不仅如此，而且在高压、雷电等因素的影响下还会造成电表数据的破坏，例如在进行电压和电流的采样过程中易造成信号的混叠，并且在进行电流采样时没有相应的压差电路，采集数据不够准确。

发明内容

本实用新型要解决的问题是提供一种单相电表的计量保护电路，在进行电量信息传输时有效的隔离市电，避免对控制芯片造成干扰和损坏，而且对计量芯片的电压和电流输入端口进行信号抗混叠处理，保证精度，电流采样电路还连接有压差检测电路，可准确地检测用户设备的采样电流信号。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种单相电表的计量保护电路，包括用于采集用户设备电压和电流信号的采样电路、计量芯片和控制芯片，所述采样电路连接计量芯片的信号输入端，所述计量芯片的信号输出端连接控制芯片的输入端，计量芯片的信号输出端包括时钟端口一、片选端口一、数据通信端口一以及脉冲信号端口一，控制芯片的输入端包括时钟端口二、片选端口二、数据通信端口二以及脉冲信号端口二，所述时钟端口一、片选端口一、数据通信端口一以及脉冲信号端口一各自连接一光耦隔离电路，经光耦隔离电路分别对应连接时钟端口二、片选端口二、数据通信端口二以及脉冲信号端口二。

优选的，所述的采样电路包括电压采样电路和电流采样电路，所述的电压采样电路经第一抗混叠电路连接计量芯片的电压采样信号输入端，电流采样电路经第二抗混叠电路连接计量芯片的电流采样信号输入端。

优选的，计量芯片的信号输入端包括电压信号输入端的正极端子和负极端子，所述的第一抗混叠电路包括连接在电压采样电路输出端的正极与负极之间的第一电阻，电压采样电路输出端的正极与计量芯片电压信号输入端的正极端子之间连接第二电阻，所述计量芯片电压信号输入端的正极端子与地之间连接第一电容，电压采样电路输出端的负极与计量芯片电压信号输入端的负极端子之间连接第三电阻，所述计量芯片电压信号输入端的负极端子连接第二电容，第二电容与第一电容共地。

优选的，计量芯片的信号输入端包括电流信号输入端的正极端子和负极端子，所述的第二抗混叠电路包括由电流采样电路输出端正极输出分别连接在计量芯片电流信号输入端的正极端子之间的第四电阻以及和地之间的第五电阻,还包括由电流采样电路输出端负极输出分别连接至计量芯片电流信号输入端的负极端子之间的第六电阻以及和地之间的第七电阻，计量芯片电流信号输入端的正极端子与地之间连接第三电容，计量芯片电流信号输入端的负极端子与地之间连接第四电容，所述第三电容和第四电容共地。

优选的，电流采样电路包括有若干个串联的采样电阻，所述采样电阻连接一压差检测电路的正极，所述压差检测电路的正极还连接计量芯片电流信号输入端的正极端子，所述压差检测电路的负极连接计量芯片电流信号输入端的负极端子。

优选的，所述压差检测电路包括与压差检测电路正极分别连接的第八电阻和第五电容，以及与压差检测电路的负极分别连接的第九电阻和第六电容，第九电阻、第六电容、第八电阻和第五电容共地。

采用上述技术方案后，本实用新型具有如下优点：

在控制芯片的时钟端口二、片选端口二、数据通信端口二以及脉冲信号端口二均连接有一光耦隔离电路，避免强电对控制芯片的各个信号输入端产生影响。

电压采样电路、电流采样电路分别与计量芯片的电压采样信号输入端以及电流采样信号输入端连接有第一抗混叠电路和第二抗混叠电路，避免采样信号的交错以及其他信号的干扰。

为保证电表测量的精度，电流采样电路连接有一压差检测电路，通过压差检测电路对计算采样电流信号值，保证检测精度。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：

图1为本实用新型接线原理图；

图2为本第一抗混叠电路；

图3为第二抗混叠电路；

图4为压差检测电路。

具体实施方式

如图1所示，一种单相电表的计量保护电路，包括用于采集用户设备电压和电流信号的采样电路、计量芯片和控制芯片，所述采样电路连接计量芯片的信号输入端，所述计量芯片的信号输出端连接控制芯片的输入端，其特征在于：计量芯片的信号输出端包括时钟端口一、片选端口一、数据通信端口一以及脉冲信号端口一，控制芯片的输入端包括时钟端口二、片选端口二、数据通信端口二以及脉冲信号端口二，所述时钟端口一、片选端口一、数据通信端口一以及脉冲信号端口一各自连接一光耦隔离电路，经光耦隔离电路分别对应连接时钟端口二、片选端口二、数据通信端口二以及脉冲信号端口二。时钟端口一经光耦隔离电路一连接时钟端口二，片选端口一经光耦隔离电路二连接片选端口二，数据通信端口一经光耦隔离电路三连接数据通信端口二，脉冲信号端口一经光耦隔离电路四连接脉冲信号端口二。用户设备连接的通常为220伏的市电，而控制芯片和计量芯片为30伏以内的弱电信号。在进行数据通信、电量的脉冲信号传输、时钟时序发送，时序同步以及计量芯片的片选时通过光耦隔离，避免了220伏市电对控制芯片以及计量芯片造成信号干扰，防止了控制芯片的损坏，保证控制精度。

参见图1，所述的采样电路包括用于采集用户设备电压和电流信号的电压采样电路和电流采样电路，为防止采集的电压信号以及电流信号之间的相互干扰以及市电的干扰，所述的电压采样电路经第一抗混叠电路连接计量芯片的电压采样信号输入端，电流采样电路经第二抗混叠电路连接计量芯片的电流采样信号输入端。

作为一种优选实施方式，参见图2，计量芯片的信号输入端包括电压信号输入端的正极端子S1和负极端子S2，所述的第一抗混叠电路包括连接在电压采样电路输出端的正极与负极之间的第一电阻R1，电压采样电路输出端的正极与计量芯片电压信号输入端的正极端子S1之间连接第二电阻R2，所述计量芯片电压信号输入端的正极端子S1与地之间连接第一电容C1，电压采样电路输出端的负极与计量芯片电压信号输入端的负极端子S2之间连接第三电阻R3，所述计量芯片电压信号输入端的负极端子S2连接第二电容C2，第二电容C2与第一电容C1共地。

作为又一种优选实施方式，参见图3，计量芯片的信号输入端包括电流信号输入端的正极端子S3和负极端子S4，所述的第二抗混叠电路包括由电流采样电路输出端正极输出分别连接在计量芯片电流信号输入端的正极端子S3之间的第四电阻R3以及和地之间的第五电阻R5,还包括由电流采样电路输出端负极输出分别连接至计量芯片电流信号输入端的负极端子S4之间的第六电阻R6以及和地之间的第七电阻R7，计量芯片电流信号输入端的正极端子S3与地之间连接第三电容C3，计量芯片电流信号输入端的负极端子S4与地之间连接第四电容C4，所述第三电容C3和第四电容C4共地。

通过第一抗混叠电路和第二抗混叠电路将采样电压信号和采样电流信号分开，并且避免干扰信号，保证检测的准确度。

电流采样电路包括有若干个串联的采样电阻，所述采样电阻连接一压差检测电路的正极，所述压差检测电路的正极还连接计量芯片电流信号输入端的正极端子S3，所述压差检测电路的负极连接计量芯片电流信号输入端的负极端子S4。采样电阻将电流传感器检测到的采样电流信号转化为采样电压信号，通过压差检测电路计算出检测到的采样电压信号的电压差，检测方便。在本优选实施例中，参见图4，所述压差检测电路包括与压差检测电路正极分别连接的第八电阻R8和第五电容C5，以及与压差检测电路的负极分别连接的第九电阻R9和第六电容C6，第九电阻R9、第六电容C6、第八电阻R8和第五电容C5共地。

除上述优选实施例外，本实用新型还有其他的实施方式，本领域技术人员可以根据本实用新型作出各种改变和变形，只要不脱离本实用新型的精神，均应属于本实用新型所附权利要求所定义的范围。

Claims

1.一种单相电表的计量保护电路，包括用于采集用户设备电压和电流信号的采样电路、计量芯片和控制芯片，所述采样电路连接计量芯片的信号输入端，所述计量芯片的信号输出端连接控制芯片的输入端，其特征在于：计量芯片的信号输出端包括时钟端口一、片选端口一、数据通信端口一以及脉冲信号端口一，控制芯片的输入端包括时钟端口二、片选端口二、数据通信端口二以及脉冲信号端口二，所述时钟端口一、片选端口一、数据通信端口一以及脉冲信号端口一各自连接一光耦隔离电路，经光耦隔离电路分别对应连接时钟端口二、片选端口二、数据通信端口二以及脉冲信号端口二。

2.根据权利要求1所述的一种单相电表的计量保护电路，其特征在于：所述的采样电路包括电压采样电路和电流采样电路，所述的电压采样电路经第一抗混叠电路连接计量芯片的电压采样信号输入端，电流采样电路经第二抗混叠电路连接计量芯片的电流采样信号输入端。

3.根据权利要求2所述的一种单相电表的计量保护电路，其特征在于：计量芯片的信号输入端包括电压信号输入端的正极端子（S1）和负极端子（S2），所述的第一抗混叠电路包括连接在电压采样电路输出端的正极与负极之间的第一电阻（R1），电压采样电路输出端的正极与计量芯片电压信号输入端的正极端子(S1)之间连接第二电阻（R2），所述计量芯片电压信号输入端的正极端子(S1)与地之间连接第一电容(C1)，电压采样电路输出端的负极与计量芯片电压信号输入端的负极端子(S2)之间连接第三电阻（R3），所述计量芯片电压信号输入端的负极端子(S2)连接第二电容(C2)，第二电容(C2)与第一电容(C1)共地。

4.根据权利要求2所述的一种单相电表的计量保护电路，其特征在于：计量芯片的信号输入端包括电流信号输入端的正极端子(S3)和负极端子(S4)，所述第二抗混叠电路包括由电流采样电路输出端正极输出分别连接在计量芯片电流信号输入端的正极端子（S3）之间的第四电阻（R3）以及和地之间的第五电阻(R5),还包括由电流采样电路输出端负极输出分别连接至计量芯片电流信号输入端的负极端子（S4）之间的第六电阻(R6)以及和地之间的第七电阻(R7)，计量芯片电流信号输入端的正极端子(S3)与地之间连接第三电容(C3)，计量芯片电流信号输入端的负极端子(S4)与地之间连接第四电容(C4)，所述第三电容(C3)和第四电容(C4)共地。

5.根据权利要求2所述的一种单相电表的计量保护电路，其特征在于：电流采样电路包括有若干个串联的采样电阻，所述采样电阻连接一压差检测电路的正极，所述压差检测电路的正极还连接计量芯片电流信号输入端的正极端子(S3)，所述压差检测电路的负极连接计量芯片电流信号输入端的负极端子(S4)。

6.根据权利要求5所述的一种单相电表的计量保护电路，其特征在于：所述压差检测电路包括与压差检测电路正极分别连接的第八电阻(R8)和第五电容(C5)，以及与压差检测电路的负极分别连接的第九电阻(R9)和第六电容(C6)，第九电阻(R9)、第六电容(C6)、第八电阻(R8)和第五电容(C5)共地。