CN204462252U - 一种智能电表控制电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种智能电表控制电路，包括：前端电压采样单元，与智能电表内继电器的进线端耦接；后端电压采样单元，与智能电表内继电器的出线端耦接；检测单元，用于在导通时将前端电压采样单元的电信号引至后端电压采样单元；继电器控制电路，用于导通或者关闭继电器；单片机，其第一输入端和第二输入端分别与前端电压采样单元以及后端电压采样单元的输出端耦接，其第一输出端与检测单元的控制端耦接，其信号输出端与继电器控制电路的信号输入端耦接。检测单元导通后，若断路器合闸，后端电压信号会产生较大的变化，单片机输出脉冲使继电器控制电路导通继电器，实现了智能电表内的继电器在表外断路器合闸后的自动合闸，操作安全方便。
Description
技术领域
本实用新型涉及低压电器技术领域，具体地说涉及一种智能电表控制电路。
背景技术
智能电表是智能电网的智能终端，智能电表除了具备传统电能表基本用电量的计量功能以外，为了适应智能电网和新能源的使用，它还具有用电信息存储、双向多种费率计量、用户端控制、多种数据传输模式的双向数据通信、防窃电等智能化的功能，智能电表代表着未来节能型智能电网最终用户智能化终端的发展方向。随着智能电网的日益发展，世界各国对于智能化用户终端的需求也日益增大，据统计，在未来5年，随着智能电网在世界各国的建设，智能电表在全球安装的数量将高达2亿只。同样，在中国，随着国家坚强智能电网建设的进展，作为用户端的智能电表的需求也会大幅度地增长。
现有技术中，当用户欠费时，智能电表外与其串联的断路器跳闸切断供电，当用户将已充值的电费卡插入智能表后，为了恢复供电，在通过手动合闸使跳闸后的断路器闭合后，还需要通过远程命令或者按下智能电表上的按键使智能表内的继电器合闸才能恢复供电，但远程命令合闸技术因合闸时间的不确定性等原因，在安全性方面存在隐患，另若智能电表所放置的位置比较难以接触，也会给通过按键恢复供电的操作带来不便。
综上所述，提供一种在表外的断路器合闸后能够使智能电表内的继电器自动合闸的智能电表控制电路，是亟待解决的问题。
实用新型内容
为此，本实用新型所要解决的技术问题在于现有技术中智能电表内的继电器在表外断路器合闸后无法自动合闸，操作不方便，存在安全隐患。
为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下：
本实用新型提供了一种智能电表控制电路，包括：
前端电压采样单元，与智能电表内继电器的进线端耦接，用于采集所述继电器的前端电压信号；
后端电压采样单元，与所述智能电表内继电器的出线端耦接，用于采集所述继电器的后端电压信号；
检测单元，用于在导通时将所述前端电压采样单元的电信号引至所述后端电压采样单元；
继电器控制电路，用于导通或者关闭所述继电器；
单片机，其第一输入端和第二输入端分别与所述前端电压采样单元1以及所述后端电压采样单元2的输出端耦接，其第一输出端与所述检测单元的控制端耦接，其信号输出端与所述继电器控制电路的信号输入端耦接。
本实用新型所述的智能电表控制电路，所述前端电压采样单元包括：第一串联电池组和计量芯片；
所述第一串联电池组由多个电阻串联组成；
所述第一串联电池组的一端与智能电表内继电器的进线端耦接，所述计量芯片的输入端与所述第一串联电池组的另一端耦接，所述计量芯片的输出端与所述单片机的第一输入端耦接，所述计量芯片的输出端即为所述前端电压采样单元的输出端。
本实用新型所述的智能电表控制电路，所述后端电压采样单元包括：第二串联电池组和交直流转换支路；
所述第二串联电池组由多个电阻串联组成；
所述交直流转换支路用于将输入的交流电经整流滤波处理后转换为直流电；
所述第二串联电池组的一端与智能电表内继电器的出线端耦接，所述第二串联电池组的另一端与所述交直流转换支路的输入端耦接，所述交直流转换支路的输出端与所述单片机的第二输入端耦接，所述交直流转换支路的输出端即为所述后端电压采样单元的输出端。
本实用新型所述的智能电表控制电路，所述检测单元包括：第三串联电池组、光耦芯片U1、第一三极管Q1以及第一二极管D1；
所述第三串联电池组由多个电阻串联组成；所述第三串联电池组的一端与所述智能电表内继电器的进线端耦接，所述第三串联电池组的另一端与所述光耦芯片U1中的受光器的一端耦接，所述光耦芯片U1中的受光器的另一端与所述第一二极管D1的正极耦接，所述第一二极管D1的负极与所述交直流转换支路的输入端耦接，所述光耦芯片U1中的发光器的正极接高电平，所述光耦芯片U1中的发光器的负极与所述第一三极管Q1的输入端耦接，所述第一三极管Q1的控制端与所述单片机的第一输出端耦接，所述第一三极管Q1的输出端接地，所述第一三极管Q1的控制端即为所述检测单元的控制端。
本实用新型所述的智能电表控制电路，所述继电器控制电路包括信号放大支路，用于将所述单片机的信号输出端输出的控制信号经放大处理后传输给所述继电器的控制端，控制所述继电器合闸或者断开。
本实用新型所述的智能电表控制电路，所述信号放大支路包括第一PNP三极管Q2、第二PNP三极管Q3、第一NPN三极管Q4、第二NPN三极管Q5、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5以及第六电阻R6，且所述继电器为磁保持继电器；
所述第二NPN三极管Q5的发射极接地，所述第二NPN三极管Q5的基极通过所述第六电阻R6与其发射极耦接，所述第二NPN三极管Q5的基极通过所述第五电阻R5与所述单片机的一个信号输出端耦接，所述第二NPN三极管Q5的集电极同时与所述磁保持继电器的正向控制端、所述第二电阻R2的一端以及所述第一PNP三极管Q2的集电极耦接，所述第二电阻R2的另一端与所述第二PNP三极管Q3的基极耦接，所述第二PNP三极管Q3和所述第一PNP三极管Q2的发射极均接高电平，所述第一PNP三极管Q2的基极经所述第一电阻R1后与所述第一NPN三极管Q4的集电极耦接，所述第一NPN三极管Q4的集电极与所述磁保持继电器的负向控制端耦接，所述第一NPN三极管Q4的发射极接地，所述第一NPN三极管Q4的基极通过所述第四电阻R4与其发射极耦接，所述第一NPN三极管Q4的基极通过所述第三电阻R3与所述单片机的另一个信号输出端耦接。
本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
本实用新型提供了一种智能电表控制电路，包括：前端电压采样单元，与智能电表内继电器的进线端耦接，用于采集继电器的前端电压信号；后端电压采样单元，与智能电表内继电器的出线端耦接，用于采集继电器的后端电压信号；检测单元，用于在导通时将前端电压采样单元的电信号引至后端电压采样单元；继电器控制电路，用于导通或者关闭继电器；单片机，其第一输入端和第二输入端分别与前端电压采样单元以及后端电压采样单元的输出端耦接，其第一输出端与检测单元的控制端耦接，其信号输出端与继电器控制电路的信号输入端耦接。单片机根据前端电压信号和后端电压信号检测继电器是否跳闸，并在继电器跳闸后导通所述检测单元，检测单元导通后，若断路器合闸，后端电压信号会产生较大的变化，此时单片机向继电器控制电路输入脉冲，使得继电器控制电路导通继电器，实现了智能电表内的继电器在表外断路器合闸后的自动合闸，操作安全方便。
附图说明
为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中
图1是本实用新型所述智能电表控制电路的结构框图；
图2是本实用新型所述智能电表控制电路的电路原理图。
图中附图标记表示为：1-前端电压采样单元，2-后端电压采样单元，3-检测单元，4-继电器控制电路，5-单片机，11-第一串联电池组，12-计量芯片，21-第二串联电池组，22-交直流转换支路，31-第三串联电池组，41-信号放大电路。
具体实施方式
本实施例提供了一种智能电表控制电路，如图1所示，包括：前端电压采样单元1、后端电压采样单元2、检测单元3、继电器控制电路4以及单片机5，其中前端电压采样单元1，与智能电表内继电器的进线端耦接，用于采集所述继电器的前端电压信号；后端电压采样单元2，与所述智能电表内继电器的出线端耦接，用于采集所述继电器的后端电压信号；检测单元3，用于在导通时将所述前端电压采样单元1的电信号引至所述后端电压采样单元2；继电器控制电路4，用于导通或者关闭所述继电器；单片机5，其第一输入端和第二输入端分别与所述前端电压采样单元1以及所述后端电压采样单元2的输出端耦接，其第一输出端与所述检测单元3的控制端耦接，其信号输出端与所述继电器控制电路4的信号输入端耦接。
具体地，单片机5会通过比较前端电压采样单元1输入的继电器的前端电压信号以及后端电压采样单元2输入的继电器的后端电压信号，判断继电器处于合闸还是跳闸(跳闸时后端电压信号为0)，若判断继电器处于跳闸状态，单片机5会向检测单元3的控制端输出控制信号使其导通，因为检测单元3与前端电压采样单元1和后端电压采样单元2均电连接，因此当检测单元3导通后，就可以将前端电压采样单元1的电信号引至后端电压采样单元2了，这样，即使智能电表内的继电器还是处于跳闸状态，但若与智能电表串联的断路器合闸后，还会通过检测单元3和后端电压采样单元2将继电器前端电压的变化信号输入单片机5，单片机5收到后端电压采样单元2输入的产生突变的后端电压信号后，即可判断表外的断路器已合闸，单片机5就会向继电器控制电路4输出第一控制信号，使继电器控制电路4导通继电器，并断开检测单元3；同理，当表外的继电器断开时，单片机5也会收到后端电压采样单元2输入的产生突变的后端电压信号，即可判断表外的断路器已跳闸断开，单片机5就会向继电器控制电路4输出第二控制信号，使继电器控制电路4关闭继电器，实现了智能电表内继电器的自动合闸和跳闸，操作方便，安全性能高。
优选地，如图2所示，所述前端电压采样单元1可以包括：第一串联电池组11和计量芯片12；
所述第一串联电池组11由多个电阻串联组成；
所述第一串联电池组11的一端(P1处)与智能电表内继电器的进线端耦接，所述计量芯片12的输入端与所述第一串联电池组11的另一端耦接，所述计量芯片12的输出端与所述单片机5的第一输入端(IN1处)耦接，所述计量芯片12的输出端即为所述前端电压采样单元1的输出端。
具体地，计量芯片12会将经第一串联电池组11分压后的交流电转换成单片机5能读取的数据，使单片机5实时获取继电器的前端电压信号，当然也可以选用能够将交流电转换为直流电的电路将经第一串联电池组11分压后的交流电转换成单片机5能够读取的直流电信号来获取继电器的前端电压信号。结构简单，采集数据准确。
优选地，所述后端电压采样单元2可以包括：第二串联电池组21和交直流转换支路22；
所述第二串联电池组21由多个电阻串联组成；
所述交直流转换支路22用于将输入的交流电经整流滤波处理后转换为直流电；
所述第二串联电池组21的一端(P2处)与智能电表内继电器的出线端耦接，所述第二串联电池组21的另一端与所述交直流转换支路22的输入端耦接，所述交直流转换支路22的输出端与所述单片机5的第二输入端(IN2处)耦接，所述交直流转换支路22的输出端即为所述后端电压采样单元2的输出端。
具体地，如图2所示，交直流转换支路22可以将经第二串联电池组21分压后的继电器出线端的交流电通过电路中的二极管整流以及电容器的滤波处理后，转换成单片机5可以读取的直流电来获取继电器的后端电压信号，当然，也可以选用计量芯片来实现上述功能。结构简单，采集数据准确。
优选地，所述检测单元3可以包括：第三串联电池组31、光耦芯片U1、第一三极管Q1以及第一二极管D1；
所述第三串联电池组31由多个电阻串联组成；所述第三串联电池组31的一端与所述智能电表内继电器的进线端耦接，所述第三串联电池组31的另一端与所述光耦芯片U1中的受光器的一端耦接，所述光耦芯片U1中的受光器的另一端与所述第一二极管D1的正极耦接，所述第一二极管D1的负极与所述交直流转换支路22的输入端耦接，所述光耦芯片U1中的发光器的正极接高电平，所述光耦芯片U1中的发光器的负极与所述第一三极管Q1的输入端耦接，所述第一三极管Q1的控制端与所述单片机5的第一输出端(OUT1处)耦接，所述第一三极管Q1的输出端接地，所述第一三极管Q1的控制端即为所述检测单元3的控制端。
具体地，第一三极管Q1可以为PNP型三极管也可以为NPN型三极管，现在以NPN型三极管举例说明，此种情况下，第一三极管Q1的输入端为集电极，输出端为发射极。当单片机5检测到智能电表内的继电器断开时，会通过第一输出端向第一三极管Q1的控制端输出高电平使其导通(若需断开检测单元3，只需向第一三极管Q1的控制端输出低电平即可，响应迅速)，第一三极管Q1导通后，光耦芯片U1中的发光器发光，使得光耦芯片U1中的受光器受光导通，也即检测单元3导通，可以将前端电压采样单元1的电信号(智能电表内继电器的进线端电压)经第三串联电池组31分压以及光耦芯片U1的信号隔离后输入后端电压采样单元2中的交直流转换支路22，确保了即使在智能电表内的继电器跳闸时，也能使单片机5能够在与断路器合闸时可以通过后端电压采样单元2的输出端获取到产生突变的后端电压信号，及时获知与智能电表串联的断路器合闸了，从而能够第一时间控制继电器控制电路导通继电器，使其自动合闸。通过光耦芯片U1的隔离作用，能够去除电信号中的噪声干扰，确保单片机5能够判断准确。
优选地，如图2所示，所述继电器控制电路4可以包括信号放大支路41，用于将所述单片机5的信号输出端输出的控制信号经放大处理后传输给所述继电器的控制端，控制所述继电器合闸或者断开。通过信号放大支路41将单片机5的控制信号放大，能够使单片机的控制更为准确，确保了继电器的迅速响应。
优选地，如图2所示，所述信号放大支路41可以包括第一PNP三极管Q2、第二PNP三极管Q3、第一NPN三极管Q4、第二NPN三极管Q5、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5以及第六电阻R6，且所述继电器为磁保持继电器；
所述第二NPN三极管Q5的发射极接地，所述第二NPN三极管Q5的基极通过所述第六电阻R6与其发射极耦接，所述第二NPN三极管Q5的基极通过所述第五电阻R5与所述单片机5的一个信号输出端(OUT3处)耦接，所述第二NPN三极管Q5的集电极同时与所述磁保持继电器的正向控制端(P3处)、所述第二电阻R2的一端以及所述第一PNP三极管Q2的集电极耦接，所述第二电阻R2的另一端与所述第二PNP三极管Q3的基极耦接，所述第二PNP三极管Q3和所述第一PNP三极管Q2的发射极均接高电平，所述第一PNP三极管Q2的基极经所述第一电阻R1后与所述第一NPN三极管Q4的集电极耦接，所述第一NPN三极管Q4的集电极与所述磁保持继电器的负向控制端(P4处)耦接，所述第一NPN三极管Q4的发射极接地，所述第一NPN三极管Q4的基极通过所述第四电阻R4与其发射极耦接，所述第一NPN三极管Q4的基极通过所述第三电阻R3与所述单片机5的另一个信号输出端(OUT4处)耦接。
具体地，第一PNP三极管Q2和第二PNP三极管Q3也可以替换为PNP型MOS管，第一NPN三极管Q4和第二NPN三极管Q5也可以替换为NPN型MOS管；下面以三极管为例进行说明：当单片机5根据前端电压信号和后端电压信号判断断路器合闸后，会向第一NPN三极管Q4的控制端输出高电平使其导通，其基极处的电流增大，因为NPN三极管基极电流很小的变化会引起集电极电流很大的变化(第一次放大)，又因为第一PNP三极管Q2的基极通过第一电阻R1与第一NPN三极管Q4的集电极耦接，从而使得第一PNP三极管Q2的基极电压增大导通，因为PNP三极管基极电流很小的变化会引起发射极电流很大的变化，进而使第一PNP三极管Q2发射极处的电流增大(第二次放大)，经第一PNP三极管Q2的集电极与继电器的正向控制端(P3处)的公共端流入继电器的正向控制端，因为磁保持继电器流入正向电流时会合闸，实现了继电器的自动合闸功能，非常便捷。同理，若单片机5判断断路器跳闸，需要使磁保持继电器也跳闸时，会向第二NPN三极管Q5的控制端输出高电平使其导通，经过第二NPN三极管Q5和第二PNP三极管Q3的二次放大后，通过第二PNP三极管Q3的集电极与继电器的负向控制端(P4处)的公共端流入继电器的负向控制端，因为磁保持继电器流入负向电流时会跳闸，实现了继电器的自动跳闸功能，操作准确便捷。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。
Claims (6)
1.一种智能电表控制电路，其特征在于，包括：
前端电压采样单元(1)，与智能电表内继电器的进线端耦接，用于采集所述继电器的前端电压信号；
后端电压采样单元(2)，与所述智能电表内继电器的出线端耦接，用于采集所述继电器的后端电压信号；
检测单元(3)，用于在导通时将所述前端电压采样单元(1)的电信号引至所述后端电压采样单元(2)；
继电器控制电路(4)，用于导通或者关闭所述继电器；
单片机(5)，其第一输入端和第二输入端分别与所述前端电压采样单元(1)以及所述后端电压采样单元(2)的输出端耦接，其第一输出端与所述检测单元(3)的控制端耦接，其信号输出端与所述继电器控制电路(4)的信号输入端耦接。
2.根据权利要求1所述的智能电表控制电路，其特征在于，所述前端电压采样单元(1)包括：第一串联电池组(11)和计量芯片(12)；
所述第一串联电池组(11)由多个电阻串联组成；
所述第一串联电池组(11)的一端与智能电表内继电器的进线端耦接，所述计量芯片(12)的输入端与所述第一串联电池组(11)的另一端耦接，所述计量芯片(12)的输出端与所述单片机(5)的第一输入端耦接，所述计量芯片(12)的输出端即为所述前端电压采样单元(1)的输出端。
3.根据权利要求2所述的智能电表控制电路，其特征在于，所述后端电压采样单元(2)包括：第二串联电池组(21)和交直流转换支路(22)；
所述第二串联电池组(21)由多个电阻串联组成；
所述交直流转换支路(22)用于将输入的交流电经整流滤波处理后转换为直流电；
所述第二串联电池组(21)的一端与智能电表内继电器的出线端耦接，所述第二串联电池组(21)的另一端与所述交直流转换支路(22)的输入端耦接，所述交直流转换支路(22)的输出端与所述单片机(5)的第二输入端耦接，所述交直流转换支路(22)的输出端即为所述后端电压采样单元(2)的输出端。
4.根据权利要求3所述的智能电表控制电路，其特征在于，所述检测单元(3)包括：第三串联电池组(31)、光耦芯片(U1)、第一三极管(Q1)以及第一二极管(D1)；
所述第三串联电池组(31)由多个电阻串联组成；所述第三串联电池组(31)的一端与所述智能电表内继电器的进线端耦接，所述第三串联电池组(31)的另一端与所述光耦芯片(U1)中的受光器的一端耦接，所述光耦芯片(U1)中的受光器的另一端与所述第一二极管(D1)的正极耦接，所述第一二极管(D1)的负极与所述交直流转换支路(22)的输入端耦接，所述光耦芯片(U1)中的发光器的正极接高电平，所述光耦芯片(U1)中的发光器的负极与所述第一三极管(Q1)的输入端耦接，所述第一三极管(Q1)的控制端与所述单片机(5)的第一输出端耦接，所述第一三极管(Q1)的输出端接地，所述第一三极管(Q1)的控制端即为所述检测单元(3)的控制端。
5.根据权利要求1-4任一所述的智能电表控制电路，其特征在于，所述继电器控制电路(4)包括信号放大支路(41)，用于将所述单片机(5)的信号输出端输出的控制信号经放大处理后传输给所述继电器的控制端，控制所述继电器合闸或者断开。
6.根据权利要求5所述的智能电表控制电路，其特征在于，所述信号放大支路(41)包括第一PNP三极管(Q2)、第二PNP三极管(Q3)、第一NPN三极管(Q4)、第二NPN三极管(Q5)、第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、第四电阻(R4)、第五电阻(R5)以及第六电阻(R6)，且所述继电器为磁保持继电器；
所述第二NPN三极管(Q5)的发射极接地，所述第二NPN三极管(Q5)的基极通过所述第六电阻(R6)与其发射极耦接，所述第二NPN三极管(Q5)的基极通过所述第五电阻(R5)与所述单片机(5)的一个信号输出端耦接，所述第二NPN三极管(Q5)的集电极同时与所述磁保持继电器的正向控制端、所述第二电阻(R2)的一端以及所述第一PNP三极管(Q2)的集电极耦接，所述第二电阻(R2)的另一端与所述第二PNP三极管(Q3)的基极耦接，所述第二PNP三极管(Q3)和所述第一PNP三极管(Q2)的发射极均接高电平，所述第一PNP三极管(Q2)的基极经所述第一电阻(R1)后与所述第一NPN三极管(Q4)的集电极耦接，所述第一NPN三极管(Q4)的集电极与所述磁保持继电器的负向控制端耦接，所述第一NPN三极管(Q4)的发射极接地，所述第一NPN三极管(Q4)的基极通过所述第四电阻(R4)与其发射极耦接，所述第一NPN三极管(Q4)的基极通过所述第三电阻(R3)与所述单片机(5)的另一个信号输出端耦接。
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