CN207730823U - 一种电流过零检测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及集成电路技术领域，具体涉及一种电流过零检测系统。包括，至少一采样器件，连接于电网上，以获取电网的火线和零线的电参数；计量芯片，与采样器件连接，依据电参数获得电流过零信息，计量芯片具有一复用端口，计量芯片于一切换信号的作用下控制复用端口于发送数据端口和电流过零信息输出端口之间切换；微控制器，具有通用串行接口，通用串行接口用于输出切换信号；隔离器，分别连接计量芯片和微控制器。由于采用以上技术方案，本实用新型针对现有计量芯片的引脚资源紧张的情况下，设置复用端口，以实现采样电流过零时刻的检测、信息输出功能，并且复用端口的设置还可以节省隔离器，节省物料成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及集成电路技术领域，具体涉及一种电流过零检测系统。
背景技术
目前的单相用电系统中在切断电流时，断路器需要在电流过零时切断从而达到灭弧，减少断路器的开断负担。而由于用户用电设备中感性、容性负载的存在，形成电压和电流波形之间存在相位差。因此以电压过零的方式判断当前电流状态是有延迟的，导致拉闸时刻电流非过零时刻形成拉弧现象，从而加重断路器的工作负担，损耗甚至损坏断路器。
现有技术中针对上述电流检测过零的需求，有如下两种解决方案：一种是单相电能表计量系统中的计量芯片采集检测电流信号的过零信息，当发生用户设定的过零事件，通过芯片的中断输出引脚(Pin)以电平变化的方式发送给处理器。另一种是以外围分立器件组成检测电路实现该功能。上述两种实现方案中，第一种方案的缺点是计量芯片必须具备中断输出引脚(IRQ Pin)，并且中断产生后的标志清除会引入通信延迟，而在单相计量系统中微控制器(Micro Controller Unit，MCU)和计量芯片一般要求隔离的，这就需要隔离器件来实现中断请求(Interrupt Request，IRQ)信号的传递；第二种方式则会引入更多的元器件，从而抬高系统的物料(Bill of Material,BOM)成本。
实用新型内容
本实用新型的目的在于，提供一种电流过零检测系统，解决以上技术问题；
本实用新型所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
一种电流过零检测系统，包括，
至少一采样器件，连接于电网上，以获取所述电网的火线和零线的电参数；
计量芯片，与所述采样器件连接，依据所述电参数获得电流过零信息，所述计量芯片具有一复用端口，所述计量芯片于一切换信号的作用下控制所述复用端口于发送数据端口和电流过零信息输出端口之间切换；
微控制器，具有通用串行接口，所述通用串行接口用于输出所述切换信号；
隔离器，分别连接所述计量芯片和所述微控制器。
本实用新型的电流过零检测系统，所述采样器件包括一电压采样器件，所述电压采样器件连接所述火线和所述零线，用于获取所述火线和所述零线之间的电压。
本实用新型的电流过零检测系统，所述采样器件包括一火线电流采样器件，连接所述火线，用于获取所述火线的电流。
本实用新型的电流过零检测系统，所述电压采样器件采用分压电阻。
本实用新型的电流过零检测系统，所述火线电流采样器件采用分流器。
本实用新型的电流过零检测系统，所述采样器件包括一零线电流采样器件，连接所述零线，用于获取所述零线的电流。
本实用新型的电流过零检测系统，所述零线电流采样器件采用电流互感器。
本实用新型的电流过零检测系统，所述计量芯片包括：
一接收数据端口，与所述隔离器连接，用于接收所述切换信号；
一模数转换部，与外部的所述采样器件连接，用于将所述采样器件获取的电参数转换为数字信号；
一电能计量部，与所述模数转换部连接，用于对所述数字信号进行计算与处理；
一切换部，连接所述复用端口，于所述接收数据端口收到所述切换信号时，控制所述复用端口于所述发送数据端口和所述电流过零信息输出端口之间切换。
本实用新型的电流过零检测系统，所述电流过零信息输出端口输出的信息为电平翻转信息或中断输出信息或脉冲输出信息。
本实用新型的电流过零检测系统，所述复用端口为所述计量芯片的发送数据端口。
有益效果：由于采用以上技术方案，本实用新型针对现有计量芯片的引脚资源紧张的情况下，设置复用端口，以实现采样电流过零时刻的检测、信息输出功能，并且复用端口的设置还可以节省隔离器，节省物料成本。
附图说明
图1为本实用新型的系统结构示意图；
图2为本实用新型的计量芯片结构框图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为本实用新型的限定。
参照图1，一种电流过零检测系统，包括，
至少一采样器件，连接于电网上，以获取电网的火线L和零线N的电参数；
计量芯片1，与采样器件连接，依据电参数获得电流过零信息，计量芯片1具有一复用端口12，计量芯片1于一切换信号的作用下控制复用端口12于发送数据端口和电流过零信息输出端口之间切换；
微控制器3，具有通用串行接口31，通用串行接口31用于输出切换信号；
隔离器2，分别连接计量芯片1和微控制器3。
本实用新型采样器件获得电网上的电参数，计量芯片对电参数进行处理获得电流过零信息，实现电流过零时刻的检测，并且针对现有计量芯片的引脚资源紧张的情况下，设置的复用端口可以在电流过零的时刻驱动计量芯片的复用端口进行信息输出。该复用端口12优选为计量芯片自带的发送数据端口(Tx)。
本实用新型的电流过零检测系统，采样器件包括一电压采样器件，电压采样器件连接火线L和零线N，用于获取火线L和零线N之间的电压。作为一种优先的实施例，电压采样器件可以采用分压电阻51。
本实用新型的电流过零检测系统，采样器件包括一火线电流采样器件，连接火线L，用于获取火线L的电流。作为一种优先的实施例，火线电流采样器件采用分流器(Shunt)52。
本实用新型的电流过零检测系统，采样器件包括一零线电流采样器件，连接零线，用于获取零线的电流。零线电流采样器件优选采用电流互感器(，Current transformer，CT)。
本实用新型的电流过零检测系统，参照图2，计量芯片包括：
一接收数据端口(Rx)11，与隔离器2连接，用于接收切换信号；
一模数转换部13，与外部的采样器件连接，用于将采样器件获取的电参数转换为数字信号；
一电能计量部14，与模数转换部13连接，用于对数字信号进行计算与处理；
一切换部15，连接复用端口12，于接收数据端口11收到切换信号时，控制复用端口12于发送数据端口和电流过零信息输出端口之间切换。
本实用新型的电流过零检测系统，隔离器采用光耦。出于对微控制器3的保护，微控制器3与计量芯片2之间的通信/脉冲输出/外部中断/复位等操作都必须有相应的隔离器，隔离器设置于计量芯片2和微控制器(MCU)3之间，优选采用光耦。
本实用新型的电流过零检测系统，电流过零信息输出端口输出的信息可以为电平翻转信息或中断输出信息或脉冲输出信息。
一种具体的实施例，以下结合电流过零信息输出端口输出的信息为电平翻转信息为例进行说明。
本实用新型通过通用串行接口31发送特定的切换信号，将计量芯片2的复用端口12切换为电流过零的电平翻转信息进行输出，计量芯片2的通信协议设置为有且只有一个切换信号才能使复用端口12实现切换，任何非该信号的读写操作都会使改复用端口12重新切换回发送数据端口的功能，使得发送数据端口与电流过零的电平翻转信息输出端口共用一个端口，并共用一个隔离器，减少作为电流过零的电平翻转信号功能的隔离器所引入的物料成本。
以上仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本实用新型说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本实用新型的保护范围内。
Claims (10)
1.一种电流过零检测系统，其特征在于，包括，
至少一采样器件，连接于电网上，以获取所述电网的火线和零线的电参数；
计量芯片，与所述采样器件连接，依据所述电参数获得电流过零信息，所述计量芯片具有一复用端口，所述计量芯片于一切换信号的作用下控制所述复用端口于发送数据端口和电流过零信息输出端口之间切换；
微控制器，具有通用串行接口，所述通用串行接口用于输出所述切换信号；
隔离器，分别连接所述计量芯片和所述微控制器。
2.根据权利要求1所述的电流过零检测系统，其特征在于，所述采样器件包括一电压采样器件，所述电压采样器件连接所述火线和所述零线，用于获取所述火线和所述零线之间的电压。
3.根据权利要求1所述的电流过零检测系统，其特征在于，所述采样器件包括一火线电流采样器件，连接所述火线，用于获取所述火线的电流。
4.根据权利要求2所述的电流过零检测系统，其特征在于，所述电压采样器件采用分压电阻。
5.根据权利要求3所述的电流过零检测系统，其特征在于，所述火线电流采样器件采用分流器。
6.根据权利要求1所述的电流过零检测系统，其特征在于，所述采样器件包括一零线电流采样器件，连接所述零线，用于获取所述零线的电流。
7.根据权利要求6所述的电流过零检测系统，其特征在于，所述零线电流采样器件采用电流互感器。
8.根据权利要求1所述的电流过零检测系统，其特征在于，所述计量芯片包括：
一接收数据端口，与所述隔离器连接，用于接收所述切换信号；
一模数转换部，与外部的所述采样器件连接，用于将所述采样器件获取的电参数转换为数字信号；
一电能计量部，与所述模数转换部连接，用于对所述数字信号进行计算与处理；
一切换部，连接所述复用端口，于所述接收数据端口收到所述切换信号时，控制所述复用端口于所述发送数据端口和所述电流过零信息输出端口之间切换。
9.根据权利要求8所述的电流过零检测系统，其特征在于，所述电流过零信息输出端口输出的信息为电平翻转信息或中断输出信息或脉冲输出信息。
10.根据权利要求1所述的电流过零检测系统，其特征在于，所述复用端口为所述计量芯片的发送数据端口。
Priority Applications (1)
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| CN201721747227.8U CN207730823U (zh) | 2017-12-14 | 2017-12-14 | 一种电流过零检测系统 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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| CN207730823U true CN207730823U (zh) | 2018-08-14 |
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| CN201721747227.8U Expired - Fee Related CN207730823U (zh) | 2017-12-14 | 2017-12-14 | 一种电流过零检测系统 |
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2017
- 2017-12-14 CN CN201721747227.8U patent/CN207730823U/zh not_active Expired - Fee Related
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