CN210776269U - 一种能识别防限电装置的阻性负载识别控制器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种能识别防限电装置的阻性负载识别控制器，包括主控MCU及与之端口相连接的电流采样电路和报警器。还包括电压过零采样电路、交流输出控制电路；电压过零采样电路输入端连接市电，输出端输出两个信号端：电压采样信号端ADC V和电压过零脉冲信号端ADC PLUSE，均连接至主控MCU；交流输出控制电路输入端连接主控MCU，输出端输出交流电压；通过设计的电压过零采样电路，准确捕捉市电过零点，更精准的识别相位角度，从而更准确的识别负载的类型，有效辨别出防限电设备。
Description
技术领域
本实用新型涉及智能控制领域，特别涉及一种能识别防限电装置的阻性负载识别控制器。
背景技术
阻性负载是指负载电流负载电压没有相位差时的负载，例如电暖气、白炽灯、电炉子等。一般的识别控制器，只能识别大电流的大功率阻性负载电器，例如电暖气、热的快等500W以上功率电器，对于500W以下特别是100W以内功率的阻性电器，例如20W不到的电夹板、50W不到的电热毯、10W左右的加热垫等，这些电器极易引起火灾，但其在多种用电设备混合后的电波中微小的阻性负载特性几乎被完全掩盖，所以这类阻性负载电器尤其难以识别控制。并且，对于将阻性负载加入防限电类装置后的识别控制更加困难。防限电装置主要有防限电插座、插排等。这类装置的工作原理就是把阻性负载伪装成非线性负载，把阻性负载的输入电流由正弦波畸变为脉冲波，从而使用电管理端的负载识别系统产生误判。防限电装置的类型大致可以分为两类，第一类半波整流型；第二类双向可控硅整流型。
目前，市场上的阻性负载识别技术和设备通过对比电流和电压相位差可以识别单一阻性负载波形的电器，但在多种电器同时使用时，由于电器混合后产生电波型变，导致识别控制困难，加上防限电设备的大量应用，更是为埋下不安全用电隐患，也是目前高校公寓火灾频发的诱因之一。
发明内容
为了克服背景技术中的不足，本实用新型提供一种能识别防限电装置的阻性负载识别控制器，通过设计的电压过零采样电路，准确捕捉市电过零点，更精准的识别相位角度，从而更准确的识别负载的类型，有效辨别出防限电设备。
为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：
一种能识别防限电装置的阻性负载识别控制器，包括主控MCU及与之端口相连接的电流采样电路和报警器。
本实用新型还包括电压过零采样电路、交流输出控制电路；电压过零采样电路输入端连接市电，输出端输出两个信号端：电压采样信号端ADCV和电压过零脉冲信号端ADCPLUSE，均连接至主控MCU；交流输出控制电路输入端连接主控MCU，输出端输出交流电压；
所述的电压过零采样电路包括由输入端至输出端依次连接的电压互感器T1、电压跟随器U7A和电压比较器U7B，电压跟随器U7A输入端连接电压互感器T1，输出端输出ADCV，ADCV再次接入电压比较器U7B的输入端，由电压比较器U7B的输出端输出电压过零脉冲信号端ADCPLUSE。
进一步地，所述的交流输出控制电路包括依次连接的三极管Q1和继电器K1，由继电器K1的接点输出交流电压ACOUT。
进一步地，所述的电流采样电路为电流互感器。
进一步地，所述的主控MCU还连接有RS485通讯模块。
进一步地，所述的主控MCU还连接有LCD显示屏。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1)本实用新型通过与主控MCU输入端连接的电压过零采样电路，能够更精准的识别相位角度，自适应市电频率的变化，调整采样间隔，阻性负载特性，电压电流相位角0度附近，电流滞后的是感性负载，电流超前的是容性负载，从而更准确的识别负载的类型，有效辨别出防限电设备；
2)U7A接成电压跟随器，输出端直接到主控MCU的ADC采样端口；U7B组成电压比较器，电压由低于1.2V向上越过过零点的时候，比较器产生一个下降沿；电压由高于1.2V向下越过过零点的时候，产生一个上升沿信号，能够准确的找到两个过零点；
3)通过交流输出控制电路能够根据主控MCU识别的负载类型，通过对三极管基极的控制及继电器的隔离控制，准确关闸断电和合闸通电。
附图说明
图1是本实用新型的整体电路结构框图；
图2是本实用新型的主控MCU电路图；
图3是本实用新型的电压过零采样电路图；
图4是本实用新型的电流采样电路图；
图5是本实用新型的报警器电路图；
图6是本实用新型的交流输出控制电路图；
图7是本实用新型的RS485通讯模块电路图；
图8是本实用新型的LCD显示屏电路图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型提供的具体实施方式进行详细说明。
如图1所示，一种能识别防限电装置的阻性负载识别控制器，包括主控MCU及与之端口相连接的电流采样电路和报警器。
本实用新型还包括电压过零采样电路、交流输出控制电路；电压过零采样电路输入端连接市电，输出端输出两个信号端：电压采样信号端ADCV和电压过零脉冲信号端ADCPLUSE，均连接至主控MCU；交流输出控制电路输入端连接主控MCU，输出端输出交流电压；所述的主控MCU还连接有RS485通讯模块。所述的主控MCU还连接有LCD显示屏。
如图2所示，本实施例中选择的主控MCU为STM32系列MCU，其端口中：ADCI端口是电流采样电路的连接端，ADCV端口和ADCPLUSE端口是电压过零采样电路的连接端，BUZZER端口为报警器的连接端，relay端口为交流输出控制电路的连接端，USART为RS485通讯模块的连接端，39-45号端口为LCD显示屏的连接端。
如图3所示，电压过零采样电路包括由输入端至输出端依次连接的电压互感器T1、电压跟随器U7A和电压比较器U7B，电压跟随器U7A输入端连接电压互感器T1，输出端输出ADCV，ADCV再次接入电压比较器U7B的输入端，由电压比较器U7B的输出端输出电压过零脉冲信号端ADCPLUSE。
电压过零采样电路的原理解释如下：首先AC220V市电通过电压互感器隔离降压，降压比例为0.51*220/180，输出一个±0.88V的电压信号。因为主控MCUSTM32芯片的ADC采样的电压范围是0～3V的电压信号，所以我们要把电压互感器隔离降压后端信号抬升1.2V，变换为0.32～2.08V的电压信号，而过零点由原来的0V变为1.2V。U7A接成电压跟随器，输出端直接到STM32的ADC采样端口；U7B，R8，R10，D2，C9组成电压比较器，电压高于1.2V时，输出低电平；电压低于1.2V时输出高电平。即电压由低于1.2V向上越过过零点的时候，比较器产生一个下降沿；电压由高于1.2V向下越过过零点的时候，产生一个上升沿信号，准确的找到了两个过零点。
如图4所示，所述的电流采样电路为电流互感器。
如图6所示，所述的交流输出控制电路包括依次连接的三极管Q1和继电器K1，由继电器K1的接点输出交流电压ACOUT。
图5、7和图8分别为报警器、RS485通讯模块以及LCD显示屏的电路图，均为基本电路图，本领域技术人员均能识图，这里不做详细解释。
以上实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于上述的实施例。上述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
Claims (5)
1.一种能识别防限电装置的阻性负载识别控制器，包括主控MCU及与之端口相连接的电流采样电路和报警器；
其特征在于，还包括电压过零采样电路、交流输出控制电路；电压过零采样电路输入端连接市电，输出端输出两个信号端：电压采样信号端ADC V和电压过零脉冲信号端ADCPLUSE，均连接至主控MCU；交流输出控制电路输入端连接主控MCU，输出端输出交流电压；
所述的电压过零采样电路包括由输入端至输出端依次连接的电压互感器T1、电压跟随器U7A和电压比较器U7B，电压跟随器U7A输入端连接电压互感器T1，输出端输出ADC V，ADCV再次接入电压比较器U7B的输入端，由电压比较器U7B的输出端输出电压过零脉冲信号端ADC PLUSE。
2.根据权利要求1所述的一种能识别防限电装置的阻性负载识别控制器，其特征在于，所述的交流输出控制电路包括依次连接的三极管Q1和继电器K1，由继电器K1的接点输出交流电压AC OUT。
3.根据权利要求1所述的一种能识别防限电装置的阻性负载识别控制器，其特征在于，所述的电流采样电路为电流互感器。
4.根据权利要求1所述的一种能识别防限电装置的阻性负载识别控制器，其特征在于，所述的主控MCU还连接有RS485通讯模块。
5.根据权利要求1所述的一种能识别防限电装置的阻性负载识别控制器，其特征在于，所述的主控MCU还连接有LCD显示屏。
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