CN212110392U - 电能表端子温度检测电路及电能表 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电能表端子温度检测电路及电能表，包括：检测电表端子温度的端子测温模块，输出端子测温信号；连接于端子测温模块输出端的端子测温信号处理模块，对端子测温信号进行信号处理；其中，端子测温信号处理模块包括温度信号放大器及模数转换器，温度信号放大器接收所述端子测温信号，模数转换器连接于温度信号放大器的输出端；模数转换器与电能表中电能计量电路的模数转换单元具有相同的架构，且共用同一基准电压。本实用新型利用电能计量芯片的基准电压和相同架构ADC以及后端数字处理，实现电表端子温度检测，结构简单；且用轨到轨输入PGA对电表温度端子信号进行放大，实现宽范围、高精度的温度检测。

Description

电能表端子温度检测电路及电能表

技术领域

本实用新型涉及电能计量领域，特别是涉及一种电能表端子温度检测电路及电能表。

背景技术

电能表示用来统计用电单位用电量的计量工具，它具有性能稳定可靠，长寿命，体积小，编程方便，一表多用等特点。随着我国经济的飞速发展，各行各业对电的需求越来越大，通过电能表的计量数据对电能进行管控显得越来越重要。

在电能表的应用中，电表端子连接高电压和大电流，如果电表端子出现故障，容易造成高温烧表，损坏电表。电能表的安全使用不仅仅关乎电网系统的正常运行还关系到人民生命财产安全问题，因此，如何提高对电能表的安全检测已成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种电能表端子温度检测电路，用于解决现有技术中电表端子故障引起的安全问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种电能表端子温度检测电路，所述电能表端子温度检测电路至少包括：

检测电表端子温度的端子测温模块，输出端子测温信号；

连接于所述端子测温模块输出端的端子测温信号处理模块，对所述端子测温信号进行信号处理；

其中，所述端子测温信号处理模块包括温度信号放大器及模数转换器，所述温度信号放大器接收所述端子测温信号，所述模数转换器连接于所述温度信号放大器的输出端；所述模数转换器与电能表中电能计量电路的模数转换单元具有相同的架构，且共用同一基准电压。

可选地，所述端子测温模块包括温敏电阻及第一电阻；所述温敏电阻的第一端连接电源电压，所述温敏电阻的第二端连接所述第一电阻的第一端，所述第一电阻的第二端接地；所述第一电阻的第一端输出所述端子测温信号。

更可选地，所述端子测温模块还包括第二电阻；所述第二电阻连接于所述温敏电阻及所述第一电阻之间。

更可选地，所述端子测温模块还包括滤波电容；所述滤波电容的一端连接所述第一电阻的第一端，另一端接地。

可选地，所述端子测温信号处理模块还包括数字处理器，所述数字处理器连接于所述模数转换器的输出端，所述数字处理器与所述电能计量电路的数字处理单元具有相同的架构。

可选地，所述温度信号放大器为轨对轨放大器。

更可选地，所述温度信号放大器的放大倍数为1。

可选地，所述模数转换器为Sigma-Delta模数转换器。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型还提供一种电能表，所述电能表至少包括：

电能计量电路及上述电能表端子温度检测电路；

所述电能计量电路接收电能的电压信号及电流信号，对电能进行计量；

所述电能表端子温度检测电路检测端子温度，并产生相应的检测信号。

可选地，所述电能计量电路包括三个子计量模块；第一子计量模块接收电能的电压信号并进行计量；第二子计量模块接收电能的第一电流信号并进行计量；第三子计量模块接收电能的第二电流信号并进行计量。

更可选地，各子计量模块包括模数转换单元及数字处理单元，所述模数转换单元接收输入信号及基准电压，所述数字处理单元连接于对应模数转换单元的输出端。

如上所述，本实用新型的电能表端子温度检测电路及电能表，具有以下有益效果：

1、本实用新型的电能表端子温度检测电路利用电能计量芯片的基准电压和相同架构ADC以及后端数字处理，实现电表端子温度检测，结构简单。

2、本实用新型的电能表端子温度检测电路及电能表采用轨到轨输入PGA对电表温度端子信号进行放大，实现宽范围、高精度的温度检测。

附图说明

图1显示为本实用新型的电能表端子温度检测电路的结构示意图。

图2显示为本实用新型的电能表中电能计量电路的结构示意图。

元件标号说明

1 电能表端子温度检测电路

11 端子测温模块

12 端子测温信号处理模块

121 温度信号放大器

122 模数转换器

123 数字处理器

2 电能计量电路

2a 第一子计量模块

2b 第二子计量模块

2c 第三子计量模块

21 模数转换单元

22 数字处理单元

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1～图2。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

实施例一

如图1所示，本实施例提供一种电能表端子温度检测电路1，所述电能表端子温度检测电路1包括：

端子测温模块11及端子测温信号处理模块12。

如图1所示，所述端子测温模块11用于检测电表端子温度，并输出对应的端子测温信号Vthermal。

具体地，在本实施例中，所述端子测温模块11包括温敏电阻Rthermal及第一电阻R1，所述温敏电阻Rthermal与所述第一电阻R1串联。所述温敏电阻Rthermal的第一端连接电源电压VCC，第二端连接所述第一电阻R1的第一端。所述第一电阻R1的第一端与所述温敏电阻Rthermal的第二端连接并输出所述端子测温信号Vthermal，第二端接地。为了使温度检测范围足够大，使检测精度高，所述温敏电阻Rthermal可选择随温度变化电阻值变化足够大(可基于实际需要进行选择，在此不一一赘述)的温敏电阻。所述第一电阻R1与所述温敏电阻Rthermal串联对电源电压VCC进行分压采样，经过采样后得到随温度变化的端子测温信号Vthermal。

具体地，作为本实施例的另一种实现方式，所述端子测温模块11还包括第二电阻R2。所述第二电阻R2连接于所述温敏电阻Rthermal及所述第一电阻R1之间，所述第一电阻R1与所述第二电阻R2的连接节点输出所述端子测温信号Vthermal。所述第二电阻R2用于与所述第一电阻R1一起作用，根据检测电路输入需求进一步调节所述端子测温信号Vthermal的电压大小。需要说明的是，所述第二电阻R2可以根据分压电压需求选择是否要加，不以本实施例为限。

具体地，作为本实施例的另一种实现方式，所述端子测温模块11还包括滤波电容C0。所述滤波电容C0的一端连接所述第一电阻R1的第一端，另一端接地。所述滤波电容C0用于对电阻分压后的所述端子测温信号Vthermal进行滤波，以去除滤波分压后的杂波。需要说明的是，所述滤波电容C0可根据实际需要选择是否要加，不以本实施例为限。

在本实施例中，所述端子测温信号Vthermal电压满足如下关系式：

Vthermal＝VCC*(R1/(Rthermal+R1+R2))

这里假设选取温度从-40℃～200℃，所述温敏电阻Rthermal从约3MΩ变化到0.5kΩ。这里可以选择所述第一电阻R1的电阻值处于温所述温敏电阻Rthermal检测范围的中间温度(也即是80℃)时的阻值，可以使所述端子测温信号Vthermal电压在高低温分压均匀，所述第一电阻R1的电阻值选择约12kΩ。

假定所述第二电阻R2的阻值为0，VCC＝3.3V，从分压关系可以看到，在低温时，所述端子测温信号Vthermal＝12mV；高温时，所述端子测温信号Vthermal＝3.168V。也可以增大所述第二电阻R2的阻值，以降低所述端子测温信号Vthermal的电压值。

需要说明的是，任意可实现温度检测的电路均适用于本实用新型的端子测温模块，包括但不限于双极晶体管、PN结二极管及金属氧化物半导体场效应晶体管等器件组成的电路结构，不以本实施例为限。

如图1所示，所述端子测温信号处理模块12连接于所述端子测温模块11的输出端，用于对所述端子测温信号Vthermal进行信号处理以供后续电路使用。

具体地，在本实施例中，所述端子测温信号处理模块12包括温度信号放大器121及模数转换器122。

更具体地，所述温度信号放大器121接收所述端子测温信号Vthermal，对其进行缓冲放大处理。作为示例，在本实施例中，所述温度信号放大器121的放大倍数为1，在实际使用中，可根据实际需要设置放大倍数。所述端子测温信号Vthermal的信号范围大，输入信号小，在本实施例中，所述温度信号放大器121的采用轨对轨(rail to rail)放大器结构，在实际使用中可根据需要选择不同的放大器结构，不以本实施例为限。

更具体地，所述模数转换器122连接于所述温度信号放大器121的输出端，对所述温度信号放大器121的输出信号进行模数转换。所述模数转换器122与电能表中电能计量电路中的模数转换器具有相同的架构，且共用同一基准电压VREF(所述基准电压VREF为高精度基准电压)，在本实施例中，所述模数转换器122采用Sigma-Delta(Σ-Δ)模数转换器，在实际使用中，所述模数转换器122的架构与电能计量电路的模数转换单元架构相同即可，不限于本实施例的架构。

具体地，作为本实施例的另一种实现方式，所述端子测温信号处理模块12还包括数字处理器123。所述数字处理器123连接于所述模数转换器122的输出端，对所述模数转换器122的输出信号进行数字处理。所述数字处理器123与所述电能计量电路的数字处理单元具有相同的架构，具体架构在此不一一赘述。

由于所述端子测温信号Vthermal在低温时很小且精度要求很高，因此通过所述温度信号放大器121进行信号放大，再送入所述模数转换器122进行模数转换，最后通过数字电路进行处理。

本实用新型的电能表端子温度检测电路利用电能计量芯片的基准电压和相同架构ADC以及后端数字处理，实现电表端子温度检测，结构简单；且用轨到轨输入PGA对电表温度端子信号进行放大，实现宽范围、高精度的温度检测。

实施例二

本实施例提供一种电能表，所述电能表包括：

电能计量电路2及电能表端子温度检测电路1；

如图2所示，所述电能计量电路2接收电能的电压信号及电流信号，对电能进行计量。

具体地，在本实施例中，所述电能计量电路2包括三个子计量模块，分别即为第一子计量模块2a、第二子计量模块2b及第三子计量模块2c。所述第一子计量模块2a接收电能的电压信号(VIN+及VIN-)并进行计量；所述第二子计量模块2b接收电能的第一电流信号(IN1+及IN1-)并进行计量；所述第三子计量模块2c接收电能的第二电流信号(IN2+及IN2-)并进行计量。电能的电压信号及电流信号为单相电能计量中的常规参数，在此不一一赘述。

更具体地，在本实施例中，各子计量模块包括模数转换单元21及数字处理单元22；所述模数转换单元21接收输入信号及基准电压以实现模数转换；所述数字处理单元22连接于对应模数转换单元21的输出端，对所述模数转换单元21的输出信号进行数字处理。

如图1所示，所述电能表端子温度检测电路1检测端子温度，并产生相应的检测信号，进而确保电能表的安全使用。

具体地，所述电能表端子温度检测电路1的具体电路及原理参见实施例一，在此不一一赘述。

需要说明的是，所述电能表端子温度检测电路1中的模数转换器与所述电能计量电路2中的模数转换单元的架构相同，且共用同一基准电压VREF；所述电能表端子温度检测电路1中的数字处理单元与所述电能计量电路2中的数字处理单元的架构相同。具体采用何种架构可基于实际需要选择，保持架构一致即可，本实用新型利用电表计量芯片内部电路，结合检测电表端子的温敏电阻，实现精确检测电表端子温度变化，以此可简化电路，提高检测准确性。

综上所述，本实用新型提供一种电能表端子温度检测电路及电能表，包括：检测电表端子温度的端子测温模块，输出端子测温信号；连接于所述端子测温模块输出端的端子测温信号处理模块，对所述端子测温信号进行信号处理；其中，所述端子测温信号处理模块包括温度信号放大器及模数转换器，所述温度信号放大器接收所述端子测温信号，所述模数转换器连接于所述温度信号放大器的输出端；所述模数转换器与电能表中电能计量电路的模数转换单元具有相同的架构，且共用同一基准电压。本实用新型的电能表端子温度检测电路利用电能计量芯片的基准电压和相同架构ADC以及后端数字处理，实现电表端子温度检测，结构简单；且用轨到轨输入PGA对电表温度端子信号进行放大，实现宽范围、高精度的温度检测。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (11)

1.一种电能表端子温度检测电路，其特征在于，所述电能表端子温度检测电路至少包括：

检测电表端子温度的端子测温模块，输出端子测温信号；

连接于所述端子测温模块输出端的端子测温信号处理模块，对所述端子测温信号进行信号处理；

其中，所述端子测温信号处理模块包括温度信号放大器及模数转换器，所述温度信号放大器接收所述端子测温信号，所述模数转换器连接于所述温度信号放大器的输出端；所述模数转换器与电能表中电能计量电路的模数转换单元具有相同的架构，且共用同一基准电压。

2.根据权利要求1所述的电能表端子温度检测电路，其特征在于：所述端子测温模块包括温敏电阻及第一电阻；所述温敏电阻的第一端连接电源电压，所述温敏电阻的第二端连接所述第一电阻的第一端，所述第一电阻的第二端接地；所述第一电阻的第一端输出所述端子测温信号。

3.根据权利要求2所述的电能表端子温度检测电路，其特征在于：所述端子测温模块还包括第二电阻；所述第二电阻连接于所述温敏电阻及所述第一电阻之间。

4.根据权利要求2或3所述的电能表端子温度检测电路，其特征在于：所述端子测温模块还包括滤波电容；所述滤波电容的一端连接所述第一电阻的第一端，另一端接地。

5.根据权利要求1所述的电能表端子温度检测电路，其特征在于：所述端子测温信号处理模块还包括数字处理器，所述数字处理器连接于所述模数转换器的输出端，所述数字处理器与所述电能计量电路的数字处理单元具有相同的架构。

6.根据权利要求1所述的电能表端子温度检测电路，其特征在于：所述温度信号放大器为轨对轨放大器。

7.根据权利要求1或6所述的电能表端子温度检测电路，其特征在于：所述温度信号放大器的放大倍数为1。

8.根据权利要求1所述的电能表端子温度检测电路，其特征在于：所述模数转换器为Sigma-Delta模数转换器。

9.一种电能表，其特征在于，所述电能表至少包括：

电能计量电路及如权利要求1～8任意一项所述的电能表端子温度检测电路；

所述电能计量电路接收电能的电压信号及电流信号，对电能进行计量；

所述电能表端子温度检测电路检测端子温度，并产生相应的检测信号。

10.根据权利要求9所述的电能表，其特征在于：所述电能计量电路包括三个子计量模块；第一子计量模块接收电能的电压信号并进行计量；第二子计量模块接收电能的第一电流信号并进行计量；第三子计量模块接收电能的第二电流信号并进行计量。

11.根据权利要求10所述的电能表，其特征在于：各子计量模块包括模数转换单元及数字处理单元，所述模数转换单元接收输入信号及基准电压，所述数字处理单元连接于对应模数转换单元的输出端。

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