CN217467134U - 零火线反接检测装置及电能表 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种零火线反接检测装置及电能表，涉及电路检测领域。零火线反接检测装置包括电压感应器、电压检测电路、主控芯片和信号地端口。当信号地端口接入电网时，电压感应器产生感应电压，电压检测电路基于感应电压得到分压电压，并将分压电压与参考电压进行比较得到检测电压，主控芯片对检测电压进行监测，若在设定时长内所述检测电压保持为高电平则判定零火线反接，若在设定时长内检测电压出现高低电平交替则判定零火线未反接。这样，在技术人员安装电能表时，零火线反接检测装置能够自动检测出零火线是否反接，无需人工检测，降低了安全隐患。

Description

零火线反接检测装置及电能表

技术领域

本实用新型涉及电路检测领域，具体而言，涉及一种零火线反接检测装置及电能表。

背景技术

在对家庭中的电力系统进行布线时，一般将火线与信号地端口相接，但是，由于布线不规范、电工安装错误等原因，插座中的零线和火线普遍存在反接的情况，即使得零线与信号地端口相接。虽然反接后，用户可以正常用电，但是存在诸多安全隐患。

传统的检测零火线是否反接的方法是在安装电能表时，技术人员用电笔触碰火线和零线，以确定是否反接，但是这种检测方法需要技术人员用电笔接触电网，存在安全隐患。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种零火线反接检测装置及电能表，用于实现当电能表接入电网时自动检测出电能表中的零火线是否反接。

本实用新型提供一种零火线反接检测装置，所述零火线反接检测装置包括电压感应器、电压检测电路、主控芯片和信号地端口，所述电压感应器、所述电压检测电路及所述主控芯片依次电连接，且所述电压检测电路与所述信号地端口电连接；

所述电压感应器，用于当所述信号地端口接入电网时，产生感应电压；

所述电压检测电路，用于基于所述感应电压得到分压电压，并将所述分压电压与参考电压进行比较得到检测电压；

所述主控芯片，用于对所述检测电压进行监测，若在设定时长内所述检测电压保持为高电平则判定零火线反接，若在所述设定时长内所述检测电压出现高低电平交替则判定零火线未反接。

在一种可能的实施方式中，所述电压检测电路包括第一分压电路、第二分压电路和比较器，所述第一分压电路的一端与所述电压感应器电连接；所述第二分压电路的一端与电源电连接，所述比较器的第一输入端与所述第一分压电路电连接，所述比较器的第二输入端与所述第二分压电路电连接；所述比较器的输出端与所述主控芯片电连接；

所述第一分压电路，用于对所述感应电压进行分压，得到所述分压电压；

所述第二分压电路，用于对所述电源的电压进行分压，得到所述参考电压；

所述比较器，用于将所述分压电压与参考电压进行比较得到检测电压。

在一种可能的实施方式中，所述电压检测电路还包括第一电容，所述第一电容的一端与所述比较器的输出端电连接，另一端接所述信号地端口。

在一种可能的实施方式中，所述第一分压电路包括第一分压电阻和第二分压电阻，所述第一分压电阻一端电连接至所述电压感应器，另一端串联所述第二分压电阻接所述信号地端口，所述比较器的第一输入端电连接至所述第一分压电阻与所述第二分压电阻之间以获取所述分压电压。

在一种可能的实施方式中，第二分压电路包括第三分压电阻、第四分压电阻和第二电容；所述第三分压电阻一端电连接至所述电源，另一端串联所述第四分压电阻接所述信号地端口，所述比较器的第二输入端电连接至所述第三分压电阻与所述第四分压电阻之间以获取所述参考电压，所述第二电容的一端电连接至所述比较器的第二输入端，另一端接所述信号地端口。

在一种可能的实施方式中，所述零火线反接检测装置还包括报警电路，所述报警电路与所述主控芯片电连接；

所述主控芯片，还用于在判定零火线反接时产生报警信号；

所述报警电路，用于在接收到所述报警信号时进行报警。

在一种可能的实施方式中，所述报警电路包括限流电阻和报警器，所述限流电阻的一端与所述主控芯片电连接，另一端串联所述报警器接所述信号地端口。

在一种可能的实施方式中，所述报警器包括蜂鸣器、LED灯中的至少一种。

在一种可能的实施方式中，所述感应电压器为铜箔、插针、天线中的至少一种。

此外，本实用新型还提供了一种电能表，包括如上述的零火线反接检测装置。

相对于现有技术，本实用新型提供的零火线反接检测装置及电能表，零火线反接检测装置包括电压感应器、电压检测电路、主控芯片和信号地端口。当信号地端口接入电网时，电压感应器产生感应电压，电压检测电路基于感应电压得到分压电压，并将分压电压与参考电压进行比较得到检测电压，主控芯片对检测电压进行监测，若在设定时长内所述检测电压保持为高电平则判定零火线反接，若在设定时长内检测电压出现高低电平交替则判定零火线未反接。这样，在技术人员安装电能表时，零火线反接检测装置能够自动检测出零火线是否反接，无需人工检测，降低了安全隐患。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的零火线反接检测装置的应用场景示意图。

图2为本实用新型实施例提供的零火线反接检测装置的结构示意图之一。

图3为本实用新型实施例提供的零火线反接检测装置的结构示意图之二。

图4为本实用新型实施例提供的零火线反接检测装置的电路图之一。

图5为本实用新型实施例提供的电压波形图之一。

图6为本实用新型实施例提供的电压波形图之二。

图7为本实用新型实施例提供的零火线反接检测装置的电路图之二。

图标：10-零火线反接检测装置；100-电压感应器；200-电压检测电路；300-主控芯片；400-信号地端口；500-报警电路；201-第一分压电路；202-第二分压电路。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

现有技术中，在安装电能表时，其对应的电能表接线方式如图1中的(a)所示，其中L表示火线，N表示零线，火线L与零线N从左侧的电网接入电能表，再通过电能表接入用户侧，在电能表的内部，火线L接信号地端口400。

但是，由于各种原因，电工在安装电能表时，容易将电网侧的火线和零线接反，如图1中的(b)所示，从而导致用户侧的零火线反接，此时，在电能表内部，零线N与信号地端口400相接。

在零火线未反接时，插座的接线方式一般为左插孔接零线，右插孔接火线，中间插孔接地。零火线反接后，虽然电器能正常使用，但是存在诸多安全隐患。

由于家庭中的照明灯的开关大多控火不控零，即开关通过控制火线的通断来控制照明灯的开闭。若零火线反接，开关由控火变为控零，虽然，开关通过控制零线的通断仍然能够控制照明灯的开闭，但是，当开关将零线断开时，照明灯熄灭，但照明灯所连接的火线仍然属于带电的状态，在更换灯泡时容易触电。并且，开关只控制零线的开断，对于部分灯具来说，在开关控制零线断开之后，仍然处于微亮状态，对用户来说体验不佳。

此外，对于一些家用电器来说，若零火线反接导致电器的开关控制零线的通断，那么在电器的开关断开的情况下，电器的内部仍然带电，对用户来说存在极大安全隐患。

因此，在安装电能表时，电工需要检测零火线是否反接。传统的检测零火线是否反接的方法是用电笔触碰零火线，电笔上的氖泡发光的即为火线，但是，电工在使用电笔接触零火线时会接触电网，存在安全隐患。

针对上述问题，本实施例提供了一种零火线检测装置，安装于电能表，其能够实现当火线和零线接入电能表时，自动检测出零火线是否反接。

请参考图2，图2示出了本实施例提供的零火线反接检测装置10的结构框图，包括电压感应器100、电压检测电路200、主控芯片300和信号地端口400，所述电压感应器100、所述电压检测电路200及所述主控芯片300依次电连接，且所述电压检测电路200与所述信号地端口400电连接。

电压感应器100，用于当信号地端口接入电网时，产生感应电压；

电压检测电路200，用于基于感应电压得到分压电压，并将分压电压与参考电压进行比较得到检测电压；

主控芯片300，用于对检测电压进行监测，若在设定时长内检测电压保持为高电平则判定零火线反接，若在设定时长内检测电压出现高低电平交替则判定零火线未反接。

在本实施例中，主控芯片300可以是IFBG芯片或MCU芯片等，本实施例以MCU芯片作为举例来进行说明。

信号地端口400，当电网的火线和零线接入电能表时，信号地端口400用于接火线或零线，这里用GND来表示。

在本实施例中，当电网中的火线L或零线N接入电能表中的信号地端口400时，电压感应器100产生相应的感应电压。

感应电压可以用VIN表示，当零火线未反接时，即电网中的火线L和信号地GND相接，电压感应器产生一个较大的交流电压，例如VIN＝10V；当零火线反接时，即电网中的零线N和信号地端口400相接，电压感应器产生一个较小的交流电压，例如VIN＝3V。

可选的，电压感应器100可以是铜箔、插针、天线中的至少一种，在安装时，电网的零线N的起始端接地，电压感应器100裸露在大气中，裸露的电压感应器100与零线N通过空气大面积接触。当信号地GND接火线或零线时，电压感应器100上会产生不同的交流电压。

请参考图3，电压检测电路200可以包括第一分压电路201、第二分压电路202和比较器U1，第一分压电路201的一端与电压感应器100电连接；第二分压电路202的一端与电源VDD电连接，比较器U1的第一输入端与第一分压电路201电连接，比较器U1的第二输入端与第二分压电路202电连接；比较器U1的输出端与主控芯片300电连接；

第一分压电路201，用于对感应电压进行分压，得到分压电压；

第二分压电路202，用于对电源的电压进行分压，得到参考电压；

比较器U1，用于将分压电压与参考电压进行比较得到检测电压。

在本实施例中，电源VDD是电能表的电源，用于提供直流电压，例如，提供的直流电压可以为5V。比较器U1的电源端与电源VDD电连接，地端接信号地GND。

在一种情形下，比较器U1的第一输入端可以为负输入端，第二输入端可以为正输入端，当第一输入端输入的电压大于第二输入端输入的电压信号时，比较器U1输出低电平，当第一输入端输入的电压小于第二输入端输入的电压信号时，比较器U1输出高电平。

在另一种情形下，比较器U1的第一输入端可以为正输入端，第二输入端可以为负输入端，相应的，当第一输入端输入的电压小于第二输入端输入的电压信号时，比较器U1输出低电平，当第一输入端输入的电压大于第二输入端输入的电压信号时，比较器U1输出高电平。

本实施例以比较器U1的第一输入端为负输入端，第二输入端为正输入端为例进行说明。

可以理解，由于感应电压为交流电压，那么分压电压也为交流电压。

请继续参考图3，电压检测电路200还包括第一电容C1，所述第一电容C1的一端与比较器U1的输出端电连接，另一端接信号地端口400。

在本实施例中，第一电容C1用于滤波，减少外界对比较器U1的输出的检测电压的干扰，减小误差。

请参考图4，第一分压电路201包括第一分压电阻R1和第二分压电阻R2，第一分压电阻R1一端电连接至电压感应器100，另一端串联第二分压电阻R2接信号地端口400，比较器U1的第一输入端电连接至第一分压电阻R1与第二分压电阻R2之间以获取分压电压。

第二分压电路202包括第三分压电阻R3、第四分压电阻R4和第二电容C2；第三分压电阻R3一端电连接至电源VDD，另一端串联第四分压电阻R4接信号地端口400，比较器U1的第二输入端电连接至第三分压电阻R3与第四分压电阻R4之间以获取参考电压，第二电容C2的一端电连接至比较器U1的第二输入端，另一端接信号地端口400。

在本实施例中，图4中的GND表示信号地端口400。

可以用TSET1表示分压电压，用TEST2表示参考电压，用LNTSET表示检测电压，第一分压电阻R1、第二分压电阻R2、第三分压电阻R3和第四分压电阻R4的阻值是预先设定的，使得当信号地端口400接火线L时，TEST1和TEST2的大小关系呈变化状态，当信号地端口400接零线N时，TEST1<TEST2。

那么，比较器U1对TSET1和TEST2进行比较之后，输出检测电压LNTSET，主控芯片300可以根据输出的检测电压LNTSET来判断零火线是否反接。即，若LNTSET呈现高低电平交替的状态，则表征零火线未反接时，即火线L接信号地GND；若LNTSET呈现持续高电平的状态，则表征存在零火线反接，即零线N接信号地GND。

例如，假设第一分压电阻R1、第二分压电阻R2、第三分压电阻R3和第四分压电阻R4的阻值均为1ΜΩ，VDD＝5V。

若信号地GND接火线L时，感应电压器100上产生的感应电压VIN为10V。

那么，

其中，TEST1为直流电压，TEST2为交流电压，TEST1和TEST2分别对应的波形图如图5中(a)所示，其中TEST2为交流电压，其有效值为5V，最大值为

由波形图可知，TEST1和TEST2的大小关系是变化的，比较器U1的输出端输出的检测电压LNTSET呈现高低电平交替，其波形图如图5中(b)所示。

若信号地GND接零线N时，感应电压器100上产生的感应电压VIN为3V。

那么，

其波形图如图6中(a)所示，其中，TEST2的有限值为1.5V，TEST2始终小于TEST1，比较器U1的输出端输出的检测电压LNTSET呈现持续高电平的状态，其波形如图6中(b)所示。

可选的，请参考图7，零火线反接检测装置10还包括报警电路500，报警电路500与主控芯片300电连接；

主控芯片300，还用于在判定零火线反接时产生报警信号；

报警电路500，用于在接收到报警信号时进行报警。

可选的，报警电路500包括限流电阻R0和报警器，限流电阻R0的一端与主控芯片300电连接，另一端串联报警器接信号地端口400。

在本实施例中，主控芯片300接收到比较器U1发送的检测电压时，根据所述检测电压判断零火线是否反接，若在设定时长内所述检测电压保持为高电平则判定零火线反接，并产生报警信号，即输出高电平，以使报警电路进行报警。

可选的，报警器包括蜂鸣器、LED灯中的至少一种。

可选地，当报警器为LED灯时，主控芯片300、限流电阻R0与LED灯依次电连接，LED灯的阳极与限流电阻R0的一端电连接，阴极与信号地端口400电连接。当主控芯片300输出高电平时，LED灯被点亮，以提示用户零火线反接。

本实施例还提供了一种电能表，包括如上述的零火线反接检测装置。

综上所述，本实用新型实施例提供的一种零火线反接检测装置及电能表，零火线反接检测装置包括电压感应器、电压检测电路、主控芯片和信号地端口。当信号地端口接入电网时，电压感应器产生感应电压，电压检测电路基于感应电压得到分压电压，并将分压电压与参考电压进行比较得到检测电压，主控芯片对检测电压进行监测，若在设定时长内所述检测电压保持为高电平则判定零火线反接，若在设定时长内检测电压出现高低电平交替则判定零火线未反接。这样，技术人员在安装电能表时，零火线反接检测装置能够自动检测出零火线是否反接，无需人工检测，降低了安全隐患。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种零火线反接检测装置，其特征在于，所述零火线反接检测装置包括电压感应器、电压检测电路、主控芯片和信号地端口，所述电压感应器、所述电压检测电路及所述主控芯片依次电连接，且所述电压检测电路与所述信号地端口电连接；

所述电压感应器，用于当所述信号地端口接入电网时，产生感应电压；

所述电压检测电路，用于基于所述感应电压得到分压电压，并将所述分压电压与参考电压进行比较得到检测电压；

所述主控芯片，用于对所述检测电压进行监测，若在设定时长内所述检测电压保持为高电平则判定零火线反接，若在所述设定时长内所述检测电压出现高低电平交替则判定零火线未反接。

2.根据权利要求1所述的零火线反接检测装置，其特征在于，所述电压检测电路包括第一分压电路、第二分压电路和比较器，所述第一分压电路的一端与所述电压感应器电连接；所述第二分压电路的一端与电源电连接，所述比较器的第一输入端与所述第一分压电路电连接，所述比较器的第二输入端与所述第二分压电路电连接；所述比较器的输出端与所述主控芯片电连接；

所述第一分压电路，用于对所述感应电压进行分压，得到所述分压电压；

所述第二分压电路，用于对所述电源的电压进行分压，得到所述参考电压；

所述比较器，用于将所述分压电压与参考电压进行比较得到检测电压。

3.根据权利要求2所述的零火线反接检测装置，其特征在于，所述电压检测电路还包括第一电容，所述第一电容的一端与所述比较器的输出端电连接，另一端接所述信号地端口。

4.根据权利要求2所述的零火线反接检测装置，其特征在于，所述第一分压电路包括第一分压电阻和第二分压电阻，所述第一分压电阻的一端电连接至所述电压感应器，另一端串联所述第二分压电阻接所述信号地端口，所述比较器的第一输入端电连接至所述第一分压电阻与所述第二分压电阻之间以获取所述分压电压。

5.根据权利要求2所述的零火线反接检测装置，其特征在于，第二分压电路包括第三分压电阻、第四分压电阻和第二电容；所述第三分压电阻的一端电连接至所述电源，另一端串联所述第四分压电阻接所述信号地端口，所述比较器的第二输入端电连接至所述第三分压电阻与所述第四分压电阻之间以获取所述参考电压，所述第二电容的一端电连接至所述比较器的第二输入端，另一端接所述信号地端口。

6.根据权利要求1所述的零火线反接检测装置，其特征在于，所述零火线反接检测装置还包括报警电路，所述报警电路与所述主控芯片电连接；

所述主控芯片，还用于在判定零火线反接时产生报警信号；

所述报警电路，用于在接收到所述报警信号时进行报警。

7.根据权利要求6所述的零火线反接检测装置，其特征在于，所述报警电路包括限流电阻和报警器，所述限流电阻的一端与所述主控芯片电连接，另一端串联所述报警器接所述信号地端口。

8.根据权利要求7所述的零火线反接检测装置，其特征在于，所述报警器包括蜂鸣器、LED灯中的至少一种。

9.根据权利要求1所述的零火线反接检测装置，其特征在于，所述感应电压器为铜箔、插针、天线中的至少一种。

10.一种电能表，其特征在于，所述电能表包括权利要求1-9中任一项所述的零火线反接检测装置。

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