CN217655184U - 隔离装置和电表 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种隔离装置和电表，涉及电子电路领域。应用于电表，电表还包括主控芯片，主控芯片、隔离装置和外置通信模块依次电连接。隔离装置，用于当主控芯片产生的输入信号为低电平时导通，并将输入信号传输至外置通信模块，以及，当输入信号为高电平时截止，并产生高电平信号传输至外置通信模块，以实现输入信号的隔离和传输，并减小外置通信模块对输入信号的干扰。

Description

隔离装置和电表

技术领域

本实用新型涉及电子电路领域，具体而言，涉及一种隔离装置和电表。

背景技术

当电表和外部设备通信时，往往需要在电表外部安装外置通信模块，电表中的主控芯片产生的信号需要通过外置通信模块传输给外部设备。当外置通信模块向外部设备发送信号时，辐射效应极强，容易对主控芯片产生的信号产生干扰。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种隔离装置和电表，能够对电表中主控芯片产生的信号进行传输和隔离，从而降低外置通信模块对信号传输的干扰。

本实用新型实施例提供了一种隔离装置，其特征在于，应用于电表，所述电表还包括主控芯片，所述主控芯片、所述隔离装置和外置通信模块依次电连接；

所述隔离装置，用于当所述主控芯片产生的输入信号为低电平时导通，并将所述输入信号传输至所述外置通信模块，以及，当所述输入信号为高电平时截止，并产生高电平信号传输至所述外置通信模块，以实现所述输入信号的隔离和传输，并减小所述外置通信模块对所述输入信号的干扰。

在一种可能的实施方式中，所述隔离装置包括隔离模块和输出模块，所述主控芯片、所述隔离模块、所述输出模块和所述外置通信模块依次电连接；

所述隔离模块，用于当所述输入信号为低电平时导通，并对所述输入信号进行传输并输出导通信号；以及，用于当所述输入信号为高电平时截止；

所述输出模块，用于当接收到所述导通信号时，产生低电平信号并置位所述外置通信模块对应的引脚为低电平，以及，当所述隔离模块截止时，产生高电平信号并置位所述外置通信模块对应的引脚为高电平。

在一种可能的实施方式中，所述隔离模块为光耦隔离模块。

在一种可能的实施方式中，所述光耦隔离模块包括光耦和第一电阻；所述电表还包括第一供电元件，所述第一供电元件、所述第一电阻、所述光耦的输入端依次电连接，且所述光耦的输入端还与所述主控芯片电连接；所述光耦的输出端与所述输出模块电连接；

所述光耦，用于当所述输入信号为低电平时导通，并对所述输入信号进行传输并输出导通信号，以及，当所述输入信号为高电平时截止。

在一种可能的实施方式中，所述光耦包括发光元件和光电传感器，所述发光元件的一端串联所述第一电阻接所述第一供电元件，另一端与所述主控芯片电连接；所述光电传感器与所述输出模块电连接；

所述发光元件，用于当所述输入信号为低电平时导通，并产生光信号，以及，用于当所述输入信号为高电平时截止；

所述光电传感器，用于感应到所述光信号时导通并输出所述导通信号，以及，当所述发光元件截止时截止。

在一种可能的实施方式中，所述电表还包括第二供电元件；所述发光元件为光电二极管，所述光电传感器为光敏三极管；所述光电二极管的阳极与所述第一供电元件电连接，阴极与所述主控芯片电连接；所述光敏三极管的基极和集电极均与所述第二供电元件电连接，发射极与所述输出模块电连接。

在一种可能的实施方式中，所述输出模块包括三极管和第二电阻；所述光敏三极管的发射极与所述三极管的基极电连接；所述第二供电元件串联所述第二电阻接所述三极管的集电极；所述三极管的发射极接地；所述三极管的集电极还与所述外置通信模块电连接。

所述三极管，用于当所述光敏三极管输出所述导通信号时产生低电平，以及，用于当所述光敏三极管截止时产生高电平。

在一种可能的实施方式中，所述输出模块还包括第三电阻，所述第三电阻的一端与所述三极管的基极电连接，另一端接地。

在一种可能的实施方式中，所述光耦为线性光耦。

本实用新型实施例还提供了一种电表，所述电表包括主控芯片和如上述的隔离装置。

相对现有技术，本实用新型实施例提供的一种隔离装置，应用于电表，电表还包括主控芯片，主控芯片、隔离装置和外置通信模块依次电连接。隔离装置，用于当主控芯片产生的输入信号为低电平时导通，并将输入信号传输至外置通信模块，以及，当输入信号为高电平时截止，并产生高电平信号传输至外置通信模块，以实现输入信号的隔离和传输，并减小外置通信模块对所述输入信号的干扰。

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电表的结构示意图。

图2为本实施例提供的隔离装置的结构示意图之一。

图3为本实施例提供的隔离装置的结构示意图之二。

图4为本实施例提供的隔离装置的结构示意图之三。

图5为本实施例提供的隔离装置的结构示意图之四。

图标：10-电表；100-主控芯片；200-隔离装置；300-外置通信模块；210-隔离模块；220-输出模块；400-第一供电元件；500-第二供电元件。

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。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

当电表和外部设备通信时，往往需要在电表外部安装外置通信模块，电表中的主控芯片产生的信号需要通过外置通信模块传输给外部设备。当外置通信模块向外部设备发送信号时，辐射效应极强，容易对主控芯片产生的信号产生干扰。

针对上述问题，本实施例提供了一种隔离装置，当主控芯片将产生的输入信号传输至外置通信模块时，能够实现输入信号的隔离与传输，并减少外置模块对输入信号的干扰。

请参考图1，图1示出了本实施例提供的电表10的结构示意图，电表10包括主控芯片100和隔离装置200，主控芯片100、隔离装置200和外置通信模块300依次电连接。

隔离装置200，用于当主控芯片100产生的输入信号为低电平时导通，并将输入信号传输至外置通信模块300，以及，当输入信号为高电平时截止，并产生高电平信号传输至外置通信模块300，以实现输入信号的隔离和传输，并减小外置通信模块300对输入信号的干扰。

在本实施例中，主控芯片100的输入输出引脚和隔离装置200电连接，主控芯片100由电表的电源供电，其地引脚接火线，主控芯片100产生的信号通过输入输出引脚传输至隔离装置200。

可选的，在图1的基础上请参考图2，隔离装置200包括隔离模块210和输出模块220，主控芯片100、隔离模块210、输出模块220和外置通信模块300依次电连接。

隔离模块210，用于当输入信号为低电平时导通，并对输入信号进行传输并输出导通信号；以及，用于当输入信号为高电平时截止。

输出模块220，用于当接收到导通信号时，产生低电平信号并置位外置通信模块300对应的引脚为低电平，以及，当隔离模块210截止时，产生高电平信号并置位外置通信模块300对应的引脚为高电平。

可选的，隔离模块210为光耦隔离模块。

可选的，在图2的基础上，请参考图3，光耦隔离模块包括光耦E1和第一电阻R1；电表10还包括第一供电元件400，第一供电元件400、第一电阻R1、光耦E1的输入端依次电连接，且光耦E1的输入端还与主控芯片100电连接；光耦E1的输出端与输出模块220电连接。

光耦E1，用于当输入信号为低电平时导通，并对输入信号进行传输并输出导通信号，以及，当输入信号为高电平时截止。

在本实施例中，第一供电元件400用于为发光元件供电，其电压值可以为5V，其地引脚接火线。

可选的，光耦E1为线性光耦。

可选的，光耦E1包括发光元件和光电传感器，发光元件的一端串联第一电阻R1接第一供电元件400，另一端与主控芯片100电连接；光电传感器与输出模块220电连接。

发光元件，用于当输入信号为低电平时导通，并产生光信号，以及，用于当输入信号为高电平时截止。

光电传感器，用于感应到光信号时导通并输出导通信号，以及，当发光元件截止时截止。

可选的，在图3的基础上，请参考图4，电表10还包括第二供电元件500。发光元件为光电二极管D，光电传感器为光敏三极管Q1。光电二极管D的阳极串联第一电阻R1接第一供电元件400电连接，阴极与主控芯片100电连接；光敏三极管Q1的基极B和集电极C均与第二供电元件500电连接，发射极E与输出模块220电连接。

可选的，输出模块220包括三极管Q2和第二电阻R2；光敏三极管Q1的发射极E与三极管Q2的基极B电连接；第二供电元500件串联第二电阻R2接三极管Q2的集电极C；三极管Q2的发射极E接地；三极管Q2的集电极C还与外置通信模块300电连接。

三极管Q2，用于当光敏三极管Q1输出导通信号时产生低电平，以及，用于当光敏三极管Q1截止时产生高电平。

在本实施例中，由于电表中的电源直接和火线相连，若直接将主控芯片的信号传输至外置通信模块，外置通信模块上可能会有较高的电压。由于外置通信模块暴露在空气中，当用户查看电表时，可能触摸外置通信模块，从而引发安全问题。

因此，第二供电元件可以和第一供电元件是同一个供电元件，也可以为不同的供电元件，当第一供电元件和第二供电元件为同一个供电元件时，需要通过电源分离装置，将供电元件进行分离，分别为光电二极管D和光敏三极管Q1供电。

需要说明的是，第一供电元件和第二供电元件所接的地信号必须是不同的地信号端，以使输入信号和输出信号在电气上完全隔离。第一供电元件所接的地信号为火线，第二供电元件所接的地信号为普通地信号端。

主控芯片100产生的输入信号为数字信号，以0或1的形式传输，当信号为0时，主控芯片100的输入输出引脚输出的电压下拉至0V。此时光电二极管D导通，产生光信号，光敏三极管Q1感应到光信号时导通，光敏三极管Q1的发射极E输出电流，三极管Q2的基极和发射极之间的电压达到导通电压，此时，三极管Q2的集电极的电压下拉为0V。

当信号为1时，主控芯片100的输入输出引脚输出的电压为高电平，光电二极管截止，第二供电元件产生高电平信号使得外置通信模块的输入输出引脚置位为高电平，从而实现信号的传输。

由于在光电二极管D和光敏三极管Q1之间是通过光信号传输的，主控芯片100和外置通信模块300之间没有电气的连接，从而在隔离条件下实现了信号的传输。

当外置通信模块300发射信号的时候，其产生的辐射效应可能会使得光敏三极管Q1中的电流产生波动。但是由于当三极管Q2处于导通状态时，其基极和发射极之间的电压为导通电压，即便光敏三极管Q1的发射极产生的电流产生波动，其对应的电压在导通电压的基础上并不会发生剧烈的波动，可以保证光耦E1有效工作在放大状态。从而使得光耦E1的导通关断速度更快，使得信号的传输速度更快。

可选的，在图4的基础上，请参考图5，输出模块220还包括第三电阻R3，第三电阻R3的一端与三极管Q2的基极B电连接，另一端接地。

在本实施例中，第三电阻R3用于提高电路的抗干扰能力，即当光敏三极管Q1的发射极产生的电流大于三极管Q2的导通电压和第三电阻R3的阻值的比值时，三极管Q2才会导通。若电路中存在噪声，噪声产生的电流小于三极管Q2的导通电压和第三电阻R3的阻值的比值时，三极管Q2仍然为截止状态，不会对信号的产生干扰。

本实用新型实施例的工作原理是这样的：

当主控芯片100的输入输出引脚产生输入信号时，当输入信号为低电平时，主控芯片100的输入输出引脚输出的电压下拉至0V。此时光电二极管D导通，产生光信号，光敏三极管Q1感应到光信号时导通，光敏三极管Q1的发射极E输出电流，三极管Q2的基极和发射极之间的电压达到导通电压，此时，三极管Q2的集电极的电压下拉为0V，使得外置通信模块300的输入输出引脚置位为低电平，从而实现信号的传输。

当输入信号为高电平时，主控芯片100的输入输出引脚输出的电压为高电平，光电二极管截止，第二供电元件产生高电平信号使得外置通信模块的输入输出引脚置位为高电平，从而实现信号的传输。

一方面，由于输入信号的电源和输出信号的电源相互隔离，外置通信模块不会直接和火线连接，人接触到外置通信模块时，不会因为电压过高产生安全隐患。

另一方面，由于在光电二极管D和光敏三极管Q1之间是通过光信号传输的，主控芯片100和外置通信模块300之间没有电气的连接，从而在隔离条件下实现了信号的传输。并且，即使外置通信模块300发射信号的时候，其产生的辐射效应使得光敏三极管Q1中的电流产生波动，光敏三极管Q1的发射极对应的电压在导通电压的基础上并不会发生剧烈的波动，可以保证光耦E1有效工作在放大状态，从而使得光耦E1的导通关断速度更快，使得信号的传输速度更快。

相对于现有技术，本实用新型的可以包括以下有益效果。

首先，本实施例提供的隔离装置，能够在在隔离条件下实现了信号的传输，减小外置通信模块产生的辐射效应对信号的干扰。

然后，本实施例提供的隔离装置，由于输入输入信号的电源和输出信号的电源相互隔离，外置通信模块不会直接和火线连接，人接触到外置通信模块时，不会因为电压过高产生安全隐患。

最后，光耦的光敏三极管的发射极直接和基极电连接，使得其发射极的电压被钳位在三极管的导通电压，使得光耦有效工作在放大状态，从而使得光耦E1的导通关断速度更快，使得信号的传输速度更快。

综上所述，本实用新型实施例提供了一种隔离装置和电表，应用于电表，电表还包括主控芯片，主控芯片、所述隔离装置和外置通信模块依次电连接；所述隔离装置，用于当所述主控芯片产生的输入信号为低电平时导通，并将所述输入信号传输至所述外置通信模块，以及，当所述输入信号为高电平时截止，并产生高电平信号传输至所述外置通信模块，以实现所述输入信号的隔离和传输，并减小所述外置通信模块对所述输入信号的干扰。

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)

1.一种隔离装置，其特征在于，应用于电表，所述电表还包括主控芯片，所述主控芯片、所述隔离装置和外置通信模块依次电连接；

所述隔离装置，用于当所述主控芯片产生的输入信号为低电平时导通，并将所述输入信号传输至所述外置通信模块，以及，当所述输入信号为高电平时截止，并产生高电平信号传输至所述外置通信模块，以实现所述输入信号的隔离和传输，并减小所述外置通信模块对所述输入信号的干扰。

2.根据权利要求1所述的隔离装置，其特征在于，所述隔离装置包括隔离模块和输出模块，所述主控芯片、所述隔离模块、所述输出模块和所述外置通信模块依次电连接；

所述隔离模块，用于当所述输入信号为低电平时导通，并对所述输入信号进行传输并输出导通信号；以及，用于当所述输入信号为高电平时截止；

所述输出模块，用于当接收到所述导通信号时，产生低电平信号并置位所述外置通信模块对应的引脚为低电平，以及，当所述隔离模块截止时，产生高电平信号并置位所述外置通信模块对应的引脚为高电平。

3.根据权利要求2所述的隔离装置，其特征在于，所述隔离模块为光耦隔离模块。

4.根据权利要求3所述的隔离装置，其特征在于，所述光耦隔离模块包括光耦和第一电阻；所述电表还包括第一供电元件，所述第一供电元件、所述第一电阻、所述光耦的输入端依次电连接，且所述光耦的输入端还与所述主控芯片电连接；所述光耦的输出端与所述输出模块电连接；

所述光耦，用于当所述输入信号为低电平时导通，并对所述输入信号进行传输并输出导通信号，以及，当所述输入信号为高电平时截止。

5.根据权利要求4所述的隔离装置，其特征在于，所述光耦包括发光元件和光电传感器，所述发光元件的一端串联所述第一电阻接所述第一供电元件，另一端与所述主控芯片电连接；所述光电传感器与所述输出模块电连接；

所述发光元件，用于当所述输入信号为低电平时导通，并产生光信号，以及，用于当所述输入信号为高电平时截止；

所述光电传感器，用于感应到所述光信号时导通并输出所述导通信号，以及，当所述发光元件截止时截止。

6.根据权利要求5所述的隔离装置，其特征在于，所述电表还包括第二供电元件；所述发光元件为光电二极管，所述光电传感器为光敏三极管；所述光电二极管的阳极串联所述第一电阻接所述第一供电元件电连接，阴极与所述主控芯片电连接；所述光敏三极管的基极和集电极均与所述第二供电元件电连接，发射极与所述输出模块电连接。

7.根据权利要求6所述的隔离装置，其特征在于，所述输出模块包括三极管和第二电阻；所述光敏三极管的发射极与所述三极管的基极电连接；所述第二供电元件串联所述第二电阻接所述三极管的集电极；所述三极管的发射极接地；所述三极管的集电极还与所述外置通信模块电连接；

所述三极管，用于当所述光敏三极管输出所述导通信号时产生低电平，以及，用于当所述光敏三极管截止时产生高电平。

8.根据权利要求7所述的隔离装置，其特征在于，所述输出模块还包括第三电阻，所述第三电阻的一端与所述三极管的基极电连接，另一端接地。

9.根据权利要求3所述的隔离装置，其特征在于，所述光耦为线性光耦。

10.一种电表，其特征在于，所述电表包括主控芯片和如权利要求1-9中任一项所述的隔离装置。

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