CN219871532U - 一种带漏电保护功能的智能电表 - Google Patents

Abstract

本实用新型具体为一种带漏电保护功能的智能电表，包括MCU、漏电检测电路、计量电路、跳闸电路、刷卡电路、电源电路、液晶显示屏、告警指示电路、脉冲指示电路，所述漏电检测电路、计量电路、跳闸电路、刷卡电路、电源电路、告警指示电路、脉冲指示电路均与MCU连接，所述漏电检测电路包括低通滤波器、整流放大电路。本实用新型根据电子智能电表本身有断电的功能的特点，加入漏电保护功能，在用户出现触电或电器漏电的情况下，及时切断电源，起到安全保护作用，使供电、用单的安全性进一步提升，体现了安全用电的宗旨。

Description

一种带漏电保护功能的智能电表

技术领域

本实用新型涉及智能电表技术领域，具体为一种带漏电保护功能的智能电表。

背景技术

电子技术的飞速发展使电子式智能电表逐渐代替老式的机械式电表，电子式智能电表具有计量准确、读数直观清晰、使用寿命长、功能多样化等优点，常规的电子式智能电表在外观结构以及型式上均采用一体化结构，即所有的功能模块都集中在一起，电流电压采样、计量电路、核心电路、外围电路等集中在一块表中，这种外观结构紧凑、集成度高，适合一般的民用或厂矿企业计量之用，智能电表的发展和演变大多是根据适应当前时代的需求而拓展电表的多功能化，现实中除了对电表多功能能化的要求以外，安全用电一直都是最重要的，现有智能电表在出现触电或者电器漏电的情况下，很多都无法及时切断电源，缺乏安全保护作用。

实用新型内容

本实用新型提供一种带漏电保护功能的智能电表，解决现有智能电表在出现触电或者电器漏电的情况下，无法及时切断电源，缺乏安全保护的问题。

本实用新型提供一种带漏电保护功能的智能电表，零序电流互感器、漏电检测电路、计量电路、跳闸电路、刷卡电路、电源电路，所述漏电检测电路、计量电路、跳闸电路、刷卡电路、电源电路均与MCU连接，所述零序电流互感器连接漏电检测电路，所述漏电检测电路包括低通滤波器、整流放大电路，所述低通滤波器由电阻R1、电容C1、电阻R2、电容C2组成，所述整流放大电路由集成电路U5、电阻R4、R5、R6、R7、二极管D5、D6组成，所述集成电路U5的引脚1连接在二极管D5的负极和二极管D6的正极之间，所述集成电路U5的引脚2连接二极管D5的正极、电阻R4、R5的一端，所述电阻R4的另一端接地，所述电阻R5的另一端依次连接二极管D6的负极、电阻R6、R7、集成电路U5的LXDL端，所述集成电路U5的引脚3连接低通滤波器以及引脚5，所述电阻R1串联电阻R2，所述电容C1的一端接地，另一端连接在电阻R1和电阻R2之间，所述电容C2的一端接地，另一端连接在电阻R2的另一端，所述集成电路U5的引脚4接地，所述集成电路U5的引脚6连接在电阻R6、R7之间，所述集成电路U5的引脚8连接VCC，且集成电路U5的引脚8和VCC之间连接去耦抗干扰电容，所述跳闸电路包括继电器驱动芯片U7、电阻R46、R51、电容C29、外接继电器接口，所述继电器驱动芯片U7的引脚3连接电阻R46，引脚6连接电阻R51，引脚2接地，引脚1、4连接外接继电器接口，引脚5连接电容C29并接地。

优选的，所述MCU采用复旦微公司的FM33LC0X6N系列低功耗MCU。

优选的，所述电源电路包括依次连接的保险F1、压敏电阻RAV1、变压器TV1，所述变压器TV1具有三个输出端，其中一个输出端依次连接整流桥BD1、电解电容C3、独石电容C4、稳压器U2、电解电容C6、独石电容C5，一个输出端依次连接二极管D1、电解电容C37、独石电容C38、稳压器U3、电解电容C39、独石电容C40。

优选的，所述计量电路包括计量芯片U6、市电交流电压采样电路、电流采样电路，所述计量芯片U6采用钜泉光电的HT7017计量芯片，所述市电交流电压采样电路包括电阻R49、R31、R27、R39、R38、R17、R48、R22、R11与电容C12、C20，所述电阻R49、R31、R27、R39、R38、R17、R48依次连接，所述电阻R22与电容C20并联并连接在电阻R48与计量芯片U6引脚3的之间，所述电阻R11和电容C12并联接入计量芯片U6的引脚2，所述计量芯片U6的引脚5、6连接电流采样电路，所述电流采样电路由电阻R13、14，电容C13、14组成，所述计量芯片的工作时钟由晶振X4与电容C49、C50组成。

优选的，所述计量电路还包括光电隔离电路，所述光隔离电路由隔离光耦U9、U10与电阻R62、R63、R47、R64组成。

优选的，所述计量电路还包括光电耦合器U12、U13，所述光电耦合器U12、U13与电阻R12、R14、R15、电容C16组成计量脉冲的隔离电路。

优选的，所述刷卡电路包括由电阻R56、三极管Q1、电阻R54、电阻R57推挽放大组成的推挽放大电路，由外接感应线圈L和电容C35组成的LC震荡电路，由二极管D4、电阻R40、R41、R68、R67、R43与C45、C34、C44组成的检波、限幅、整形电路，adINT端，VC+端，VC-端。

优选的，所述电表还包括液晶显示屏，所述液晶显示屏与MCU连接。

优选的，所述电表还包括告警指示电路，所述告警指示电路与MCU连接。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型根据电子智能电表本身有断电的功能的特点，加入漏电保护功能，在用户出现触电或电器漏电的情况下，及时切断电源，起到安全保护作用，使供电、用单的安全性进一步提升，体现了安全用电的宗旨。

附图说明

图1：带漏电保护功能的智能电表的原理框图，

图2：智能电表的漏电检测电路图，

图3：智能电表的跳闸电路图，

图4：智能电表的MCU电路图，

图5：智能电表的电源电路图，

图6：智能电表的计量电路图，

图7：智能电表的刷卡电路，

图8：智能电表的液晶显示屏电路图，

图9：智能电表的告警指示电路图。

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、完整的描述，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做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。

实施例

如图1所示，本具体实施例提供的带漏电保护功能的智能电表，包括MCU、零序电流互感器、漏电检测电路、计量电路、跳闸电路、刷卡电路、电源电路，所述漏电检测电路、计量电路、跳闸电路、刷卡电路、电源电路均与MCU连接，所述零序电流互感器连接漏电检测电路，如图2所示，所述漏电检测电路包括低通滤波器、整流放大电路，所述低通滤波器由电阻R1、电容C1、电阻R2、电容C2组成，所述整流放大电路由集成电路U5、电阻R4、R5、R6、R7、二极管D5、D6组成，所述集成电路U5采用型号为LM358的芯片，所述集成电路U5的引脚1连接在二极管D5的负极和二极管D6的正极之间，所述集成电路U5的引脚2连接二极管D5的正极、电阻R4、R5的一端，所述电阻R4的另一端接地，所述电阻R5的另一端依次连接二极管D6的负极、电阻R6、R7、集成电路U5的LXDL端，所述集成电路U5的引脚3连接低通滤波器以及引脚5，所述电阻R1串联电阻R2，所述电容C1的一端接地，另一端连接在电阻R1和电阻R2之间，所述电容C2的一端接地，另一端连接在电阻R2的另一端，所述集成电路U5的引脚4接地，所述集成电路U5的引脚6连接在电阻R6、R7之间，所述集成电路U5的引脚8连接VCC，且集成电路U5的引脚8和VCC之间连接去耦抗干扰电容，所述电容C11、C15为去耦抗干扰电容。零线电流互感器感应输出的零序电流信号(交流)经电阻R1、电容C1、电阻R2、电容C2组成的低通滤波器滤波后，输入到由集成电路U5、电阻R4、R5、R6、R7二极管D5、D6组成的整流放大电路整流放大后，输出具有一定幅值的直流电压信号经LXDL端输入到MCU，由MCU判断是否漏电。

如图3所示，所述跳闸电路包括继电器驱动芯片U7、电阻R46、R51、电容C29、外接继电器接口，所述继电器驱动芯片U7采用型号为BL8023的芯片，所述继电器驱动芯片U7的引脚3连接电阻R46，引脚6连接电阻R51，引脚2接地，引脚1、4连接外接继电器接口，引脚5连接电容C29并接地。所述继电器驱动芯片U7为磁保持继电器的驱动芯片，与电阻R46、R51、电容C29组成完整的继电器驱动电路，MCU通过REL-ON与REL-OFF端控制继电器的断开、闭合，实现拉闸动作，CON5为外接继电器接口。所述跳闸电路用于发生漏电故障时或其它需要时接通或断开主供电回路。

作为本实施例的优选实施方式，如图4所示，所述MCU采用复旦微公司的FM33LC0X6N系列低功耗MCU，基于ARM Cortex-M0内核，集成大容量嵌入式闪存，具备丰富的模拟和数字外设，并具有优异的低功耗特性，电路中CON7为TTL串口接口，可用来外接TTL功能模块或设备，晶振X2、电容C17、电容C18为主工作时钟CLK晶振电路，接口CON2、电阻R34、电阻R35组成SWD下载仿真接口，电容C23、C26、C27、C28为MCU电源去耦抗干扰电容。

作为本实施例的优选实施方式，如图5所示，所述电源电路包括依次连接的保险F1、压敏电阻RAV1、变压器TV1，所述变压器TV1具有三个输出端，其中两个输出端分别输出一路隔离交流电源，其中一个输出端依次连接整流桥BD1、电解电容C3、独石电容C4、稳压器U2、电解电容C6、独石电容C5，另一个输出端依次连接二极管D1、电解电容C37、独石电容C38、稳压器U3、电解电容C39、独石电容C40。市电火线L和零线N经电表接线端子接入，输入到工频变压器TV1隔离降压输出两组隔离交流电源和输出一组自耦降压交流电源，一组隔离交流电源经整流桥BD1、电解电容C3、独石电容C4、稳压器U2、电解电容C6、独石电容C5整流滤波稳压后输出一组稳定的工作电源VCC；另一组隔离交流电源经二极管D1、电解电容C37、独石电容C38、稳压器U3、电解电容C39、独石电容C40整流滤波稳压后输出一组稳定的工作电源AVCC。

作为本实施例的优选实施方式，如图6所示，所述计量电路包括计量芯片U6、市电交流电压采样电路、电流采样电路，所述计量芯片U6采用钜泉光电的HT7017计量芯片，所述市电交流电压采样电路包括电阻R49、R31、R27、R39、R38、R17、R48、R22、R11与电容C12、C20，所述电阻R49、R31、R27、R39、R38、R17、R48依次连接，所述电阻R22与电容C20并联并连接在电阻R48与计量芯片U6引脚3的之间，所述电阻R11和电容C12并联接入计量芯片U6的引脚2，所述计量芯片U6的引脚5、6连接电流采样电路，所述电流采样电路由电阻R13、14，电容C13、14组成，所述计量芯片的工作时钟由晶振X4与电容C49、C50组成。所述计量芯片HT7017是带UART通讯接口的高精度单相多功能计量芯片，芯片支持宽电压，工作电压范围是3.0-5.5V。图6中，VP端为交流电压取样输入端，P3、P4端外接交流电流分流器。

作为本实施例的优选实施方式，如图6所示，所述计量电路还包括计量芯片U6与MCU进行UART通讯的光电隔离电路，所述光隔离电路由隔离光耦U9、U10与电阻R62、R63、R47、R64组成。采用光电耦合器隔离提高了MCU的抗干扰性，也对计量芯片U6直接对AC220V的市电采样进行隔离，提高了安全性。

作为本实施例的优选实施方式，如图6所示，所述计量电路还包括光电耦合器U12、U13，用于计量芯片U6的计量脉冲与MCU进行隔离，所述光电耦合器U12、U13与电阻R12、R14、R15、电容C16组成计量脉冲的隔离电路，CON1为输出脉冲的接口，输出接口用来对电表进行校准，发光二极管LED2为电量脉冲指示灯。

作为本实施例的优选实施方式，如图7所示，所述刷卡电路包括由电阻R56、三极管Q1、电阻R54、电阻R57组成的推挽放大电路，由外接感应线圈L和电容C35组成的LC震荡电路，由二极管D4、电阻R40、R41、R68、R67、R43与C45、C34、C44组成的检波、限幅、整形电路，adINT端，VC+端，VC-端。card端输入具有特定周期的低频脉冲串，经电阻R56、三极管Q1、电阻R54、电阻R57推挽放大后经接口CON4的2端输入到外接感应线圈L，当射频卡靠近外接感应线圈L(刷卡)，外接感应线圈L和电容C35组成LC振荡电路，产生一定的振荡信号经二极管D4、电阻R40、R41、R68、R67、R43与C45、C34、C44组成的检波、限幅、整形电路后，经cadINT端、VC+端、VC-端输入到MCU进行处理读取射频卡(用户卡、管理卡、充值卡、设置卡等)的信息。

作为本实施例的优选实施方式，如图8所示，所述电表还包括液晶显示屏，所述液晶显示屏与MCU连接。所述液晶显示屏为定制低功耗、宽电压专用显示屏，通过COM1、COM2、COM3、COM4、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10、S11、S12、S13、S14、S15、S16等20个管脚与MCU特定管脚相连，显示实时用电信息(电压、电流、电量)和电表实时工作状态等。

作为本实施例的优选实施方式，如图9所示，所述电表还包括告警指示电路，所述告警指示电路与MCU连接。电阻R3和指示灯LED1组成故障警示电路，当电表计量情况出现故障(拉闸等)时用于提示用户之用。所述指示灯LED1用于指示漏电、拉闸、错误操作或其它警示信号。

本实施例的智能电表具有漏电检测功能，零序电流互感器为两相穿心(火线和零线均穿心)型剩余电流互感器，即正常供电时，两线电流的输入电流和输出电流的矢量和为零即无剩余电流产生，当供电端发生漏电故障时，两线的输入输出电流不平衡即矢量和不为零，电流差的存在产生剩余电流使零序电流互感器产生磁通，此时会在零序电流互感器的输出线圈感应出微弱的零序电流，该零序电流经漏电检测电路后产生一定幅值的直流电压信号，该直流电压值根据漏电程度不同而大小不同，该直流电压信号输送给MCU，经MCU根据数值大小来判断漏电情况。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种带漏电保护功能的智能电表，其特征在于：包括MCU、零序电流互感器、漏电检测电路、计量电路、跳闸电路、刷卡电路、电源电路，所述漏电检测电路、计量电路、跳闸电路、刷卡电路、电源电路均与MCU连接，所述零序电流互感器连接漏电检测电路，所述漏电检测电路包括低通滤波器、整流放大电路，所述低通滤波器由电阻R1、电容C1、电阻R2、电容C2组成，所述整流放大电路由集成电路U5、电阻R4、R5、R6、R7、二极管D5、D6组成，所述集成电路U5的引脚1连接在二极管D5的负极和二极管D6的正极之间，所述集成电路U5的引脚2连接二极管D5的正极、电阻R4、R5的一端，所述电阻R4的另一端接地，所述电阻R5的另一端依次连接二极管D6的负极、电阻R6、R7、集成电路U5的LXDL端，所述集成电路U5的引脚3连接低通滤波器以及引脚5，所述电阻R1串联电阻R2，所述电容C1的一端接地，另一端连接在电阻R1和电阻R2之间，所述电容C2的一端接地，另一端连接在电阻R2的另一端，所述集成电路U5的引脚4接地，所述集成电路U5的引脚6连接在电阻R6、R7之间，所述集成电路U5的引脚8连接VCC，且集成电路U5的引脚8和VCC之间连接去耦抗干扰电容；所述跳闸电路包括继电器驱动芯片U7、电阻R46、R51、电容C29、外接继电器接口，所述继电器驱动芯片U7的引脚3连接电阻R46，引脚6连接电阻R51，引脚2接地，引脚1、4连接外接继电器接口，引脚5连接电容C29并接地。

2.根据权利要求1所述的带漏电保护功能的智能电表，其特征在于：所述MCU采用FM33LC0X6N系列低功耗MCU。

3.根据权利要求2所述的带漏电保护功能的智能电表，其特征在于：所述电源电路包括依次连接的保险F1、压敏电阻RAV1、变压器TV1，所述变压器TV1具有三个输出端，其中一个输出端依次连接整流桥BD1、电解电容C3、独石电容C4、稳压器U2、电解电容C6、独石电容C5，一个输出端依次连接二极管D1、电解电容C37、独石电容C38、稳压器U3、电解电容C39、独石电容C40。

4.根据权利要求2所述的带漏电保护功能的智能电表，其特征在于：所述计量电路包括计量芯片U6、市电交流电压采样电路、电流采样电路，所述计量芯片U6采用钜泉光电的HT7017计量芯片，所述市电交流电压采样电路包括电阻R49、R31、R27、R39、R38、R17、R48、R22、R11与电容C12、C20，所述电阻R49、R31、R27、R39、R38、R17、R48依次连接，所述电阻R22与电容C20并联并连接在电阻R48与计量芯片U6引脚3的之间，所述电阻R11和电容C12并联接入计量芯片U6的引脚2，所述计量芯片U6的引脚5、6连接电流采样电路，所述电流采样电路由电阻R13、14，电容C13、14组成，所述计量芯片的工作时钟由晶振X4与电容C49、C50组成。

5.根据权利要求4所述的带漏电保护功能的智能电表，其特征在于：所述计量电路还包括光电隔离电路，所述光电隔离电路由隔离光耦U9、U10与电阻R62、R63、R47、R64组成。

6.根据权利要求4所述的带漏电保护功能的智能电表，其特征在于：所述计量电路还包括光电耦合器U12、U13，所述光电耦合器U12、U13与电阻R12、R14、R15、电容C16组成计量脉冲的隔离电路。

7.根据权利要求2所述的带漏电保护功能的智能电表，其特征在于：所述刷卡电路包括由电阻R56、三极管Q1、电阻R54、电阻R57推挽放大组成的推挽放大电路，由外接感应线圈L和电容C35组成的LC震荡电路，由二极管D4、电阻R40、R41、R68、R67、R43与C45、C34、C44组成的检波、限幅、整形电路，adINT端，VC+端，VC-端。

8.根据权利要求2所述的带漏电保护功能的智能电表，其特征在于：所述电表还包括液晶显示屏，所述液晶显示屏与MCU连接。

9.根据权利要求2所述的带漏电保护功能的智能电表，其特征在于：所述电表还包括告警指示电路，所述告警指示电路与MCU连接。