一種前后級(jí)掉電檢測(cè)及控制磁保持繼電器拉閘與數(shù)據(jù)保存的電能表的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種前后級(jí)掉電檢測(cè)及控制磁保持繼電器拉閘與數(shù)據(jù)保存的電能表以及方法，它包括電源模塊與控制模塊，所述電源模塊包括前級(jí)檢測(cè)單元與整流分壓?jiǎn)卧凰隹刂颇K包括后級(jí)檢測(cè)單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、繼電器單元、單片機(jī)和計(jì)量單元；所述的前級(jí)檢測(cè)單元、整流分壓?jiǎn)卧?、后?jí)檢測(cè)單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、繼電器單元和計(jì)量單元均與單片機(jī)的對(duì)應(yīng)信號(hào)端相連。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了在掉市電的瞬間就能正確捕獲到掉電，保證有充足的能量控制繼電器拉閘與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，使數(shù)據(jù)保存更安全，并降低了單純后級(jí)檢測(cè)的成本，具有良好的應(yīng)用前景。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種前后級(jí)掉電檢測(cè)及控制磁保持繼電器拉閘與數(shù)據(jù)保存的 電能表
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型屬于電能表掉電拉閘與數(shù)據(jù)保存領(lǐng)域，具體涉及一種前后級(jí)掉電檢測(cè) 及控制磁保持繼電器拉閘與數(shù)據(jù)保存的電能表。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，市場(chǎng)上做掉電拉閘與數(shù)據(jù)保存的電能表有單純檢測(cè)后級(jí)掉電，也有通過(guò)計(jì) 量芯片發(fā)出掉電中斷。單純檢測(cè)后級(jí)掉電的為了能在掉電時(shí)控制繼電器拉閘與保存數(shù)據(jù)， 必須在后級(jí)電路中增加很多電容，這樣既增加了成本，也隨著時(shí)間的推移電容儲(chǔ)電能力變 成差，不能再滿足拉閘與數(shù)據(jù)保存。計(jì)量芯片檢測(cè)掉電可以選擇半個(gè)周波檢測(cè)時(shí)間，也可以 選擇1個(gè)周波檢測(cè)時(shí)間，檢測(cè)時(shí)間短，電網(wǎng)有波動(dòng)會(huì)導(dǎo)致繼電器誤動(dòng)作，檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)時(shí)由于 計(jì)量芯片檢測(cè)是通過(guò)高通濾波器后檢測(cè)的，由于市電掉電快在半個(gè)周期內(nèi)電壓就為〇,導(dǎo)致 計(jì)量芯片不能完全捕獲到掉電。本實(shí)用新型能夠正確捕獲到掉電，也能有足夠的能量控制 繼電器拉閘與數(shù)據(jù)保存，有效彌補(bǔ)了上述缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本實(shí)用新型旨在解決上述現(xiàn)有技術(shù)在掉電時(shí)不能有效控制繼電器拉閘與數(shù)據(jù)存 儲(chǔ)的問(wèn)題，提出一種前后級(jí)掉電檢測(cè)及控制磁保持繼電器拉閘與數(shù)據(jù)保存的電能表。在掉 市電的瞬間就能正確捕獲到掉電，保證有充足的能量控制繼電器拉閘與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，使數(shù)據(jù) 保存更安全，并降低了單純后級(jí)檢測(cè)的成本，具有良好的應(yīng)用前景。
[0004] 本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：
[0005] -種前后級(jí)掉電檢測(cè)及控制磁保持繼電器拉閘與數(shù)據(jù)保存的電能表，它包括電源 模塊與控制模塊，所述電源模塊包括前級(jí)檢測(cè)單元與整流分壓?jiǎn)卧?所述控制模塊包括后 級(jí)檢測(cè)單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、繼電器單元、單片機(jī)和計(jì)量單元;所述的前級(jí)檢測(cè)單元、整流分 壓?jiǎn)卧⒑蠹?jí)檢測(cè)單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、繼電器單元和計(jì)量單元均與單片機(jī)的對(duì)應(yīng)信號(hào)端相 連。
[0006] 本實(shí)用新型的前級(jí)檢測(cè)單元包括由二極管D1-D3、電阻R1、R3、R4和穩(wěn)壓二極管VD1 構(gòu)成的整流限壓電路、以及由三極管Q1M、電阻1?5說(shuō)、1?5011、1?5211、電容05說(shuō)、05311構(gòu)成的前級(jí) 檢測(cè)電路，所述的二極管D1-D3構(gòu)成半波整流，二極管D1-D3的正極分別接電能表的三相電 源端，二極管D1-D3的負(fù)極分別連接電阻R1、R3、R4的一端，電阻R1、R3、R4的另一端并接后接 穩(wěn)壓二極管VD1的負(fù)極，穩(wěn)壓二極管VD1的正極作為整流限壓電路的輸出接前級(jí)檢測(cè)電路 的輸入即三極管Q1M的基極，三極管Q1M的發(fā)射極接地，集電極串聯(lián)電阻R51M后接3.3V電源， 三極管Q1M的集電極也與單片機(jī)的10口 VT_CHK相連；當(dāng)三相電源輸入時(shí)使所述穩(wěn)壓二極管 VD1的瞬時(shí)電壓高于穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓，所述單片機(jī)10 口 VT_CHK為低電平，當(dāng)三相電源輸入 時(shí)使所述穩(wěn)壓二極管VD1瞬時(shí)電壓低于穩(wěn)壓，所述單片機(jī)10 口 VT_CHK為高電平。
[0007] 本實(shí)用新型的后級(jí)檢測(cè)單元包括電阻R1P、R4P、R7P、穩(wěn)壓二極管D1P、三極管Q1P 和電容C2P、C3P，所述的電阻IMP的一端接電源端DC，電阻IMP的另一端接穩(wěn)壓二極管DIP的 負(fù)極，穩(wěn)壓二極管DIP的負(fù)極接三極管Q1P的基極，所述三極管Q1P的集電極連接上拉電阻 R1P的一端，三極管Q1P的集電極與電阻R1P的連接點(diǎn)與單片機(jī)的對(duì)應(yīng)輸入端VIN_INT相連， 所述三極管Q1P的發(fā)射極接地，三極管Q1P的發(fā)射極和基極之間并聯(lián)電容C3P和電阻R7P，當(dāng) 輸入電壓高于穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓和三極管Q1P的Vbe之和時(shí)，所述單片機(jī)VIN_INT腳為低電 平，當(dāng)輸入電壓低于穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓和三極管Q1P的Vbe之和時(shí)，所述單片機(jī)VIN_INT腳為 高電平。
[0008] 本實(shí)用新型的有益效果：
[0009] 本實(shí)用新型的電能表工作時(shí)所述單片機(jī)每毫秒檢測(cè)一次所述前級(jí)檢測(cè)的電平，發(fā) 現(xiàn)所述前級(jí)檢測(cè)檢測(cè)到掉電，所述單片機(jī)控所述制繼電器拉閘與所述數(shù)據(jù)保存，若所述后 級(jí)檢測(cè)也檢測(cè)到掉電并且所述制繼電器已經(jīng)拉閘與所述數(shù)據(jù)保存已經(jīng)結(jié)束則所述電能表 進(jìn)入休眠模式，等待所述后級(jí)檢測(cè)檢測(cè)到上電，所述電能表正常工作。若所述前級(jí)檢測(cè)到掉 電，所述后級(jí)檢測(cè)在10S內(nèi)未檢測(cè)到掉電，所述電能表控制所述繼電器合閘，并正常運(yùn)行。
[0010] 本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了在掉市電的瞬間就能正確捕獲到掉電，保證有充足的能量控制 繼電器拉閘與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，使數(shù)據(jù)保存更安全，并降低了單純后級(jí)檢測(cè)的成本，具有良好的應(yīng) 用前景。
【附圖說(shuō)明】
[0011] 圖1是本實(shí)用新型的前級(jí)檢測(cè)單元原理框圖之一。
[0012] 圖2是本實(shí)用新型的前級(jí)檢測(cè)單元原理框圖之二。
[0013] 圖3是本實(shí)用新型的后級(jí)檢測(cè)單元原理框圖。
[0014] 圖4是本實(shí)用新型的三相輸入瞬時(shí)電壓圖
[0015] 圖5是本實(shí)用新型的二相輸入瞬時(shí)電壓圖
[0016] 圖6是本實(shí)用新型的一相輸入瞬時(shí)電壓圖
[0017] 圖7是本實(shí)用新型的沒(méi)有輸入瞬時(shí)電壓圖
[0018] 圖8是本實(shí)用新型的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0020] -種前后級(jí)掉電檢測(cè)及控制磁保持繼電器拉閘與數(shù)據(jù)保存的電能表，它包括電源 模塊與控制模塊，所述電源模塊包括前級(jí)檢測(cè)單元與整流分壓?jiǎn)卧?所述控制模塊包括后 級(jí)檢測(cè)單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、繼電器單元、單片機(jī)和計(jì)量單元;所述的前級(jí)檢測(cè)單元、整流分 壓?jiǎn)卧?、后?jí)檢測(cè)單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、繼電器單元和計(jì)量單元均與單片機(jī)的對(duì)應(yīng)信號(hào)端相 連。
[0021] 本實(shí)用新型的前級(jí)檢測(cè)單元包括由二極管D1-D3、電阻R1、R3、R4和穩(wěn)壓二極管VD1 構(gòu)成的整流限壓電路、以及由三極管Q1M、電阻1?5說(shuō)、1?5011、1?5211、電容05說(shuō)、05311構(gòu)成的前級(jí) 檢測(cè)電路，所述的二極管D1-D3構(gòu)成半波整流，二極管D1-D3的正極分別接電能表的三相電 源端，二極管D1-D3的負(fù)極分別連接電阻R1、R3、R4的一端，電阻R1、R3、R4的另一端并接后接 穩(wěn)壓二極管VD1的負(fù)極，穩(wěn)壓二極管VD1的正極作為整流限壓電路的輸出接前級(jí)檢測(cè)電路 的輸入即三極管Q1M的基極，三極管Q1M的發(fā)射極接地，集電極串聯(lián)電阻R51M后接3.3V電源， 三極管Q1M的集電極也與單片機(jī)的10口 VT_CHK相連；當(dāng)三相電源輸入時(shí)使所述穩(wěn)壓二極管 VD1的瞬時(shí)電壓高于穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓，所述單片機(jī)10 口 VT_CHK為低電平，當(dāng)三相電源輸入 時(shí)使所述穩(wěn)壓二極管VD1瞬時(shí)電壓低于穩(wěn)壓，所述單片機(jī)10 口 VT_CHK為高電平。
[0022] 本實(shí)用新型的后級(jí)檢測(cè)單元包括電阻R1P、R4P、R7P、穩(wěn)壓二極管D1P、三極管Q1P 和電容C2P、C3P，所述的電阻R4P的一端接電源端DC，電阻R4P的另一端接穩(wěn)壓二極管D1P的 負(fù)極，穩(wěn)壓二極管DIP的負(fù)極接三極管Q1P的基極，所述三極管Q1P的集電極連接上拉電阻 R1P的一端，三極管Q1P的集電極與電阻R1P的連接點(diǎn)與單片機(jī)的對(duì)應(yīng)輸入端VIN_INT相連， 所述三極管Q1P的發(fā)射極接地，三極管Q1P的發(fā)射極和基極之間并聯(lián)電容C3P和電阻R7P，當(dāng) 輸入電壓高于穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓和三極管Q1P的Vbe之和時(shí)，所述單片機(jī)VIN_INT腳為低電 平，當(dāng)輸入電壓低于穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓和三極管Q1P的Vbe之和時(shí)，所述單片機(jī)VIN_INT腳為 高電平。
[0023]具體實(shí)施時(shí)，包括以下步驟：
[0024] (1)、前級(jí)檢測(cè)單元進(jìn)行掉電檢測(cè)，如果檢測(cè)到掉電，單片機(jī)控制繼電器單元拉閘 并由數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元儲(chǔ)存數(shù)據(jù)，如果檢測(cè)不到掉電，則持續(xù)檢測(cè)；
[0025] (2)、后級(jí)檢測(cè)單元進(jìn)行掉電檢測(cè)，如果也檢測(cè)到掉電，單片機(jī)降低主頻進(jìn)入休眠 狀態(tài)從而降低功耗，如果沒(méi)有檢測(cè)到掉電，則持續(xù)檢測(cè)10S;
[0026] 如果在10S內(nèi)后級(jí)檢測(cè)仍未檢測(cè)到掉電，單片機(jī)控制前述繼電器合閘，返回步驟 (1)，如果在10S內(nèi)檢測(cè)到掉電，則單片機(jī)降低主頻進(jìn)入休眠狀態(tài)；
[0027] (3)、后級(jí)檢測(cè)單元進(jìn)行后級(jí)上電檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)到后級(jí)上電，用戶通過(guò)按鍵控制繼 電器單元合閘，返回步驟(1)，當(dāng)未檢測(cè)到后級(jí)上電時(shí)，持續(xù)檢測(cè)。
[0028] 如圖1所示交流電A、B、C三相輸入，經(jīng)過(guò)D1、D2、D3二極管再經(jīng)過(guò)限流電阻R1、R3、R4 電阻，要使20V的所述穩(wěn)壓管導(dǎo)通并且所述Q1M三極管基極電壓達(dá)到0.7V，則所述交流電A、 B、C三相輸入的瞬時(shí)電壓大于等于20.7V。
[0029]在三相電輸入中會(huì)出現(xiàn)四種情況，情況一:所述交流電A、B、C三相全部有電壓;情 況二:所述交流電A、B、C三相只有兩相有電壓;情況三:所述交流電A、B、C三相只有一相有電 壓;情況四：所述交流電A、B、C三相全部沒(méi)電壓輸入。
[0030] 情況一:所述交流電A、B、C三相全部有電壓（如圖4)。在這個(gè)情況下在一個(gè)周期內(nèi) 最低瞬時(shí)電壓為220V*sin45約等于155.5V。全部大于20.7V。則所述前級(jí)檢測(cè)一直為低電 平。
[0031] 情況二:所述交流電A、B、C三相只有兩相電壓（如圖5)。在這個(gè)情況下在一個(gè)周期 內(nèi)只有tl、t2之間的電壓是大于20.7V的。在tl的角度=arcsin(20.7/230)，角度在0到90 度之間，所以tl的角度為6度，t2的角度為174+120=294度。市電頻率為50Hz，則在一個(gè)周期 內(nèi)瞬時(shí)電壓大于20.7V的時(shí)間等于(294-6)/360/50 = 16ms。所述前級(jí)檢測(cè)有16毫秒的低電 平4毫秒的高電平。
[0032]情況三:所述交流電A、B、C三相只有一相電壓（如圖6)。在這個(gè)情況下在一個(gè)周期 內(nèi)只有tl、t2之間的電壓是大于20.7V的。在tl的角度=arcsin(20.7/230)，角度在0到90 度之間，所以第一個(gè)藍(lán)線的角度為6度，t2的角度為174度。市電頻率為50Hz，則在一個(gè)周期 內(nèi)瞬時(shí)電壓大于20.7V的時(shí)間等于（174-6)/360/50約為9.5ms。所述前級(jí)檢測(cè)有9.5毫秒 的低電平10.5毫秒的高電平。
[0033]情況四：所述交流電A、B、C三相全部沒(méi)電壓輸入(如圖7)。在這個(gè)情況下在一個(gè)周 期內(nèi)沒(méi)有電壓是大于20.7V的。所述前級(jí)檢測(cè)有0毫秒的低電平20毫秒的高電平。
[0034] 枏據(jù)以h四種情況得出以下結(jié)論：
[0035] 這樣以lms的分辨率檢測(cè)所述前級(jí)檢測(cè)檢測(cè)的高電平時(shí)間若大于10.5ms則認(rèn)為掉 電。由于市電可能存在抖動(dòng)，需要持續(xù)檢測(cè)50ms的時(shí)間為高電平則認(rèn)為掉電，有一次低電平 則時(shí)間清〇從新開(kāi)始計(jì)時(shí)；當(dāng)所述前級(jí)檢測(cè)檢測(cè)到掉電，則控制繼電器拉閘與數(shù)據(jù)保存。 [0036] 如圖3所示：當(dāng)12V的輸入電壓低于7.5V時(shí)單片機(jī)10 口 VIN_INT腳會(huì)從低變高，單片 機(jī)會(huì)觸發(fā)上升沿中斷。則認(rèn)為所述后級(jí)檢測(cè)檢測(cè)到掉電，單片機(jī)進(jìn)入休眠。當(dāng)有12V電壓輸 入時(shí)單片機(jī)10口 VIN_INT腳會(huì)從高變低，單片機(jī)會(huì)觸發(fā)下降沿中斷，電能表從休眠狀態(tài)喚 醒。
[0037] 如圖8所示:為所述電能表工作流程。所述單片機(jī)每毫秒檢測(cè)前級(jí)是否掉電，當(dāng)前 級(jí)掉電，控制繼電器拉閘與數(shù)據(jù)保存，后級(jí)檢測(cè)到掉電，電能表進(jìn)入休眠狀態(tài)。當(dāng)所述后級(jí) 檢測(cè)檢測(cè)到上電電表工作，但繼電器必須由用戶通過(guò)按鍵合閘，避免家用電器的損壞。
[0038] 本實(shí)用新型未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種前后級(jí)掉電檢測(cè)及控制磁保持繼電器拉閘與數(shù)據(jù)保存的電能表，其特征是：它 包括電源模塊與控制模塊，所述電源模塊包括前級(jí)檢測(cè)單元與整流分壓?jiǎn)卧?所述控制模 塊包括后級(jí)檢測(cè)單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、繼電器單元、單片機(jī)和計(jì)量單元;所述的前級(jí)檢測(cè)單 元、整流分壓?jiǎn)卧?、后?jí)檢測(cè)單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、繼電器單元和計(jì)量單元均與單片機(jī)的對(duì) 應(yīng)信號(hào)端相連。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的前后級(jí)掉電檢測(cè)及控制磁保持繼電器拉閘與數(shù)據(jù)保存的電能 表，其特征是:所述前級(jí)檢測(cè)單元包括由二極管D1-D3、電阻R1、R3、R4和穩(wěn)壓二極管VDl構(gòu)成 的整流限壓電路、以及由三極管Q1M、電阻1?5謂、1?501、1?521、電容05謂、0531構(gòu)成的前級(jí)檢測(cè) 電路，所述的二極管D1-D3構(gòu)成半波整流，二極管D1-D3的正極分別接電能表的三相電源端， 二極管DI-D3的負(fù)極分別連接電阻Rl、R3、R4的一端，電阻Rl、R3、R4的另一端并接后接穩(wěn)壓 二極管VDl的負(fù)極，穩(wěn)壓二極管VDl的正極作為整流限壓電路的輸出接前級(jí)檢測(cè)電路的輸 入即三極管QlM的基極，三極管QlM的發(fā)射極接地，集電極串聯(lián)電阻R51M后接3.3V電源，三極 管QlM的集電極也與單片機(jī)的IO口VT_CHK相連。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的前后級(jí)掉電檢測(cè)及控制磁保持繼電器拉閘與數(shù)據(jù)保存的電能 表，其特征是:所述后級(jí)檢測(cè)單元包括電阻R1P、R4P、R7P、穩(wěn)壓二極管D1P、三極管QlP和電 容C2P、C3P，所述的電阻R4P的一端接電源端DC，電阻R4P的另一端接穩(wěn)壓二極管DlP的負(fù) 極，穩(wěn)壓二極管DlP的負(fù)極接三極管QlP的基極，所述三極管QlP的集電極連接上拉電阻RlP 的一端，三極管QlP的集電極與電阻RlP的連接點(diǎn)與單片機(jī)的對(duì)應(yīng)輸入端VIN_INT相連，所述 三極管QlP的發(fā)射極接地，三極管QlP的發(fā)射極和基極之間并聯(lián)電容C3P和電阻R7P。
【文檔編號(hào)】G01R22/06GK205562677SQ201620158066
【公開(kāi)日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年3月2日
【發(fā)明人】彭建忠, 陸建淮, 張祥甫, 魏懿, 張磊
【申請(qǐng)人】江蘇林洋能源股份有限公司