CN105203985A - 一种电表强弱电隔离检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电表强弱电隔离检测装置，其包括有第一隔离检测支路、第二隔离检测支路和主控单元，第一隔离检测支路的输入端连接电表的火线L，第一隔离检测支路用于当火线L与直流地相连时，输出第一检测信号；第二隔离检测支路的输入端连接电表的零线N，第二隔离检测支路用于当零线N与直流地相连时，输出第二检测信号；第一隔离检测支路输出的第一检测信号以及第二隔离检测支路输出的第二检测信号分别传输至主控单元，主控单元根据第一检测信号和第二检测信号这两路检测信号的高低电位状态，判断火线L和零线N之一是否与直流地相连，同时还可以判断与直流地相连的是火线L还是零线N，从而实现对电表强弱电隔离状态的检测。

Description

一种电表强弱电隔离检测装置

技术领域

本发明涉及电表检测技术领域，尤其涉及一种电表强弱电隔离检测装置。

背景技术

随着电力和电子产业的蓬勃发展，电表作为用户和电力公司的交易平台，其作用至关重要。为了满足各方面的需求，电表设计也朝着复费率、精确计量、智能化和网络化的方向发展，在工业用户的电力***中，电表从性能上还要满足恶劣的工作环境，比如电压高、电流大、负荷重等条件。然而，电表厂家生产出来的电表，若想了解电表接口是否符合规范所规定的参数时就可以对其进行测试，或者根据电科院在测试电表接口是否符合规范时的参数来判断电表通信接口是否符合要求。

现有电表包括强电(市电)和弱电部分，如图11所示，电表内部的主板等弱电部分通常由电源模块4供电，为了减少成本，通常将火线L和零线N之一与电源模块4输出侧的直流地相连，使得电表的强弱电之间处于非隔离状态，而通常对于电表而言，则要求电表的强弱电隔离，以消除触电隐患。但是现有的电表中，由于无法确定电表的强弱电是否隔离，进而缺少能检测强弱电隔离状态的功能，对用户的使用过程造成不便。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种能够有效检测电表强弱电隔离状态的电表强弱电隔离检测装置。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案。

一种电表强弱电隔离检测装置，其包括：第一隔离检测支路，所述第一隔离检测支路的输入端连接于电表的火线L，所述第一隔离检测支路用于当所述火线L与直流地相连时，输出第一检测信号；第二隔离检测支路，所述第二隔离检测支路的输入端连接所述电表的零线N，所述第二隔离检测支路用于当所述零线N与直流地相连时，输出第二检测信号；主控单元，所述主控单元分别连接于所述第一隔离检测支路的输出端和第二隔离检测支路的输出端，所述主控单元用于接收所述第一检测信号和第二检测信号，并根据所述第一检测信号和第二检测信号判断所述火线L和零线N之一是否与直流地相连以及判断与直流地相连的是火线L还是零线N。

优选地，所述第一隔离检测支路包括有二极管D213，所述二极管D213的阴极接火线L，其阳极通过依次串联的电阻R232和电阻R236而连接于高电位，所述电阻R232与电阻R236的连接点与直流地之间连接有二极管D215，所述二极管D215的阳极接直流地，所述电阻R232与电阻R236的连接点用于输出第一检测信号；所述第二隔离检测支路包括有二极管D214，所述二极管D214的阴极接零线N，其阳极通过依次串联的电阻R234和电阻R244而连接于高电位，所述电阻R234与电阻R244的连接点与直流地之间连接有二极管D216，所述二极管D216的阳极接直流地，所述电阻R234与电阻R244的连接点用于输出第二检测信号。

优选地，还包括有一启动支路，所述启动支路连接于主控单元，所述启动支路用于执行主控单元输出的启动信号而向第一隔离检测支路和第二隔离检测支路输出高电位供电电压。

优选地，所述启动支路包括有NPN管Q208和P沟道MOS管Q209，所述NPN管Q208的基极连接于主控单元，所述NPN管Q208的发射极接低电位，其集电极连接P沟道MOS管Q209的栅极，所述P沟道MOS管Q209的源极接直流电源端且该源极与栅极之间连接有电阻R230，所述P沟道MOS管Q209的漏极用于输出高电位供电电压。

优选地，还包括有一满载状态检测支路，所述满载状态检测支路包括有NPN管Q203、P沟道MOS管Q205及一电压检测支路，所述NPN管Q203的基极用于接入主控单元输出的满载信号，所述NPN管Q203的发射极接低电位，其集电极连接P沟道MOS管Q205的栅极，所述P沟道MOS管Q205的源极接电源模块的输出端且该源极与栅极之间连接有电阻R213，所述P沟道MOS管Q205的漏极通过一电阻R222接直流地，所述电压检测支路用于检测电源模块输出端的电压信号而传输至主控单元的模拟量端口，所述主控单元根据该电压信号的大小判断电源模块是否达到满载状态。

优选地，还包括有：电池、充电支路和电量采集支路，其中：所述电量采集支路的输出端连接于主控单元，其用于检测电池输出端的电压信号而传输至主控单元的模拟量端口，并且当电池的输出电压小于预设值时，由主控单元输出充电指令；所述充电支路的控制端连接于主控单元，所述充电支路用于执行主控单元输出的充电指令而对电池充电。

优选地，还包括有一电池唤醒支路，所述电池唤醒支路包括有NPN管Q200和P沟道MOS管Q204，所述NPN管Q200的基极用于接入主控单元输出的唤醒信号，所述NPN管Q200的发射极接直流地，其集电极连接P沟道MOS管Q204的栅极，所述P沟道MOS管Q204的源极接电池的输出端且该源极与栅极之间连接有电阻R211，所述P沟道MOS管Q204漏极的电压通过一集成稳压器U205稳压，该集成稳压器U205的输出端作为直流电源端。

优选地，所述NPN管Q200基极与主控单元之间的线路上设有二极管D218和反相器U202，所述二极管D218的阴极与主控单元相连，所述二极管D218的阳极与反相器U202的输入端相连，所述反相器U202输出端的电压传输至NPN管Q200的基极。

优选地，还包括有一提示单元，所述提示单元连接于主控单元，所述提示单元用于接收主控单元输出的控制指令而发出相应提示。

优选地，还包括有一红外通信接口，所述红外通信接口电连接于主控单元，所述红外通信接口用于将其接收的红外光信号转换为电信号而传输至主控单元和/或执行主控单元输出的控制指令而发出红外光信号。

本发明公开的电表强弱电隔离检测装置中，第一隔离检测支路输出的第一检测信号以及第二隔离检测支路输出的第二检测信号分别传输至主控单元，主控单元根据第一检测信号和第二检测信号这两路检测信号的高低电位状态，可以有效判断出火线L和零线N之一是否与直流地相连，同时还可以判断与直流地相连的是火线L还是零线N，从而实现对电表强弱电隔离状态的检测。

附图说明

图1为本发明电表强弱电隔离检测装置实施例的原理框图。

图2为本发明电表强弱电隔离检测装置实施例中的第一隔离检测支路和第二隔离检测支路的电路图。

图3为本发明电表强弱电隔离检测装置实施例中的启动支路的电路图。

图4为本发明电表强弱电隔离检测装置实施例中的主控单元的电路图。

图5为本发明电表强弱电隔离检测装置实施例中的满载状态检测支路的电路图。

图6为本发明电表强弱电隔离检测装置实施例中的充电支路和电量采集支路的电路图。

图7为本发明电表强弱电隔离检测装置实施例中的电池唤醒支路的电路图。

图8为本发明电表强弱电隔离检测装置实施例中的显示屏及其***电路的电路图。

图9为本发明电表强弱电隔离检测装置实施例中的红外通信接口的电路图。

图10为本发明电表强弱电隔离检测装置实施例中的取电支路的电路图。

图11为现有技术的强弱电非隔离状态下的电表的电源模块的电路图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作更加详细的描述。

本发明公开了一种电表强弱电隔离检测装置，如图1所示，其包括有第一隔离检测支路1、第二隔离检测支路2和主控单元9，其中：

第一隔离检测支路1的输入端连接电表的火线L，第一隔离检测支路1用于当火线L与直流地相连时，输出第一检测信号；

第二隔离检测支路2的输入端连接电表的零线N，第二隔离检测支路2用于当零线N与直流地相连时，输出第二检测信号；

主控单元9分别连接于第一隔离检测支路1的输出端和第二隔离检测支路2的输出端，主控单元9用于接收第一检测信号和第二检测信号，并根据接收到的第一检测信号和第二检测信号两路检测信号判断火线L和零线N之一是否与直流地相连以及判断与直流地相连的是火线L还是零线N。请参照图4，该主控单元9包括有处理器U101及其***电路。

本发明实施例的电表强弱电隔离检测装置，利用第一隔离检测支路1输出第一检测信号，利用第二隔离检测支路2输出第二检测信号，主控单元9根据这两路检测信号的高低电位状态，可以有效判断出火线L和零线N之一是否与直流地相连，同时还可以判断与直流地相连的是火线L还是零线N，从而实现对电表的强弱电隔离状态的检测，并给出报警提示，以便保证操作电表的人员安全。

作为一种优选方式，请参照图1和图2，第一隔离检测支路1包括有二极管D213，二极管D213的阴极接电表的火线L，其阳极通过依次串联的电阻R232和电阻R236而连接于高电位，电阻R232与电阻R236的连接点与直流地之间连接有二极管D215，二极管D215的阳极接直流地，电阻R232与电阻R236的连接点用于输出第一检测信号；

第二隔离检测支路2包括有二极管D214，二极管D214的阴极接电表的零线N，其阳极通过依次串联的电阻R234和电阻R244而连接于高电位，电阻R234与电阻R244的连接点与直流地之间连接有二极管D216，二极管D216的阳极接直流地，电阻R234与电阻R244的连接点用于输出第二检测信号。

上述第一隔离检测支路1的工作原理为：当电表的火线L未接直流地时，二极管D213的阴极相对于直流侧而言呈悬空状态，电阻R232未加载电压，电阻R232和电阻R236的连接点呈高电位，即第一检测信号为高电位信号，当火线L接直流地时，电阻R236、电阻R232和二极管D213构成回路，电阻R232有电流流过，电阻R232和电阻R236分压而将二者连接点的电压拉低，实际应用中，通过对电阻R232、电阻R236阻值的合理选择，可以令该点电压接近低电位，使得第一检测信号趋近于低电位信号，其中二极管D213和二极管D215的作用在于，当零线N接直流地时，交流电的正向电流被二极管D213截止，反向电流依次经过二极管D215、电阻R232和二极管D213传输至火线，交流电压承载与电阻R232上，从而避免交流电流对直流侧的干扰和冲击，起到保护作用。第二隔离检测支路2的电路原理与第一隔离检测支路1的电路原理相同，此处不再赘述。

本实施例中，所述电阻R232和电阻R236的连接点还连接一续流二极管D209的阳极，续流二极管D209的阴极用于输出第一检测信号，该续流二极管D209的阴极还连接一PNP管Q210的发射极，PNP管Q210的集电极接低电位，其基极连接于两个分压电阻R258、R243的连接点，两个分压电阻R258、R243的两端分别接高电位和直流地；电阻R234和电阻R244的连接点还连接一续流二极管D210的阳极，续流二极管D210的阴极用于输出第二检测信号，该续流二极管D210的阴极还连接一PNP管Q211的发射极，PNP管Q211的集电极接低电位，其基极连接于两个分压电阻R260、R245的连接点，两个分压电阻R260、R245的两端分别接高电位和直流地。上述电路中，以第一隔离检测支路1为例，当电阻R232和电阻R236的连接点电压过高时，PNP管Q210导通而将续流二极管D209阴极的电压拉低，从而对处理器起到保护作用，能够避免处理器误判以及避免受到较高电压的冲击。

请参照图1和图3，该电表强弱电隔离检测装置还包括有一启动支路3，启动支路3连接于主控单元9，该启动支路3用于执行主控单元9输出的启动信号而向第一隔离检测支路1和第二隔离检测支路2输出高电位供电电压。进一步地，启动支路3包括有NPN管Q208和P沟道MOS管Q209，NPN管Q208的基极连接于主控单元9，NPN管Q208的发射极接低电位，其集电极连接P沟道MOS管Q209的栅极，P沟道MOS管Q209的源极接直流电源端且该源极与栅极之间连接有电阻R230，P沟道MOS管Q209的漏极用于输出高电位供电电压。其中，当NPN管Q208的基极接收到高电平信号而导通时，P沟道MOS管Q209随之导通，进而将直流电源端的电压从漏极输出而作为第一隔离检测支路1和第二隔离检测支路2的高电位供电电压。

请参照图1、图4、图5和图11，本发明实施例的电表强弱电隔离检测装置还包括有一满载状态检测支路10，该满载状态检测支路10包括有NPN管Q203、P沟道MOS管Q205及一电压检测支路5，NPN管Q203的基极用于接入主控单元9输出的满载信号，NPN管Q203的发射极接低电位，其集电极连接P沟道MOS管Q205的栅极，P沟道MOS管Q205的源极接电源模块4的输出端12V且该源极与栅极之间连接有电阻R213，P沟道MOS管Q205的漏极通过一电阻R222接直流地，电压检测支路5用于检测电源模块4输出端的电压信号而传输至主控单元9的模拟量端口AD8，主控单元9根据该电压信号的大小判断电源模块4是否达到满载状态。其中，主控单元9通过电压检测支路5实时采集电源模块4的输出电压，再控制NPN管Q203导通，使得P沟道MOS管Q205随之导通而对电阻R222加载电压，再计算该电压与电阻R222的比值，通过判断该比值是否达到预设电流值而得出电源模块4的满载情况以及带负载能力。

本实施例中，请参照图1和图6，电表强弱电隔离检测装置还包括有：电池、充电支路6和电量采集支路7，其中：电量采集支路7的输出端连接于主控单元9，其用于检测电池输出端VBAT的电压信号而传输至主控单元9的模拟量端口AD9，并且当电池的输出电压小于预设值时，由主控单元9输出充电指令；充电支路6的控制端连接于主控单元9，充电支路6用于执行主控单元9输出的充电指令而对电池充电，进而实现对电池的自动充电控制。

进一步地，请参照图1和图7，电表强弱电隔离检测装置还包括有一电池唤醒支路8，该电池唤醒支路8包括有NPN管Q200和P沟道MOS管Q204，NPN管Q200的基极用于接入主控单元9输出的唤醒信号，NPN管Q200的发射极接直流地，其集电极连接P沟道MOS管Q204的栅极，P沟道MOS管Q204的源极接电池的输出端VBAT且该源极与栅极之间连接有电阻R211，P沟道MOS管Q204漏极的电压通过一集成稳压器U205稳压，该集成稳压器U205的输出端作为直流电源端。当电表强弱电隔离检测装置供电异常时，主控单元9通过输出唤醒信号使得NPN管Q200导通，而P沟道MOS管Q204随之导通，以令直流电源端产生供电电压。

该电池唤醒支路8中，NPN管Q200基极与主控单元9之间的线路上设有二极管D218和反相器U202，二极管D218的阴极与主控单元9相连，二极管D218的阳极与反相器U202的输入端相连，反相器U202输出端的电压传输至NPN管Q200的基极。该反相器U202的作用在于提高唤醒信号的带负载能力。

在实际应用中，电表掉电时才启用电池唤醒支路8，在电表正常上电的情况下，电表强弱电隔离检测装置从电表直接取电，当如图10所示，本实施例通过取电支路13从电表取电，电表上电时，NPN管Q207导通，MOS管Q213随之导通，并将电表的供电电压传输至DC-DC稳压器U200的输入端VIN，由DC-DC稳压器U200输出端SW为电表强弱电隔离检测装置提供稳定的供电电压。

请参照图1和图8，该电表强弱电隔离检测装置还包括有一提示单元11，提示单元11连接于主控单元9，提示单元11用于接收主控单元9输出的控制指令而发出相应提示。优选地，提示单元11包括有一液晶屏P300，液晶屏P300电连接于主控单元9，液晶屏P300用于执行主控单元9输出的显示指令而显示数据，以便于用户观察强弱电间的隔离状态以及查看火线L和零线N中的哪一线路连接直流地，从而更具人性化且更加直观。

请参照图1和图9，电表强弱电隔离检测装置还包括有一红外通信接口12，该红外通信接口12电连接于主控单元9，红外通信接口12用于将其接收的红外光信号转换为电信号而传输至主控单元9和/或执行主控单元9输出的控制指令而发出红外光信号。该红外通信接口12进一步包括红外接收器HIR100、三极管(Q100、Q101、Q102)和红外发射管D100，红外接收器HIR100将其接收的红外光转换为电信号并传输至主控单元9，主控单元9通过控制三极管(Q100、Q101、Q102)的通断而驱动红外发射管D100发射出预设的红外编码，利用该红外通信接口12，可以方便与主控单元9与遥控器等其他设备交互通信，实现通过红外读取测试数据等，也使测试操作更加安全。

本发明实施例的电表强弱电隔离检测装置中，通过第一隔离检测支路1可以获得第一检测信号，通过第二隔离检测支路2可以获得第二检测信号，主控单元9根据这两路检测信号的高低电位状态，可以有效判断出火线L和零线N之一是否与直流地相连，同时还可以判断与直流地相连的是火线L还是零线N，从而实现对电表强弱电隔离状态的检测。此外，该电表强弱电隔离检测装置还带有满载状态检测、电池唤醒以及液晶显示等特点，从而更具准确性和可靠性。

以上所述只是本发明较佳的实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的技术范围内所做的修改、等同替换或者改进等，均应包含在本发明所保护的范围内。

Claims (10)

1.一种电表强弱电隔离检测装置，其特征在于，包括：

第一隔离检测支路，所述第一隔离检测支路的输入端连接于电表的火线L，所述第一隔离检测支路用于当所述火线L与直流地相连时，输出第一检测信号；

第二隔离检测支路，所述第二隔离检测支路的输入端连接所述电表的零线N，所述第二隔离检测支路用于当所述零线N与直流地相连时，输出第二检测信号；

主控单元，所述主控单元分别连接于所述第一隔离检测支路的输出端和第二隔离检测支路的输出端，所述主控单元用于接收所述第一检测信号和第二检测信号，并根据所述第一检测信号和第二检测信号判断所述火线L和零线N之一是否与直流地相连以及判断与直流地相连的是火线L还是零线N。

2.如权利要求1所述的电表强弱电隔离检测装置，其特征在于，所述第一隔离检测支路包括有二极管D213，所述二极管D213的阴极接所述火线L，其阳极通过依次串联的电阻R232和电阻R236而连接于高电位，所述电阻R232与电阻R236的连接点与直流地之间连接有二极管D215，所述二极管D215的阳极接直流地，所述电阻R232与电阻R236的连接点用于输出所述第一检测信号；

所述第二隔离检测支路包括有二极管D214，所述二极管D214的阴极接所述零线N，其阳极通过依次串联的电阻R234和电阻R244而连接于高电位，所述电阻R234与电阻R244的连接点与直流地之间连接有二极管D216，所述二极管D216的阳极接直流地，所述电阻R234与电阻R244的连接点用于输出所述第二检测信号。

3.如权利要求1所述的电表强弱电隔离检测装置，其特征在于，还包括有一启动支路，所述启动支路连接于主控单元，所述启动支路用于执行主控单元输出的启动信号而向所述第一隔离检测支路和第二隔离检测支路输出高电位供电电压。

4.如权利要求3所述的电表强弱电隔离检测装置，其特征在于，所述启动支路包括有NPN管Q208和P沟道MOS管Q209，所述NPN管Q208的基极连接于所述主控单元，所述NPN管Q208的发射极接低电位，其集电极连接P沟道MOS管Q209的栅极，所述P沟道MOS管Q209的源极接直流电源端且该源极与栅极之间连接有电阻R230，所述P沟道MOS管Q209的漏极用于输出所述高电位供电电压。

5.如权利要求1所述的电表强弱电隔离检测装置，其特征在于，还包括有一满载状态检测支路，所述满载状态检测支路包括有NPN管Q203、P沟道MOS管Q205及一电压检测支路，所述NPN管Q203的基极用于接入所述主控单元输出的满载信号，所述NPN管Q203的发射极接低电位，其集电极连接P沟道MOS管Q205的栅极，所述P沟道MOS管Q205的源极接电源模块的输出端且该源极与栅极之间连接有电阻R213，所述P沟道MOS管Q205的漏极通过一电阻R222接直流地，所述电压检测支路用于检测电源模块输出端的电压信号而传输至主控单元的模拟量端口，所述主控单元根据该电压信号的大小判断电源模块是否达到满载状态。

6.如权利要求1所述的电表强弱电隔离检测装置，其特征在于，还包括有：电池、充电支路和电量采集支路，其中：

所述电量采集支路的输出端连接于主控单元，其用于检测电池输出端的电压信号而传输至主控单元的模拟量端口，并且当电池的输出电压小于预设值时，由主控单元输出充电指令；

所述充电支路的控制端连接于主控单元，所述充电支路用于执行主控单元输出的充电指令而对电池充电。

7.如权利要求1所述的电表强弱电隔离检测装置，其特征在于，还包括有一电池唤醒支路，所述电池唤醒支路包括有NPN管Q200和P沟道MOS管Q204，所述NPN管Q200的基极用于接入主控单元输出的唤醒信号，所述NPN管Q200的发射极接直流地，其集电极连接P沟道MOS管Q204的栅极，所述P沟道MOS管Q204的源极接电池的输出端且该源极与栅极之间连接有电阻R211，所述P沟道MOS管Q204漏极的电压通过一集成稳压器U205稳压，该集成稳压器U205的输出端作为直流电源端。

8.如权利要求7所述的电表强弱电隔离检测装置，其特征在于，所述NPN管Q200基极与主控单元之间的线路上设有二极管D218和反相器U202，所述二极管D218的阴极与主控单元相连，所述二极管D218的阳极与反相器U202的输入端相连，所述反相器U202输出端的电压传输至NPN管Q200的基极。

9.如权利要求1所述的电表强弱电隔离检测装置，其特征在于，还包括有一提示单元，所述提示单元连接于主控单元，所述提示单元用于接收主控单元输出的控制指令而发出相应提示。

10.如权利要求1所述的电表强弱电隔离检测装置，其特征在于，还包括有一红外通信接口，所述红外通信接口电连接于主控单元，所述红外通信接口用于将其接收的红外光信号转换为电信号而传输至主控单元和/或执行主控单元输出的控制指令而发出红外光信号。