專利名稱：一種電表繼電器拉合閘控制電路以及智能電表的制作方法
技術領域：
本實用新型主要涉及一種應用于電表的拉合閘控制電路，以及一種具有此控制電路的智能電表。
背景技術：
隨著智能電網的發展需要，預付費、載波通訊、遠程抄表、遠程控制等功能逐漸應用于電表上。電表的拉合閘功能成為控制供電的必備電路。傳統的拉合閘電路由變壓器供電，H橋控制拉合閘，存在著以下幾個問題在低電壓輸入時拉合閘電壓不夠導致拉合閘動作失敗橋電路復雜，防護設計不當容易被關斷時的反向電動勢擊穿三極管；變壓器電源內阻小，上下橋臂一起導通會燒三極管導致拉合閘電路失效等問題。

實用新型內容本實用新型旨在解決現有技術存在的缺陷，設計一種應用于電表的拉合閘控制電路，能有效避免拉合閘電路中電流過大而導致失效或損壞的情況出現，并提供一種具有節能降耗電源方案的電表。為了實現上述設計目的，本實用新型通過以下技術方案來實現技術方案1:一種電表繼電器拉合閘控制電路，包括阻容降壓電路、功率控制電路，進一步包括恒流充電電路、均壓電路和開關電路，其中電網零線N和火線L電壓信號接入阻容降壓電路的輸入端，所述阻容降壓電路的輸出端電連接至功率控制電路，所述功率控制電路電連接至恒流充電電路，所述恒流充電電路進一步電連接至相互耦合的均壓電路和開關電路，所述開關電路通過其繼電器進行拉合閘動作。進一步地，在本實用新型的優選實施例中，所述阻容降壓電路是由電阻M0V1，R1、安規電容Cl、二極管Dl，D3, D4以及電解電容El組成，其中在阻容降壓電路的零線N和火線L線路之間，接設有電阻M0V1，所述電阻MOVl為壓敏電阻；進一步接設有二極管D3，D4，所述二極管D3，D4為穩壓二極管，用于對阻容降壓電路外接的供電電源設定鉗位電壓；進一步接設有電解電容El。進一步地，在本實用新型的優選實施例中，所述功率控制電路是由電阻R2, R3, R4, R5，三極管Ql，Q5，二極管D2組成，其中電阻R2為電流采樣電阻，其并接于穩壓二極管D4，當一個外接供電電源通過阻容降壓電路對電表進行供電外，剩余電流通過所述電阻R2流回至阻容降壓電路；電阻R3通過穩壓二極管D3，D4之間連接于三極管Q5，三極管Q1，Q5之間接設電阻R4，R5。進一步地，在本實用新型的優選實施例中，所述均壓電路是由穩壓二極管D5，D6、電阻R8，R9以及拉合閘電容E2，E3組成，其中所述拉合閘電容E2，E3外接至一個外接供電電源；所述二極管D5，D6并接于拉合閘電容E2，E3以使得拉合閘電容E2，E3的充電電壓均等和mA級電流損耗；所述電阻R8，R9進一步并接于拉合閘電容E2，E3且外接至電表處理器的ADC采樣端口。[0009]進一步地，在本實用新型的優選實施例中，所述恒流充電電路是由電阻R7，R6和三極管Q2，Q3組成，其中電阻R7并接于三極管Q2的發射極與基極之間，電阻R6并接于三極管Q3的基極與集電極之間，所述三極管Q2，Q3相互耦合以組成一個橫流電路。進一步地，在本實用新型的優選實施例中，所述開關電路是由電阻Rio, Rll, R12, R13, R14, R15、三極管Q4, Q6, Q7和繼電器組成，其中電阻R13，R14組成下拉電阻；三極管Q4，Q6與電阻R10，Rll, R12耦合連接以控制繼電器閉合；三極管Q7與電阻R15耦合連接以控制繼電器斷開。 進一步地，在本實用新型的優選實施例中，當電阻R2兩端的電壓達到三極管Q5的導通電壓時，電阻R2兩端的電壓通過電阻R3使所述三極管Q5導通，從而又通過電阻R5使得三極管Ql導通，所述三極管Ql對后級電路進行供電。當后級電路供電電流增加時，流過電阻R2的電流減小最終使得三極管Q5處于放大狀態，三極管Ql通過電阻R4上拉至放大狀態以限制對后級電路的供電電流。當電表所需工作電流增加時，電阻R2調節后使后級電路的電流減小。當電表電路需要瞬態大電流供電時，存儲在所述拉合閘電容E2，E3中的電能通過二極管D2提供瞬態放電電流；功率控制電路優先保證電表功能電路部分的常態供電和瞬態大電流供電需求，多余的電能再對后端的非常態工作電路進行供電。當拉合閘電容E2，E3未充滿電時，電阻R6對三極管Q3下拉使其導通，電流通過電阻R7和三極管Q3對后端拉合閘電容E2，E3充電，電流流過電阻R7產生的電壓降使得三極管Q2導通，三極管Q2導通又限制了三極管Q3的導通，同時限制電阻R7的電流從而形成一個橫流電路。當所述拉合閘電容E2，E3充滿電時，所述橫流電路本身不再消耗電流，提高了電源效率。恒流充電電路相比串電阻限流充電整個充電環節電流恒定，減小了上電時的沖擊電流，縮短了充電時間。技術方案2 :—種智能電表，它包括處理器和顯示電路，進一步包括供電電源VCC，以及如前所述的繼電器拉合閘控制電路，其中阻容降壓電路連接供電電源VCC并通過其二極管D3，D4將供電電源VCC的電壓值鉗位為24V ;所述供電電源VCC進一步連接至顯示電路、處理器及均壓電路并為之提供工作電壓；所述處理器通過ADC采樣端口連接至均壓電路(4)并判斷其拉合閘電容E2，E3是否充電完畢以進行拉合閘操作。進一步地，在本實用新型的優選實施例中，處理器可以通過ADC采樣端口判斷拉合閘電容E2，E3是否充電完畢可以進行拉合閘操作，提高了每次拉合閘操作的可靠性。進一步地，在本實用新型的優選實施例中，電阻R13，R14組成的下拉電阻保證處理器在完成I/o初始化前不會對繼電器進行誤操作。在合閘操作時，處理器的合閘信號通過R12，Q6, Rll使得Q4導通，E2中存儲的電能通過Q4對繼電器供電使繼電器吸合；在拉閘操作時，處理器的拉閘信號通過R15使Q7導通，E3中存儲的電能通過Q7對繼電器供電使繼電器拉閘。本實用新型的有益效果是顯而易見的，本實用新型拉合閘電路能夠有效避免因拉合閘電壓過壓或不足而造成的故障隱患，電路結構簡單，同時提供了一種有效利用供電電壓的電源方案。本實用新型的技術方案適用范圍極廣泛，并能夠對電表內部電路設計降低成本。

[0016]本實用新型的優選實施方式將在以下通過參照附圖的方式加以詳細體現，圖中的相同功能組件/模塊以相同符號加以標記，其中的圖1為本實用新型電表繼電器拉合閘控制電路的優選實施例的電路原理圖；圖2為本實用新型智能電表的結構原理圖。
具體實施方式
參照圖1，本實用新型電表繼電器拉合閘控制電路的優選實施例包括阻容降壓電路1、功率控制電路2，進一步包括恒流充電電路3、均壓電路4和開關電路5，其中電網零線N和火線L電壓信號接入阻容降壓電路I的輸入端，所述阻容降壓電路I的輸出端電連接至功率控制電路2，所述功率控制電路2電連接至恒流充電電路3，所述恒流充電電路3進一步電連接至相互耦合的均壓電路4和開關電路5，所述開關電路5通過其繼電器K進行拉合閘動作。在本實用新型的優選實施例中，阻容降壓電路I是由電阻M0V1，R1、安規電容Cl、二極管D1，D3，D4以及電解電容El組成，其中在阻容降壓電路I的零線N和火線L線路之間接設有電阻MOVl，所述電阻MOVl為壓敏電阻；進一步接設有二極管D3，D4，所述二極管D3，D4為穩壓二極管，用于對阻容降壓電路(I)外接的供電電源VCC設定鉗位電壓；進一步接設有電解電容El。通過D3與D4的鉗位使得VCC電壓為24V。VCC電路除為電表的計量芯片，MCU，液晶驅動等供電外還負責為拉合閘電容充電。在本實用新型的優選實施例中，功率控制電路2是由電阻R2，R3, R4, R5，三極管Ql, Q5，二極管D2組成，其中電阻R2為電流采樣電阻，其并接于穩壓二極管D4，當一個外接供電電源VCC通過阻容降壓電路I對電表進行供電外，剩余電流通過所述電阻R2流回至阻容降壓電路I ;電阻R3通過穩壓二極管D3，D4之間連接于三極管Q5，三極管Ql，Q5之間接設電阻R4，R5。其中，R2為電流采樣電阻，由阻容降壓電路I組成的恒流源除給電表功能電路供電流外，剩下的電流通過R2流回恒流源電路。當R2兩端的電壓達到Q5的導通電壓時，R2兩端的電壓通過R3使Q5導通，Q5導通又通過R5使得Ql導通，Ql對后端電路進行供電，當后端電路供電電流增加時，流過R2的電流減小最終Q5處于放大狀態，Ql通過R4上拉處于放大狀態限制了對后端電路的供電電流。當電表功能電路部分電流需求增加時，通過R2調節后給后端電路的電流減小。當功能電路需要瞬態大電流供電時，存儲在拉合閘電容中的電能又可以通過D2提供瞬態放電電流。功率控制電路優先保證電表功能電路部分的常態供電和瞬態大電流供電需求，多余的電能再對后端的非常態工作電路進行供電。參照圖2，在本實用新型的優選實施例中，均壓電路4是由穩壓二極管D5，D6、電阻R8，R9以及拉合閘電容E2，E3組成，其中所述拉合閘電容E2，E3外接至一個外接供電電源VCC ;所述二極管D5，D6并接于拉合閘電容E2，E3以使其充電電壓均等且為mA級電流損耗；所述電阻R8，R9進一步并接于拉合閘電容E2，E3且外接至電表處理器10的ADC采樣端口。D5, D6保證了 2個串聯的拉合閘電容充電電壓相等，同時又避免常規電容分壓電阻帶的mA級電流損耗。R8和R9組成的分壓電阻連處理器的ADC采樣口，處理器可以通過ADC采樣判斷拉合閘電容是否充電完畢可以進行拉合閘操作，提高了每次拉合閘操作的可靠性。參照圖1和圖2，在本實用新型的優選實施例中，恒流充電電路3是由電阻R7，R6和三極管Q2，Q3組成，其中電阻R7并接于三極管Q2的發射極與基極之間，電阻R6并接于三極管Q3的基極與集電極之間，所述三極管Q2，Q3相互耦合以組成一個橫流電路。當拉合閘電容E2，E3未充滿電時，R6對Q3下拉導致Q3導通，電流通過R7，Q3對后端拉合閘電容充電，電流流過R7產生的電壓降使得Q2導通，Q2導通又限制了 Q3的導通，反過來又限制了 R7的電流從而形成一個橫流電路，當后端拉合閘電容充滿電時，橫流電路本身不再消耗電流，提高了電源效率。恒流充電電路相比串電阻限流充電整個充電環節電流恒定，減小了上電時的沖擊電流，縮短了充電時間。在本實用新型的優選實施例中，開關電路5是由若干個電阻RIO, Rll, R12, R13, R14, R15、三極管Q4, Q6, Q7和繼電器K組成，其中電阻R13，R14組成下拉電阻；三極管Q4，Q6與電阻R10，R11，R12耦合連接以控制繼電器K閉合；三極管Q7與電阻R15耦合連接以控制繼電器K斷開。R13，R14組成的下拉電阻保證處理器在完成I/O初始化前不會對繼電器進行誤操作。合閘操作時，處理器的合閘信號通過R12，Q6, Rll使得Q4導通，E2中存儲的電能通過Q4對繼電器供電使繼電器吸合。拉閘操作時，處理器的拉閘信號通過R15使Q7導通，E3中存儲的電能通過Q7對繼電器供電使繼電器拉閘。當電阻R2兩端的電壓達到三極管Q5的導通電壓時，電阻R2兩端的電壓通過電阻R3使所述三極管Q5導通，從而又通過電阻R5使得三極管Ql導通，所述三極管Ql對后級電路進行供電；當后級電路供電電流增加時，流過電阻R2的電流減小直至三極管Q5處于放大狀態，三極管Ql通過電阻R4上拉至放大狀態以限制對后級電路的供電電流；當電表所需工作電流增加時，電阻R2調節后使后級電路的電流減小；當電表電路需要瞬態大電流供電時，存儲在所述拉合閘電容E2，E3中的電能通過二極管D2提供瞬態放電電流；當拉合閘電容E2，E3未充滿電時，電阻R6對三極管Q3下拉使其導通，電流通過電阻R7和三極管Q3對后端拉合閘電容E2，E3充電，電流流過電阻R7產生的電壓降使得三極管Q2導通，三極管Q2導通又限制了三極管Q3的導通，同時限制電阻R7的電流從而形成一個橫流電路。圖2繪示出一種智能電表，它包括處理器10和顯示電路20，其特征在于進一步包括供電電源VCC，以及如權利要求1所述的繼電器拉合閘控制電路30，其中阻容降壓電路I連接供電電源VCC并通過其二極管D3，D4將供電電源VCC的電壓值鉗位為24V ;所述供電電源VCC進一步連接至顯示電路20、處理器10及均壓電路4并為之提供工作電壓；所述處理器10通過ADC采樣端口連接至均壓電路4并判斷其拉合閘電容E2，E3是否充電完畢以進行拉合閘操作。以上僅為本實用新型的優選實施方式，旨在體現本實用新型的突出技術效果和優勢，并非是對本實用新型的技術方案的限制。本領域技術人員應當了解的是，一切基于本實用新型技術內容所作出的修改、變化或者替代技術特征，皆應當涵蓋于本實用新型所附權利要求主張的技術范疇內。
權利要求1.一種電表繼電器拉合閘控制電路，包括阻容降壓電路(I)、功率控制電路(2)，其特征在于:進一步包括恒流充電電路(3)、均壓電路(4)和開關電路(5)，其中電網零線N和火線L電壓信號接入阻容降壓電路(I)的輸入端，所述阻容降壓電路(I)的輸出端電連接至功率控制電路(2 )，所述功率控制電路(2 )電連接至恒流充電電路(3 )，所述恒流充電電路(3 )進一步電連接至相互耦合的均壓電路(4 )和開關電路(5 )，所述開關電路(5 )通過其繼電器(K)進行拉合閘動作。
2.如權利要求1所述的電表繼電器拉合閘控制電路，其特征在于:所述阻容降壓電路(I)是由電阻MOVl，Rl、安規電容Cl、二極管DI，D3，D4以及電解電容EI組成，其中在阻容降壓電路(I)的零線N和火線L線路之間，接設有電阻MOVl，所述電阻MOVl為壓敏電阻；進一步接設有二極管D3，D4，所述二極管D3，D4為穩壓二極管，用于對阻容降壓電路(I)外接的供電電源VCC設定鉗位電壓；進一步接設有電解電容El。
3.如權利要求1或2所述的電表繼電器拉合閘控制電路，其特征在于:所述功率控制電路(2)是由電阻R2，R3, R4, R5，三極管Ql，Q5，二極管D2組成，其中電阻R2為電流采樣電阻，其并接于穩壓二極管D4，當一個外接供電電源VCC通過阻容降壓電路(I)對電表進行供電外，剩余電流通過所述電阻R2流回至阻容降壓電路(I);電阻R3通過穩壓二極管D3，D4之間連接于三極管Q5，三極管Ql，Q5之間接設電阻R4，R5。
4.如權利要求1所述的電表繼電器拉合閘控制電路，其特征在于:所述均壓電路(4)是由穩壓二極管05，06、電阻1 8，1 9以及拉合閘電容E2，E3組成，其中所述拉合閘電容E2，E3外接至一個外接供電電源VCC ;所述二極管D5，D6并接于拉合閘電容E2，E3以使其充電電壓均等且為mA級電流損耗；所述電阻R8，R9進一步并接于拉合閘電容E2，E3且外接至電表處理器(10 )的ADC采樣端口。
5.如權利要求1所述的電表繼電器拉合閘控制電路，其特征在于:所述恒流充電電路 (3)是由電阻R7，R6和三極管Q2，Q3組成，其中電阻R7并接于三極管Q2的發射極與基極之間，電阻R6并接于三極管Q3的基極與集電極之間，所述三極管Q2，Q3相互耦合以組成一個橫流電路。
6.如權利要求1所述的電表繼電器拉合閘控制電路，其特征在于:所述開關電路(5)是由若干個電阻RIO, Rll, R12, R13, R14, R15、三極管Q4, Q6, Q7和繼電器(K)組成，其中電阻R13，R14組成下拉電阻；三極管Q4，Q6與電阻R10，Rll, R12耦合連接以控制繼電器(K)閉合；三極管Q7與電阻R15耦合連接以控制繼電器(K)斷開。
7.如權利要求1至6中任一項所述的電表繼電器拉合閘控制電路，其特征在于:當電阻R2兩端的電壓達到三極管Q5的導通電壓時，電阻R2兩端的電壓通過電阻R3使所述三極管Q5導通，從而又通過電阻R5使得三極管Ql導通，所述三極管Ql對后級電路進行供電；當后級電路供電電流增加時，流過電阻R2的電流減小直至三極管Q5處于放大狀態，三極管Ql通過電阻R4上拉至放大狀態以限制對后級電路的供電電流；當電表所需工作電流增加時，電阻R2調節后使后級電路的電流減小；當電表電路需要瞬態大電流供電時，存儲在所述拉合閘電容E2，E3中的電能通過二極管D2提供瞬態放電電流；當拉合閘電容E2，E3未充滿電時，電阻R6對三極管Q3下拉使其導通，電流通過電阻R7和三極管Q3對后端拉合閘電容E2，E3充電，電流流過電阻R7產生的電壓降使得三極管Q2導通，三極管Q2導通又限制了三極管Q3的導通，同時限制電阻R7的電流從而形成一個橫流電路。
8.一種智能電表，它包括處理器(10)和顯示電路(20)，其特征在于:進一步包括供電電源VCC，以及如權利要求1所述的繼電器拉合閘控制電路(30)，其中阻容降壓電路(I)連接供電電源VCC并通過其二極管D3，D4將供電電源VCC的電壓值鉗位為24V ;所述供電電源VCC進一步連接至顯示電路(20)、處理器(10)及均壓電路(4)并為之提供工作電壓；所述處理器(10)通過ADC采樣端口連接至均壓電路(4)并判斷其拉合閘電容E2，E3是否充電完畢以進行拉合閘 操作。
專利摘要本實用新型公開一種電表繼電器拉合閘控制電路，包括阻容降壓電路、功率控制電路、恒流充電電路、均壓電路和開關電路，其中電網零線N和火線L電壓信號接入阻容降壓電路的輸入端，所述阻容降壓電路的輸出端電連接至功率控制電路，所述功率控制電路電連接至恒流充電電路，所述恒流充電電路電連接至相互耦合的均壓電路和開關電路，所述開關電路通過其繼電器進行拉合閘動作。本實用新型還公開了一種智能電表，它包括處理器和顯示電路、供電電源VCC，以及如前所述的繼電器拉合閘控制電路。本實用新型拉合閘電路能夠有效避免因拉合閘電壓過壓或不足而造成的故障隱患，電路結構簡單，同時提供了一種有效利用供電電壓的電源方案。
文檔編號G01R22/00GK202917957SQ20122055781
公開日2013年5月1日 申請日期2012年10月26日 優先權日2012年10月26日
發明者錢海波, 陳凱 申請人:華立儀表集團股份有限公司