本發(fā)明屬于電子電表技術領域，具體涉及一種用于智能電能表的繼電器驅動及檢測電路。

背景技術：

電子裝置在一些特定的應用中，基于安全上的考量，必須將輸出回路和電子裝置完全斷開。繼電器(英文名稱：relay)是一種電控制器件，是當輸入量(激勵量)的變化達到規(guī)定要求時，在電氣輸出電路中使被控量發(fā)生預定的階躍變化的一種電器。它具有控制系統(tǒng)(又稱輸入回路)和被控制系統(tǒng)(又稱輸出回路)之間的互動關系。通常應用于自動化的控制電路中，它實際上是用小電流去控制大電流運作的一種“自動開關”。故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護、轉換電路等作用。

電能表中大都設有內(nèi)置繼電器，用于用戶電路設備發(fā)生短路等意外式切斷電流，避免電表燒壞。當電能表在內(nèi)置繼電器額定電流范圍內(nèi)，內(nèi)置繼電器能對電能表起保護作用。但用戶設備所用的用電電流大小不定，因此只使用內(nèi)置繼電器不能完全保證電能表的不被燒壞。而單一設置外置繼電器，敏感度不夠，安全系數(shù)不高。

因此，需要一種結合兩者功能的驅動電路及保護電路，來提高智能電表的對電流的敏感度，減少電能表短路等原因引起的損壞或其他安全事故。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決目前電能表敏感度不夠、安全系數(shù)不高的問題，提供一種用于智能電能表的繼電器驅動及檢測電路。

為了達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術方案：

用于智能電能表的繼電器驅動及檢測電路，包括內(nèi)繼電器驅動電路、繼電器跳閘告警驅動電路、外置繼電器驅動電路及繼電器檢測電路，所述內(nèi)繼電器驅動電路、繼電器跳閘告警驅動電路、外置繼電器驅動電路、繼電器檢測電路都與mcu數(shù)據(jù)處理器連接，所述繼電器檢測電路包括光耦opt8內(nèi)發(fā)光二極管負極與電阻r71連接，光耦opt8內(nèi)發(fā)光二極管的正極、負極之間外接二極管d6，電阻r1、電阻r21兩者之間的節(jié)點與光耦opt8內(nèi)光敏三極管的集電極連接，光耦opt8內(nèi)光敏三極管的發(fā)射極接地，所述電阻r68、電阻r69、電阻r70、電阻r71依次串聯(lián)且電阻上下位置錯開擺放。本電路功能齊全，利于繼電器的穩(wěn)定運行，檢測電路中多個電阻串聯(lián)具有消除干擾信號的作用，電路中電壓較大，單個或少數(shù)幾個電阻功率有限，分壓具有保護電阻不易損壞，因此多個電阻串聯(lián)起到分壓的作用。

進一步，所述繼電器跳閘告警驅動電路采用蜂鳴器設置，pnp三極管q7發(fā)射極接工作電源vdd，pnp三極管q7基極與電阻r99連接，pnp三極管q7集電極與蜂鳴器正極連接，蜂鳴器負極接地。對繼電器出現(xiàn)問題時起著蜂鳴告警作用。

進一步，所述外置繼電器驅動電路為開關s3、開關s4連焊接口分別與繼電器rly1的第腳3、腳5連接；繼電器rly1的第1腳、2腳之間耦接二極管d1，合閘信號rya從第2腳輸出，由電阻r1、電阻r2并聯(lián)的電路兩端分別與正電源+12v、繼電器rly1的第1腳連接；繼電器rly1的第4腳與熱敏電阻rt1、熱敏電阻rt2分別連接，熱敏電阻rt2兩端還接有熱敏電阻rt3。電阻r1、r2并聯(lián)起到分流作用，電路中電流較大，單個電阻功率有限，分流具有保護電阻不易損壞。開關s3、開關s4連焊接口，當該電能表是開關外置表時將s3、s4短接用焊錫連焊上。

進一步，內(nèi)置繼電器驅動電路包括鏡像設置的跳閘驅動電路與合閘驅動電路，合閘驅動電路為內(nèi)置負荷開關控制信號relay-on與電阻r52、npn三極管v5的基級依次連接，npn三極管v5的基極還連接電阻r54的一端，所述電阻r54的另一端接地，npn三極管q3集電極連接合閘信號rya輸出端，npn三極管v5發(fā)射極與跳閘驅動電路中的npn三極管v6發(fā)射極共地；跳閘驅動電路為內(nèi)置負荷開關控制信號relay-off與電阻r53、npn三極管v6的基級依次連接，npn三極管v6的基極還連接電阻r55的一端，所述電阻r55的另一端接地，npn三極管v6集電極連接跳閘信號ryb輸出端。

鏡像設置是為了避免信號沖突造成電表繼電保護電路失效，保證電表的正常工作。

更進一步，所述內(nèi)置繼電器驅動電路還包括互鎖保護電路，所述互鎖保護電路包括pnp三極管v3和pnp三極管v4，所述pnp三極管v3集電極、pnp三極管v4集電極分別與合閘信號rya輸出端、跳閘信號ryb輸出端連接，所述pnp三極管v3發(fā)射極、pnp三極管v4發(fā)射極連接供電電源zb12v，pnp三極管v3基極、pnp三極管v4集電極之間接有電阻r16，pnp三極管v4基極、pnp三極管v3集電極之間接有電阻r14，所述pnp三極管v4發(fā)射極、pnp三極管v4基極之間接電阻r33；供電電源zb12v還與貼片三極管v1負極、貼片三極管v1負極連接，貼片三極管v1正極、貼片三極管v2正極接地，貼片三極管v1中間引腳與合閘信號rya輸出端連接，貼片三極管v2中間引腳與跳閘信號ryb輸出端連接。r33為偏置電阻，信號控制。在鏡像設置的基礎上，通過互鎖保護電路的作用在控制單元發(fā)送一個控制指令時繼電器一只執(zhí)行一個動作(例如跳閘/合閘。

內(nèi)置負荷開關控制信號relay-on為合閘控制信號輸入端，內(nèi)置負荷開關控制信號relay-off為跳閘控制信號輸入端，合閘控制信號輸入端、跳閘控制信號輸入端與mcu數(shù)據(jù)處理器連接，mcu芯片將信號通過合閘控制信號輸入端、跳閘控制信號輸入端輸入到內(nèi)置繼電器驅動電路，合閘信號rya輸出端的qa、跳閘信號ryb輸出端的qb為連接負荷開關信號線接口。

進一步，所述mcu數(shù)據(jù)處理器選用fm331x型號芯片。

內(nèi)外置繼電器的檢測信號輸入到mcu數(shù)據(jù)處理器，檢測判斷是否跳、合成功。mcu芯片輸出控制信號relayctrl給繼電器rly1,繼電器rly1為控制外置負荷開關的微型繼電器。

進一步，所述內(nèi)繼電器驅動電路的電源為單相電(即市電)經(jīng)變壓器降壓后輸出到電源dc/dc轉換模塊，轉換為外置繼電器電路的電源12v。

更進一步，所述電源dc/dc轉換模塊采用lv2842xlvddcratsot-6型號的放大器芯片。

更進一步，所述變壓器采用hy-b35-13001型號，繼電器rly1選用hf33f/012-zs3繼電器。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，有益效果是：電能表上采繼電器驅動及檢測電路，降低高了電能表的故障率，延長了電能表的使用壽命，整個電路系統(tǒng)穩(wěn)定性好，具有較強的抗干擾能力，避免信號沖突造成電表繼電保護電路失效，保證電表的正常工作。

附圖說明

圖1是內(nèi)繼電器驅動電路；

圖2是繼電器跳閘告警驅動電路；

圖3是繼電器檢測電路；

圖4是外置繼電器驅動電路。

具體實施方式

下面通過具體實施例對本發(fā)明的技術方案作進一步描述說明。

用于智能電能表的繼電器驅動及檢測電路，包括內(nèi)繼電器驅動電路、繼電器跳閘告警驅動電路、外置繼電器驅動電路及繼電器檢測電路，所述內(nèi)繼電器驅動電路、繼電器跳閘告警驅動電路、外置繼電器驅動電路、繼電器檢測電路都與mcu數(shù)據(jù)處理器連接。

如圖3所示，繼電器檢測電路包括光耦opt8內(nèi)發(fā)光二極管負極與電阻r71連接，光耦opt8內(nèi)發(fā)光二極管的正極、負極之間外接二極管d6，電阻r1、電阻r21兩者之間的節(jié)點與光耦opt8內(nèi)光敏三極管的集電極連接，光耦opt8內(nèi)光敏三極管的發(fā)射極接地，所述電阻r68、電阻r69、電阻r70、電阻r71依次串聯(lián)且電阻上下位置錯開擺放。

檢測信號從電阻r21的另一端relaytest輸出到mcu數(shù)據(jù)處理器的內(nèi)、外置繼電器的檢測信號輸入口，用于檢測判斷是否會跳、合成功，這種方式以電壓的形式做判斷的。還有一種是以功率的形式判斷的，是mcu從計量芯片的通信接口12、13腳獲取。兩種方式可分別或共同使用。電阻r68、電阻r69、電阻r70、電阻r71選用360k1％0805,電阻r1選用51k5％0603，電阻r1選用100r5％0603，二極管d6選用m7do214ac,光耦芯片opt8選用816d型號。

如圖2所示，繼電器跳閘告警驅動電路采用蜂鳴器設置，pnp三極管q7發(fā)射極接工作電源vdd，pnp三極管q7基極與電阻r99連接，pnp三極管q7集電極與蜂鳴器正極連接，蜂鳴器負極接地。該電路中蜂鳴信號beep端與mcu芯片的第29腳連接。r99選用3k5％0603，pnp三極管q7選用lmbt2907altcgsot-23型號，蜂鳴器選用bz1ymd-12095-g蜂鳴器。

如圖4所示，外置繼電器驅動電路為開關s3、開關s4連焊接口分別與繼電器rly1的第腳3、腳5連接；繼電器rly1的第1腳、2腳之間耦接二極管d1，合閘信號rya從第2腳輸出，由電阻r1、電阻r2并聯(lián)的電路兩端分別與正電源+12v、繼電器rly1的第1腳連接；繼電器rly1的第4腳與熱敏電阻rt1、熱敏電阻rt2分別連接，熱敏電阻rt2兩端還接有熱敏電阻rt3。開關s3、開關s4連焊接口，當該電能表是開關外置表時將s3、s4短接用焊錫連焊上。

繼電器rly1選用hf33f/012-zs3繼電器，二極管d1選用m7do-214ac,電阻r1、電阻r2選用100r5％0805，熱敏電阻rt1、熱敏電阻rt2選用mz11-08e600-121rm,熱敏電阻rt3為100k/1w。

如圖1所示，內(nèi)置繼電器驅動電路包括鏡像設置的跳閘驅動電路與合閘驅動電路，合閘驅動電路為內(nèi)置負荷開關控制信號relay-on與電阻r52、npn三極管v5的基級依次連接，npn三極管v5的基極還連接電阻r54的一端，所述電阻r54的另一端接地，npn三極管q3集電極連接合閘信號rya輸出端，npn三極管v5發(fā)射極與跳閘驅動電路中的npn三極管v6發(fā)射極共地；跳閘驅動電路為內(nèi)置負荷開關控制信號relay-off與電阻r53、npn三極管v6的基級依次連接，npn三極管v6的基極還連接電阻r55的一端，所述電阻r55的另一端接地，npn三極管v6集電極連接跳閘信號ryb輸出端。

內(nèi)置繼電器驅動電路還包括互鎖保護電路，所述互鎖保護電路包括pnp三極管v3和pnp三極管v4，所述pnp三極管v3集電極、pnp三極管v4集電極分別與合閘信號rya輸出端、跳閘信號ryb輸出端連接，所述pnp三極管v3發(fā)射極、pnp三極管v4發(fā)射極連接供電電源zb12v，pnp三極管v3基極、pnp三極管v4集電極之間接有電阻r16，pnp三極管v4基極、pnp三極管v3集電極之間接有電阻r14，所述pnp三極管v4發(fā)射極、pnp三極管v4基極之間接電阻r33；供電電源zb12v還與貼片三極管v1負極、貼片三極管v1負極連接，貼片三極管v1正極、貼片三極管v2正極接地，貼片三極管v1中間引腳與合閘信號rya輸出端連接，貼片三極管v2中間引腳與跳閘信號ryb輸出端連接。

內(nèi)繼電器驅動電路中，貼片三極管v1正極、貼片三極管v2選用lbav99l11g型號pnp三極管v3、pnp三極管v4選用lmbt2907altig，npn三極管v5、npn三極管v6選用lbc817-40lt1g,電阻r52、電阻r53選用2k5％0603型號，電阻r54、電阻r55選用22k1％0603型號，電阻r14、電阻r16、電阻r33選用4.7k1％0603，電阻r33這一貼片電阻為內(nèi)置式不焊接。

j3接口為接表內(nèi)部微型磁保持繼電器的轉接口，為設計需要可能需要另設小板子接插在主板中。rya拉合閘信號輸出至電能表外的負荷開關。

內(nèi)繼電器驅動電路的電源為單相電經(jīng)變壓器降壓后輸出到電源dc/dc轉換模塊，轉換為外置繼電器電路的電源12v。電源dc/dc轉換模塊采用lv2842xlvddcratsot-6型號的放大器芯片。變壓器采用hy-b35-13001型號。

所述mcu數(shù)據(jù)處理器選用fm331x型號芯片。mcu的引腳relaytest為內(nèi)、外置繼電器的檢測信號輸入口，檢測判斷是否跳、合成功。

以上為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，并不限定本發(fā)明的保護范圍，對于本領域技術人員根據(jù)本發(fā)明的設計思路做出的變形及改進，都應當視為本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。