专利名称：电能表及其外部磁场检测方法与电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及电カ设备，尤其涉及ー种电能表工作环境的检测方法及电路。
背景技术：
电能表的电源和计量部分大多含有磁性材料，比较容易受到外部磁场的影响，一旦外部磁场达到一定的強度，将会导致磁饱和，致使电表的电源和/或计量部分不能正常工作，人为窃取电能的ー种常用手段就是给电能表施加外部强磁场以使电能表工作失常。为了应对这种人为窃取电能的情形，越来越 多的电カ公司开始要求电能表具有磁场检测的功能一旦电能表检测到外部磁场，电能表将会按照预定的程序执行事件记录和/或电能惩罚等操作，以方便对人为窃电事件的取证与制裁。由于霍尔元件不仅可以可靠地检测到外部磁场，还能比较容易地控制检测外部磁场的強度，可以有效地区分自然界的外部磁场和人为的窃电时采用强磁场，所以电能表中一般采用霍尔元件来检测外部磁场的強度。一般地，霍尔元件除了电源供给端之外，还有ー检测信号输出端。在没有检测到外部磁场的情况下，或者说，外部磁场强度低于霍尔元件的设定阈值时，霍尔元件的输出端通过外部上拉电阻，输出为高电平；在检测到外部磁场的情况下，或者说，外部磁场强度达到或者超过霍尔元件的设定阈值时，霍尔元件的输出端给出低电平。将该霍尔元件的输出端与电能表中的微处理器的一输入端ロ相连，电能表就具有了通过霍尔元件输出的电平高低来判断是否有外部磁场的存在的检测功能。霍尔元件本身是ー种半导体器件，在受到强静电或其他强干扰的情况下，容易损坏。根据大量的实验及电能表安装现场的验证，霍尔元件在损坏后会出现输出端与电源地短接的情況，从而导致在其输出端始终给出低电平。这种情况会使微处理器误认为检测到了外部磁场，而错误地执行事件记录和/或电能惩罚等操作，致使电能表功能不可靠，在供电公司与电カ用户之间引发不必要的争端。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服上述现有技术存在的不足，而提出一种外部磁场检测方法与电路，以有效地消除霍尔元件本身失效而引发的窃电情况误判，从而提高电能表的可靠性。本发明针对上述技术问题而提出的技术方案包括，提出一种电能表的外部磁场检测方法，包括设置ー霍尔磁检测单元和另ー磁检测单元，并使该另ー磁检测单元的检测输出与该霍尔磁检测単元的检测输出构成逻辑与，从而只在该另ー磁检测単元与霍尔磁检测単元同时检测到磁场的存在并且该霍尔磁检测单元处于有效状态才会给出外部磁场存在的检测信号。该霍尔磁检测単元判断有效磁场強度检测的设定阈值远大于该另一磁检测単元判断有效磁场強度检测的设定阈值。该霍尔磁检测単元的输出端在该霍尔磁检测単元处于有效状态并检测到磁场的存在时给出处于有效电平的检测信号，并且该霍尔磁检测单元的输出端在该霍尔磁检测单元处于失效状态时会始终给出处于有效电平的检测信号；
该另ー磁检测単元包括一磁开关，该磁开关的一端与该霍尔磁检测単元的输出端相连、另一端构成该检测电路的输出端，该磁开关只在检测到磁场的存在时两端连通。本发明针对上述技术问题而提出的技术方案还包括，提出一种电能表的外部磁场检测电路，包括一霍尔磁检测单元和一磁开关単元，该磁开关单元的一端与该霍尔磁检测単元的输出端相连、另一端构成该检测电路的输出端，该磁开关单元只在检测到磁场的存在时两端连通，从而该检测电路的输出端只在该磁开关单元与霍尔磁检测单元同时检测到磁场的存在并且该霍尔磁检测单元处于有效状态才会给出处于有效电平的检测信号。该磁开关单元包括一磁开关，该磁开关只在外部磁场强度超过ー设定阈值时处·于闭合状态。该霍尔磁检测単元包括一霍尔元件，该霍尔元件在外部磁场强度超过ー设定阈值时给出有效电平的检测信号，该霍尔元件在失效后会始终给出有效电平的检测信号，该霍尔元件的设定阈值远大于该磁开关的设定阈值。该磁开关为干簧管。该检测电路还包括一偏置単元，该偏置単元的一端与该检测电路的输出端，另ー端与一设定电平相连，以确保该检测电路的输出端在该磁开关单元没有检测到磁场的存在时是给出处于无效电平的检测信号的。该偏置单元为ー电阻。进ー步地，本发明针对上述技术问题而提出的技术方案还包括，提出一种电能表，其包括一微处理器和一如上所述的外部磁场检测电路，该检测电路的输出端与该微处理器的一输入端ロ相连。与现有技术相比，本发明的电能表及其外部磁场检测方法与电路，通过在霍尔磁检测单元的输出端串接一磁开关単元，可以消除霍尔磁检测单元本身功能失效所导致的误判为窃电行为的情况，提高电能表的可靠性。
图I是本发明的外部磁场检测电路实施例与电能表中的微处理器配合的电原理框图。
具体实施例方式以下结合附图，对本发明予以进一歩地详尽阐述。本发明的电能表的外部磁场检测方法，包括设置ー霍尔磁检测单元，还包括设置一磁检测単元，并使该磁检测単元的检测输出与该霍尔磁检测単元的检测输出构成逻辑与，从而只在该磁开关单元与霍尔磁检测单元同时检测到磁场的存在并且该霍尔磁检测单元处于有效状态才会给出外部磁场存在的检测信号。该霍尔磁检测単元判断有效磁场強度检测的设定阈值远大于该磁检测单元判断有效磁场强度检测的设定阈值。该霍尔磁检测単元的输出端在该霍尔磁检测単元处于有效状态并检测到磁场的存在时给出处于有效电平的检测信号，并且该霍尔磁检测单元的输出端在该霍尔磁检测单元处于失效状态时会始终给出处于有效电平的检测信号；
该磁开关单元的一端与该霍尔磁检测単元的输出端相连、另一端构成该检测电路的输出端，该磁开关单元只在检测到磁场的存在时两端连通，从而该检测电路的输出端只在该磁开关単元与霍尔磁检测单元同时检测到磁场的存在并且该霍尔磁检测单元处于有效状态才会给出处于有效电平的检测信号。如图I所示，本发明的外部磁场检测电路I包括相互串接的一霍尔磁检测单元11和ー磁开关单兀12,相对微处理器2的输入端ロ而言,二者在逻辑上构成与的关系。霍尔磁检测单元11可以由ー霍尔元件及其外围器件构成，该霍尔元件至少包括两个电源端口和ー输出端ロ，其主要用于检测外部磁场。磁开关単元12可以由ー干簧管组成，其主要用于防止霍尔元件失效后引起的误判断、误动作。
在该微处理器2的输入端ロ不存在内部上拉的情况，本发明的外部磁场检测电路I还应包括一偏置単元13，其由ー电阻实现，以确保检测电路I的输出端在磁开关単元12没有检测到磁场的存在时给出高电平。本发明的外部磁场检测电路I具体工作原理如下
在外部无磁场的情况下，干簧管处于断开状态，微处理器2的输入端ロ通过电阻上拉，維持为高电平，电能表认为此时为无磁场状态，这与实际情况一致；
在外部加了一定強度的磁场后，由于干簧管是灵敏度非常高的磁开关(正因为其太敏感，并且不易调节磁场强度检测的设定阈值，所以不能只采用干簧管进行外部磁场检測)，干簧管会先进入导通，待到磁场增大到更高的门槛，霍尔元件也会检测到磁场的存在，其输出变成有效电平低电平，微处理器2的输入端ロ捕获到低电平，该电能表就可正确判断此时为有磁场状态，这与实际情况一致；
在出现了霍尔元件损坏的情况时，无论有无磁场，霍尔元件输出都是低电平，但由于干簧管在无磁场的情况下是断开状态，所以微处理器2的输入端ロ会正确地处于高电平，电能表并不会出现误判断。与现有技术相比，本发明的电能表及其外部磁场检测方法与电路的有益效果包括可以有效防止霍尔元件失效后导致的误判，提高外部磁场检测功能的可靠性，并且电路简单，成本低廉。需要说明的是，虽然上面均是以霍尔元件在检测到磁场的时候输出有效信号为低电平为例，但本发明并不以此为限，比如对于有效信号为高电平的情形，且微处理器2的输入端ロ没有拉到低低电平的情况，可以通过该电阻拉到地。虽然上述的磁开关选用干簧管，但本发明并不以此为限，比如可以选用其敏感度高出霍尔元件较多的另ー霍尔元件来做磁开关。上述内容，仅为本发明的较佳实施例，并非用于限制本发明的实施方案，本领域普通技术人员根据本发明的主要构思和精神，可以十分方便地进行相应的变通或修改，故本发明的保护范围应以权利要求书所要求的保护范围为准。
权利要求
1.ー种电能表的外部磁场检测方法，包括设置ー霍尔磁检测单元，其特征在于，还包括设置另一磁检测単元，并使该另ー磁检测单元的检测输出与该霍尔磁检测単元的检测输出构成逻辑与，从而只在该另ー磁检测単元与霍尔磁检测单元同时检测到磁场的存在并且该霍尔磁检测单元处于有效状态才会给出外部磁场存在的检测信号。
2.依据权利要求I所述的外部磁场检测方法，其特征在于，该霍尔磁检测单元判断有效磁场強度检测的设定阈值远大于该另一磁检测単元判断有效磁场強度检测的设定阈值。
3.依据权利要求I所述的外部磁场检测方法，其特征在于 该霍尔磁检测単元的输出端在该霍尔磁检测単元处于有效状态并检测到磁场的存在时给出处于有效电平的检测信号，并且该霍尔磁检测单元的输出端在该霍尔磁检测单元处于失效状态时会始终给出处于有效电平的检测信号； 该另ー磁检测単元包括一磁开关，该磁开关的一端与该霍尔磁检测単元的输出端相连、另一端构成该检测电路的输出端，该磁开关只在检测到磁场的存在时两端连通。
4.一种电能表的外部磁场检测电路，包括一霍尔磁检测单元，其特征在于，该检测电路还包括ー磁开关单元，该磁开关单元的一端与该霍尔磁检测单元的输出端相连、另一端构成该检测电路的输出端，该磁开关单元只在检测到磁场的存在时两端连通，从而该检测电路的输出端只在该磁开关单元与霍尔磁检测单元同时检测到磁场的存在并且该霍尔磁检测单元处于有效状态才会给出处于有效电平的检测信号。
5.依据权利要求4所述的外部磁场检测电路，其特征在干，该磁开关单元包括ー磁开关，该磁开关只在外部磁场强度超过ー设定阈值时处于闭合状态。
6.依据权利要求5所述的外部磁场检测电路，其特征在于，该霍尔磁检测单元包括一霍尔元件，该霍尔元件在外部磁场强度超过ー设定阈值时给出有效电平的检测信号，该霍尔元件在失效后会始终给出有效电平的检测信号，该霍尔元件的设定阈值远大于该磁开关的设定阈值。
7.依据权利要求6所述的外部磁场检测电路，其特征在于，该磁开关为干簧管。
8.依据权利要求4所述的外部磁场检测电路，其特征在干，该检测电路还包括一偏置単元，该偏置単元的一端与该检测电路的输出端，另一端与一设定电平相连，以确保该检测电路的输出端在该磁开关单元没有检测到磁场的存在时是给出处于无效电平的检测信号的。
9.依据权利要求8所述的外部磁场检测电路，其特征在于，该偏置単元为ー电阻。
10.ー种电能表，包括一微处理器，其特征在于，还包括如权利要求4至9中任一项所述的外部磁场检测电路，该检测电路的输出端与该微处理器的一输入端ロ相连。
全文摘要
一种电能表及其外部磁场检测方法与电路，该检测方法包括设置一霍尔磁检测单元和另一磁检测单元，并使该另一磁检测单元的检测输出与该霍尔磁检测单元的检测输出构成逻辑与，从而只在该另一磁检测单元与霍尔磁检测单元同时检测到磁场的存在并且该霍尔磁检测单元处于有效状态才会给出外部磁场存在的检测信号。可以消除霍尔磁检测单元本身功能失效所导致的误判为窃电行为的情况，提高电能表的可靠性。
文档编号G01R11/24GK102692610SQ201110070439
公开日2012年9月26日 申请日期2011年3月23日 优先权日2011年3月23日
发明者王春国, 王毅 申请人:深圳长城开发科技股份有限公司