一种电能表负荷开关触点阻抗检测装置的制作方法

本实用新型涉及电能表技术领域，特别涉及一种电能表负荷开关触点阻抗检测装置。

背景技术：

随着电子元件可靠性的提升，电能表寿命大幅提升，但对内部损耗件，尚不能与其他器件同寿命，负荷开关作为电能表负荷控制的手段，常因拉闸电流过大，触点氧化，等问题导致电能表异常，现象主要包括：触点电阻变大，电流回路功耗增加，浪费能源；温升异常，熔毁塑料外壳；触点熔结，电能表欠费后，无法拉闸等。

为此，需要一种能够及时检测出负荷开关中触点安全隐患的检测装置。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种电能表负荷开关触点阻抗检测装置，能够及时检测出负荷开关中触点的状态。其具体方案如下：

一种电能表负荷开关触点阻抗检测装置，应用于电能表，包括依次相连的ad采样电路、微控制器和通讯电路；所述ad采样电路分别与负荷开关的锰铜采样端和继电器检测线连接；

所述ad采样电路，用于采集负荷开关的锰铜电阻的锰铜电压信号和负荷开关触点的触点电压信号，并发送所述锰铜电压信号和所述触点电压信号至所述微控制器；

所述微控制器，用于接收所述锰铜电压信号和所述触点电压信号，发送报警信号至所述通讯电路；

所述通讯电路，用于接收并发送所述报警信号至上位机。

可选的，所述通讯电路，包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第一光电耦合器、第二光电耦合器、第三光电耦合器、max13085芯片、热敏电阻和tvs二极管；

第一电阻的一端与所述第一光电耦合器的第一端连接，所述第一电阻的另一端与所述微控制器连接，所述第一光电耦合器的第二端接地，所述第一光电耦合器的第三端与所述第二电阻的一端和所述max13085芯片的re管脚和de管脚连接；所述第四电阻跨接在所述第二光电耦合器的第四端和第六端之间，所述第二光电耦合器的第四端与所述微控制器连接，所述第二光电耦合器的第五端接地，所述光电耦合器的第二端与所述第五电阻的一端连接；所述第五电阻的另一端与所述max13085芯片的ro管脚连接；所述第七电阻的一端与所述第三光电耦合器的第二端连接，所述第七电阻的另一端与所述微控制器连接，所述第三光电耦合器的第六端与所述第六电阻的一端连接，所述第六电阻的另一端、所述第三光电耦合器的第四端和所述max13085芯片的di管脚相互连接；所述max13085芯片的vcc管脚与所述第三电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端与所述max13085芯片的a管脚连接，所述max13085芯片的a管脚与所述热敏电阻的和所述tvs二极管的一端连接；所述max13085芯片的b管脚与所述tvs二极管的另一端和所述第八电阻的一端连接；所述第八电阻的另一端和所述max13085芯片的gnd管脚相互连接且均接地。

可选的，还包括与所述微控制器连接的负荷开关控制电路；

所述微控制器，还用于发送保护信号至所述负荷开关控制电路；

所述负荷开关控制电路，用于根据所述保护信号断开所述负荷开关。

可选的，所述负荷开关控制电路，包括：第一电阻、第二电阻和al868芯片；

所述第一电阻的一端与所述al868芯片的b管脚连接，所述第一电阻的另一端与所述微控制器连接，所述第二电阻的一端与所述al868芯片的a管脚连接，所述第二电阻的另一端与所述微控制器连接，所述al868芯片的gnd管脚接地，所述al868芯片的vin管脚与电源连接，所述al868芯片的ob管脚和oa管脚分别与所述负荷开关连接。

可选的，所述ad采样电路包括锰铜电流采样电路、负荷开关触点电压采样电路和计量芯片；

所述计量芯片分别与所述锰铜电流采样电路和负荷开关触点电压采样电路相连，所述负荷开关触点电压采样电路分别与所述负荷开关的所述锰铜采样端和所述继电器检测线连接，所述锰铜电流采样电路与所述负荷开关的所述锰铜采样端连接；

所述锰铜电流采样电路，用于采集所述锰铜电阻的锰铜电压模拟信号；

所述负荷开关触点电压采样电路，用于采集所述负荷开关触点的触点电压模拟信号；

所述计量芯片，用于接收所述锰铜电压模拟信号和所述触点电压模拟信号，并发送转换为数字信号的所述锰铜电压信号和所述触点电压信号至所述微控制器。

可选的，所述计量芯片，包括：ht7017芯片、供电电路、第四电容、第十电阻、第十一电容、第十二电容、第六电容、第七电容、第五电容、第八电容、第九电容和hc-49s石英晶振；

所述第十电阻的一端与所述ht7017芯片的dvdd端连接，另一端与所述ht7017芯片的avcc管脚连接；所述第四电容的一端与所述ht7017芯片的avcc管脚连接，所述第四电容的另一端与电源连接；所述第十一电容与所述第十二电容跨接在所述ht7017芯片的vref与agnd管脚之间，所述ht7017芯片的agnd管脚与电源连接；所述第六电容与所述第七电容并联，所述第六电容与所述第七电容的一个公共端与所述ht7017芯片的vddip8管脚连接，另一公共端与电源连接；所述ht7017芯片的dvdd端与所述第五电容的一端连接并接地，所述第五电容的另一端与电源连接；所述第八电容跨接在所述hc-49s石英晶振的第一端与第三端之间，所述第九电容跨接在所述hc-49s石英晶振的第三端与第二端之间，所述hc-49s石英晶振的第三端与电源连接，所述hc-49s石英晶振的第一端与所述ht7017芯片的htalo管脚连接，所述hc-49s石英晶振的第二端与所述ht7017芯片的htali管脚连接。

可选的，所述锰铜电流采样电路，包括第一采样电路和第一抗混叠滤波电路；

所述第一采样电路和第一抗混叠滤波电路依次相连，所述第一抗混叠滤波电路与所述计量芯片连接；

所述第一采样电路，用于与所述负荷开关的所述锰铜采样端连接，采集所述锰铜电阻的原始锰铜电压模拟信号；

所述第一抗混叠滤波电路，用于对所述原始锰铜电压模拟信号进行滤波，得到所述锰铜电压模拟信号，发送所述锰铜电压模拟信号至所述计量芯片。

可选的，所述第一采样电路，包括第十二电阻、第十三电阻和第十四电阻，所述第一抗混叠滤波电路，包括第十一电阻、第十五电阻、第十电容和第十三电容；

所述第十三电阻、第十二电阻和第十一电阻的一端相互连接，并与所述锰铜采样端的一端连接；所述第十一电阻的另一端与所述第十电容的一端连接，且与所述ht7017芯片的v1n管脚连接；所述第十电容的另一端、所述第十二电阻的另一端、所述第十四电阻的一端、所述第十三电容的一端相互连接；所述第十三电容的另一端与所述第十五电阻的一端连接，且与所述ht7017芯片的v1p管脚连接；所述第十五电阻的另一端、所述第十四电阻的另一端和所述第十三电阻的另一端相互连接，并与所述锰铜采样端的另一端连接。

可选的，所述负荷开关触点电压采样电路，包括第二采样电路和第二抗混叠滤波电路；

所述第二采样电路和第二抗混叠滤波电路依次相连，所述第二抗混叠滤波电路与所述计量芯片连接；

所述第二采样电路，用于与所述负荷开关的所述继电器检测线连接，采集所述负荷开关触点的原始触点电压模拟信号；

所述第二抗混叠滤波电路，用于对所述原始触点电压模拟信号进行滤波，得到所述触点电压模拟信号，发送所述触点电压模拟信号至所述计量芯片。

可选的，所述第二采样电路，包括第八电阻，所述第二抗混叠滤波电路，包括第九电阻和第三电容；

所述第八电阻和所述第三电容的一端相互连接，且与所述继电器检测线连接；所述第三电容的另一端和所述第九电阻的一端相互连接，且与所述ht7017芯片的v2p管脚连接；所述第九电阻的一端与所述第八电阻的另一端连接，且与所述锰铜采样端的一端连接。

本实用新型中，电能表负荷开关触点阻抗检测装置，应用于电能表，包括依次相连的ad采样电路、微控制器和通讯电路；ad采样电路分别与负荷开关的锰铜采样端和继电器检测线连接；ad采样电路，用于采集负荷开关的锰铜电阻的锰铜电压信号和负荷开关触点的触点电压信号，并发送锰铜电压信号和触点电压信号至微控制器；微控制器，用于利用锰铜电压信号和触点电压信号，得到负荷开关触点的触点阻抗，判断触点阻抗是否超过预设的安全阈值，若超过，则发送报警信号至通讯电路；通讯电路，用于接收并发送报警信号至上位机。

本实用新型利用ad采样电路采集负荷开关触点相应的数据参数，再由微控制器利用相关的负荷开关的锰铜电阻的锰铜电压信号和负荷开关触点的触点电压信号计算出负荷开关触点的阻抗，最后通过负荷开关触点的阻抗与预设的安全阈值进行比对，判断是否有必要生成报警信号，若有，则通过通讯电路发送报警信号至上位机，以使维护人员维护，确保负荷开关触点再出现故障前能够及时得到维护，确保电能表的安全。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例公开的一种电能表负荷开关触点阻抗检测装置结构示意图；

图2为本实用新型实施例公开的一种通讯电路的电路拓扑示意图；

图3为本实用新型实施例公开的一种微控制器电路拓扑示意图；

图4为本实用新型实施例公开的另一种电能表负荷开关触点阻抗检测装置结构示意图；

图5为本实用新型实施例公开的一种负荷开关控制电路的的电路拓扑示意图；

图6为本实用新型实施例公开的一种ad采样电路结构示意图；

图7为本实用新型实施例公开的一种计量芯片电路拓扑示意图；

图8为本实用新型实施例公开的一种供电电路电路拓扑示意图；

图9为本实用新型实施例公开的一种锰铜电流采样电路的电路拓扑示意图；

图10为本实用新型实施例公开的一种负荷开关触点电压采样电路的电路拓扑示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例公开了一种电能表负荷开关触点阻抗检测装置，应用于电能表，参见图1所示，该装置包括依次相连的ad采样电路1、微控制器2和通讯电路3；ad采样电路1分别与负荷开关的锰铜采样端和继电器检测线连接；

ad采样电路1，用于采集负荷开关的锰铜电阻的锰铜电压信号和负荷开关触点的触点电压信号，并发送锰铜电压信号和触点电压信号至微控制器2；

微控制器2，用于利用锰铜电压信号和触点电压信号，得到负荷开关触点的触点阻抗，判断触点阻抗是否超过预设的安全阈值，若超过，则发送报警信号至通讯电路3；

通讯电路3，用于接收并发送报警信号至上位机。

具体的，为测量负荷开关触点的阻抗变化情况，需要采集负荷开关触点的电压信号与电流信号，由于无法直接测量负荷开关触点的电流信号，而负荷开关中的锰铜电阻的阻值几乎不变，且锰铜电阻与负荷开关触点串联，所以可以通过测量锰铜电阻的电压信号进而得到流经负荷开关触点的电流信号，为此，ad采样电路1采集负荷开关的锰铜电阻的锰铜电压信号和负荷开关触点的触点电压信号，由微控制器2利用锰铜电压信号和预先存储的锰铜电阻的阻值，得到负荷开关触点的触点电流信号，再利用触点电流信号和触点电压信号进行计算，得到负荷开关触点的触点阻抗。

可以理解的是，微控制器2利用触点阻抗与预先设置的安全阈值进行比对，判断触点阻抗是否超过安全阈值，若超过，则说明负荷开关的触点老化，需要维护，为此，微控制器2生成并发送报警信号至通讯电路3，使通讯电路3将报警信号上传至上位机，以使维护人员通过上位机能够得知电能表中负荷开关触点老化，需要更换，确保电能表的安全性，避免发生因负荷开关触点引起的温升异常，触点熔结等安全问题。

可见，本实用新型实施例利用ad采样电路1采集负荷开关触点相应的数据参数，再由微控制器2利用相关的负荷开关的锰铜电阻的锰铜电压信号和负荷开关触点的触点电压信号计算出负荷开关触点的阻抗，最后通过负荷开关触点的阻抗与预设的安全阈值进行比对，判断是否有必要生成报警信号，若有，则通过通讯电路3发送报警信号至上位机，以使维护人员维护，确保负荷开关触点再出现故障前能够及时得到维护，确保电能表的安全。

具体的，为节约功耗，微控制器2可以预先存储启动电压阈值，根据ad采样电路1传输的电压信号与启动电压阈值进行比对，若电压信号大于启动电压阈值，则微控制器2计算负荷开关触点的阻抗，若否则继续处于待机状态不进行计算。

本实用新型实施例公开了一种具体的电能表负荷开关触点阻抗检测装置，相对于上一实施例，本实施例对技术方案作了进一步的说明和优化。具体的：

具体的，参见图2所示，上述通讯电路3，可以包括第一电阻r1、第二电阻r3、第三电阻r5、第四电阻r6、第五电阻r7、第六电阻r8、第七电阻r9、第八电阻r10、max13085芯片u2、第一光电耦合器q1、第二光电耦合器d1、第三光电耦合器d2、热敏电阻rt1和tvs二极管vd1；

第一电阻r1的一端与第一光电耦合器q1的第一端连接，第一电阻r1的另一端与微控制器2连接，第一光电耦合器q1的第二端接地，第一光电耦合器q1的第三端与第二电阻r3的一端和max13085芯片u2的re管脚和de管脚连接；第四电阻r6跨接在第二光电耦合器d1的第四端和第六端之间，第二光电耦合器d1的第四端与微控制器2连接，第二光电耦合器d1的第五端接地，光电耦合器的第二端与第五电阻r7的一端连接；第五电阻r7的另一端与max13085芯片u2的ro管脚连接；第七电阻r9的一端与第三光电耦合器d2的第二端连接，第七电阻r9的另一端与微控制器2连接，第三光电耦合器d2的第六端与第六电阻r8的一端连接，第六电阻r8的另一端、第三光电耦合器d2的第四端和max13085芯片u2的di管脚相互连接；max13085芯片u2的vcc管脚与第三电阻r5的一端连接，第三电阻r5的另一端与max13085芯片u2的a管脚连接，max13085芯片u2的a管脚与热敏电阻rt1的和tvs二极管vd1的一端连接；max13085芯片u2的b管脚与tvs二极管vd1的另一端和第八电阻r10的一端连接；第八电阻r10的另一端和max13085芯片u2的gnd管脚相互连接且均接地。

具体的，参见图3所示，上述微控制器2，可以包括fm33g045mcuu2(mcu，microcontrollerunit，微控制单元)、第一电容c1、第二电容c2、第三电容c3、第四电容c4、第五电容c5、第六电容c6、时间晶振x1；

第一电容c1跨接在时间晶振x1的第一端与第三端之间；第二电容c2跨接在时间晶振x1的第二端与第三端之间；时间晶振x1的第二端接地，时间晶振x1的第一端与fm33g045mcuu2的xtalout管脚连接，时间晶振x1的第三端与fm33g045mcuu2的xtalin管脚连接；第三电容c3、第四电容c4、第五电容c5和第六电容c6的一端均相互连接且接地，第三电容c3的另一端与fm33g045mcuu2的cpll管脚连接，第四电容c4的另一端与fm33g045mcuu2的vdd15管脚连接，第五电容c5和第六电容c6的另一端均与fm33g045mcuu2的vdd管脚连接。

具体的，为延长负荷开关触点的使用寿命，可以增大预设的安全阈值，减少维护频次，同时为避免因安全阈值过大导致负荷开关触点未及时更换导致安全事故，为此，参见图4所示，还可以包括与微控制器2连接的负荷开关控制电路4；

微控制器2，还用于当触点阻抗超过预设的安全阈值，则发送保护信号至负荷开关控制电路4；

负荷开关控制电路4，用于根据保护信号断开负荷开关。

具体的，参见图5所示，上述负荷开关控制电路4，可以包括：第一电阻r1、第二电阻r2和al868芯片u1；

第一电阻r1的一端与al868芯片u1的b管脚连接，第一电阻r1的另一端与微控制器2连接，第二电阻r2的一端与al868芯片u1的a管脚连接，第二电阻r2的另一端与微控制器2连接，al868芯片u1的gnd管脚接地，al868芯片u1的vin管脚与电源连接，al868芯片u1的ob管脚和oa管脚分别与负荷开关连接。

其中，第一电阻r1的另一端可以与fm33g045mcuu3脚标为relayoff的管脚连接，第二电阻r2的另一端可以与fm33g045mcuu3脚标为relayon的管脚连接。

具体的，参见图6所示，上述ad采样电路1包括锰铜电流采样电路12、负荷开关触点电压采样电路13和计量芯片11；

计量芯片11分别与锰铜电流采样电路12和负荷开关触点电压采样电路13相连，负荷开关触点电压采样电路13分别与负荷开关5的锰铜采样端51和继电器检测线52连接，锰铜电流采样电路12与负荷开关5的锰铜采样端51连接；

锰铜电流采样电路12，用于采集锰铜电阻的锰铜电压模拟信号；

负荷开关触点电压采样电路13，用于采集负荷开关触点的触点电压模拟信号；

计量芯片11，用于将锰铜电压模拟信号和触点电压模拟信号分别转换为锰铜电压信号和触点电压信号，并发送锰铜电压信号和触点电压信号至微控制器2。

具体的，参见图7和图8所示，上述计量芯片11，可以包括：ht7017芯片ua1、供电电路111、第四电容ca4、第十电阻ra10、第十一电容ca11、第十二电容ca12、第六电容ca6、第七电容ca7、第五电容ca5、第八电容ca8、第九电容ca9和hc-49s石英晶振ga1；

第十电阻ra10的一端与ht7017芯片的dvdd端连接，另一端与ht7017芯片ua1的avcc管脚连接；第四电容ca4的一端与ht7017芯片ua1的avcc管脚连接，第四电容ca4的另一端与电源连接；第十一电容ca11与第十二电容ca12跨接在ht7017芯片ua1的vref与agnd管脚之间，ht7017芯片ua1的agnd管脚与电源连接；第六电容ca6与第七电容ca7并联，第六电容ca6与第七电容ca7的一个公共端与ht7017芯片ua1的vddip8管脚连接，另一公共端与电源连接；ht7017芯片ua1的dvdd端与第五电容ca5的一端连接并接地，第五电容ca5的另一端与电源连接；第八电容ca8跨接在hc-49s石英晶振ga1的第一端与第三端之间，第九电容ca9跨接在hc-49s石英晶振ga1的第三端与第二端之间，hc-49s石英晶振ga1的第三端与电源连接，hc-49s石英晶振ga1的第一端与ht7017芯片ua1的htalo管脚连接，hc-49s石英晶振ga1的第二端与ht7017芯片ua1的htali管脚连接。

其中，参见图8所示，供电电路111，包括第一电阻ra1、第二电阻ra2、第三电阻ra3、第四电阻ra4、第五电阻ra5、第六电阻ra6、第七电阻ra7、第一电容ca1和第二电容ca2；

第一电阻ra1、第二电阻ra2、第三电阻ra3、第四电阻ra4和第五电阻ra5依次串联，第五电阻ra5、第六电阻ra6和第二电容ca2的一端相互连接，且与ht7017芯片ua1的v3n管脚连接，第七电阻ra7和第一电容ca1并联，第七电阻ra7和第一电容ca1的一个公共端与ht7017芯片ua1的v3p管脚连接。

具体的，参见图9所示，上述锰铜电流采样电路12，包括第一采样电路121和第一抗混叠滤波电路122；

第一采样电路121和第一抗混叠滤波电路122依次相连，第一抗混叠滤波电路122与计量芯片11连接；

第一采样电路121，用于与负荷开关5的锰铜采样端51连接，采集锰铜电阻的原始锰铜电压模拟信号；

第一抗混叠滤波电路122，用于对原始锰铜电压模拟信号进行滤波，得到锰铜电压模拟信号，发送锰铜电压模拟信号至计量芯片11。

具体的，参见图9所示，上述第一采样电路121，包括第十二电阻ra12、第十三电阻ra13和第十四电阻ra14；第一抗混叠滤波电路122，包括第十一电阻ra11、第十五电阻ra15、第十电容ca10和第十三电容ca13；

第十三电阻ra13、第十二电阻ra12和第十一电阻ra11的一端相互连接，并与锰铜采样端51的一端连接；第十一电阻ra11的另一端与第十电容ca10的一端连接，且与ht7017芯片ua1的v1n管脚连接；第十电容ca10的另一端、第十二电阻ra12的另一端、第十四电阻ra14的一端、第十三电容ca13的一端相互连接；第十三电容ca13的另一端与第十五电阻ra15的一端连接，且与ht7017芯片ua1的v1p管脚连接；第十五电阻ra15的另一端、第十四电阻ra14的另一端和第十三电阻ra13的另一端相互连接，并与锰铜采样端51的另一端连接。

其中，第十一电阻ra11和第十电容ca10，第十五电阻ra15和第十三电容ca13分别构成两个低通滤波器。

具体的，参见图10所示，上述负荷开关触点电压采样电路11，包括第二采样电路131和第二抗混叠滤波电路132；

第二采样电路131和第二抗混叠滤波电路132依次相连，第二抗混叠滤波电路132与计量芯片11连接；

第二采样电路131，用于与负荷开关5的继电器检测线52连接，采集负荷开关触点的原始触点电压模拟信号；

第二抗混叠滤波电路132，用于对原始触点电压模拟信号进行滤波，得到触点电压模拟信号，发送触点电压模拟信号至计量芯片11。

具体的，参见图10所示，上述第二采样电路131，包括第八电阻ra8；第二抗混叠滤波电路132，包括第九电阻ra9和第三电容ca3；

第八电阻ra8和第三电容ca3的一端相互连接，且与继电器检测线52连接；第三电容ca3的另一端和第九电阻ra9的一端相互连接，且与ht7017芯片ua1的v2p管脚连接；第九电阻ra9的一端与第八电阻ra8的另一端连接，且与锰铜采样端51的一端连接。

其中，第九电阻ra9和第三电容ca3构成一个低通滤波器。

可以理解的是，上述各图中各电路之间的具体连接关系可以通过图中的接线标注所得之，在此不再一一赘述。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本实用新型的范围。

以上对本实用新型所提供的技术内容进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。