CN111030055A - 一种继电器控制电路及智能电表 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种继电器控制电路及智能电表，其中，继电器控制电路通过将主控单元的输出端分别与辅助控制单元的输入端、继电器控制单元的输入端连接，分别用于控制辅助控制单元和继电器控制单元的工作状态；另外，再通过将辅助控制单元的输出端与继电器控制单元的输入端连接，用于实现辅助控制单元对继电器控制单元的控制；最后通过将继电器控制单元与受控的继电器连接，提供了主控单元控制和辅助控制单元通过继电器控制单元进而实现控制继电器的两条控制路径；解决了现有技术中由于电能表的主控单元故障或遭到损坏或遭到强电磁场干扰无法实现可靠拉闸的技术问题，提供了一种可靠的、抗干扰能力强的继电器控制电路。

Description

一种继电器控制电路及智能电表

技术领域

本发明涉及电能表技术领域，尤其是涉及一种继电器控制电路及智能电表。

背景技术

电能表作为用户用电的统计管理设备，其可靠性与否决定了国家经济是否会遭到损失。不同国家或地区对电能表所要实现的功能可能不同，有的使用的是预付费电能表，有的使用的是后付费电能表。但是，两种电能表均需要实现可控拉闸功能，避免用户用电使得电能表欠费后不能实现可靠拉闸，且用户不交电费的行为会给国家经济造成损失。

现有技术中，电能表的设计主要存在以下几种情况导致电能表无法实现可靠拉闸：

1、由于电能表的MCU故障，导致不能实现可靠拉闸；

2、用户通过外部手段损坏电能表的MCU，导致不能实现可靠拉闸；

3、电能表的MCU收到外部强电磁场干扰，导致不能实现可靠拉闸。

因此，如何解决上述问题导致的电能表无法实现可靠拉闸成为本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的是提供一种可靠的、抗干扰能力强的继电器控制电路。

本发明所采用的技术方案是：

第一方面，本发明提供一种继电器控制电路，其特包括：主控单元、辅助控制单元和继电器控制单元；其中：

所述主控单元的输出端分别与所述辅助控制单元的输入端、所述继电器控制单元的输入端连接，分别用于控制所述辅助控制单元和所述继电器控制单元的工作状态；

所述辅助控制单元的输出端与所述继电器控制单元的输入端连接，用于控制所述继电器控制单元的工作状态；

所述继电器控制单元的输出端与受控的继电器连接，用于控制继电器闭合或断开。

进一步地，所述辅助控制单元包括输出转换电路、555芯片及延时输出电路；所述延时输出电路分别与所述主控单元的输出端、所述555芯片连接，所述555芯片的输出端与所述输出转换电路的输入端连接，所述输出转换电路的输出端与所述继电器控制单元的输入端连接。

进一步地，所述继电器控制电路还包括开关输出电路；所述输出转换电路的输出端与所述开关输出电路的第一输入端连接，所述主控单元的输出端与所述开关输出电路的第二输入端连接，所述开关输出电路的输出端与所述继电器控制单元的输入端连接。

进一步地，所述延时输出电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容、第二电容、第三电容第四电容和第一PNP三极管；所述第一电阻的第一端与所述主控单元的输出端连接，所述第一电阻的第二端分别与所述第一PNP三极管的基极、所述第三电阻的第一端、所述555芯片的第二引脚连接，所述第一PNP三极管的集电极与电源地连接，所述第一PNP三极管的发射极与所述第二电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端分别与所述第三电阻的第二端、所述第一电容的第一端、所述第二电容的第一端、所述555芯片的第八引脚、外接电源连接，所述555芯片的第五引脚与所述第三电容的第一端连接，所述第三电容的第二端分别与所述第四电容的第一端、电源地连接，所述第四电容的第二端分别与所述555芯片的第六引脚、所述555芯片的第七引脚连接。

进一步地，所述输出转换电路包括第四电阻、第五电阻、第六电阻和第二PNP三极管；所述第四电阻的第一端与所述555芯片的第三引脚连接，所述第四电阻的第二端分别与所述第五电阻的第一端、所述第二PNP三极管的基极连接，所述第二PNP三极管的发射极分别与所述第五电阻的第二端、外接电源连接，所述第二PNP三极管的集电极分别与所述第六电阻的第一端、所述开关输出电路的第一输入端连接，所述第六电阻的第二端与电源地连接。

进一步地，所述开关输出电路包括第一控制开关、第一二极管和第二二极管；所述输出转换电路的输出端与所述第一控制开关的输入端连接，所述第一控制开关的输出端与所述第二二极管的正极连接，所述第二二极管的负极分别与所述第一二极管的负极、所述继电器控制单元的输入端连接，所述主控单元的输出端与所述第一二极管的正极连接。

进一步地，所述继电器控制单元包括BL8023D芯片，所述主控单元的输出端与所述BL8023D芯片的A输入端连接，所述BL8023D芯片的B输入端分别与所述第一二极管的负极、第二二极管的负极连接，所述BL8023D芯片的OA输出端与所述继电器的第一端连接，所述BL8023D芯片的OB输出端与所述继电器的第二端连接。

第二方面，本发明提供一种智能电表，其包括所述的继电器控制电路。

本发明的有益效果是：

本发明中一种继电器控制电路，其通过将主控单元的输出端分别与辅助控制单元的输入端、继电器控制单元的输入端连接，分别用于控制辅助控制单元和继电器控制单元的工作状态；另外，再通过将辅助控制单元的输出端与继电器控制单元的输入端连接，用于实现辅助控制单元对继电器控制单元的控制；最后通过将继电器控制单元与受控的继电器连接，提供了主控单元控制和辅助控制单元通过继电器控制单元进而实现控制继电器的两条控制路径；解决了现有技术中由于电能表的主控单元故障或遭到损坏或遭到强电磁场干扰无法实现可靠拉闸的技术问题，提供了一种可靠的、抗干扰能力强的继电器控制电路。

附图说明

图1是本发明中一种继电器控制电路的一具体实施例模块框图；

图2是本发明中一种继电器控制电路中辅助控制单元的一具体实施例电路图；

图3是本发明中一种继电器控制电路中继电器控制单元的一具体实施例电路图；

图4是本发明中一种继电器控制电路中继电器的一具体实施例电路图；

图5是本发明中一种继电器控制电路中主控单元的一具体实施例电路连接示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

由于电能表中的MCU出现故障或收到损坏或收到强电磁场干扰时，会导致MCU无法正常工作，使得当用户用电使得电能表欠费后，MCU不能实现可靠拉闸由此给国家经济造成损失。因此，为了克服上述技术问题，本发明实施例的具体实现如下：

实施例一：

如图1所示，本实施例中一种继电器控制电路，其包括主控单元、辅助控制单元和继电器控制单元；其中，主控单元的输出端分别与辅助控制单元的输入端、继电器控制单元的输入端连接，用于输出控制信号至辅助控制单元和继电器控制单元以控制其工作状态；辅助控制单元的输出端与继电器控制单元的输入端连接，用于输出控制信号至继电器控制单元以控制其工作状态；继电器控制单元的输出端与受控的继电器连接，从而控制继电器的闭合或断开。通过上述各功能单元的连接，形成了主控单元控制和辅助控制单元通过继电器控制单元进而实现控制继电器的两条控制路径，，提供了一种可靠的、抗干扰能力强的继电器控制电路。

本实施例中，辅助控制单元包括输出转换电路、555芯片和延时输出电路，其中，延时输出电路分别与主控单元的输出端、555芯片连接，555芯片的输出端与输出转换电路的输入端连接，输出转换电路的输出端与继电器控制单元的输入端连接。此外，本实施例中，辅助控制单元还包括开关输出电路，输出转换电路的输出端与开关输出电路的第一输入端连接，主控单元的输出端与开关输出电路的第二输入端连接，开关输出电路的输出端与继电器控制单元的输入端连接。具体的，参照图2，本实施例中，延时输出电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3第四电容C4和第一PNP三极管Q1；输出转换电路包括第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6和第二PNP三极管Q2；开关输出电路包括第一控制开关J1、第一二极管D1和第二二极管D2。具体为：主控单元的输出端与第一电阻R1的第一端连接，用于输出电压信号WDT_CLR，第一电阻R1的第二端分别与第一PNP三极管Q1的基极、555芯片U1的第二引脚、第三电阻R3的第二端连接，用于将电压信号WDT_CLR1输出至第一PNP三极管Q1和555芯片U1；第一PNP三极管Q1的集电极与电源地连接，第一PNP三极管Q1的发射极与第二电阻R2的第一端连接，第二电阻R2的第二端分别与第三电阻R3的第一端、555芯片U1的第八引脚、第一电容C1的第一端、第二电容C2的第一端、外接电源VCC连接，外接电源VCC为555芯片U1提供工作电源。第三电容C3的第一端与555芯片U1的第五引脚连接，第三电容C3的第二端分别与第四电容C4的第二端、电源地连接，第四电容C4的第二端分别与555芯片U1的第六引脚、第七引脚连接；外接12V复位端电源与电阻R622的第一端连接，电阻R622的第二端分别与电阻R625的第一端、555芯片U1的第四引脚连接，电阻R625的第二端与电源地连接。555芯片U1的第三引脚与第四电阻R4的第一端连接，第四电阻R4的第二端分别与第五电阻R5的第一端、第二PNP三极管Q2的基极连接，第五电阻R5的第二端分别与外接电源VCC、第二PNP三极管Q2的发射极连接，第二PNP三极管Q2的集电极分别与第一控制开关J1的输入端、第六电阻R6的第一端连接，第六电阻R6的第二端与电源地连接，第一控制开关J1的输出端与第二二极管D2的正极连接，第二二极管D2的负极分别与第一二极管D1的负极、继电器控制单元的输入端连接，第一二极管D1的正极与主控单元的输出端连接。

参照图5，本实施例中主控单元为MCU，其具有三个输出端分别与延时输出电路的输入端、开关输出电路的第二输入端、继电器控制单元的输入端连接，其具体为：MCU的第一输出端WDT_CLR与延时输出电路中的第一电阻R1连接，MCU的第二输出端RELAY_OFF与开关输出电路中的第一二极管D1的正极连接，MCU的第三输出端RELAY_ON与BL8023D芯片的输入端连接。具体的，参照图3，继电器控制单元具体包括：BL8023D芯片U1，第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第五电容C5、第六电容C6和第三二极管D3，第六电容C6为极性电容；其中，MCU的第三输出端RELAY_ON与第七电阻R7的第一端连接，第七电阻R7的第二端分别与第八电阻的第一端、BL8023D芯片U1的A输入端连接(即第三引脚)，BL8023D芯片U1的B输入端(即第六引脚)分别与第九电阻R9的第一端、第十电阻R10的第一端连接，第九电阻R9的第二端与电源地连接，第十电阻R10的第二端分别与第一二极管D1的负极、第二二极管D2的负连接(同时参照图2，即开关输出电路的输出端RELAY_OFF1)，外接12V供电电源与第三二极管D3的正极连接，第三二极管D3的负极分别与第五电容C5的第一端、第六电容C6的正极、BL8023D芯片U1的电源输入端(即第五引脚)连接。同时参照图4，BL8023D芯片U1的OA输出端(即第四引脚)与继电器的一端连接，BL8023D芯片U1的OB输出端(即第一引脚)与继电器的另一端连接。

综上所述，本发明的基本原理思想是：

MCU正常的情况下，给开关输出电路(即第一二极管D1)和继电器控制单元(即BL8023D芯片U1的第三引脚)输出低电平信号，并且给辅助控制单元(即555芯片U1的第二引脚)输出周期性高电平信号(定时清看门狗)。

当MCU正常工作时，当需要对继电器进行拉闸时(继电器此前处于闭合状态)，MCU通过将输出至第一二极管D1的低电平信号转变为输出高电平信号，则此时，BL8023D芯片U1的第六引脚接收的信号同样由低电平信号转变为高电平信号，而由MCU输出至BL8023D芯片U1的第三引脚低电平信号持续保持，因此，由BL8023D芯片U1控制的继电器状态发生翻转(即拉闸)。

当MCU出现故障或收到损坏或收到强电磁场干扰时，会导致MCU无法正常工作时，当需要对继电器进行拉闸时，由于MCU无法再给第一二极管D1输出高电平信号，因此，由MCU直接控制继电器控制单元从而实现继电器拉闸的链路失效，无法实现可靠拉闸。但此时，由于MCU同样无法再给555芯片U1输出周期性高电平信号，因此，当MCU持续较长的一段时间给555芯片U1输出低电平信号时，由于延时输出电路中的第四电容C4通过这段时间的充电后，满足555芯片U1的输出翻转条件，555芯片U1的输出由高电平转换为低电平，再经过输出转换电路后，输出高电平至第二二极管D2，因此，BL8023D芯片U1的第六引脚接收的信号同样由低电平信号转变为高电平信号，而由MCU输出至BL8023D芯片U1的第三引脚低电平信号持续保持，因此，由BL8023D芯片U1控制的继电器状态发生翻转(即拉闸)。另外，本实施例中设置有延时输出电路可将555芯片U1对接收的控制信号进行延时出去，可以防止将555芯片U1出现误判断的情况进而触发拉闸条件。

本实施例中，继电器控制电路通过将主控单元的输出端分别与辅助控制单元的输入端、继电器控制单元的输入端连接，分别用于控制辅助控制单元和继电器控制单元的工作状态；另外，再通过将辅助控制单元的输出端与继电器控制单元的输入端连接，用于实现辅助控制单元对继电器控制单元的控制；最后通过将继电器控制单元与受控的继电器连接，提供了主控单元控制和辅助控制单元通过继电器控制单元进而实现控制继电器的两条控制路径；解决了现有技术中由于电能表的主控单元故障或遭到损坏或遭到强电磁场干扰无法实现可靠拉闸的技术问题，提供了一种可靠的、抗干扰能力强的继电器控制电路。

实施例二：

本发明实施例还提供了一种智能电表，其包括如实施例一种所述的继电器控制电路，解决了现有技术中智能电表无法实现可靠拉闸的技术问题，提供了一种可靠的、抗干扰能力强的智能电表。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (8)

1.一种继电器控制电路，其特征在于，包括：主控单元、辅助控制单元和继电器控制单元；其中：

所述主控单元的输出端分别与所述辅助控制单元的输入端、所述继电器控制单元的输入端连接，分别用于控制所述辅助控制单元和所述继电器控制单元的工作状态；

所述辅助控制单元的输出端与所述继电器控制单元的输入端连接，用于控制所述继电器控制单元的工作状态；

所述继电器控制单元的输出端与受控的继电器连接，用于控制继电器闭合或断开。

2.根据权利要求1所述的继电器控制电路，其特征在于，所述辅助控制单元包括输出转换电路、555芯片及延时输出电路；所述延时输出电路分别与所述主控单元的输出端、所述555芯片连接，所述555芯片的输出端与所述输出转换电路的输入端连接，所述输出转换电路的输出端与所述继电器控制单元的输入端连接。

3.根据权利要求2所述的继电器控制电路，其特征在于，所述继电器控制电路还包括开关输出电路；所述输出转换电路的输出端与所述开关输出电路的第一输入端连接，所述主控单元的输出端与所述开关输出电路的第二输入端连接，所述开关输出电路的输出端与所述继电器控制单元的输入端连接。

4.根据权利要求3所述的继电器控制电路，其特征在于，所述延时输出电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容、第二电容、第三电容第四电容和第一PNP三极管；所述第一电阻的第一端与所述主控单元的输出端连接，所述第一电阻的第二端分别与所述第一PNP三极管的基极、所述第三电阻的第一端、所述555芯片的第二引脚连接，所述第一PNP三极管的集电极与电源地连接，所述第一PNP三极管的发射极与所述第二电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端分别与所述第三电阻的第二端、所述第一电容的第一端、所述第二电容的第一端、所述555芯片的第八引脚、外接电源连接，所述555芯片的第五引脚与所述第三电容的第一端连接，所述第三电容的第二端分别与所述第四电容的第一端、电源地连接，所述第四电容的第二端分别与所述555芯片的第六引脚、所述555芯片的第七引脚连接。

5.根据权利要求4所述的继电器控制电路，其特征在于，所述输出转换电路包括第四电阻、第五电阻、第六电阻和第二PNP三极管；所述第四电阻的第一端与所述555芯片的第三引脚连接，所述第四电阻的第二端分别与所述第五电阻的第一端、所述第二PNP三极管的基极连接，所述第二PNP三极管的发射极分别与所述第五电阻的第二端、外接电源连接，所述第二PNP三极管的集电极分别与所述第六电阻的第一端、所述开关输出电路的第一输入端连接，所述第六电阻的第二端与电源地连接。

6.根据权利要求3所述的继电器控制电路，其特征在于，所述开关输出电路包括第一控制开关、第一二极管和第二二极管；所述输出转换电路的输出端与所述第一控制开关的输入端连接，所述第一控制开关的输出端与所述第二二极管的正极连接，所述第二二极管的负极分别与所述第一二极管的负极、所述继电器控制单元的输入端连接，所述主控单元的输出端与所述第一二极管的正极连接。

7.根据权利要求6所述的继电器控制电路，其特征在于，所述继电器控制单元包括BL8023D芯片，所述主控单元的输出端与所述BL8023D芯片的A输入端连接，所述BL8023D芯片的B输入端分别与所述第一二极管的负极、第二二极管的负极连接，所述BL8023D芯片的OA输出端与所述继电器的第一端连接，所述BL8023D芯片的OB输出端与所述继电器的第二端连接。

8.一种智能电表，其特征在于，包括如权利要求1至7任一项所述的继电器控制电路。

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