一种具有功率计量、过零控制功能的开关面板制造技术

本实用新型专利技术提供了一种具有功率计量、过零控制功能的开关面板，包括过零采样电路、计量电路及MCU控制电路，过零采样电路输出端与计量电路输入端相连，计量电路输出端与MCU控制电路相连，计量电路还与继电器相连；所述计量电路由电压采样电路、电流采样电路和计量芯片组成，所述计量电路用于对开关面板负载电源参数进行测量。本实用新型专利技术将在一定程度上保护了负载，增加线路稳定性，安全性大大提高。安全性大大提高。安全性大大提高。

【技术实现步骤摘要】
一种具有功率计量、过零控制功能的开关面板


[0001]本技术涉及开关面板
，尤其涉及一种具有功率计量、过零控制功能的开关面板。

技术介绍

[0002]现有智能家居领域开关面板类产品普遍都带有功率计量功能，主要包含家庭用电电压、电流、功率以及电量。但市面产品普遍没有过零控制负载通断功能，在遇到感性负载下，存在继电器打火现象，严重损害了继电器寿命，影响产品可靠性。
[0003]现需要一种新型控制电路的开关面板，能够解决上述问题。

技术实现思路

[0004]本技术提供了一种具有功率计量、过零控制功能的开关面板，通过对现有开关控制电路进行技术改造，在电流零点断开负载，消除继电器打火现象，增强可靠性。
[0005]为解决上述技术问题，本技术具体采用如下技术方案：
[0006]一种具有功率计量、过零控制功能的开关面板，包括过零采样电路、计量电路及MCU控制电路，过零采样电路输出端与计量电路输入端相连，计量电路输出端与MCU控制电路相连，计量电路输出端还与继电器相连；
[0007]所述过零采样电路，由分压电阻、光耦及输出整形电路组成，所述过零采样电路输出脉冲信号为3.3V电平50Hz；
[0008]所述计量电路由电压采样电路、电流采样电路和计量芯片组成，所述计量电路用于对开关面板负载电源参数进行测量。
[0009]优选的，所述计量电路包括电压采样电路和电流采样电路，所述电压采样电路串联有三个电阻，所述电压采样电路输出端与计量运放1输入端相连，所述电流采样电路设置有采样电阻，所述采样电阻与计量运放2输入端相连，所述计量运放输出端与计量芯片相连。
[0010]优选的，所述计量芯片设置有6路GPIO，所述GPIO用于过零检测信号输入及继电器控制信号输出。
[0011]优选的，所述MCU控制电路是由32位的M3处理器构成的模块电路，所述MCU控制电路设置有IIC接口与计量芯片相连。
[0012]相对于现有技术，本技术具有如下有益效果：
[0013]过零采样电路通过分压电阻将220V电压进行分压和限流，在光耦输出端输出3.3V/50Hz的脉冲信号，在信号的上升沿及下降沿，分别指示出220V电源的实时零点电压。过零检测电路信号输入到计量芯片，计量芯片内部集成DSP模块，结合外围采样电路读取电压和电流参数，计算出瞬时负载相位、幅度及电流值。计量电路可实时计量开关面板负载的电压、电流、功率、用电量等，并可计算出负载的电压相位及功率因素。MCU提供一个IIC接口与计量芯片通信，继电器控制、计量数据获取等信息通过IIC接口，由MCU传送到计量芯片，
最终计量芯片发出继电器控制信号以及给MCU返回计量数据。此外，MCU还负担存储零点学习数据，用于计量芯片对继电器进行零点控制。
[0014]本技术开关面板在接感性负载下无继电器打火现象，一方面，继电器打火，触点拉弧出现氧化，长时间开关后容易出现接触不良，甚至失效；另一方面，继电器打火在一定场合会产生安全隐患，出现火灾等严重事故，本专利技术有效避免这些问题发生。本设计除应用在开关面板等家用产品外，还可广泛应用于工业控制场所，如石油、燃气、煤矿等强电控制领域，可增加环境使用的安全性。在容性负载下，负载供电得到缓冲而提高其可靠性。对一些大功率容性负载，如果在负载接通瞬间出现在电压最高点，接通瞬间，线路产生巨大的浪涌电流，将降低负载使用寿命，甚至加速线路老化等。本专利技术将在一定程度上保护了负载，增加线路稳定性。
附图说明
[0015]图1为本技术计量电路与过零采样电路连接示意图；
[0016]图2为本技术计量电路与MCU控制电路连接示意图；
[0017]图3为本技术模块连接示意图；
[0018]标号说明：过零采样电路1、计量电路2、电压采样电路21、电流采样电路22、MCU控制电路3。
具体实施方式
[0019]下面结合附图和实施例来详细说明本技术的具体内容。
[0020]如图1
‑
3所示，本实施例提供了一种具有功率计量、过零控制功能的开关面板，包括过零采样电路1、计量电路2及MCU控制电路3，过零采样电路1输出端与计量电路2输入端相连，计量电路2输出端与MCU控制电路3相连，计量电路2输出端还与继电器相连；
[0021]所述过零采样电路1，由分压电阻、光耦及输出整形电路组成，所述过零采样电路1输出脉冲信号为3.3V电平50Hz；220V电源经过电阻分压与光耦串联，输出3.3V电平50Hz脉冲信号；
[0022]所述计量电路2由电压采样电路21、电流采样电路22和计量芯片组成，所述计量电路2用于对开关面板负载电源参数进行测量。
[0023]如图1所示，过零检测电路信号输入到计量芯片。计量芯片内部集成DSP模块，结合外围采样电路读取电压和电流参数，计算出瞬时负载相位、幅度及电流值。
[0024]进一步地，为了实现计量电路2能够对电路电流和电压进行采样，所述计量电路2包括电压采样电路21和电流采样电路22，所述电压采样电路21输出端与计量运放1输入端相连，所述电流采样电路22设置有采样电阻，所述采样电阻与计量运放2输入端相连，所述计量运放输出端与计量芯片相连。
[0025]进一步地，所述计量芯片设置有6路GPIO，所述GPIO用于过零检测信号输入及继电器控制信号输出。
[0026]进一步地，如图2所示，MCU读取计量数据：MCU通过IIC接口与计量芯片连接，可实时读取电压、电流、功率、电量等参数，所述MCU控制电路3是由32位的M3处理器构成的模块电路，所述MCU控制电路3设置有IIC接口与计量芯片相连。
[0027]本控制电路零点学习步骤为：
[0028]a.系统稳定工作后，MCU配置计量芯片，让其进去零点学习模式；
[0029]b.计量芯片输出继电器控制信号，负载过零检测电路输出相应的波形数据反馈给计量芯片；
[0030]c.计量芯片以此测量出控制信号发出到继电器动作的时间,并将数据保存；
[0031]零点控制方法步骤为：重新上电后，当MCU发出继电器控制信号时，计量芯片根据电路的电压和电流相位，结合继电器动作时间，在零点电压将负载接通，在零点电流将负载断开。
[0032]过零采样电路通过分压电阻将220V电压进行分压和限流，在光耦输出端输出3.3V/50Hz的脉冲信号，在信号的上升沿及下降沿，分别指示出220V电源的实时零点电压。过零检测电路信号输入到计量芯片，计量芯片内部集成DSP模块，结合外围采样电路读取电压和电流参数，计算出瞬时负载相位、幅度及电流值。计量电路可实时计量开关面板负载的电压、电流、功率、用电量等，并可计算出负载的电压相位及功率因素。MCU提供一个IIC接口与计量芯片通信，继电器控制、计量数据获取等信息通过IIC接口，由MCU传送到计量芯片，最终计量芯片发出继电器控制信号以及给MCU返回计量数据。此外本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有功率计量、过零控制功能的开关面板，其特征在于，包括过零采样电路、计量电路及MCU控制电路，过零采样电路输出端与计量电路输入端相连，计量电路输出端与MCU控制电路相连，计量电路输出端还与继电器相连；所述过零采样电路，由分压电阻、光耦及输出整形电路组成；所述计量电路由电压采样电路、电流采样电路和计量芯片组成，所述计量电路用于对开关面板负载电源参数进行测量。2.根据权利要求1所述的一种具有功率计量、过零控制功能的开关面板，其特征在于，所述过零采样电路输出脉冲信号为3.3V电平50Hz。3.根据权利要求1所述的一种具有功率计量、过零控制功能的开关面板，其特征在于，所述计...

【专利技术属性】
技术研发人员：张国梁，孙友林，马晓槟，李进德，颜伦耀，
申请(专利权)人：广东金朋科技有限公司，
类型：新型
国别省市：