一种三相电能表用电池电压功耗及运行状态检测电路制造技术

本实用新型专利技术涉及一种三相电能表用电池电压功耗及运行状态检测电路。解决了现有电能表采用计量芯片计算电池功耗，存在占用计量芯片采样端口，精度不统一的问题。包括有电压检测单元、电流检测单元、电池防钝化单元和电池欠压报警单元，电压检测单元连接在供电电池正负极两端之间，电流检测单元输入端连接在供电电池负极与电压检测单元之间，电压检测单元采样输出端、电流检测单元采样输出端分别连接电能表MCU信号输入端，电池防钝化单元、电池欠压报警电路分别连接供电电池正极。本实用新型专利技术同时检测供电电池电流和电压，保证电池检测的可靠性。不占用电能表计量芯片资源，适用于三相电能表，并且提高了测量精度，精度更加统一。精度更加统一。精度更加统一。

【技术实现步骤摘要】
一种三相电能表用电池电压功耗及运行状态检测电路


[0001]本技术涉及电能表
，尤其涉及一种三相电能表用电池电压功耗及运行状态检测电路。

技术介绍

[0002]目前电能表电池功耗检测通过采用电阻得到采样信号，如图3所示，采样电阻与电能表计量芯片连接，通过电能表计量芯片计算得到电池功耗，单相表内的主芯片的AD采样计算得出电池电压，并且通过单相表内的主芯片判断电池电压和电池功耗是否处于异常状态，对异常状态下电池电压和电池功耗的数据实时记录，存入存储器内，通过上位机进行实时监控。但目前电能表需要占用计量芯片AD采样信号口，不能适用三相电能表，且测量精度受控于计量芯片的精度，精度不能统一，另外占用计量芯片资源，可能导致计量部分出现问题。

技术实现思路

[0003]本技术主要解决了现有电能表采用计量芯片计算电池功耗，存在占用计量芯片采样端口，不适用三相电能表，精度受控计量芯片精度，精度不统一的问题，以及缺少对电池钝化和欠压检测的问题，提供了一种三相电能表用电池电压功耗及运行状态检测电路。
[0004]本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种三相电能表用电池电压功耗及运行状态检测电路，包括供电电池和电能表MCU，包括有电压检测单元、电流检测单元、电池防钝化单元和电池欠压报警单元，电压检测单元连接在供电电池正负极两端之间，电流检测单元输入端连接在供电电池负极与电压检测单元之间，电压检测单元采样输出端、电流检测单元采样输出端分别连接电能表MCU信号输入端，电池防钝化单元输入端、电池欠压报警电路输入端分别连接供电电池正极。
[0005]本技术使用电压检测单元检测供电电池的电压，使用电流检测单元检测电流信号，电流信号通过电能表MCU处理得到电池运行功耗，通过同时检测供电电池电压和电压变化来监测电池的运行状况。由于采用同时检测供电电池电流和电压，保证电池检测的可靠性。电压检测单元和电流检测单元分别与电能表MCU信号输入端连接，不占用电能表计量芯片资源，适用于三相电能表，并且提高了测量精度，精度更加统一。由于只和MCU相关，不受表型影响，适用更多表型。电池防钝化单元能使得供电电池适当放电，防止因长时间不使用而形成的钝化，提高电池使用时间和可靠性。电池欠压报警电路能对电池欠压情况进行报警提醒，且外加独立的电池欠压报警电路不受MCU或内部程序影响，检测更加准确。通过电池电压功耗和运行状态检测，可以让用户及时更换电池或者相关人员进行检修，极大程度减少了由于电池不能正常工作而导致用电数据的丢失，保证了用电量的公平和公正。
[0006]作为上述方案的一种优选方案，电流检测单元包括第一采样电阻和第一运算放大器，第一采样电阻连接在供电电池负极与电压检测单元之间，第一运算放大器反相输入端
连接供电电池负极，第一运算放大器正相输入端连接电阻，第一运算放大器输出端连接MCU信号输入端。本方案中第一采样电阻为高精度采样电阻，通过使用高精度采样电阻和运算放大器共同构成电流信号的采样，提高采样精度，同时降低电池功耗。MCU信号输入端为MCU的ADC端口。第一采样电阻采用低阻值电阻，阻值为5.1Ω或10Ω，电阻精度为1%，温漂为25ppm。运算放大器采用精密运算放大器，支持单电源、低电压供电，输入失调电压和电流低，输入失调电压应小于50uV,输入失调电流应小于10nA。
[0007]作为上述方案的一种优选方案，电流检测单元包括第二采样电阻、第三采样电阻、第二运算放大器、第三运算放大器、对第二采样电阻和第三采样电阻进行切换的第一切换单元、对应对第二运算放大器和第三运算放大器进行切换的第二切换单元，第二采样电阻和第三采样电阻相并联，并联后电路一端连接在第一切换单元上，另一端连接电压检测单元，第一切换单元与供电电池负极连接，第二切换单元与第一切换单元连接，第二运算放大器、第三运算放大器分别连接在第二切换单元两个端口上。本方案为了扩大电流检测范围和提高检测准确度，采用了两个不同阻值的采样电阻和不同放大倍数的运算放大器回路，MCU通过控制第一切换单元来对两个采样电阻的线路进行切换，同时MCU通过控制第二切换单元对应对两个运算放大器回路进行切换，从而形成两套电流采样电路，一套用于电池供电电流较大或系统刚开始工作时的电池电流检测，另一套用于电池供电较小或系统处于待机模式下的电池电流检测。预先设定电流值，MCU通过比较检测电流值与设定电流值，对两套电流采样电路进行切换。第二采样电阻阻值为10Ω，电阻精度为1%，温漂为25ppm，第三采样电阻阻值为100Ω，电阻精度为1%，温漂为25ppm。运算放大器采用精密运算放大器，支持单电源、低电压供电，输入失调电压和电流低，输入失调电压应小于50uV,输入失调电流应小于10nA。
[0008]作为上述方案的一种优选方案，所述第一切换单元包括第一输入端、第二输入端、输出端和信号输入端，第一切换单元第一输入端、第二输入端分别连接第二采样电阻、第三采样电阻第一端，第二采样电阻、第三采样电阻第二端分别连接至电压检测单元输出端，第一切换单元信号输入端连接MCU控制信号输出端，第一切换单元输出端连接供电电池负极，第二切换单元包括第一输入端、第二输入端、第一输出端、第二输出端、第一信号输入端、第二信号输入端，第二切换单元第一输入端、第二输入端分别连接在第一切换单元第一输入端、第二输入端上，第二切换单元第一输出端、第二输出端分别连接第二运算放大器、第三运算放大器反相输入端，第二运算放大器、第三运算放大器输出端分别连接MCU信号输入端，第二运算放大器、第三运算放大器正相输入端分别连接电阻后接地，第二切换单元第一信号输入端、第二信号输入端分别连接MCU控制信号输出端。
[0009]作为上述方案的一种优选方案，电压检测单元包括电阻R10、电阻R11、电阻R12、电容C3，电阻R10第一端连接供电电池正极，电阻R10第二端连接电阻R11第一端，电阻R11第二端形成电压检测单元输出端，电阻R11第二端接地，电阻R12第一端连接在电阻R10和电阻R11之间，电阻R12第二端连接MCU信号输入端，电容C3第一端连接电阻R12第一端，电容C3第二端连接电阻R11第二端。本方案采用电阻分压原理来测量电池电压，增大被测电池的电压范围。
[0010]作为上述方案的一种优选方案，电池防钝化单元包括电阻R6、电阻R7、电阻R8、三极管Q3、电容C2、二极管D2，电阻R8第一端连接供电电池正极，电阻R8第二端连接三极管Q3
集电极，三极管Q3发射极接地，三极管Q3基极分别连接电阻R6第一端、电阻R7第一端，电阻R7第二端接地，电阻R6第二端分别连接二极管D2负极、电容C2第一端，二极管D2正极接地，电容C2第二端连接MCU信号输出端。本方案中MCU定时发送方波导通三极管Q3来给电池适当放电，防止被测电池长时间处于低功耗下出现钝化现象。
[0011]作为上述方案的一种优选方案，电池欠压报警单元包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电容C1、三极管Q1、三极管Q2、二极管D1，电阻R5第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三相电能表用电池电压功耗及运行状态检测电路，包括供电电池和电能表MCU，其特征在于：包括有电压检测单元（1）、电流检测单元（2）、电池防钝化单元（3）和电池欠压报警单元（4），电压检测单元连接在供电电池正负极两端之间，电流检测单元输入端连接在供电电池负极与电压检测单元之间，电压检测单元采样输出端、电流检测单元采样输出端分别连接电能表MCU信号输入端，电池防钝化单元输入端、电池欠压报警电路输入端分别连接供电电池正极。2.根据权利要求1所述的一种三相电能表用电池电压功耗及运行状态检测电路，其特征是电流检测单元（2）包括第一采样电阻和第一运算放大器，第一采样电阻连接在供电电池负极与电压检测单元之间，第一运算放大器反相输入端连接供电电池负极，第一运算放大器正相输入端连接电阻，第一运算放大器输出端连接MCU信号输入端。3.根据权利要求1所述的一种三相电能表用电池电压功耗及运行状态检测电路，其特征是电流检测单元（2）包括第二采样电阻、第三采样电阻、第二运算放大器、第三运算放大器、对第二采样电阻和第三采样电阻进行切换的第一切换单元、对应对第二运算放大器和第三运算放大器进行切换的第二切换单元，第二采样电阻和第三采样电阻相并联，并联后电路一端连接在第一切换单元上，另一端连接电压检测单元，第一切换单元与供电电池负极连接，第二切换单元与第一切换单元连接，第二运算放大器、第三运算放大器分别连接在第二切换单元两个端口上。4.根据权利要求3所述的一种三相电能表用电池电压功耗及运行状态检测电路，其特征是所述第一切换单元包括第一输入端、第二输入端、输出端和信号输入端，第一切换单元第一输入端、第二输入端分别连接第二采样电阻、第三采样电阻第一端，第二采样电阻、第三采样电阻第二端分别连接至电压检测单元输出端，第一切换单元信号输入端连接MCU控制信号输出端，第一切换单元输出端连接供电电池负极，第二切换单元包括第一输入端、第二输入端、第一输出端、第二输出端、第一信号输入端、第二信号输入端，第二切换单元第一输入端、第二输入端分别连接在第一切换单元第一输入端、第二输入端上，第二切换单元第一输出端、第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：江余送，方晓健，肖琪经，孙奇烽，
申请(专利权)人：华立科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：