專利名稱：可智能識(shí)別阻性負(fù)載的電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及到可智能識(shí)別阻性負(fù)載的電路。
背景技術(shù)：
近年來電力需求緊張，使負(fù)荷控制得到一定的發(fā)展，尤其是校園公寓的用電，隨著 校園公寓電器的增多和普及，校園安全用電隱患和浪費(fèi)成為校園管理者急需解決的問題， 如何才能解決好這些問題，特別是學(xué)生宿舍的安全隱患問題，如超負(fù)荷用電或使用發(fā)熱電 器，如何實(shí)現(xiàn)自動(dòng)判斷、自動(dòng)控制，以及電量?jī)?chǔ)值計(jì)量，自動(dòng)偵查違規(guī)用電等問題。近年來， 多采取限電器(限制用電負(fù)荷容量)的辦法加以解決，該方案在實(shí)際應(yīng)用中暴露出許多不 足對(duì)大功率的發(fā)熱電器尚能控制，但同時(shí)也限制了安全的大功率電器的使用，如計(jì)算機(jī)等 安全用電。后來又出現(xiàn)了惡性負(fù)載識(shí)別器，那么電表是如何識(shí)別惡性負(fù)載呢？方法有多種， 大部分是通過單片機(jī)+A/D轉(zhuǎn)換器，對(duì)220V輸出端的電壓電流的波形實(shí)時(shí)采樣，然后編制相 應(yīng)的程序，通過算法，判斷該惡性負(fù)載的功率占多大的比例。本實(shí)用新型專利可智能識(shí)別阻性負(fù)載的電路，針對(duì)當(dāng)前宿管界無法徹底、全面禁 止違章電器使用，尤其是根據(jù)學(xué)生公寓常用的負(fù)載特點(diǎn)，提供一種具有代表性的智能化務(wù) 實(shí)解決方案。

實(shí)用新型內(nèi)容為了解決目前高校宿舍出現(xiàn)的因?yàn)槭褂眠`章電器如電熱杯、電爐子、電飯鍋等阻 性負(fù)載而造成的安全隱患問題，提供一種可智能識(shí)別阻性負(fù)載的電路。本實(shí)用新型為了解決其技術(shù)難題所采取的技術(shù)方案如下所述可智能識(shí)別阻性負(fù)載的電路，含有負(fù)載識(shí)別電源電路、繼電器驅(qū)動(dòng)電路、接口電 路、電壓采樣電路、電流采樣電路以及一個(gè)電壓信號(hào)的過零比較器組成。其特征是繼電器 驅(qū)動(dòng)電路采用雙回路，電壓過零比較器電路中通過電阻R9、電阻R10、電阻R20、電阻R21以 及電阻R26分壓送到運(yùn)算放大器U3C的同相輸入端和運(yùn)算放大器U3D的反相輸入端，運(yùn)算 放大器U3C、運(yùn)算放大器U3D的輸出端分別經(jīng)二極管D4、二極管D10、電阻R18接于三極管 Q5的基極，電流采樣信號(hào)通過同向比例運(yùn)算放大器U3A放大后通過電阻R67送到三極管Q5 的集電極?？芍悄茏R(shí)別阻性負(fù)載的電路的識(shí)別原理是電壓過零比較器工作過程為，當(dāng)交流 電為正半周時(shí)，通過電阻R9、電阻R10、電阻R20、電阻R21以及電阻R26分壓送到運(yùn)算放大 器U3C的同相輸入端和運(yùn)算放大器U3D的反相輸入端，此時(shí)由于運(yùn)算放大器U3C的同相端 電壓大于反相端電壓所以運(yùn)算放大器U3C輸出高電平到三極管Q5的基極，當(dāng)交流電為負(fù)半 周時(shí)運(yùn)算放大器U3C的同相端和運(yùn)算放大器U3D的反相端被電阻R26定位到零電平，即運(yùn) 算放大器U3C、U3D均輸出低電平到三極管Q5的基極，同時(shí)電流采樣信號(hào)通過同相比例運(yùn)算 放大器U3A放大后通過電阻R67送到三極管Q5的集電極。當(dāng)負(fù)載為容性或感性負(fù)載時(shí)，電 壓信號(hào)和電流信號(hào)總是存在一個(gè)相位差Δ0，即當(dāng)三極管Q5的基極為高電平結(jié)束前或開始前三級(jí)管Q5的集電極總會(huì)出現(xiàn)一段時(shí)間高電平，而這個(gè)周期性的高電平會(huì)通過電阻R31周 期性的向電容E6充電在U3B的同相端形成一個(gè)穩(wěn)定的直流電壓，這個(gè)直流電壓通過比較器 U3B比較后形成一個(gè)周期性的脈沖信號(hào)送入光耦U4的1腳，而在4腳形成一個(gè)反相的周期 性的脈沖信號(hào)，送入單片機(jī)的I/O端口，當(dāng)單片機(jī)能夠收到這個(gè)周期性的脈沖信號(hào)時(shí)表明 負(fù)載不是純電阻性負(fù)載。而當(dāng)負(fù)載為純電阻性負(fù)載時(shí)電壓和電流信號(hào)就不存在相位差Δ0， 或者相位差為0，那么在Q5的集電極就不會(huì)出現(xiàn)一個(gè)周期性的高電平，以為當(dāng)電壓信號(hào)為 高時(shí)電流信號(hào)也為高即Q5是在飽和狀態(tài)，所以在Q5的集電極不會(huì)出現(xiàn)周期性的高電平，那 么在U3B的同相端就一直是一個(gè)低電平，這時(shí)單片機(jī)就不會(huì)檢測(cè)到周期性的脈沖信號(hào)，這 時(shí)系統(tǒng)就判斷負(fù)載為純電阻性負(fù)載。同時(shí)為了提前避免純電阻性負(fù)載的出現(xiàn)可以通過調(diào)節(jié) U3B的反相端的R30和R32的比值來控制最小相位差角。同時(shí)也可以通過調(diào)整R70、R71、 R72、R74的值來調(diào)節(jié)控制負(fù)載電流值。本實(shí)用新型的有益效果是 (1)本實(shí)用新型專利可智能識(shí)別阻性負(fù)載的電路為宿管界的用電管理及用電安全 提供一個(gè)完美的解決方案，從而避免了學(xué)生公寓火災(zāi)的發(fā)生。(2)本實(shí)用新型專利可智能識(shí)別阻性負(fù)載的電路繼電器驅(qū)動(dòng)采用雙回路，兩回路 獨(dú)立的繼電器控制。

附圖1為本實(shí)用新型可智能識(shí)別阻性負(fù)載的電路負(fù)載識(shí)別原理圖附圖2為負(fù)載為容性或感性負(fù)載時(shí)的波形圖附圖3為負(fù)載為純阻性負(fù)載時(shí)的波形圖
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方案對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。如附圖1所示可智能識(shí)別阻性負(fù)載的電路由負(fù)載識(shí)別電源電路、繼電器驅(qū)動(dòng)電 路、接口電路、電壓采樣電路、電流采樣電路以及一個(gè)電壓信號(hào)的過零比較器組成。繼電器驅(qū)動(dòng)電路采用雙回路，當(dāng)繼電器打開時(shí)，即三極管Q3的基極為高電平時(shí)， 三極管Ql導(dǎo)通電流經(jīng)過三極管Q1、繼電器再到三極管Q3的集電極到地形成回路。當(dāng)繼電 器關(guān)閉時(shí)三極管Q4的基極為高電平這時(shí)三極管Q2導(dǎo)通電流通過三極管Q2繼電器到三極 管Q4到地形成回路。電壓過零比較器電阻R9、電阻R10、電阻R20、電阻R21以及電阻R26分壓送到運(yùn) 算放大器U3C的同相輸入端和運(yùn)算放大器U3D的反相輸入端，U3C的反相輸入端、U3D的同 相輸入端分別經(jīng)電阻R12、電阻R25后接地，運(yùn)算放大器U3C、運(yùn)算放大器U3D的輸出端分別 經(jīng)二極管D4、二極管D10、電阻R18接于三極管Q5的基極。電流采樣電路被測(cè)采樣電流經(jīng)電流互感器經(jīng)電阻R69送至運(yùn)算放大器U3A的同 相輸入端，二極管D12、二極管D13、電阻R73起到保護(hù)運(yùn)算放大器的作用，電阻R70、電阻 R71、電阻R72、電阻R74用來調(diào)節(jié)控制負(fù)載電流值。運(yùn)算放大器的輸出端經(jīng)電阻R67送到三 極管Q5的集電極。三極管Q5的集電極經(jīng)電阻R31接至運(yùn)算放大器U3B的同相輸入端，運(yùn)算放大器U3B的輸出端經(jīng) 二極管Dll接于光電耦合器的1腳，光電耦合器的輸出端口經(jīng)電阻R27接至 單片機(jī)任一的一個(gè)I/O 口上，有單片機(jī)檢測(cè)此端口的電平情況，如若就檢測(cè)到周期性的脈 沖信號(hào)，則系統(tǒng)認(rèn)為負(fù)載為容性或感性負(fù)載，如若6秒檢測(cè)不到此信號(hào)，則系統(tǒng)認(rèn)為是純阻 性負(fù)載，則會(huì)拉閘斷電。
權(quán)利要求1.可智能識(shí)別阻性負(fù)載的電路，含有負(fù)載識(shí)別電源電路、繼電器驅(qū)動(dòng)電路、接口電路、 電壓采樣電路、電流采樣電路以及電壓信號(hào)過零比較器組成，其特征是繼電器驅(qū)動(dòng)電路采 用雙回路；電壓過零比較器電路中通過電阻R9、電阻R10、電阻R20、電阻R21以及電阻似6 分壓送到運(yùn)算放大器U3C的同相輸入端和運(yùn)算放大器U3D的反相輸入端，運(yùn)算放大器U3C、 運(yùn)算放大器U3D的輸出端分別經(jīng)二極管D4、二極管D10、電阻R18接于三極管Q5的基極，電 流采樣信號(hào)通過同向比例運(yùn)算放大器U3A放大后通過R67送到Q5的集電極。
專利摘要本實(shí)用新型專利可智能識(shí)別阻性負(fù)載的電路，含有負(fù)載識(shí)別電源電路、繼電器驅(qū)動(dòng)電路、接口電路、電壓采樣電路、電流采樣電路以及一個(gè)電壓信號(hào)的過零比較器組成。當(dāng)交流電為負(fù)半周時(shí)，U3C的同相端和U3D的反相端被R26定位到零電平，即U3C、U3D均輸出低電平到Q5的基極，同時(shí)電流采樣信號(hào)通過同相比例運(yùn)算放大器U3A放大后通過R67送到Q5的集電極。當(dāng)負(fù)載為純電阻性負(fù)載時(shí)電壓和電流信號(hào)就不存在相位差，那么在Q5的集電極就不會(huì)出現(xiàn)一個(gè)周期性的高電平，因?yàn)楫?dāng)電壓信號(hào)為高時(shí)電流信號(hào)也為高即Q5是在飽和狀態(tài)，所以在Q5的集電極不會(huì)出現(xiàn)周期性的高電平，那么在U3B的同相端就一直是一個(gè)低電平，這時(shí)單片機(jī)就不會(huì)檢測(cè)到周期性的脈沖信號(hào)，這時(shí)系統(tǒng)就判斷負(fù)載為純電阻性負(fù)載。
文檔編號(hào)G05B19/042GK201876694SQ201020542619
公開日2011年6月22日 申請(qǐng)日期2010年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月27日
發(fā)明者袁金龍, 費(fèi)戰(zhàn)波, 賈向熙 申請(qǐng)人:河南新天科技股份有限公司