專利名稱：可智能識別阻性負載的電路的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電子技術領域，特別涉及到可智能識別阻性負載的電路。
背景技術：
近年來電力需求緊張，使負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，特別是學生宿舍的安全隱患問題，如超負荷用電或使用發(fā)熱電 器，如何實現自動判斷、自動控制，以及電量儲值計量，自動偵查違規(guī)用電等問題。近年來， 多采取限電器(限制用電負荷容量)的辦法加以解決，該方案在實際應用中暴露出許多不 足對大功率的發(fā)熱電器尚能控制，但同時也限制了安全的大功率電器的使用，如計算機等 安全用電。后來又出現了惡性負載識別器，那么電表是如何識別惡性負載呢？方法有多種， 大部分是通過單片機+A/D轉換器，對220V輸出端的電壓電流的波形實時采樣，然后編制相 應的程序，通過算法，判斷該惡性負載的功率占多大的比例。本實用新型專利可智能識別阻性負載的電路，針對當前宿管界無法徹底、全面禁 止違章電器使用，尤其是根據學生公寓常用的負載特點，提供一種具有代表性的智能化務 實解決方案。

實用新型內容為了解決目前高校宿舍出現的因為使用違章電器如電熱杯、電爐子、電飯鍋等阻 性負載而造成的安全隱患問題，提供一種可智能識別阻性負載的電路。本實用新型為了解決其技術難題所采取的技術方案如下所述可智能識別阻性負載的電路，含有負載識別電源電路、繼電器驅動電路、接口電 路、電壓采樣電路、電流采樣電路以及一個電壓信號的過零比較器組成。其特征是繼電器 驅動電路采用雙回路，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分壓送到運算放大器U3C的同相輸入端和運算放大器U3D的反相輸入端，運算 放大器U3C、運算放大器U3D的輸出端分別經二極管D4、二極管D10、電阻R18接于三極管 Q5的基極，電流采樣信號通過同向比例運算放大器U3A放大后通過電阻R67送到三極管Q5 的集電極?？芍悄茏R別阻性負載的電路的識別原理是電壓過零比較器工作過程為，當交流 電為正半周時，通過電阻R9、電阻R10、電阻R20、電阻R21以及電阻R26分壓送到運算放大 器U3C的同相輸入端和運算放大器U3D的反相輸入端，此時由于運算放大器U3C的同相端 電壓大于反相端電壓所以運算放大器U3C輸出高電平到三極管Q5的基極，當交流電為負半 周時運算放大器U3C的同相端和運算放大器U3D的反相端被電阻R26定位到零電平，即運 算放大器U3C、U3D均輸出低電平到三極管Q5的基極，同時電流采樣信號通過同相比例運算 放大器U3A放大后通過電阻R67送到三極管Q5的集電極。當負載為容性或感性負載時，電 壓信號和電流信號總是存在一個相位差Δ0，即當三極管Q5的基極為高電平結束前或開始前三級管Q5的集電極總會出現一段時間高電平，而這個周期性的高電平會通過電阻R31周 期性的向電容E6充電在U3B的同相端形成一個穩(wěn)定的直流電壓，這個直流電壓通過比較器 U3B比較后形成一個周期性的脈沖信號送入光耦U4的1腳，而在4腳形成一個反相的周期 性的脈沖信號，送入單片機的I/O端口，當單片機能夠收到這個周期性的脈沖信號時表明 負載不是純電阻性負載。而當負載為純電阻性負載時電壓和電流信號就不存在相位差Δ0， 或者相位差為0，那么在Q5的集電極就不會出現一個周期性的高電平，以為當電壓信號為 高時電流信號也為高即Q5是在飽和狀態(tài)，所以在Q5的集電極不會出現周期性的高電平，那 么在U3B的同相端就一直是一個低電平，這時單片機就不會檢測到周期性的脈沖信號，這 時系統(tǒng)就判斷負載為純電阻性負載。同時為了提前避免純電阻性負載的出現可以通過調節(jié) U3B的反相端的R30和R32的比值來控制最小相位差角。同時也可以通過調整R70、R71、 R72、R74的值來調節(jié)控制負載電流值。本實用新型的有益效果是 (1)本實用新型專利可智能識別阻性負載的電路為宿管界的用電管理及用電安全 提供一個完美的解決方案，從而避免了學生公寓火災的發(fā)生。(2)本實用新型專利可智能識別阻性負載的電路繼電器驅動采用雙回路，兩回路 獨立的繼電器控制。

附圖1為本實用新型可智能識別阻性負載的電路負載識別原理圖附圖2為負載為容性或感性負載時的波形圖附圖3為負載為純阻性負載時的波形圖
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方案對本實用新型的技術方案作進一步詳細的描述。如附圖1所示可智能識別阻性負載的電路由負載識別電源電路、繼電器驅動電 路、接口電路、電壓采樣電路、電流采樣電路以及一個電壓信號的過零比較器組成。繼電器驅動電路采用雙回路，當繼電器打開時，即三極管Q3的基極為高電平時， 三極管Ql導通電流經過三極管Q1、繼電器再到三極管Q3的集電極到地形成回路。當繼電 器關閉時三極管Q4的基極為高電平這時三極管Q2導通電流通過三極管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 算放大器U3C的同相輸入端和運算放大器U3D的反相輸入端，U3C的反相輸入端、U3D的同 相輸入端分別經電阻R12、電阻R25后接地，運算放大器U3C、運算放大器U3D的輸出端分別 經二極管D4、二極管D10、電阻R18接于三極管Q5的基極。電流采樣電路被測采樣電流經電流互感器經電阻R69送至運算放大器U3A的同 相輸入端，二極管D12、二極管D13、電阻R73起到保護運算放大器的作用，電阻R70、電阻 R71、電阻R72、電阻R74用來調節(jié)控制負載電流值。運算放大器的輸出端經電阻R67送到三 極管Q5的集電極。三極管Q5的集電極經電阻R31接至運算放大器U3B的同相輸入端，運算放大器U3B的輸出端經 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電阻R27接至 單片機任一的一個I/O 口上，有單片機檢測此端口的電平情況，如若就檢測到周期性的脈 沖信號，則系統(tǒng)認為負載為容性或感性負載，如若6秒檢測不到此信號，則系統(tǒng)認為是純阻 性負載，則會拉閘斷電。
權利要求1.可智能識別阻性負載的電路，含有負載識別電源電路、繼電器驅動電路、接口電路、 電壓采樣電路、電流采樣電路以及電壓信號過零比較器組成，其特征是繼電器驅動電路采 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 分壓送到運算放大器U3C的同相輸入端和運算放大器U3D的反相輸入端，運算放大器U3C、 運算放大器U3D的輸出端分別經二極管D4、二極管D10、電阻R18接于三極管Q5的基極，電 流采樣信號通過同向比例運算放大器U3A放大后通過R67送到Q5的集電極。
專利摘要本實用新型專利可智能識別阻性負載的電路，含有負載識別電源電路、繼電器驅動電路、接口電路、電壓采樣電路、電流采樣電路以及一個電壓信號的過零比較器組成。當交流電為負半周時，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，同時電流采樣信號通過同相比例運算放大器U3A放大后通過R67送到Q5的集電極。當負載為純電阻性負載時電壓和電流信號就不存在相位差，那么在Q5的集電極就不會出現一個周期性的高電平，因為當電壓信號為高時電流信號也為高即Q5是在飽和狀態(tài)，所以在Q5的集電極不會出現周期性的高電平，那么在U3B的同相端就一直是一個低電平，這時單片機就不會檢測到周期性的脈沖信號，這時系統(tǒng)就判斷負載為純電阻性負載。
文檔編號G05B19/042GK201876694SQ201020542619
公開日2011年6月22日 申請日期2010年9月27日 優(yōu)先權日2010年9月27日
發(fā)明者袁金龍, 費戰(zhàn)波, 賈向熙 申請人:河南新天科技股份有限公司