專利名稱：具有自檢功能的用電管理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種用電管理裝置，特別涉及的是一種具有自檢測功能的用 電管理裝置。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟的發(fā)展，國民經(jīng)濟各個領(lǐng)域?qū)﹄娏δ茉吹囊蕾囆圆粩嗵岣?，為了?電力用電現(xiàn)場實現(xiàn)有效的管理，因而用電管理裝置應(yīng)運而生，而且成為電力技術(shù) 領(lǐng)域不斷創(chuàng)新的一個熱點方向。對于現(xiàn)有的用電管理裝置而言，其大體上都要包
括電能計量電路、電能計數(shù)電路以及電源電路，這三個主體的功能電路之一或 組合。
由于某些原因上述的用電管理裝置對應(yīng)的上迷功能電路之一， 一旦出現(xiàn)故障， 電力管理部門很難知道故障的具體原因，從而需要花費大量的時間進行人工測試， 甚至需要更換整個用電管理裝置，這樣造成很大的浪費，因此急待開發(fā)一種具有 故障自檢的用電管理裝置，本發(fā)明創(chuàng)作者，經(jīng)過長時間的研究獲得了該技術(shù)，為 了與現(xiàn)有的用電管理裝置進行區(qū)別，我們對于現(xiàn)有的用電管理裝置在本申請中將 其稱之為用電管理裝置本體，需要強調(diào)的是我們所稱的用電管理裝置，不僅僅局 限于電能表、組合電表，其還應(yīng)該包括其它一切需要計量、計數(shù)和電源供應(yīng)的用 電管理裝置。
請參閱圖1所示，其為現(xiàn)有用電管理裝置本體中與上述功能電路相對應(yīng)的結(jié) 構(gòu)功能簡圖，所述的用電管理裝置本體與上述功能電路對應(yīng)的功能電路為電源 電路、計量電路以及計數(shù)電路，其中，
所述的電源電路l包括 一電源轉(zhuǎn)換電路11,其將電力線電壓進行變壓處理， 用以向用電元件提供工作電力；
所述的計量電路2包括
一電力線輸入輸出單元21,其至少包括相線接入端和零線接入端以及相線 輸出端，所述的相線接入端與電力線路中的相線相連接，所述的相線輸出端其與 下一級電力設(shè)備相連接；
一電能計量單元22，計算經(jīng)由所述的相線接入端和零線接入端的有功/無功電能值；
一脈沖信號輸出單元23，將所述的電能計量單元22計算的電能值轉(zhuǎn)化為與 所述的電能值成正比的脈沖信號輸出； 所述的計數(shù)電路3包括
一數(shù)據(jù)處理電路31,其接收所述的脈沖信號輸出單元23輸出的脈沖信號或 者所述計量電路的輸出的數(shù)據(jù)信號(某些情況下，所述的計量電路具有累計電能 的功能，因此其只要輸出數(shù)據(jù)信號就可以)，進行電能值累積計數(shù)； 所述的數(shù)據(jù)處理電路31與一處理器4連接在一起； 為了實現(xiàn)對主題功能電路的控制，所述的處理器4是必不可少的。 現(xiàn)有的用電管理裝置本體具有上述的功能電路其基本故障分為用電管理裝 置本體的電源電路、用電管理裝置本體的計量電路或者用電管理裝置本體的計數(shù) 電路出現(xiàn)故障，如何能夠在某一故障產(chǎn)生時及時發(fā)現(xiàn)；在發(fā)現(xiàn)后又如何進行相應(yīng) 的故障動作，應(yīng)該是本領(lǐng)域技術(shù)人員一直想要解決還沒有解決的問題。
鑒于此，本發(fā)明創(chuàng)作者，經(jīng)過長時間的研究和實踐，終于采用一種自檢測的 思想，獲得了本創(chuàng)作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種具有自檢功能的用電管理裝置，用以克服上述 缺陷。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案在于，提供一種具有自檢功能的用 電管理裝置，其包括 一用電管理裝置本體，用以實現(xiàn)用電戶的用電計量和/或計 數(shù)功能，其特征在于，還包括 一自檢單元，用以確認所述用電管理裝置本體出 現(xiàn)基本故障的種類，并確定具體的故障組件的位置；
較佳的，所述的用電管理裝置本體包括電源電路、計量電路以及計數(shù)電路， 其中，
所述的電源電路包括 一電源轉(zhuǎn)換電路，其將電力線電壓進行變壓處理，用 以向用電元件提供工作電力； 所述的計量電路包括
一電力線輸入輸出單元，其至少包括相線接入端和零線接入端以及相線輸 出端'所述的相線接入端與電力線路中的相線相連接，所述的相線輸出端其與下一級電力設(shè)備相連接；
一電能計量單元，計算經(jīng)由所述的相線接入端和零線接入端的有功/無功電能
值；
一脈沖信號輸出單元，將所述的電能計量單元計算的電能值轉(zhuǎn)化為與所述的 電能值成正比的脈沖信號輸出； 所述的計數(shù)電路包括
一數(shù)據(jù)處理電路，其接收所述的脈沖信號輸出單元輸出的脈沖信號或者所述 計量電路的輸出的數(shù)據(jù)信號，進行電能值累積計數(shù)； 所述的數(shù)據(jù)處理電路與 一 處理器連接在 一起；
較佳的，所述的自檢單元包括 一計量功能自檢電路用以對所述用電管理裝 置的用電計量功能運行情況進行故障檢測；其包括
一電流監(jiān)測電路，用以監(jiān)測所述的用電管理裝置本體的相線輸入端是否有電 流流過；
一脈沖監(jiān)測電路，用以監(jiān)測所述的脈沖信號輸出電路是否有脈沖信號輸出； 一監(jiān)測判斷電路，當(dāng)所述的相線輸入端有電流流過，而所述的脈沖信號輸出 單元無脈沖信號輸出，則判定所述計量電路出現(xiàn)故障； 較佳的，所述的電流監(jiān)測電路包括 一電流互感器，其設(shè)置于所述的相線上；
一第一比較器，其一輸入端設(shè)有一基準(zhǔn)電壓，其另一端與所述的電流互感器 的輸出端相連接，輸出一第一狀態(tài)信號； 所述的脈沖監(jiān)測電路包括
一第二比較器，其一輸入端設(shè)有一基準(zhǔn)電壓，其另一端與所述的脈沖信號輸 出單元的輸出端相連接，輸出一第二狀態(tài)信號；
所述的監(jiān)測判斷電路為所述的處理器，其一輸入接口與所述的電流監(jiān)測電路 的輸出端相連， 一輸入接口與所述的脈沖監(jiān)測電路輸出端相連，在所述的處理器 中預(yù)設(shè)有基準(zhǔn)電壓，若所述的第一狀態(tài)信號低于所迷的基準(zhǔn)值，則判定為無負載 狀態(tài)；
若所述的第一狀態(tài)信號高于所述的基準(zhǔn)值，而所述的第二狀態(tài)信號低于所述 的基準(zhǔn)值，則判定所述電計量電路出現(xiàn)故障；
較佳的，還包括第一整流濾波電路，其設(shè)置于所述的電流互感器和所述的第一比較器之間；
一延時電路設(shè)置于所述的脈沖信號輸出單元的輸出端與所述的第二比較器之
間；
較佳的，所述的自檢單元還包括 一計數(shù)功能自檢電路用以對所述用電管理 裝置的用電計數(shù)功能運行情況進行故障檢測；對于一電子計數(shù)而言，所述的計數(shù) 功能自檢電路為所述的處理器，與所述的數(shù)據(jù)處理電路相連接，在所迷的脈沖信 號輸出單元有信號輸出，而所述的數(shù)據(jù)處理電路在電能值累計時無信號輸出，則 判定所述的計數(shù)電路發(fā)生故障；
較佳的，所述的自檢單元還包括 一計數(shù)功能自檢電路用以對所述用電管理 裝置的用電計數(shù)功能運行情況進行故障檢測；對于機械計數(shù)而言，所述的計數(shù)功 能自檢電路包括脈沖信號接收電路、機械動作監(jiān)測電路以及所述的處理器，其 中，所述的脈沖信號接收電路獲得所述的脈沖信號輸出單元發(fā)出的脈沖信號，并 處理成相應(yīng)的模擬信號；所述的機械動作監(jiān)測電路檢測機械齒輪的轉(zhuǎn)動，并處理 成相應(yīng)的模擬信號；所述處理器接收兩種模擬信號進行處理，并做出是否產(chǎn)生故 障的判斷；
較佳的，所述的脈沖信號接收電路包括 一光電耦合器和一比較器，所述的 脈沖信號輸出單元與所述的光電耦合器的輸入端相連，所述的光電耦合器的一輸 出端和所述的比較器的同相端相連接，所述的比較器的反向端獲得一基準(zhǔn)電壓， 其輸出端與所述的處理器一輸入管腳相連；
較佳的，所述的機械動作監(jiān)測電路包括 一發(fā)光二極管和一光電接收管兩者 分別位于機械計數(shù)裝置一齒輪的兩側(cè)，所述的發(fā)光二極管的光線由于所述齒輪的 遮擋，周期性的被所述的光電接收管接收到；還包括一比較器，其同相端與所述 的光電接收管的輸出端相連，所述的比較器的反向端獲得一基準(zhǔn)電壓，其輸出端 與所述的處理器一輸入管腳相連；
較佳的，所述的脈沖信號接收電路包括 一比較器，所述的脈沖信號輸出單 元輸出端與所述的比較器的同相端相連接，所述的比較器的反向端獲得一基準(zhǔn)電 壓，其輸出端與所迷的處理器一輸入管腳相連；
較佳的，所述的電源轉(zhuǎn)換電路其包括 一變壓器，所述的變壓器的輸入端與 所述的電力線相連接；
一整流電路，其與所述的變壓器的輸出端相連接； 9一濾波電路，其與所述的整流電路相連接；
一穩(wěn)壓電路，其與所述的濾波電路的輸出端相連，向所述的用電管理裝置本 體的用電元件供電；
較佳的，所述的自檢單元還包括 一電源電路自檢單元，其包括所述的處 理器，其與所述的濾波電路的輸出端相連；
一電力線電壓釆集電路，其包括 一交流/直流轉(zhuǎn)換芯片和一濾波穩(wěn)壓電路， 所述的交流/直流轉(zhuǎn)換芯片獲取電力線電壓，所述的濾波穩(wěn)壓電路與所述的處理器 的一輸入端相連接，當(dāng)所述的處理器獲得電力線電壓采集電路提供的信號，而所 述的濾波電路無信號輸出，則判定電源電路出現(xiàn)故障；當(dāng)所述的處理器沒有獲得 電力線電壓采集電路和所述的濾波電路提供的信號，則為停電狀態(tài)；
較佳的，還包括
一備用電源；
一充電電路，其與所述的電源轉(zhuǎn)換電路的輸出端相連接，并向所述的備用電 源供電；
當(dāng)電源電路出現(xiàn)故障時，所述的處理器啟動所述的備用電源為所述的用電管 理裝置本體提供工作電力；
較佳的，所述的自檢單元還包括 一備用電源自檢單元包括所述的處理器， 其通過一二極管與所述的處理器相連接，當(dāng)所述的處理器偵測到所述的備用電源 的電壓低于某一預(yù)設(shè)的電壓后，啟動所述的充電電路向所述的備用電源充電；當(dāng) 充電某一時間后，所述的處理器偵測到所述的備用電源的電壓仍低于某一預(yù)設(shè)的 電壓后，則判定備用電源發(fā)生故障；
較佳的，還包括 一故障動作單元其與所述的處理器相連接，在出現(xiàn)所述的 用電管理裝置本體故障時，受到動作觸發(fā)，其為一組不同顏色的指示燈，根據(jù)不 同故障顯示停電狀態(tài)、電源電路故障、計量電路故障、計數(shù)電路故障以及備用 電源發(fā)生故障；
較佳的，還包括 一聲光報警裝置和/或一用戶線切斷電路，其中，所述的用 戶線切斷電路為一繼電器或斷路器，其設(shè)置于所述的相線電路上，當(dāng)出現(xiàn)所述的 電源電路故障、計量電路故障或計數(shù)電路故障時，切斷用戶的供電線路；
較佳的，還包括 一通訊電路，將故障信息發(fā)送給遠端的管理控制中心和/ 或用戶本人的信息接收終端，實現(xiàn)故障監(jiān)控；
10所述的通訊單元以載波傳輸、以太網(wǎng)傳輸、PSNT網(wǎng)絡(luò)傳輸、GPRS傳輸、 GSM傳輸或CDMA傳輸其中之一方式進行傳輸。


圖1為現(xiàn)有用電管理裝置本體具有上述功能電路的結(jié)構(gòu)功能簡圖； 圖2 A為本發(fā)明具有自檢功能的用電管理裝置的結(jié)構(gòu)實施例 一 功能簡圖； 圖2B為本發(fā)明具有自檢功能的用電管理裝置的結(jié)構(gòu)實施例二功能簡圖； 圖3A為本發(fā)明具有自檢功能的用電管理裝置的計量功能自檢電路的功能簡
圖3B為本發(fā)明具有自檢功能的用電管理裝置的計量功能自檢電路的電路圖4A為本發(fā)明具有自檢功能的用電管理裝置的電子計數(shù)功能自檢電路的功
能簡圖4B為本發(fā)明具有自檢功能的用電管理裝置的機械計數(shù)功能自檢電路的電 路實施圖一；
圖4C為本發(fā)明具有自檢功能的用電管理裝置的機械計數(shù)功能自檢電路的電 路實施圖二；
圖5為本發(fā)明具有自檢功能的用電管理裝置的電源功能自檢電路的電路圖。
具體實施例方式
在本說明書以及權(quán)利要求當(dāng)中使用了某些詞匯來指稱特定的組件，而所屬領(lǐng) 域中具有通常知識者應(yīng)可理解，硬件制造商可能會用不同的名詞來稱呼同 一個組 件，本說明書與權(quán)利要求并不以名稱的差異來做為區(qū)分組件的方式，而是以組件 在功能上的差異來做為區(qū)分的準(zhǔn)則，在通篇說明書與權(quán)利要求書當(dāng)中所提及的"包 括"為一開放式的用語，故應(yīng)解釋成"包含有但不限定在，，，此外，"連接"一一 詞在此是包含任何直接與間接的電氣連接手段，因此，若文中描述一第一裝置與 一第二裝置相連接，則代表所述的第一裝置可以直接電氣連接在所述的第二裝置， 或通過其它裝置或連接手段間接地電氣連接至所述的第二裝置；在通篇出現(xiàn)的"處 理器，，，其指具有處理功能的邏輯器件MCU (微處理器)，可以是單片機、CPU 或者是可編程邏輯控件等。
本發(fā)明是有關(guān)于一種電路自檢測和發(fā)生故障后動作執(zhí)行的相關(guān)方法，而本說明書將會描述一些關(guān)于應(yīng)用本發(fā)明的用電管理裝置的實施例，但在相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域
表或煤氣表，并不局限于以下的說明中所提供的特定實施例或是實現(xiàn)這些特定實 施例的技術(shù)特征的特定方法。
以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明上述的和另外的技術(shù)特征和優(yōu)點作更詳細的說明。
請參閱圖2A所示，其為本發(fā)明具有自檢功能的用電管理裝置的結(jié)構(gòu)實施例 一功能簡圖，其除了圖1中所示的用電管理裝置本體結(jié)構(gòu)外，還包括 一自檢單 元5，用以確認所述用電管理裝置本體出現(xiàn)基本故障的種類，并產(chǎn)生相應(yīng)的動作 和指示的觸發(fā)信號，所述的基本故障分為用電管理裝置本體的電源電路、用電 管理裝置本體的計量電路或者用電管理裝置本體的計數(shù)電路出現(xiàn)故障，由于我們 采用電路化的組裝方式來實現(xiàn)用電管理裝置本體的功能，因此一旦確定具體故障 位置，就能即時更換出現(xiàn)故障的部件，所以相應(yīng)的設(shè)計有計量功能自檢電路51， 計數(shù)功能自檢電路52或電源功能自檢單元53,通過獲得各檢測對象的運行信息， 通過所述的處理器4進行相應(yīng)的判斷，獲得檢測對象是否出現(xiàn)故障的結(jié)論，其中 針對于電源故障，增加了一備用電源13和充電電路12,以及針對于備用電源發(fā) 生故障而設(shè)置的備用電源自檢單元54。
請參閱圖2B所示，其為本發(fā)明具有自檢功能的用電管理裝置的結(jié)構(gòu)實施例 一功能簡圖，與上述圖2A的差別在于，本實施例增加了新的功^，上述的自檢 是主體，但他給出的僅僅是否發(fā)生運行故障的檢測，并不能做出相應(yīng)的后序處理 動作，為此本發(fā)明具有自檢功能的用電管理裝置還提供一故障動作單元6，其與 所述的處理器4相連接，當(dāng)經(jīng)過自檢單元5確定用電管理裝置本體出現(xiàn)故障時， 觸發(fā)所述的故障動作單元6產(chǎn)生動作，所述的故障單元可以是用電管理裝置本體 上設(shè)置的一組五個不同顏色的指示燈，根據(jù)不同故障類型顯示停電狀態(tài)、電源 電路故障、計量電路故障以及計數(shù)電路故障；
還可以包括 一聲光報警裝置和/或一用戶線切斷電路，其中，所述的用戶線 切斷電路為一繼電器或斷路器，其設(shè)置于所述的相線電路上，當(dāng)出現(xiàn)所述的電源 電路故障、計量電路故障或計數(shù)電路故障時，切斷用戶的供電線路；防止由于用 電管理裝置本體出現(xiàn)的故障，造成電力流失，給國家?guī)頁p失，同時也可以提醒 用電戶注意；當(dāng)然為了實現(xiàn)遠程的控制和管理，還應(yīng)該包括 一通訊電路，將故 障信息發(fā)送給遠端的管理控制中心和/或用戶本人的信息接收終端，實現(xiàn)故障監(jiān)控；所述的通訊單元以載波傳輸、以太網(wǎng)傳輸、PSNT網(wǎng)絡(luò)傳輸、GPRS傳輸、 GSM傳輸或CDMA傳輸其中之一方式進行傳輸，這些技術(shù)的嫁接和移用是具有 創(chuàng)造性的，而對其本身的實現(xiàn)這里就不做贅述了，本領(lǐng)域人員是可以實現(xiàn)的。
請參閱圖3A所示，其為本發(fā)明具有自檢功能的用電管理裝置的計量功能自 檢電路的功能簡圖，圖中所述的計量功能自檢電路51，其包括
一電流監(jiān)測電路511,用以監(jiān)測所述的用電管理裝置本體的相線輸入端是否 有電流流過；
一脈沖監(jiān)測電路512，用以監(jiān)測所述的脈沖信號輸出單元23是否有脈沖信號 輸出；
一監(jiān)測判斷電路513，當(dāng)所述的相線輸入端有電流流過，而所述的脈沖信號 輸出單元無脈沖信號輸出，則判定所述計量電路出現(xiàn)故障；其中所述的監(jiān)測判斷 電路513就為所述的處理器4;通過所述的監(jiān)測判斷電路513判定所述的計量電 路出現(xiàn)故障時，將觸發(fā)所述的故障動作單元產(chǎn)生動作，所述的故障單元可以是本 體上設(shè)置的某個顏色的指示燈64;
還可以包括 一聲光報警裝置61和/或一用戶線切斷電路62，其中，所述的 用戶線切斷電路62為一繼電器或斷路器，其設(shè)置于所述的相線電路上，當(dāng)出現(xiàn)所 述的計量電路故障時，切斷用戶的供電線路；防止由于用電管理裝置本體出現(xiàn)故 障時，造成電力流失，給國家?guī)頁p失，同時也可以提醒用電戶注意；當(dāng)然為了 實現(xiàn)遠程的控制和管理，還應(yīng)該包括 一通訊電路63，將故障信息發(fā)送給遠端的 管理控制中心和/或用戶本人的信息接收終端，實現(xiàn)故障監(jiān)控。
請參閱圖3B所示，其為本發(fā)明具有自檢功能的用電管理裝置的計量功能自 檢電路的電路圖，所述的電流監(jiān)測電路對應(yīng)于本圖中的C2，其是由一電流互感器 Ll從相線上獲取電壓，所述的電流互感器Ll的輸出端與由電容cl和二極管Dl 組成的整流濾波電路的輸入端相連，獲得的電壓與一第一比較器IC1的同相輸入 端相連，所述的第一比較器IC1的反相端為一基準(zhǔn)電壓，通過滑動變阻器wl可 以進行調(diào)節(jié)；所述的第一比較器IC1的輸出端和所述的處理器MCU的一輸入端 口相連接；
所述的脈沖監(jiān)測電路為圖中的Cl,由所述的脈沖信號輸出單元的輸出信號直 接設(shè)置于一第二比較器IC2的同相輸入端，所述的第二比較器IC2的反相輸入端 設(shè)置有基準(zhǔn)電壓，所述第二比較器IC2輸出端與所述的處理器4的另一輸入端口
13相連接；需要說明的是由于脈沖信號輸出單元23的輸出信號為脈沖信號，因此需 要在所述的處理器4前端加延時電路，所述的延時電路是由電容c2和電阻R3組 成的，當(dāng)然也可以在所述的處理器中通過內(nèi)置延時程序來實現(xiàn)，相對穩(wěn)定的判定 信號輸入。
當(dāng)?shù)谝槐容^器IC1輸出的為低電位信號時，則判定此時停電狀態(tài)；當(dāng)所述的 第一比較器IC2的輸出端為高電位而所述第二比較器IC2的輸出端為低電位時則 證明所述的計量電路出現(xiàn)故障，相應(yīng)的觸發(fā)所述的故障動作單元產(chǎn)生動作，用以 標(biāo)識無負載狀態(tài)或是計量電路出現(xiàn)故障。
由于對于用電管理中存在的計數(shù)功能， 一般分為電子計數(shù)另一種為機械計數(shù)， 其中電子計數(shù)的是對表征用電量的計量脈沖進行累計；而所述的機械計數(shù)，則是 通過步進電機驅(qū)動齒輪旋轉(zhuǎn)來表征用電累計，因此如果對用電管理中存在的計數(shù) 功能進行故障檢測，則必然存在兩種自檢方式，其中一種為電子計數(shù)功能自檢另 一種為對機械計數(shù)功能自檢。
請參閱圖4A所示，其為本發(fā)明具有自檢功能的用電管理裝置的電子計數(shù)功 能自檢電路的功能簡圖；所述的用電管理裝置電子計數(shù)功能自檢電路就為所述的 處理器4，所述的數(shù)據(jù)處理電路31與所述的處理器4相連接，在所述的計量電路 2有信號輸出至所述的數(shù)據(jù)處理電路31，同時也會送至所述的處理器4的一輸入 端，而所述的數(shù)據(jù)處理電路31在電能值累計時無信號輸出，即所述的處理器4 無法獲得信號，則判定所述的計數(shù)電路有故障，則此時要將當(dāng)前數(shù)據(jù)處理電路31 中的電能值累計存入一存儲電路33，當(dāng)更換所述的計數(shù)電路后其將在存儲在所述 的存儲電路31的電能值的基礎(chǔ)上從新進行累計。
請參閱圖4B所示，其為本發(fā)明具有自檢功能的用電管理裝置的機械計數(shù)功 能自檢電路的電路實施圖一；所述的機械計數(shù)功能自檢電路包括脈沖信號接收 電路、機械動作監(jiān)測電路以及所述的處理器，其中，所述的脈沖信號接收電路獲 得所述的脈沖信號輸出單元發(fā)出的脈沖信號，并處理成相應(yīng)的模擬信號；所述的 機械動作監(jiān)測電路檢測機械齒輪的轉(zhuǎn)動，并處理成相應(yīng)的模擬信號；所述處理器 接收兩種模擬信號進行處理，并做出是否產(chǎn)生故障的判斷；其中，所述的脈沖信 號接收電路包括 一比較器1IC2,所述的脈沖信號輸出單元輸出端與所述的比較 器的同相端相連接，所迷的比較器1IC2的反向端獲得一基準(zhǔn)電壓，所述的基準(zhǔn)電 壓實際上是1R4和與其串聯(lián)的電阻1R5之間的分壓，其輸出端與所述的處理器MCU—輸入管腳相連；所述的機械動作監(jiān)測電路包括 一發(fā)光二極管LED和一 光電接收管Q兩者分別位于機械計數(shù)裝置一齒輪的兩側(cè)，所述的發(fā)光二極管LED 的光線由于所述齒輪的遮擋，隨著用電的積累，所述的齒輪在步進電機的驅(qū)動下 轉(zhuǎn)動，從而使所述的發(fā)光二極管LED的發(fā)出的光周期性的被所述的光電接收管Q 接收到；所述的發(fā)光二極管LED和光電接收管Q通過電阻IR1、 1R2連接在一起， 兩者的一輸出端接地，還包括一比較器IICI，其同相端與所述的光電接收管Q的 輸出端相連，所述的比較器1IC1的反向端獲得一基準(zhǔn)電壓(所述的基準(zhǔn)電壓實際 上也是電阻1R4和與其串聯(lián)的電阻1R5之間的分壓)，其輸出端與所述的處理器 MCU—輸入管腳相連；由于脈沖輸出單元的脈沖輸出不是連續(xù)性的，從而導(dǎo)致計 數(shù)的累計也不是連續(xù)的，但兩者應(yīng)該是同步的，因此在所述的處理器MCU內(nèi)部 需要有相應(yīng)的延時程序，當(dāng)所述的脈沖信號接收電路、機械動作監(jiān)測電路都有或 都沒有信號輸入到所述的處理器MCU中，則說明無故障，當(dāng)所述的脈沖信號接 收電路和機械動作監(jiān)測電路只有一個有信號輸入到所述的處理器MCU中，則說 明機械計數(shù)功能發(fā)生故障。
請參閱圖4C所示其為本發(fā)明具有自檢功能的用電管理裝置的機械計數(shù)功 能自檢電路的電路實施圖二；其與上面的區(qū)別在于所述的脈沖信號接收電路包括 一光電耦合器1IC3其輸入端與所述的光電耦合器的輸入端相連，所述的光電耦合 器1IC3的一輸出端和所述的比較器1IC2的同相端相連接，所述的比較器1IC2 的反向端獲得一基準(zhǔn)電壓，其輸出端與所述的處理器MCU —輸入管腳相連，其 它與圖4B相同，就不再贅述了。
請參閱圖5所示，其為本發(fā)明具有自檢功能的用電管理裝置的電源功能自檢 電路的電路圖；首先需要進一步說明的是，對于現(xiàn)有用電管理裝置本體中的電源 轉(zhuǎn)換電路其包括 一變壓器T,所述的變壓器的輸入端與電力線中的相線L和零 線N相連接，對市電進行變壓處理；
一整流電路D1-D4，其輸入端與所述的變壓器T的輸出端相連接；
一濾波電路是由電阻R4， R5以及電容c3組成，所述的電容C3與所述的整 流電路D1-D4的正極相連接，所述的整流電路D1-D4的負極與地相連接；
一穩(wěn)壓電路，為一穩(wěn)壓芯片IC3其與所述的濾波電路中電阻R4的輸出端相 連，向所述的用電管理裝置本體的用電器件供電；
所述的用電管理裝置電源功能自檢單元，其包括所述的處理器MCU,其一
15輸出端與所述的濾波電路中電阻R4， R5之間的分壓節(jié)點相連； 一電力線電壓采 集電路，其包括 一交流/直流轉(zhuǎn)換芯片IC4和一濾波穩(wěn)壓電路，所述的濾波穩(wěn)壓 電路是由電阻R6，電容c4、 c5以及穩(wěn)壓管DW組成，所述的交流/直流轉(zhuǎn)換芯片 IC4獲取電力線電壓后，通過所述的濾波穩(wěn)壓電路與所述的處理器MCU相連接， 當(dāng)所述的處理器MCU獲得電力線電壓采集電路提供的信號，而所述的阻R4， R5 之間的分壓節(jié)點間無信號輸出，則判定電源電路出現(xiàn)故障；當(dāng)所述的處理器MCU 沒有獲得電力線電壓采集電路和所述的濾波電路中電阻R4, R5之間的分壓節(jié)點 提供的信號則為停電狀態(tài)；為了能夠繼續(xù)使用給維修帶來時間并給所述的故障動 作單元6和仍需工作的用電元件提供電力，還應(yīng)包括 一備用電源soc，其可以為 一充電電池，其通過一二極管D5與所述的處理器MCU相連，當(dāng)電源電路出現(xiàn)故 障時，所述的處理器啟動所述的備用電源soc提供工作電力；還需要一充電電路 (圖中未示)，其與所述的電源轉(zhuǎn)換電路的輸出端相連接，并向所述的備用電源 供電；所述的備用電源自檢單元54包括所述的處理器MCU,其通過所述的二極 管D5與所述的處理器MCU相連接，當(dāng)所述的處理器MCU偵測到所述的備用電 源soc的電壓低于某一預(yù)設(shè)的電壓后，啟動所述的充電電路向所述的備用電源soc 充電；當(dāng)充電某一時間后，所述的處理器MCU偵測到所述的備用電源soc的電壓 仍低于某 一 預(yù)設(shè)的電壓后，則判定備用電源發(fā)生故障。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，對本發(fā)明而言僅僅是說明性的，而非限 制性的。本專業(yè)技術(shù)人員理解，在本發(fā)明權(quán)利要求所限定的精神和范圍內(nèi)可對其 進行許多改變，修改，甚至等效，但都將落入本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
1權(quán)利要求
1、一種具有自檢功能的用電管理裝置，其包括一用電管理裝置本體，用以實現(xiàn)用電戶的用電計量和/或計數(shù)功能，其特征在于，還包括一自檢單元，用以確認所述用電管理裝置本體出現(xiàn)基本故障的種類，并確定具體的故障組件的位置。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有自檢功能的用電管理裝置，其特征在于，所述 的用電管理裝置本體包括電源電路、計量電路以及計數(shù)電路，其中，所述的電源電路包括 一電源轉(zhuǎn)換電路，其將電力線電壓進行變壓處理，用 以向用電元件提供工作電力； 所述的計量電路包括一電力線輸入輸出單元，其至少包括相線接入端和零線接入端以及相線輸 出端，所述的相線接入端與電力線路中的相線相連接，所述的相線輸出端其與下 一級電力設(shè)備相連接；一電能計量單元，計算經(jīng)由所述的相線接入端和零線接入端的有功/無功電能值；一脈沖信號輸出單元，將所述的電能計量單元計算的電能值轉(zhuǎn)化為與所述的 電能值成正比的脈沖信號輸出； 所述的計數(shù)電路包括一數(shù)據(jù)處理電路，其接收所述的脈沖信號輸出單元輸出的脈沖信號或者所述 計量電路的輸出的數(shù)據(jù)信號，進行電能值累積計數(shù)； 所述的數(shù)據(jù)處理電路與一處理器連接在一起。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有自檢功能的用電管理裝置，其特征在于，所述 的自檢單元包括 一計量功能自檢電路用以對所述用電管理裝置的用電計量功能 運行情況進行故障檢測；其包括一電流監(jiān)測電路，用以監(jiān)測所述的用電管理裝置本體的相線輸入端是否有電 流流過；一脈沖監(jiān)測電路，用以監(jiān)測所述的脈沖信號輸出電路是否有脈沖信號輸出； 一監(jiān)測判斷電路，當(dāng)所述的相線輸入端有電流流過，而所述的脈沖信號輸出 單元無脈沖信號輸出，則判定所述計量電路出現(xiàn)故障。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有自檢功能的用電管理裝置，其特征在于，所述 的電流監(jiān)測電路包4舌一電流互感器，其設(shè)置于所述的相線上；一第一比較器，其一輸入端設(shè)有一基準(zhǔn)電壓，其另一端與所述的電流互感器 的輸出端相連接，輸出一第一狀態(tài)信號； 所述的脈沖監(jiān)測電路包括一第二比較器，其一輸入端設(shè)有一基準(zhǔn)電壓，其另一端與所述的脈沖信號輸 出單元的輸出端相連接，輸出一第二狀態(tài)信號；所述的監(jiān)測判斷電路為所述的處理器，其一輸入接口與所述的電流監(jiān)測電路 的輸出端相連， 一輸入接口與所述的脈沖監(jiān)測電路輸出端相連，在所述的處理器 中預(yù)設(shè)有基準(zhǔn)電壓，若所述的第一狀態(tài)信號低于所述的基準(zhǔn)值，則判定為無負載 狀態(tài)；若所述的第一狀態(tài)信號高于所述的基準(zhǔn)值，而所述的第二狀態(tài)信號低于所述 的基準(zhǔn)值，則判定所述電計量電路出現(xiàn)故障。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有自檢功能的用電管理裝置，其特征在于，還包 括第一整流濾波電路，其設(shè)置于所述的電流互感器和所述的第一比較器之間；一延時電路設(shè)置于所述的脈沖信號輸出單元的輸出端與所述的第二比較器之間。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有自檢功能的用電管理裝置，其特征在于，所述 的自檢單元還包括 一計數(shù)功能自檢電路用以對所述用電管理裝置的用電計數(shù)功 能運行情況進行故障檢測；對于一電子計數(shù)而言，所述的計數(shù)功能自檢電路為所 述的處理器，與所述的數(shù)據(jù)處理電路相連接，在所述的脈沖信號輸出單元有信號 輸出，而所述的數(shù)據(jù)處理電路在電能值累計時無信號輸出，則判定所述的計數(shù)電 路發(fā)生故障。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有自檢功能的用電管理裝置，其特征在于，所述 的自檢單元還包括 一計數(shù)功能自檢電路用以對所述用電管理裝置的用電計數(shù)功 能運行情況進行故障檢測；對于機械計數(shù)而言，所述的計數(shù)功能自檢電路包括 脈沖信號接收電路、機械動作監(jiān)測電路以及所述的處理器，其中，所述的脈沖信 號接收電路獲得所述的脈沖信號輸出單元發(fā)出的脈沖信號，并處理成相應(yīng)的模擬 信號；所述的機械動作監(jiān)測電路檢測機械齒輪的轉(zhuǎn)動，并處理成相應(yīng)的模擬信號； 所述處理器接收兩種模擬信號進行處理，并做出是否產(chǎn)生故障的判斷。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的具有自檢功能的用電管理裝置，其特征在于，所述的脈沖信號接收電路包括 一光電耦合器和一比較器，所述的脈沖信號輸出單元 與所述的光電耦合器的輸入端相連，所述的光電耦合器的一輸出端和所述的比較 器的同相端相連接，所述的比較器的反向端獲得一基準(zhǔn)電壓，其輸出端與所述的 處理器一輸入管腳相連。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的具有自檢功能的用電管理裝置，其特征在于，所述 的機械動作監(jiān)測電路包括 一 發(fā)光二極管和 一 光電接收管兩者分別位于機械計數(shù) 裝置一齒輪的兩側(cè)，所述的發(fā)光二極管的光線由于所述齒輪的遮擋，周期性的被 所述的光電接收管接收到；還包括一比較器，其同相端與所述的光電接收管的輸 出端相連，所述的比較器的反向端獲得一基準(zhǔn)電壓，其輸出端與所述的處理器一 輸入管腳相連。
10、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的具有自檢功能的用電管理裝置，其特征在于，所 述的脈沖信號接收電路包括 一比較器，所述的脈沖信號輸出單元輸出端與所述 的比較器的同相端相連接，所述的比較器的反向端獲得一基準(zhǔn)電壓，其輸出端與 所述的處理器一輸入管腳相連。
11、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有自檢功能的用電管理裝置，其特征在于，所 述的電源轉(zhuǎn)換電路其包括 一變壓器，所述的變壓器的輸入端與所述的電力線相 連接；一整流電路，其與所述的變壓器的輸出端相連接； 一濾波電路，其與所述的整流電路相連接；一穩(wěn)壓電路，其與所述的濾波電路的輸出端相連，向所述的用電管理裝置本 體的用電元件供電。
12、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有自檢功能的用電管理裝置，其特征在于，所 述的自檢單元還包括 一電源電路自檢單元，其包括所述的處理器，其與所述 的濾波電路的輸出端相連；一電力線電壓采集電路，其包括 一交流/直流轉(zhuǎn)換芯片和一濾波穩(wěn)壓電路， 所述的交流/直流轉(zhuǎn)換芯片獲取電力線電壓，所述的濾波穩(wěn)壓電路與所述的處理器 的一輸入端相連接，當(dāng)所述的處理器獲得電力線電壓采集電路提供的信號，而所 述的濾波電路無信號輸出，則判定電源電路出現(xiàn)故障；當(dāng)所述的處理器沒有獲得 電力線電壓采集電路和所述的濾波電路提供的信號，則為停電狀態(tài)。
13、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的具有自檢功能的用電管理裝置，其特征在于，還包括一備用電源；一充電電路，其與所述的電源轉(zhuǎn)換電路的輸出端相連接，并向所述的備用電 源供電；當(dāng)電源電路出現(xiàn)故障時，所述的處理器啟動所述的備用電源為所述的用電管 理裝置本體提供工作電力。
14、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的具有自檢功能的用電管理裝置，其特征在于，所 述的自檢單元還包括 一備用電源自檢單元包括所述的處理器，其通過一二極管 與所述的處理器相連接，當(dāng)所述的處理器偵測到所述的備用電源的電壓低于某一 預(yù)設(shè)的電壓后，啟動所述的充電電路向所述的備用電源充電；當(dāng)充電某一時間后， 所述的處理器偵測到所述的備用電源的電壓仍低于某一預(yù)設(shè)的電壓后，則判定備 用電源發(fā)生故障。
15、 根據(jù)權(quán)利要求1、 3、 6、 7、 12或14其中任意一項所述的具有自檢功能 的用電管理裝置，其特征在于，還包括 一故障動作單元其與所述的處理器相連 接，在出現(xiàn)所述的用電管理裝置本體故障時，受到動作觸發(fā)，其為一組不同顏色 的指示燈，根據(jù)不同故障顯示停電狀態(tài)、電源電路故障、計量電路故障、計數(shù) 電路故障以及備用電源發(fā)生故障。
16、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的具有自檢功能的用電管理裝置，其特征在于，還 包括 一聲光報警裝置和/或一用戶線切斷電路，其中，所述的用戶線切斷電路為 一繼電器或斷路器，其設(shè)置于所述的相線電路上，當(dāng)出現(xiàn)所述的電源電路故障、 計量電路故障或計數(shù)電路故障時，切斷用戶的供電線路。
17、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的具有自檢功能的用電管理裝置，其特征在于，還 包括 一通訊電路，將故障信息發(fā)送給遠端的管理控制中心和/或用戶本人的信息 接收終端，實現(xiàn)故障監(jiān)控；所述的通訊單元以載波傳輸、以太網(wǎng)傳輸、PSNT網(wǎng)絡(luò)傳輸、GPRS傳輸、 GSM傳輸或CDMA傳輸其中之一方式進行傳輸。
全文摘要
本發(fā)明為一種具有自檢功能的用電管理裝置，其包括一用電管理裝置本體，用以實現(xiàn)用電戶的用電計量和/或計數(shù)功能，其中，還包括一自檢單元，用以確認所述用電管理裝置本體出現(xiàn)基本故障的種類，并確定具體的故障組件的位置。
文檔編號G01R11/25GK101446599SQ20071016845
公開日2009年6月3日 申請日期2007年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月26日
發(fā)明者萬家盛, 汪志強 申請人:湖北盛佳電器設(shè)備有限公司;萬家盛