線纜反接及短路檢測(cè)電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于電力儀表領(lǐng)域，特別是一種線纜反接及短路檢測(cè)電路。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著城市化進(jìn)程的加快，高層住宅、高層寫字樓等大型建筑日益增加，用電問題是人們的主要生活問題。這些大型建筑內(nèi)的輸電線路工作狀態(tài)如何、零火線是否反接等問題困擾著人們的用電質(zhì)量。
[0003]目前的檢測(cè)方法是采用人工加萬(wàn)用表的方式進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)判斷:通過雙人配合，一人在電表側(cè)通過短路、分開火線零線等方式操作，另一人攜帶萬(wàn)用表入戶排查。這種檢測(cè)方法存在以下缺陷:
[0004]1、存在安全隱患，當(dāng)用戶戶內(nèi)存在其他外來電源接入的情況時(shí)，一旦空開閉合，可能造成現(xiàn)場(chǎng)短路現(xiàn)象；
[0005]2、人工判斷容易造成疏漏，這種對(duì)線方式取決于人工判斷，一旦操作過程中存在疏漏大意，極可能導(dǎo)致漏查；
[0006]3、對(duì)現(xiàn)場(chǎng)極性反接情況無法識(shí)別，這種方案依賴于萬(wàn)用表，無法進(jìn)行極性反接判斷。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是，提供一種線纜反接及短路檢測(cè)電路，有效檢測(cè)電能表出線側(cè)與用戶配電箱之間線路接線有無極性反接、短路現(xiàn)象，確保單人高效操作。
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供的線纜反接及短路檢測(cè)電路，它包括主控芯片MCU和無極性RS485通訊芯片U2，主控芯片MCU的I腳連接有運(yùn)算放大器U5，運(yùn)算放大器U5連接有反向偏置電路;主控芯片MCU的2腳連接有電子開關(guān)S;主控芯片MCU的3腳與無極性RS485通訊芯片U2的I腳相連，主控芯片M⑶的4腳分別與無極性RS485通訊芯片U2的2腳和3腳相連，主控芯片MCU的5腳與無極性RS485通訊芯片U2的4腳相連，無極性RS485通訊芯片U2的6腳和7腳連接有能夠有效避免外部干擾的外部保護(hù)電路和預(yù)偏置電路。
[0009]作為優(yōu)選，所述反向置電路包括電阻R22、R23和R25，所述電阻R22的一端與電阻R23連接，另一端接地；電阻R23的另一端與電阻R25相連，電阻R25的另一端接+3V3電壓；電阻R22和電阻R23之間的節(jié)點(diǎn)與運(yùn)算放大器U5的正向輸入端之間設(shè)有電阻R21，電阻R23和電阻R25之間的節(jié)點(diǎn)與運(yùn)算放大器U5的反向輸入端之間設(shè)有電阻R24，主控芯片MCU的I腳和運(yùn)算放大器U5的輸出端之間設(shè)有電阻R26。
[0010]作為優(yōu)選，所述保護(hù)電路包括熱敏電阻PTCl，熱敏電阻PTCl的一端與無極性RS485通訊芯片U2的6腳相連，另一端與輸出端A相連;所述無極性RS485通訊芯片U2的6腳和7腳連接有能有效抑制輸出端A、B之間的高壓的二極管TVSI，輸出端A與無極性RS485接口 J2的I腳相連，輸出端B與無極性RS485接口 J2的2腳相連。
[0011]作為優(yōu)選，所述預(yù)偏置電路包括電阻1?2、1?6、1?8，電阻1?2—端與輸出端4和無極性RS485接口 J2的I腳之間的節(jié)點(diǎn)相連，另一端接+3V3電壓；電阻R6的兩端分別與無極性RS485通訊芯片U2的6腳和7腳連接；電阻R8—端與輸出端B和無極性RS485接口 J2的2腳之間的節(jié)點(diǎn)相連，另一端接地。
[0012]作為優(yōu)選，二極管TVSl和熱敏電阻PTCl之間的節(jié)點(diǎn)與運(yùn)算放大器U5的正向輸入端之間設(shè)有電阻R28，二極管TVSl和輸出端B之間的節(jié)點(diǎn)與運(yùn)算放大器U5的反向輸入端之間設(shè)有電阻R27。
[0013]作為優(yōu)選，電子開關(guān)S的一端連接有電容C12，另一端連接有電容C9;電容C12的一端接+3V3電壓，另一端接地;電容C9的一端接外接電源，另一端接地;電子開關(guān)S和電容C9之間的節(jié)點(diǎn)連接有電阻Rl，電阻Rl的另一端連接有供電電源V485端，電阻Rl和供電電源V485端之間的節(jié)點(diǎn)連接有電容Cl，電容Cl的另一端接地，電容Cl并聯(lián)有電容C2，電容Cl和電容C2之間的節(jié)點(diǎn)與無極性RS485通訊芯片U2的8腳連接，無極性RS485通訊芯片U2的5腳接地。
[0014]作為優(yōu)選，主控芯片MCU的3腳與無極性RS485通訊芯片U2的I腳之間設(shè)有電阻R4，電阻R4和無極性RS485通訊芯片U2的I腳之間的節(jié)點(diǎn)連接有電阻R3，電阻R3的另一端連接有供電電源V485端；主控芯片M⑶的4腳與無極性RS485通訊芯片U2的2腳和3腳之間的節(jié)點(diǎn)連接有電阻R5，主控芯片MCU的5腳與無極性RS485通訊芯片U2的4腳之間設(shè)有電阻R7。
[0015]采用以上結(jié)構(gòu)后，本實(shí)用新型的線纜反接及短路檢測(cè)電路與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn):在無極性RS485接口增加了電阻R2、R6、R8組成的預(yù)偏置電路，在無通訊的情況下AB端口有個(gè)大于200mV的正向偏壓，可以避免芯片在靜態(tài)時(shí)出現(xiàn)的不確定狀態(tài)。同時(shí)在運(yùn)算放大器U5的輸入端接入由電阻R22、R23、R25組成的反向偏置電路，其目的是為能可靠的檢測(cè)出RS485網(wǎng)絡(luò)的短路故障及反接故障。在正常狀態(tài)下正偏置電壓高于反向偏置電壓，運(yùn)算放大器U5輸出高電平，表示端口正常。當(dāng)被測(cè)電路短路時(shí)(由于熱敏電阻PTCl阻值很小，在此可以忽略)無極性RS485通訊芯片U2的6、7腳電壓趨向于0V，即電路的正向偏置消失，運(yùn)算放大器U5的輸入則處于負(fù)偏置，導(dǎo)致輸出為低電平，且線路無法通訊，在測(cè)試線纜的另一側(cè)主通訊電路有個(gè)較強(qiáng)的正偏置。當(dāng)線路出現(xiàn)反接時(shí)，主通訊電路的強(qiáng)正偏變成了強(qiáng)負(fù)偏，同樣會(huì)導(dǎo)致運(yùn)算放大器U5的輸入處于負(fù)偏置，其輸出為低電平?？捎行z測(cè)電能表出線側(cè)與用戶配電箱之間線路接線有無極性反接、短路現(xiàn)象，確保單人高效操作。
【附圖說明】

[0016]圖1為本實(shí)用新型電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面通過實(shí)施例結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。
[0018]如圖1所示，本實(shí)施例提供的線纜反接及短路檢測(cè)電路，它包括主控芯片MCU和無極性RS485通訊芯片U2，主控芯片M⑶的I腳連接有運(yùn)算放大器U5，運(yùn)算放大器U5連接有反向偏置電路;主控芯片M⑶的2腳連接有電子開關(guān)S;主控芯片M⑶的3腳與無極性RS485通訊芯片U2的I腳相連，主控芯片M⑶的4腳分別與無極性RS485通訊芯片U2的2腳和3腳相連，主控芯片M⑶的5腳與無極性RS485通訊芯片U2的4腳相連，無極性RS485通訊芯片U2的6腳和7腳連接有能夠有效避免外部干擾的外部保護(hù)電路和預(yù)偏置電路。
[0019]所述反向偏置電路包括電阻R22、R23和R25，所述電阻R22的一端與電阻R23連接，另一端接地；電阻R23的另一端與電阻R25相連，電阻R25的另一端接+3V3電壓；電阻R22和電阻R23之間的節(jié)點(diǎn)與運(yùn)算放大器U5的正向輸入端之間設(shè)有電阻R21，電阻R23和電阻R25之間的節(jié)點(diǎn)與運(yùn)算放大器U5的反向輸入端之間設(shè)有電阻R24，主控芯片MCU的I腳和運(yùn)算放大器U5的輸出端之間設(shè)有電阻R26。
[0020]所述保護(hù)電路包括熱敏電阻PTCl，熱敏電阻PTCl的一端與無極性RS485通訊芯片U2的6腳相連，另一端與輸出端A相連;所述無極性RS485通訊芯片U2的6腳和7腳連接有能有效抑制輸出端A、B之間的高壓的二極管TVSI，輸出端A與無極性RS485接口 J2的I腳相連，輸出端B與無極性RS485接口 J2的2腳相連。
[0021]所述預(yù)偏置電路包括電阻R2、R6、R8，電阻R2—端與輸出端A和無極性RS485接口 J2的I腳之間的節(jié)點(diǎn)相連，另一端接+3V3電壓；電阻R6的兩端分別與無極性RS485通訊芯片U2的6腳和7腳連接;電阻R8—端與輸出端B和無極性RS485接口 J2的2腳之間的節(jié)點(diǎn)相連，另一端接地。
[0022 ] 二極管TVSI和熱敏電阻PTCI之間的節(jié)點(diǎn)與運(yùn)算放大器U5的正向輸入端之間設(shè)有電阻R28，二極管TVSl和輸出端B之間的節(jié)點(diǎn)與運(yùn)算放大器U5的反向輸入端之間設(shè)有電阻R27。
[0023]電子開關(guān)S的一端連接有電容C12，另一端連接有電容C9;電容C12的一端接+3V3電壓，另一端接地;電容C9的一端接外接電源，另一端接地;電子開關(guān)S和電容C9之間的節(jié)點(diǎn)連接有電阻Rl，電阻Rl的另一端連接有供電電源V485端，電阻Rl和供電電源V485端之間的節(jié)點(diǎn)連接有電容Cl，電容Cl的另一端接地，電容Cl并聯(lián)有電容C2，電容Cl和電容C2之間的節(jié)點(diǎn)與無極性RS485通訊芯片U2的8腳連接，無極性RS485通訊芯片U2的5腳接地。
[0024]主控芯片MCU的3腳與無極性RS485通訊芯片U2的I腳之間設(shè)有電阻R4，電阻R4和無極性RS485通訊芯片U2的I腳之間的節(jié)點(diǎn)連接有電阻R3，電阻R3的另一端連接有供電電源V485端；主控芯片M⑶的4腳與無極性RS485通訊芯片U2的2腳和3腳之間的節(jié)點(diǎn)連接有電阻R5，主控芯片MCU的5腳與無極性RS485通訊芯片U2的4腳之間設(shè)有電阻R7。
[0025]本線路檢測(cè)采用3.7V可充電鋰電池供電，經(jīng)低功耗LDO穩(wěn)壓后輸出3.3V給系統(tǒng)供電，為在系統(tǒng)休眠狀態(tài)時(shí)有極小的待機(jī)功耗則對(duì)功耗較大的無極性RS485通訊芯片U2進(jìn)行了電源控制，同時(shí)受控的還有顯示部分(因未涉及到在圖1中則未畫出)。電源的開關(guān)S采用電子開關(guān)構(gòu)成，其極低的導(dǎo)通電阻可進(jìn)一步降低整機(jī)的功率消耗。另外在運(yùn)算放大器U5的選擇上也采用了極低功耗的產(chǎn)品，其工作電流僅13uA。這樣在系統(tǒng)休眠狀態(tài)時(shí)無極性RS485通訊芯片U2及顯示部分電源被關(guān)斷，而運(yùn)算放大器U5仍然能繼續(xù)檢測(cè)線路狀態(tài)，可根據(jù)線路狀況隨時(shí)喚醒系統(tǒng)進(jìn)行線路檢測(cè)。
[0026]本線路的工作原理是將被測(cè)線纜作為通訊線路，將線號(hào)或戶號(hào)發(fā)送至該裝置來檢測(cè)布線是否正確的。在眾多的通訊標(biāo)準(zhǔn)中選用RS485工業(yè)級(jí)的通訊標(biāo)準(zhǔn)接口，其接口采用半雙工平衡傳輸方式，具有抗干擾性能強(qiáng)，通訊距離遠(yuǎn)的特性，其最長(zhǎng)通訊距離可到達(dá)1000米，RS485的標(biāo)準(zhǔn)定義是有極性的通訊接口，在線路檢測(cè)器的應(yīng)用中，線路是有可能是反接的，為能在反接時(shí)也能進(jìn)行通訊，本設(shè)計(jì)采用了最新RS485無極性通訊芯片，以確保在線路反接時(shí)也能完成通訊檢測(cè)工作。由于該線路用于電力線纜的檢測(cè)，極有可能因誤操作將其接入市電而造成損壞，為避免因誤操作導(dǎo)致的電路損壞，在通訊口線上增加了熱敏電阻PTCl和二極管TVSl，當(dāng)通訊接口有強(qiáng)電接入，無極性RS485通訊芯片U2的6、7管腳被二極管TVSl鉗位在安全電壓，較大的吸收電流導(dǎo)致熱敏電阻PTCl迅速進(jìn)入高阻保護(hù)狀態(tài)，有效的避免了內(nèi)部電路的損壞。當(dāng)端口電壓恢復(fù)正常并且待熱敏電阻PTCl恢復(fù)常溫后就回復(fù)到其原來阻值，那么該線路可恢復(fù)原有的檢測(cè)功能。
[0027]線路狀態(tài)檢測(cè)電路主要是由運(yùn)算放大器U5及外圍的阻容器件組成，標(biāo)準(zhǔn)RS485電路在非通訊時(shí)線路處于高阻狀態(tài)，既無極性RS485通訊芯片U2的6、7管腳無電壓，這樣是無法判斷線路是否反接和短路的。故在485端口增加了由電阻R2、R6、R8組成的預(yù)偏置電路，在無通訊的情況下A、B端口有個(gè)大于200mV的正向偏壓，可以避免芯片在靜態(tài)時(shí)出現(xiàn)的不確定狀態(tài)。同時(shí)在運(yùn)算放大器U5的輸入端增加了由電阻1?22、1?23、1?25組成的反向偏置電路，其目的是為能可靠的檢測(cè)出485網(wǎng)絡(luò)的短路故障及反接故障。在正常狀態(tài)下，正偏置電壓高于反向偏置電壓，運(yùn)算放大器U5輸出高電平，表示端口正常，回應(yīng)線路正常信息。當(dāng)被測(cè)電路短路時(shí)(由于PTCl阻值很小，在此可以忽略)無極性RS485通訊芯片U2的6、7管腳電壓趨向于0V，即電路的正向偏置消失，運(yùn)算放大器U5的輸入處于負(fù)偏置，導(dǎo)致輸出為低電平，且線路無法通訊，在測(cè)試線纜的另一側(cè)主通訊電路有個(gè)較強(qiáng)的正偏置。當(dāng)線路出現(xiàn)反接時(shí)，主通訊電路的強(qiáng)正偏變成了強(qiáng)負(fù)偏，同樣會(huì)導(dǎo)致運(yùn)算放大器U5的輸入處于負(fù)偏置，其輸出為低電平，由于采用了無極性通訊電路，此時(shí)線路通訊正常，主機(jī)側(cè)還是能夠正確的將線路信息傳給線路檢測(cè)器。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種線纜反接及短路檢測(cè)電路，它包括主控芯片M⑶和無極性RS485通訊芯片U2，其特征在于:主控芯片M⑶的I腳連接有運(yùn)算放大器U5，運(yùn)算放大器U5連接有反向偏置電路;主控芯片MCU的2腳連接有電子開關(guān)S;主控芯片MCU的3腳與無極性RS485通訊芯片U2的I腳相連，主控芯片M⑶的4腳分別與無極性RS485通訊芯片U2的2腳和3腳相連，主控芯片M⑶的5腳與無極性RS485通訊芯片U2的4腳相連，無極性RS485通訊芯片U2的6腳和7腳連接有能夠有效避免外部干擾的外部保護(hù)電路和預(yù)偏置電路。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線纜反接及短路檢測(cè)電路，其特征在于:所述反向偏置電路包括電阻R22、R23和R25，所述電阻R22的一端與電阻R23連接，另一端接地；電阻R23的另一端與電阻R25相連，電阻R25的另一端接+3V3電壓；電阻R22和電阻R23之間的節(jié)點(diǎn)與運(yùn)算放大器U5的正向輸入端之間設(shè)有電阻R21，電阻R23和電阻R25之間的節(jié)點(diǎn)與運(yùn)算放大器U5的反向輸入端之間設(shè)有電阻R24，主控芯片M⑶的I腳和運(yùn)算放大器U5的輸出端之間設(shè)有電阻R26。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的線纜反接及短路檢測(cè)電路，其特征在于:所述保護(hù)電路包括熱敏電阻PTCl，熱敏電阻PTCl的一端與無極性RS485通訊芯片U2的6腳相連，另一端與輸出端A相連;所述無極性RS485通訊芯片U2的6腳和7腳連接有能有效抑制輸出端A、B之間的高壓的二極管TVS1，輸出端A與無極性RS485接口 J2的I腳相連，輸出端B與無極性RS485接口 J2的2腳相連。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的線纜反接及短路檢測(cè)電路，其特征在于:所述預(yù)偏置電路包括電阻R2、R6、R8，電阻R2—端與輸出端A和無極性RS485接口 J2的I腳之間的節(jié)點(diǎn)相連，另一端接+3V3電壓；電阻R6的兩端分別與無極性RS485通訊芯片U2的6腳和7腳連接；電阻R8—端與輸出端B和無極性RS485接口 J2的2腳之間的節(jié)點(diǎn)相連，另一端接地。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的線纜反接及短路檢測(cè)電路，其特征在于:二極管TVSl和熱敏電阻PTCl之間的節(jié)點(diǎn)與運(yùn)算放大器U5的正向輸入端之間設(shè)有電阻R28，二極管TVSI和輸出端B之間的節(jié)點(diǎn)與運(yùn)算放大器U5的反向輸入端之間設(shè)有電阻R27。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線纜反接及短路檢測(cè)電路，其特征在于:電子開關(guān)S的一端連接有電容C12，另一端連接有電容C9;電容C12的一端接+3V3電壓，另一端接地；電容C9的一端接外接電源，另一端接地；電子開關(guān)S和電容C9之間的節(jié)點(diǎn)連接有電阻Rl，電阻Rl的另一端連接有供電電源V485端，電阻Rl和供電電源V485端之間的節(jié)點(diǎn)連接有電容Cl，電容CI的另一端接地，電容Cl并聯(lián)有電容C2，電容Cl和電容C2之間的節(jié)點(diǎn)與無極性RS485通訊芯片U2的8腳連接，無極性RS485通訊芯片U2的5腳接地。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線纜反接及短路檢測(cè)電路，其特征在于:主控芯片MCU的3腳與無極性RS485通訊芯片U2的I腳之間設(shè)有電阻R4，電阻R4和無極性RS485通訊芯片U2的I腳之間的節(jié)點(diǎn)連接有電阻R3，電阻R3的另一端連接有供電電源V485端;主控芯片MCU的4腳與無極性RS485通訊芯片U2的2腳和3腳之間的節(jié)點(diǎn)連接有電阻R5，主控芯片MCU的5腳與無極性RS485通訊芯片U2的4腳之間設(shè)有電阻R7。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了線纜反接及短路檢測(cè)電路，包括主控芯片MCU和無極性RS485通訊芯片U2，主控芯片MCU的1腳連接有運(yùn)算放大器U5，運(yùn)算放大器U5連接有反向偏置電路；主控芯片MCU的2腳連接有電子開關(guān)S；主控芯片MCU的3腳與無極性RS485通訊芯片U2的1腳相連，主控芯片MCU的4腳分別與無極性RS485通訊芯片U2的2腳和3腳相連，主控芯片MCU的5腳與無極性RS485通訊芯片U2的4腳相連，無極性RS485通訊芯片U2的6腳和7腳連接有能夠有效避免外部干擾的外部保護(hù)電路和預(yù)偏置電路。具有以下優(yōu)點(diǎn)：有效檢測(cè)電能表出線側(cè)與用戶配電箱之間線路接線有無極性反接、短路現(xiàn)象，確保單人高效操作。
【IPC分類】G01R31/02, G01R31/04
【公開號(hào)】CN205384340
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201620205355
【發(fā)明人】楊盛德, 白福慶, 王黎寅
【申請(qǐng)人】杭州普安科技有限公司
【公開日】2016年7月13日
【申請(qǐng)日】2016年3月17日