独立刷卡电动自行车充电插座的制作方法

本实用新型涉及一种充电设备，尤其是一种电动自行车充电插座。

背景技术：

随着电动车数量的剧增，由充电引起的火灾事故迅速增加，据消防部门统计，在所有火灾事故中，电动车着火事件约占10%以上，损失极其惨重。火灾事故的频繁发生，对广大业主和相关物业管理部门敲响了警钟，防火工作人人有责，必须认真吸取事故的惨痛教训，目前社区乱拉电线的“蜘蛛网”现象，车辆乱停乱放的现象，都会很快解决，建设一个和谐、安全的社区是每个人的共同愿望。

没有任何配套安全措施，是大多数类似事故发生的主要原因，具有以下隐患及缺点：

1.充电完成，不能自动断电。长期过充电，不仅缩短电瓶本身寿命，而且充电器过热，及易造成内部短路，这是引发火灾事故的主要原因。

2.没有单独的过载保护措施。一个插座可以延伸出更多的插座。

3.没有身份识别功能。无论是否本小区业主还是外来车主，都能随意使用。管理难度极大。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种独立刷卡电动自行车充电插座，通过刷卡扣费进行充电，充电完成自动断电，避免过充；具有过载保护功能，达到电流上限自动断电；具有身份识别功能，非本小区用户不予以响应。本实用新型采用的技术方案是：

一种独立刷卡电动自行车充电插座，包括：

信号取样模块，连接控制处理模块，用于对充电回路进行电压和电流取样，获取模拟量信号并进行滤波处理后传送给控制处理模块；

控制处理模块，用于接收上述处理后的模拟量信号并进行数字化处理，计算充电回路的电力参数数据，根据电力参数数据来判断是否切断用电回路，并将充电状态信息输出到显示模块，同时响应刷卡模块的刷卡请求；

刷卡模块，连接所述控制器处理模块，用于接收IC卡的刷卡请求并将IC卡的信息上传给控制器处理模块；

显示模块，连接所述控制处理模块，用于充电的状态和IC卡的信息输出显示。

进一步地，信号取样模块包括电压取样电路、电流取样电路和计量芯片U1；

电流取样电路包括电流互感器T1、电阻R1、R2、R3，第一滤波电路；电流互感器T1的初级接在充电回路中，次级的一端接电阻R1的一端和电阻R2的一端，次级的另一端接电阻R1的另一端和电阻R3的一端；电阻R2和R3的另一端分别输出代表取样电流的电压信号IAP_IN、IAN_IN，并输入第一滤波电路进行滤波后，输出代表取样电流的滤波后电压信号V1P、V1N；

电压取样电路包括隔离变压器T2、电阻R11、R12，第二滤波电路和第三滤波电路；隔离变压器T2的初级接市电，次级的一端接地和电阻R11的一端，次级另一端接电阻R11另一端和电阻R12的一端；电阻R12的另一端输出取样电压信号UVP_IN；取样电压信号UVP_IN通过第二滤波电路后得到滤波后取样电压信号的一个极性信号V2P，滤波后取样电压信号的另一个极性信号V2N通过第三滤波电路接地获得；

计量芯片U1的两路输入端口分别接代表取样电流的滤波后电压信号V1P、V1N和滤波后取样电压信号V2P、V2N；计量芯片U1连接控制处理模块中的主处理器。

更进一步地，第一滤波电路包括电阻R4、R5、R6、R7、R8、R9，电容C1、C2、C3、C4，代表取样电流的电压信号IAP_IN、IAN_IN分别接电阻R4和R5的一端，电阻R4的另一端接电阻R6的一端和电容C1的一端，电阻R5的另一端接电阻R7的一端和电容C2的一端，电容C1和C2的另一端通过电阻R8接地；电阻R6的另一端接电容C3的一端，电阻R7的另一端接电容C4的一端，电容C3和C4的另一端通过电阻R9接地；电阻R6和R7的另一端分别输出代表取样电流的滤波后电压信号V1P、V1N。

更进一步地，第二滤波电路包括电阻R13、R14、电容C5、C6；电阻R13的一端接取样电压信号UVP_IN，另一端接电阻R14的一端并通过电容C5接地，电阻R14的另一端通过电容C6接地，并输出滤波后取样电压信号的一个极性信号V2P；

第三滤波电路包括电阻R15、电容C7；电阻R15的一端接地，另一端接电容C7一端，并输出滤波后取样电压信号的另一个极性信号V2N，电容C7的另一端接地。

更进一步地，计量芯片U1通过SPI接口连接控制处理模块中的主处理器。

更进一步地，主处理器还连接一个RS485接口电路，所述RS485接口用于连接上位机。

更进一步地，计量芯片U1的电能脉冲输出端还连接一个电能脉冲指示电路；电能脉冲指示电路包括电阻R16、R17，NPN三极管Q1、发光二极管D1；计量芯片U1的电能脉冲输出端通过电阻R16接三极管Q1基极，三极管Q1的集电极接正电压VCC，发射极接发光二极管D1的阳极，发光二极管D1的阴极通过电阻R17接电源地。

本实用新型的优点在于：独立刷卡电动自行车充电插座可以有效的避免电动自行车的过充，并具有过载保护。提供刷卡可管理对使用者进行身份识别；可以存储最近数次刷卡信息，方便用户充电查询。

附图说明

图1为本实用新型的结构组成示意图。

图2为本实用新型的电流取样电路示意图。

图3为本实用新型的电压取样电路示意图。

图4为本实用新型的计量芯片连接示意图。

图5为本实用新型的电能脉冲指示电路。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

本实用新型提供的独立刷卡电动自行车充电插座，如图1所示，包括：

信号取样模块，连接控制处理模块，用于对充电回路进行电压和电流取样，获取模拟量信号并进行滤波处理后传送给控制处理模块；

控制处理模块，用于接收上述处理后的模拟量信号并进行数字化处理，计算充电回路的电力参数数据，根据电力参数数据来判断是否切断用电回路，并将充电状态信息输出到显示模块，同时响应刷卡模块的刷卡请求；

刷卡模块，连接所述控制器处理模块，用于接收IC卡的刷卡请求并将IC卡的信息上传给控制器处理模块；

显示模块，连接所述控制处理模块，用于充电的状态和IC卡的信息输出显示；显示模块包括LCD以及驱动芯片、背光以及驱动控制电路；

控制处理模块采用STM32F103 ARM cortex M3主处理器，主处理器连接存储电能数据和和刷卡记录等的外部存储器EEPROM；所述电力参数数据包括充电回路的电压、电流、电能这三个电力参数数据；控制处理模块响应刷卡请求，并进一步可判断IC卡是否为允许使用充电功能的本小区用户，并依照电能计费方式进行计费，从IC卡内扣费。

信号取样模块的电原理参加图2、图3和图4，包括电压取样电路、电流取样电路和计量芯片U1；

电流取样电路如图2所示，电流取样电路包括电流互感器T1、电阻R1、R2、R3，第一滤波电路；电流互感器T1的初级接在充电回路中，次级的一端接电阻R1的一端和电阻R2的一端，次级的另一端接电阻R1的另一端和电阻R3的一端；电阻R2和R3的另一端分别输出代表取样电流的电压信号IAP_IN、IAN_IN（IAP_IN、IAN_IN为代表取样电流的电压信号的两个相反极性），并输入第一滤波电路进行滤波后，输出代表取样电流的滤波后电压信号V1P、V1N（V1P、V1N为代表取样电流的滤波后电压信号的两个相反极性）；

第一滤波电路包括电阻R4、R5、R6、R7、R8、R9，电容C1、C2、C3、C4，代表取样电流的电压信号IAP_IN、IAN_IN分别接电阻R4和R5的一端，电阻R4的另一端接电阻R6的一端和电容C1的一端，电阻R5的另一端接电阻R7的一端和电容C2的一端，电容C1和C2的另一端通过电阻R8接地；电阻R6的另一端接电容C3的一端，电阻R7的另一端接电容C4的一端，电容C3和C4的另一端通过电阻R9接地；电阻R6和R7的另一端分别输出代表取样电流的滤波后电压信号V1P、V1N；

电压取样电路如图3所示，包括隔离变压器T2、电阻R11、R12，第二滤波电路和第三滤波电路；

隔离变压器T2的初级接市电，次级的一端接地和电阻R11的一端，次级另一端接电阻R11另一端和电阻R12的一端；电阻R12的另一端输出取样电压信号UVP_IN；取样电压信号UVP_IN通过第二滤波电路后得到滤波后取样电压信号的一个极性信号V2P，滤波后取样电压信号的另一个极性信号V2N通过第三滤波电路接地获得；

第二滤波电路包括电阻R13、R14、电容C5、C6；电阻R13的一端接取样电压信号UVP_IN，另一端接电阻R14的一端并通过电容C5接地，电阻R14的另一端通过电容C6接地，并输出滤波后取样电压信号的一个极性信号V2P；

第三滤波电路包括电阻R15、电容C7；电阻R15的一端接地，另一端接电容C7一端，并输出滤波后取样电压信号的另一个极性信号V2N，电容C7的另一端接地；

如图4所示，计量芯片U1采用ADE7753，计量芯片U1的两路输入端口分别接代表取样电流的滤波后电压信号V1P、V1N和滤波后取样电压信号V2P、V2N；计量芯片U1通过SPI接口连接控制处理模块中的主处理器；主处理器通过取样的电压和电流信号，可提供过充保护和过载保护功能；主处理器还可控制充电完成自动断电，并设置断电记忆功能，停电后再来电时可以自动启动断电时的状态；主处理器还连接一个RS485接口电路，通过RS485接口电路，上位机可以与每一个充电插座连接，获取每个充电插座的用电量（电能数据）和用户的消费金额；

计量芯片U1的电能脉冲输出端还连接一个电能脉冲指示电路；电能脉冲指示电路如图5所示，包括电阻R16、R17，NPN三极管Q1、发光二极管D1；计量芯片U1的电能脉冲输出端通过电阻R16接三极管Q1基极，三极管Q1的集电极接正电压VCC，发射极接发光二极管D1的阳极，发光二极管D1的阴极通过电阻R17接电源地。U1的电能脉冲输出端输出6400个脉冲/度电。

本充电插座通过刷卡消费，计费方式为电能计费，更加准确有效，具有过充保护和过载保护，让用户使用更加安全放心。