用于斷路器的多路采集和控制輸出的智能控制電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種用于斷路器的多路采集和控制輸出的智能控制電路，其包括電機控制電路、脫扣控制電路、信號采集電路、比較電路以及電源電路，所述信號采集電路與比較電路連接，所述比較電路分別與電機控制電路和脫扣控制電路連接，所述信號采集電路包括用于采集智能電表控制信號的控制信號采集電路以及用于檢測分合閘狀態(tài)的分合閘信號采集電路，經(jīng)過信號采集電路的檢測，并且通過比較電路進行判斷，然后分別控制電機控制電路和脫扣控制電路工作，實現(xiàn)欠費自動斷閘，繳費自動合閘的效果，且電路簡單，能夠通過本電路實現(xiàn)了對微型斷路器的智能控制，解決了目前預付費小型斷路器續(xù)費后手動合閘或者遠程控制合閘的問題。
【專利說明】用于斷路器的多路采集和控制輸出的智能控制電路

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種斷路器的自動合閘控制電路，具體涉及一種用于斷路器的多路采集和控制輸出的智能控制電路。

【背景技術】
[0002]對于電力部門而言開關斷路設備，是保證用電安全、進行線路切換必不可少的設備，隨著國家對智能電網(wǎng)智能城市要求的提出，促使低壓電器智能化的發(fā)展，尤其在自動合閘、自檢測、通訊等功能的發(fā)展。
[0003]現(xiàn)有技術中，預付費電表無法實現(xiàn)自動合閘功能。當用戶欠費時，電表就自動將斷路器跳閘切斷供電，但是當用戶插入已充值的電費卡時，則需要人工操作合閘，無法實現(xiàn)自動合閘，影響預付費電表的使用方便性、安全性和可靠性，而現(xiàn)有的自動合閘的斷路器，多是采用遠程控制實現(xiàn)合閘的，需要人工去遠程操控。
實用新型內(nèi)容
[0004]針對現(xiàn)有技術存在的缺點和不足，本實用新型提供了一種用于斷路器的多路采集和控制輸出的智能控制電路。
[0005]本實用新型所采用的技術方案是:一種用于斷路器的多路采集和控制輸出的智能控制電路，其包括用于控制電機分合閘操作的電機控制電路、用于控制分勵脫扣器工作的脫扣控制電路、信號采集電路、用于判斷信號采集電路采集的信號并分別控制電機控制電路和脫扣控制電路的比較電路以及電源電路，所述信號采集電路與比較電路連接，所述比較電路分別與電機控制電路和脫扣控制電路連接，所述信號采集電路包括用于采集智能電表控制信號的控制信號采集電路以及用于檢測分合閘狀態(tài)的分合閘信號采集電路；
[0006]所述控制信號采集電路采集到智能電表控制信號，分合閘信號采集電路采集合閘信號，則比較電路不工作；
[0007]所述控制信號采集電路采集到智能電表控制信號，分合閘信號采集電路采集分閘信號，則比較電路分別比較兩個接收信號控制電機控制電路合閘操作；
[0008]所述控制信號采集電路沒有采集到智能電表控制信號，分合閘信號采集電路采集合閘信號，則比較電路分別比較兩個接收信號控制脫扣控制電路控脫口操作；
[0009]所述控制信號采集電路沒有采集到智能電表控制信號，分合閘信號采集電路采集分閘信號，則比較電路停止輸出控制脫扣控制電路。
[0010]所述比較電路采用單片機1C。
[0011]所述控制信號采集電路如下:電能表的控制信號依次經(jīng)電阻R1、二極管Dl、電阻R3接三極管Ql的基極，二極管Dl與電阻R3之間接電解電容Cl接地，三極管Ql的基極與三極管Ql的發(fā)射極之間串聯(lián)電阻R10，三極管Ql的發(fā)射極接地，三極管Ql的集電極上拉電阻R2接電源VDD，所述三極管Ql的集電極與發(fā)射極之間串聯(lián)電容C8，三極管Ql的集電極接比較電路。
[0012]所述電機控制電路包括N溝道MOS管Q3，MOS管Q3的G極接比較電路，MOS管Q3的S極接地，MOS管的D極接電機Z2的一端，電機Z2的另一端接電源VCC，M0S管的S極上拉電解電容C3接電源VCC。
[0013]所述脫扣控制電路包括可控硅Q2，可控硅Q2的陽極接電源電路，可控硅Q2的陰極接分勵脫扣器Zl的一端，分勵脫扣器Zl的另一端接輸入電壓的N極，可控硅Q2的控制極與陰極之間串聯(lián)電解電容C5，可控硅Q2的控制極串聯(lián)電阻R6后接二極管D4的陰極，二極管D4的陽極接比較電路，電阻R6與可控硅Q2的控制極之間并聯(lián)電阻R4接地。
[0014]所述電源電路包括用于對比較電路和電機控制電路提供電源的穩(wěn)壓電路和對脫扣控制電路提供電源的半波整流電路。
[0015]所述穩(wěn)壓電路電路如下:輸入電壓的L極串聯(lián)二極管D5的陽極后接并聯(lián)后的電阻R5和電阻R8再與穩(wěn)壓管D6的陰極連接，輸入電壓的N極串聯(lián)二極管D2的陰極后接穩(wěn)壓管D6的陽極，二極管D2的陰極接地，穩(wěn)壓管D6的陰極輸出電源VDD，電源VDD串聯(lián)電阻R9后接超級電容C4的正極，超級電容C4的正極作為電源VCC，其負極接地。
[0016]所述半波整流電路采用二極管D3。
[0017]所述穩(wěn)壓電路和半波整流電路的輸入端并聯(lián)壓敏電阻YR1。
[0018]本實用新型的有益效果是:經(jīng)過信號采集電路的檢測，并且通過比較電路進行判斷，然后分別控制電機控制電路和脫扣控制電路工作，實現(xiàn)欠費自動斷閘，繳費自動合閘的效果，且電路簡單，能夠通過本電路實現(xiàn)了對微型斷路器的智能控制，解決了目前預付費小型斷路器續(xù)費后手動合閘或者遠程控制合閘的問題。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本實用新型的除電機控制電路以外的電路原理圖。
[0020]圖2是本實用新型的電機控制電路的電路原理圖。
[0021]圖3是圖1中A處放大后的脫扣控制電路的電路原理圖。
[0022]圖4是圖1中B處放大后的控制信號采集電路的電路原理圖。
[0023]圖5是圖1中C處放大后的比較電路的電路原理圖。
[0024]圖6是圖1中除A、B和C處外放大后的電源電路的電路原理圖。
[0025]圖7是CR端接在智能電表的跳閘常閉端時的單片機第4和第6引腳會出現(xiàn)8組不同情況的跳變狀態(tài)分布圖。

【具體實施方式】
[0026]下面結合附圖對本實用新型實施例作進一步說明:
[0027]如圖1和圖2所示，本實用新型公開了一種用于斷路器的多路采集和控制輸出的智能控制電路，其包括用于控制電機分合閘操作的電機控制電路、用于控制分勵脫扣器工作的脫扣控制電路、信號采集電路、用于判斷信號采集電路采集的信號并分別控制電機控制電路和脫扣控制電路的比較電路以及電源電路，所述信號采集電路與比較電路連接，所述比較電路分別與電機控制電路和脫扣控制電路連接，所述信號采集電路包括用于采集智能電表控制信號的控制信號采集電路以及用于檢測分合閘狀態(tài)的分合閘信號采集電路；
[0028]所述控制信號采集電路采集到智能電表控制信號CR，分合閘信號采集電路采集合閘信號，則比較電路不工作；
[0029]所述控制信號采集電路采集到智能電表控制信號CR，分合閘信號采集電路采集分閘信號，則比較電路分別比較兩個接收信號控制電機控制電路合閘操作；
[0030]所述控制信號采集電路沒有采集到智能電表控制信號CR，分合閘信號采集電路采集合閘信號，則比較電路分別比較兩個接收信號控制脫扣控制電路控脫口操作；
[0031]所述控制信號采集電路沒有采集到智能電表控制信號CR，分合閘信號采集電路采集分閘信號，則比較電路停止輸出控制脫扣控制電路。
[0032]如圖5所示，所述比較電路采用單片機1C。所述單片機IC采用PIC10F200單片機，其共有6個引腳，其內(nèi)部集成定時模塊與比較器，利用比較器對接收到的信號進行對比比較以輸出信號控制脫扣控制電路和電機控制電路，單片機IC的第5引腳VDD電源；第2引腳AGND地；第I引腳DAT接脫扣控制電路，即接可控硅的控制極；第3引腳CLK接電機控制電路；第4引腳用于監(jiān)測電能表輸出的智能電表控制信號的有無；第6引腳RST用于監(jiān)測手柄的分合閘狀態(tài)，也就是檢測處于分合閘狀態(tài)。而第I引腳、第3引腳和第6引腳分別下拉電容C9、電容C7和電容Cll接地，而第5引腳下拉并聯(lián)后的電解電容ClO和電容C6接地，每個引腳對地都接有電容，作用是防止單片機被噪音干擾，從而避免導致單片機復位。
[0033]所述比較電路也可以采用比較電路和延時電路的組合也可以實現(xiàn)，但是目前的單片已經(jīng)集成了比較電路和延時電路，且體積較小，并且占用空間較小，能夠更好的實現(xiàn)小型化的發(fā)展趨勢。
[0034]智能電表跳閘常閉或者常開端口提供控制信號CR由控制信號采集電路采集，如智能電表有費，貝1J常閉端口輸出一個AC220V電壓信號到CR端,常開則無電壓信號。如智能電表欠費，則常閉端口停止輸出AC220V電壓信號到CR端，常開則輸出AC220V電壓信號。所述電網(wǎng)采集電路可以接常閉端也可以接常開端，根據(jù)接的端口的不一致，設定比較電路的比較結果。
[0035]如圖4所示，所述控制信號采集電路如下:電能表的控制信號依次經(jīng)電阻R1、二極管D1、電阻R3接三極管Ql的基極，二極管Dl與電阻R3之間接電解電容Cl接地，三極管Ql的基極與三極管Ql的發(fā)射極之間串聯(lián)電阻R10，三極管Ql的發(fā)射極接地，三極管Ql的集電極上拉電阻R2接電源VDD，所述三極管Ql的集電極與發(fā)射極之間串聯(lián)電容C8，三極管Ql的集電極接比較電路。
[0036]分合閘信號采集電路所采集的信號為由手柄的狀態(tài)提供一組開關量信號，圖5中的開關K的開合代表斷路器的開合，當手柄處于分閘位置時，開關K的狀態(tài)為開；當手柄處于合閘位置時，開關K的狀態(tài)為合。通過開關K的狀態(tài)的變化，單片機IC可以識別到當前斷路器的分合狀態(tài)。
[0037]假設CR端接在智能電表的跳閘常閉端，則當智能電表有費，CR端上有220V的電壓，經(jīng)由Rl電阻、Dl整流二極管、R3電阻接到三極管Ql的基極，電源VDD為常通5.1V電壓源，當三極管Ql的基極有電位時且低于集電極電位時，三極管導通，集電極電位被拉低，集電極與單片機IC的第4引腳連通，則有如下關系:
[0038]電表有費一第4引腳為低電平；電表欠費一第4引腳為高電平；
[0039]而單片機第6引腳RST為高電平，手柄合閘后，第6引腳RST電位被拉低，則有如下關系:
[0040]手柄合閘一第6引腳為低電平；手柄分閘一第6引腳為高電平。
[0041]當智能電表在續(xù)費和欠費之間變化和斷路器在分合閘之間變化時，單片機第4和第6引腳會出現(xiàn)8組不同情況的跳變，如圖7。根據(jù)信號輸入的狀態(tài)不同，單片機IC需要采取不同的動作，來控制斷路器的狀態(tài)。
[0042]如圖2所示，所述電機控制電路包括N溝道MOS管Q3，MOS管Q3的G極接比較電路，也就是單片機的第3引腳，MOS管Q3的S極接地，MOS管的D極接電機Z2的一端，電機Z2的另一端接電源VCC，M0S管的S極上拉電解電容C3接電源VCC。當單片機第3引腳CLK端輸出高電平時，MOS管Q3具有開關功能，MOS管Q3被導通，電源VCC經(jīng)過電機Z2和地端AGNG構成回路，電機Z2被驅動。
[0043]如圖3所示，所述脫扣控制電路包括可控硅Q2，可控硅Q2的陽極接電源電路，可控硅Q2的陰極接分勵脫扣器Zl的一端，分勵脫扣器Zl的另一端接輸入電壓的N極，可控硅Q2的控制極與陰極之間串聯(lián)電解電容C5，可控硅Q2的控制極串聯(lián)電阻R6后接二極管D4的陰極，二極管D4的陽極接比較電路，電阻R6與可控硅Q2的控制極之間并聯(lián)電阻R4接地。當智能電表欠費即控制信號采集電路沒有檢測到控制信號CR，則單片機第I引腳輸出脈沖電平信號使可控硅Q2被觸發(fā)導通，分勵脫扣器Zl被導通，然后使斷路器跳閘。
[0044]如圖6所示，所述電源電路包括用于對比較電路和電機控制電路提供電源的穩(wěn)壓電路和對脫扣控制電路提供電源的半波整流電路。
[0045]所述穩(wěn)壓電路電路如下:輸入電壓的L極串聯(lián)二極管D5的陽極后接并聯(lián)后的電阻R5和電阻R8再與穩(wěn)壓管D6的陰極連接，輸入電壓的N極串聯(lián)二極管D2的陰極后接穩(wěn)壓管D6的陽極，二極管D2的陰極接地，穩(wěn)壓管D6的陰極輸出電源VDD，電源VDD串聯(lián)電阻R9后接超級電容C4的正極，超級電容C4的正極作為電源VCC，其負極接地。AC 220V經(jīng)過二極管D5半波整流后再經(jīng)過電阻R5、電阻R8降壓后經(jīng)過穩(wěn)壓管D6穩(wěn)壓到5.1V，再經(jīng)過電阻R9給超級電容C4充電，當超級電容C4充電到2.5V以上時，電源VDD達到了單片機IC的工作電壓，單片機IC開始工作。電源VCC提供電機控制電路工作的電源。
[0046]所述半波整流電路采用二極管D3。斷路器的L極和N極輸出AC220V經(jīng)由整流二極管D3實現(xiàn)半波整流，給分勵脫扣器Zl提供了一個直流的電壓源，并由壓敏電阻YRl保護。采用分別的電源供電，以保證不同的電路的電壓的不同需要。
[0047]I)正常情用電情況下，智能電表有費且斷路器合閘，單片機的第4引腳電平為低，第6引腳也為低，則電機控制電路和脫扣控制電路皆不工作。
[0048]2)欠費情況發(fā)生時，則單片機的第6引腳保持為低，首先是CR端發(fā)生了變化，電平從220V跳變成了 0V，即第4引腳電平從低跳變?yōu)楦?。單片機檢測到智能電表的控制信號已經(jīng)消失，而第6引腳還是低電平，則表明單片機判斷用戶已經(jīng)欠費了，但是手柄還處在合閘狀態(tài)，所以延時兩秒后單片機向第I引腳輸出高電平脈沖。當?shù)贗引腳被置為高電平時，則可控硅控制極也有高電平，所以可控硅被導通，分勵脫扣器動作，斷路器跳閘。手柄從合閘狀態(tài)變?yōu)榉珠l狀態(tài)，單片機第6引腳被置高電平，表明手柄已經(jīng)分開，斷路器已經(jīng)分閘，則單片機停止驅動第I引腳，否則第I引腳會輸出連續(xù)的脈沖信號，直到斷路器跳閘即第6引腳電平變高為止。由于本電源提供的是半波整流的直流電源，所以當電壓過零點的時候可控硅Q2是可以被關斷的。此時超級電容C4的電量沒有消耗。
[0049]3)當用戶續(xù)費后，此時控制信號220V電壓信號建立，單片機第4引腳從高跳變?yōu)榈?，但是手柄還是處于分閘狀態(tài)故第6引腳依舊為高電平，單片機識別這個狀態(tài)后得知用戶已經(jīng)續(xù)費，但是開關還是在分閘狀態(tài)，則單片機向第3引腳輸出高電平，則MOS管Q3被導通，電機控制電路開始驅動電機Z2，電機Z2帶動斷路器機構實現(xiàn)自動合閘功能。當斷路器合閘到位手柄也旋轉到位后單片機第6引腳被置為低電平，單片機停止驅動第3引腳。電機合閘的電源則由超級電容C4的電量來提供。
[0050]經(jīng)過上述的一系列邏輯判斷，單片機通過本電路實現(xiàn)了對微型斷路器的智能控制。解決了目前預付費小型斷路器續(xù)費后手動合閘的問題。
[0051]實施例不應視為對本實用新型的限制，但任何基于本實用新型的精神所作的改進，都應在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1.一種用于斷路器的多路采集和控制輸出的智能控制電路，其特征在于:其包括用于控制電機分合閘操作的電機控制電路、用于控制分勵脫扣器工作的脫扣控制電路、信號采集電路、用于判斷信號采集電路采集的信號并分別控制電機控制電路和脫扣控制電路的比較電路以及電源電路，所述信號采集電路與比較電路連接，所述比較電路分別與電機控制電路和脫扣控制電路連接，所述信號采集電路包括用于采集智能電表控制信號的控制信號采集電路以及用于檢測分合閘狀態(tài)的分合閘信號采集電路； 所述控制信號采集電路采集到智能電表控制信號，分合閘信號采集電路采集合閘信號，則比較電路不工作； 所述控制信號采集電路采集到智能電表控制信號，分合閘信號采集電路采集分閘信號，則比較電路分別比較兩個接收信號控制電機控制電路合閘操作； 所述控制信號采集電路沒有采集到智能電表控制信號，分合閘信號采集電路采集合閘信號，則比較電路分別比較兩個接收信號控制脫扣控制電路控脫口操作； 所述控制信號采集電路沒有采集到智能電表控制信號，分合閘信號采集電路采集分閘信號，則比較電路停止輸出控制脫扣控制電路。
2.根據(jù)權利要求1所述的用于斷路器的多路采集和控制輸出的智能控制電路，其特征在于，所述比較電路采用單片機1C。
3.根據(jù)權利要求1所述的用于斷路器的多路采集和控制輸出的智能控制電路，其特征在于，所述控制信號采集電路如下:電能表的控制信號依次經(jīng)電阻R1、二極管D1、電阻R3接三極管Ql的基極，二極管Dl與電阻R3之間接電解電容Cl接地，三極管Ql的基極與三極管Ql的發(fā)射極之間串聯(lián)電阻R10，三極管Ql的發(fā)射極接地，三極管Ql的集電極上拉電阻R2接電源VDD，所述三極管Ql的集電極與發(fā)射極之間串聯(lián)電容C8，三極管Ql的集電極接比較電路。
4.根據(jù)權利要求1所述的用于斷路器的多路采集和控制輸出的智能控制電路，其特征在于，所述電機控制電路包括N溝道MOS管Q3，MOS管Q3的G極接比較電路，MOS管Q3的S極接地，MOS管的D極接電機Z2的一端，電機Z2的另一端接電源VCC，MOS管的S極上拉電解電容C3接電源VCC。
5.根據(jù)權利要求1所述的用于斷路器的多路采集和控制輸出的智能控制電路，其特征在于，所述脫扣控制電路包括可控硅Q2，可控硅Q2的陽極接電源電路，可控硅Q2的陰極接分勵脫扣器Zl的一端,分勵脫扣器Zl的另一端接輸入電壓的N極,可控娃Q2的控制極與陰極之間串聯(lián)電解電容C5，可控硅Q2的控制極串聯(lián)電阻R6后接二極管D4的陰極，二極管D4的陽極接比較電路，電阻R6與可控硅Q2的控制極之間并聯(lián)電阻R4接地。
6.根據(jù)權利要求1所述的用于斷路器的多路采集和控制輸出的智能控制電路，其特征在于，所述電源電路包括用于對比較電路和電機控制電路提供電源的穩(wěn)壓電路和對脫扣控制電路提供電源的半波整流電路。
7.根據(jù)權利要求6所述的用于斷路器的多路采集和控制輸出的智能控制電路，其特征在于，所述穩(wěn)壓電路電路如下:輸入電壓的L極串聯(lián)二極管D5的陽極后接并聯(lián)后的電阻R5和電阻R8再與穩(wěn)壓管D6的陰極連接，輸入電壓的N極串聯(lián)二極管D2的陰極后接穩(wěn)壓管D6的陽極，二極管D2的陰極接地，穩(wěn)壓管D6的陰極輸出電源VDD，電源VDD串聯(lián)電阻R9后接超級電容C4的正極，超級電容C4的正極作為電源VCC，其負極接地。
8.根據(jù)權利要求6所述的用于斷路器的多路采集和控制輸出的智能控制電路，其特征在于，所述半波整流電路采用二極管D3。
9.根據(jù)權利要求6或7或8所述的用于斷路器的多路采集和控制輸出的智能控制電路，其特征在于，所述穩(wěn)壓電路和半波整流電路的輸入端并聯(lián)壓敏電阻YR1。
【文檔編號】G05B19/04GK203930397SQ201420354170
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年6月30日 優(yōu)先權日:2014年6月30日
【發(fā)明者】李軍挺, 陳廣哲 申請人:浙江天正智能電器有限公司