一种智能一体化预付费开关的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种智能一体化预付费开关，包括电源供电电路、微控制器以及分别与微控制器电连接的显示电路、电流传感器、零序互感器、通讯电路及控制电路；所述微控制器为单片机PIC18F；所述通讯电路为RS485通讯电路，包括RS-485收发器芯片，RS-485收发器芯片通过串行通信接口与微控制器相连接。本发明公开的智能一体化预付费开关，通过微控制器与显示电路、电流传感器、零序传感器、控制电路进行动作控制，集成了短路、过流、过载、过欠压、漏电保护等多种功能，还可以通过通讯电路与计算机进行连接，实现工作人员的远程控制，体积小、可靠性高、使用方便。
【专利说明】一种智能一体化预付费开关
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种配电【技术领域】，尤其涉及一种智能一体化预付费开关。
【背景技术】
[0002]目前，重合闸系统被广泛应用于供电设备，已经延伸到预付费系统。重合闸的及时分闸和合闸可以有效地进行保护电路运行安全，但是需要人工操作的重合闸系统，需要工作人员进行手动的分闸和合闸，操作起来不够安全且不够方便。
[0003]智能重合闸的原理是在漏电保护开关的基础上进行改进，在漏电保护开关动作后，经过一定的延时进行自动重合闸，恢复供电，取代了原来的需要人工操作的重合闸系统，保证了用电设备的正常运行。但是该类产品，还需要一些断路器、接触器的协调配合，会造成一定的不可靠性。
[0004]现有的重合闸系统已从最先的供配电系统中开断和闭合正常线路以及开断故障线路的作用发展到实现各种用电参数的测量及其保护、报警等作用。但是目前重合闸的测量结果只能在本地进行显示，当操作人员需要对用电参数进行核准时，必须到该重合闸所在的地方，进行核准，操作不方便，浪费人力，可靠性不高。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是提供一种智能一体化预付费开关，以解决现有重合闸可靠性低、且不能远距离控制的问题。
[0006]为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是:
一种智能一体化预付费开关，包括电源供电电路、微控制器以及分别与微控制器电连接的显示电路、电流传感器、零序互感器、通讯电路、控制电路，电源供电电路分别与微控制器、显示电路、电流传感器、零序互感器、通讯电路、控制电路连接并供电；所述微控制器为单片机PIC18F ；
所述显示电路包括数码管、限流电阻以及四个三极管；所述数码管通过限流电阻与所述微控制器的输出端口相连；
所述电流传感器包括分别与三相电源进行单相连接的三个传感器；传感器输出电压信号至微控制器的第二模数转换口、第三模数转换口以及第四模数转换口 ；
所述零序互感器与三相电源分别连接，零序互感器的输出端与微控制器的第五模数转换口相连，零序互感器检测到的漏电信号由电阻R29转换为电压信号并经放大后送入微控制器的模数转换口；
所述通讯电路为RS485通讯电路，通讯电路包括RS-485收发器芯片，所述RS-485收发器芯片通过串行通信接口与微控制器相连接；
所述控制电路包括分闸电路和合闸电路；所述分闸电路的分闸信号来自微控制器的第四输出端口，分闸信号经电阻、三极管放大后连接到继电器K2并控制继电器的脱扣器动作； 所述合闸电路的合闸信号来自微控制器的第五输出端口，合闸信号经电阻、三极管放大后连接到继电器Kl和合闸电机；来自微控制器的第五输出端口。
[0007]由于采用上述技术方案，本发明所产生的有益效果在于:
本发明公开的智能一体化预付费开关，通过微控制器与显示电路、电流传感器、零序传感器、控制电路进行动作控制，集成了短路、过流、过载、过欠压、漏电保护等多种功能，还可以通过通讯电路与计算机进行连接，实现工作人员的远程控制，体积小、可靠性高、使用方便。当费用不足时电闸会自动脱落，当费用缴纳后会使电闸自动闭合送电。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1是本发明公开的智能一体化预付费开关的结构连接示意图；
图2为图1所示智能一体化预付费开关中的微控制器的结构示意图；
图3为图1所示智能一体化预付费开关中的显示电路的结构示意图；
图4为图1所示智能一体化预付费开关中的电流传感器和零序互感器结构示意图；
图5为图1所示智能一体化预付费开关中的电源供电电路的结构示意图；
图6为图1所示智能一体化预付费开关中的通讯电路的结构示意图；
图7为图1所示智能一体化预付费开关中的分闸电路的结构示意图；
图8为图1所示智能一体化预付费开关中的合闸电路的结构示意图。
【具体实施方式】
[0009]下面结合附图对本发明做进一步详细说明:
图1示出了本发明公开的智能一体化预付费开关的连接结构示意图，包括:微控制器、显示电路、电流传感器、零序互感器、电源供电电路、通讯电路、控制电路；微控制器分别与显示电路、电流传感器、零序互感器、通讯电路、控制电路连接，电源供电电路还分别与显示电路、电流传感器、零序互感器、通讯电路、控制电路连接并为它们进行供电；所述微控制器为单片机PIC18F ;所述通讯电路具体为RS485通讯电路。
[0010]零序互感器检测线路是否漏电，并将漏电检测信号送入微控制器；电流传感器检测线路的三相电流，并将三相电流信号送入微控制器；微控制器对漏电信号、三相电流信号进行数字化处理，经分析计算后控制控制电路进行保护动作，并通过显示电路进行显示，还可以通过RS485通讯电路与计算机进行通讯。
[0011]图2为图1所示智能一体化预付费开关的微控制器的结构图，如图2所示，微控制器U8为单片机PIC18F，电容Cll接U8的第6脚VCAP，为微控制器U8内核电源滤波；电容ClO接U8的复位脚(NRST)，为U8提供复位信号。
[0012]图3为图1所示智能一体化预付费开关的显示电路的结构图,如图3所示,显示电路由数码管U1、电阻R5-R12、R7、R8、R9、R15，三极管Tl、T2、T3、T4构成，图2中微控制器U8的输出端口 PDO?H)4、PEO?PE2构成段选信号通过限流电阻R5-R12与数码管Ul的A、B、C、D、E、F、G、DP段管脚相连；三极管Tl、T2、T3、T4还分别和微控制器U8的VDD接口相连。
[0013]图4为图1所示智能一体化预付费开关的电流传感器和零序互感器的结构图，如图4所示，电流传感器包括三个传感器CT2、CT3、CT4，CT2、CT3、CT4分别穿过UC、UB、UA三相电源，CT2、CT3、CT4输出分别通过电阻R51、R52、R53转换为电压信号送入图2中的微控制器U8的第二模数转换口 PB2、第三模数转换口 PB3以及第四模数转换口 PB4，转换为数字信号。微控制器U8将数字信号分析计算后通过控制电路执行保护动作。
[0014]零序互感器由零序互感器CTl构成，CTl穿过UA、UB、UC三相电源，当CTl感应出线路的漏电信号，该漏电信号通过电阻R29转换为电压信号，电阻R27、R32、R25、R30、R31、电容C6构成放大电路,将漏电信号放大后送入图2中的微控制器U8的第五模数转换口 PB5,将漏电信号转换为数字信号。
[0015]图5为图1所示智能一体化预付费开关的电源供电电路的结构图，如图5所示，电源供电电路由变压器T10、二极管D1、D2、D3、D4、电解电容C1、C3、C4、C7、三端稳压器U3、U4构成。变压器TlO初级接交流电源UA相、UB相，次级通过二极管Dl、D2、D3、D4整流，电解电容C1、C3滤波后形成正负12V电源，正负12V电源经过三端稳压器U3、U4、电解电容C4、C7稳压成正负5V电源为各电路供电。
[0016]图6为图1所示智能一体化预付费开关的通讯电路的结构图,如图6所示,所述通讯电路具体为RS485通讯电路，RS485通讯电路由集成的RS-485收发器芯片U6 (具体型号可以为MAX485)构成，U6的接收端RX、TX、485CTL与图2中的微控制器U8的端口 RX、TX、PD7连接，微控制器U8可以通过RS485通讯电路与计算机进行通讯，实现智能一体化预付费开关的远程控制。U6的RX、TX为串行通信接口，485CTL作用是切换接收发送状态。
[0017]本发明中，图1所示智能一体化预付费开关的控制电路包括分闸电路和合闸电路。
[0018]所述分闸电路如图7所示，分闸电路由电阻R38、R39、R40、R76、三极管T6、T7、继电器K2、脱扣器LI构成；分闸信号0UT_0FF通过R38与图2中所示的微控制器U8的第四输出端口 PA4连接。当需要分闸时，0UT_0FF为高电平，三极管T6、T7导通，继电器Κ2线包得到24V电源，继电器Κ2吸合，脱扣器LI 二端得到交流UA、UB 二相电源，脱扣器动作推动智能一体化预付费开关内部的机构分闸。
[0019]所述合闸电路如图8所示，由电阻R43、R61、R41、R42、三极管T8、T9、继电器K1、电机Ml构成；合闸信号0UT_0N通过R43与图2中的微控制器U8的第五输出端口 PA5连接。当需要合闸时，0UT_0N为高电平，三极管T8，T9导通，继电器Kl线包得到24V电源，继电器Kl吸合，电机Ml 二端得到交流UA、UB 二相电源，电机Ml转动推动智能一体化预付费开关内部的机构合闸。
【权利要求】
1.一种智能一体化预付费开关，其特征在于:包括电源供电电路、微控制器以及分别与微控制器电连接的显示电路、电流传感器、零序互感器、通讯电路、控制电路，电源供电电路分别与微控制器、显示电路、电流传感器、零序互感器、通讯电路、控制电路连接并供电；所述微控制器为单片机PIC18F ； 所述显示电路包括数码管、限流电阻以及四个三极管；所述数码管通过限流电阻与所述微控制器的输出端口相连； 所述电流传感器包括分别与三相电源进行单相连接的三个传感器；传感器输出电压信号至微控制器的第二模数转换口、第三模数转换口以及第四模数转换口 ； 所述零序互感器与三相电源分别连接，零序互感器的输出端与微控制器的第五模数转换口相连，零序互感器检测到的漏电信号由电阻R29转换为电压信号并经放大后送入微控制器的模数转换口； 所述通讯电路为RS485通讯电路，通讯电路包括RS-485收发器芯片，所述RS-485收发器芯片通过串行通信接口与微控制器相连接； 所述控制电路包括分闸电路和合闸电路；所述分闸电路的分闸信号来自微控制器的第四输出端口，分闸信号经电阻、三极管放大后连接到继电器K2并控制继电器的脱扣器动作； 所述合闸电路的合闸信号来自微控制器的第五输出端口，合闸信号经电阻、三极管放大后连接到继电器Kl和合闸电机；来自微控制器的第五输出端口。
【文档编号】G07F15/06GK104242225SQ201410485144
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月22日 优先权日:2014年9月22日
【发明者】潘旭, 李军, 师朴, 王磊, 丁文军, 张文武, 王超飞, 魏鹏飞, 张业, 李燕 申请人:国家电网公司, 国网河北省电力公司, 国网河北省电力公司辛集市供电分公司