断路器用智能控制器及断路器的制作方法

文档序号:12653069阅读:1101来源:国知局

本实用新型涉及一种断路器用智能控制器,属于断路器技术领域。



背景技术:

传统的智能断路器只能提供三段保护功能分别是长延时、短延时和瞬时,因此功能性不是很强,使得智能控制器上微处理器的外围设定电路也较简单,只带有少量的功能按键及指示灯,因此可直接由微处理器的I/O口来连接控制按键及指示灯电路。但随着低压智能型塑壳断路器上新技术的成熟应用,塑壳断路器也逐渐向多功能方向拓展,例如在农村电网中采用的带自动重合闸的剩余电流保护断路器,较传统的智能断路器增加了剩余电流保护、过低压保护、断零保护、断相保护和自动重合闸保护等功能,如果采用传统的按键、指示灯与微处理器直接连接的方式,则占用的微处理器I/O口线势必大量增加,由于原有的智能控制器上微处理器的I/O口数量有限,已经逐渐不能满足新的功能要求,由此带来的结果是必然会采用更多引脚的微处理器,造成了控制器线路板布线难度增加,制造成本升高等各种问题;同时由于更多的指示灯同时与微处理器接通,各个I/O口均处于工作状态,微处理器功耗也会大大增加。



技术实现要素:

本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有断路器智能控制器所存在的不足,提供一种断路器用智能控制器,可利用较少的控制单元I/O口控制较多的指示灯和按键,且电路简单,实现成本较低。

本实用新型具体采用以下技术方案解决上述技术问题:

一种断路器用智能控制器,包括处理单元、一组指示灯、一组按键,以及指示灯控制电路、按键控制电路;所述指示灯控制电路包括至少一个串入并出移位寄存器,所有串入并出移位寄存器的并行数据端口总数量大于等于指示灯的总数量,每个串入并出移位寄存器的串行数据端口、时钟端口分别连接所述处理单元的一个I/O端口,每个指示灯与串入并出移位寄存器的一个并行数据端口连接;所述按键控制电路包括至少一个译码器,所有译码器的输出端引脚总数量大于等于按键的总数量,所述译码器的地址端引脚与所述处理单元的一组I/O端口一一对应连接,每个按键与所述译码器的一个输出端引脚连接,所有按键的公共端连接至所述处理单元的一个I/O端口。

所述处理单元优选为微处理器。

所述指示灯优选为发光二极管。

根据相同的发明思路还可得到以下技术方案:

一种断路器,包括如上任一技术方案所述智能控制器。

相比现有技术,本实用新型具有以下有益效果:

本实用新型解决了现有断路器控制器电路中所存在的处理单元有限的I/O端口与断路器功能多样化后日益增加的指示灯、按键数量之间的矛盾,本实新型通过处理单元的I/O端口连接译码器和移位寄存器实现了输入和输出的多路控制,大量节省了I/O口的占用,在指示灯和按键数量存在较多的情况下,占用的处理单元I/O口资源较少,从而可以使用引脚数量相对较少的处理单元,且功能电路简单,也有效的降低了处理单元的功耗和成本。

附图说明

图1为本实用新型的一个具体实施例。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案进行详细说明:

针对现有断路器控制器电路中所存在的处理单元有限的I/O端口与断路器功能多样化后日益增加的指示灯、按键数量之间的矛盾,本实新型引入译码器和移位寄存器,分别对按键和指示灯的控制端口进行扩展,从而可利用少量处理单元I/O口实现更多按键和指示灯的控制,且电路简单,实现成本低。具体地,本实用新型断路器用智能控制器,包括处理单元、一组指示灯、一组按键,以及指示灯控制电路、按键控制电路;所述指示灯控制电路包括至少一个串入并出移位寄存器,所有串入并出移位寄存器的并行数据端口总数量大于等于指示灯的总数量,每个串入并出移位寄存器的串行数据端口、时钟端口分别连接所述处理单元的一个I/O端口,每个指示灯与串入并出移位寄存器的一个并行数据端口连接;所述按键控制电路包括至少一个译码器,所有译码器的输出端引脚总数量大于等于按键的总数量,所述译码器的地址端引脚与所述处理单元的一组I/O端口一一对应连接,每个按键与所述译码器的一个输出端引脚连接,所有按键的公共端连接至所述处理单元的一个I/O端口。

其中,所述处理单元可以是单片机、微处理器、处理器等,考虑到断路器的实际应用情况,优选采用微处理器。所述指示灯优选采用节能的发光二极管。

为了便于公众理解,下面以一个具体实施例来对本实用新型技术方案进行详细说明。

本实施例以分别控制6只指示灯和6只按键为例,如图1所示,本实施例的智能控制器包括微处理器N2,译码器N1,移位寄存器N3,按键S1~S6,发光二极管H1~H6,以及电阻R1~R8,电容C1、C2。本具体实施例中,寄存器采用8位移位寄存器MC74HC164,输出方向为单向,且为串行数据输入,并行数据输出。微处理器N2的输出端口P01、P02输出2路信号分别连接至移位寄存器N3的数据端A、B和时钟端CLK,移位寄存器N3 的输出信号对应于每个时间脉冲信号,在移位脉冲的作用下数据信号依次逐位向右移动一个比特,即在输出端QA~QH依次进行输出,从而实现串行-并行数据的转换。当数据端A、B有数据输入时,根据时间信号CLK的起始上升沿,移位寄存器N3的输出端引脚QA首先有数据输出,然后再在时钟信号的作用下依次再从QB~QH输出数据信号,若微处理器N2要点亮指示灯H3时,则向移位寄存器N3输出数据:0010 0000,经移位以后QA~QH端口输出与数据对应的信号,即除QC端口输出高电平外(0代表低电平、1代表高电平),其余端口都为低电平。另外, QA~QH输出端口中也能同时有几个端口输出高电平,如微处理器N2要同时点亮指示灯H1、H4时,则向移位寄存器N3输出数据:1001 0000,同样经移位以后QA~QH端口输出与数据对应的信号,QA、QD端口应输出高电平,其余端口为低电平。以此类推,通过相同的方法可点亮其它的指示灯,也即微处理器N2通过输出不同的数据信号至移位寄存器实现对应的指示灯代表的作用功能,达到了扩展微处理器输入线的目的。译码器采用3-8译码器74HC138,微处理器N2的输出端口P06、P05、 P04输出3路信号至译码器N1的地址端引脚A2、A1、A0,译码器N1的输出对应于输入的3路地址端的信号,当输入到A2、A1、A0的信号电平分别为0、0、0时,译码器N1的输出端引脚Y0为低电平,当输入到A2、A1、A0的信号电平分别为0、0、1时,译码器N1的输出端引脚Y1为低电平,当输入到A2、A1、A0的信号电平分别为0、1、0时,译码器N1的输出端引脚Y2为低电平,以此类推,当输入到A2、A1、A0的信号电平分别为1、1、1时,译码器N1的输出端引脚Y7为低电平,也就是说将输入到A2、A1、A0的不同的2进制数组合编译为对应的8路独立的输出,在同一时刻,只有一路输出为低电平,其它的7路为高电平。若微处理器N2要读取按键S4时,则输出能选中按键S4的片选信号至译码器的A2、A1、A0地址端,由译码器N1输出对应Y3的信号来选中S4 ,同时微处理器N2通过读取公共端引脚连接至输入端口P03的电平,来获得按键S4的通断状态,按键S4连通为低电平,断开为高电平。通过相同的方法可读取其它按键的通断状态,也即微处理器N2通过输出不同的片选信号至译码器实现对每个按键的动态扫描。

如若像图1一样采用一片8位移位寄存器和一片8位译码器,则最多可控制指示灯和按键共16个,占用的I/O端口仅为6个;而采用传统的指示灯和按键与微处理器直接连接的方式则需要占用16个I/O端口;因此,本实用新型可节省10个I/O端口,比传统方式占用了较少的I/O端口资源,达到了减少信号输出线的目的,适用于主电路(比如微处理器)缺少足够的输入线的场合。如果需要控制的指示灯和按键更多,则可通过增加移位寄存器和译码器的数量或者更换更高位的移位寄存器和译码器来实现,此处不再赘述。

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