专利名称：漏电断路器的通讯适配器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种传递漏电断路器设定参数相关信息和操控指令的、与通讯终端有 线或无线收发的通讯适配器。
背景技术：
低压电网上安装的漏电断路器对发生的漏电、过流、过压均能按参数设定实现自 动跳闸，对电网的安全运行，起着至关重要的作用。随着有关研制工作的不断深入，技术手 段日趋先进，漏电断路器跳闸后的适时重合闸，由最先的手动合闸到电动合闸直至当今的 电动与手动两用合闸装置的出现，实现了电动自动合闸。在停电或电机故障时也可采用手 动合闸，解决了及时重合闸，实现电网恢复投运，确保生活与生产的用电。但上述活动均靠 管理人员到现场实地查表带回信息，或用电话、手机告知消息，费力、费时且延时，降低电网 的投运率，影响人们的生活与生产。如今，电网信息化时代的到来，必然会对上述陈旧的信 息传递方式产生革命性的变化，研制出一种漏电断路器的通讯适配器，既是时代的要求，也 是现实电网改造的必由之路。CN1825805A公开了 “连接低压电器现场总线的通讯适配器”，广泛用于低压电器与 控制设备间的数据双向通信，因此也适用于一般功能简单的断路器的双向数据通信，但该 适配器不适用于多功能漏电断路器与控制设备之间的双向通信，而且该专利是有线连接， 不能实现无线通讯，应用有一定局限性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是设计出一种既可有线收发，又可无线收发专用于多功 能的漏电断路器的通讯适配器。解决上述技术问题的技术方案是本漏电断路器的通讯适配器，包括电源电路、滤 波与稳压电路、微处理器电路、通讯接口电路、数据处理转换电路、操作键盘电路、液晶显示 电路、无线通讯模块电路、SIM通讯卡连接电路、通讯状态指示电路、自动报警电路和电力载 波电路，各电路的连接关系为220V交流电接电源电路输入端或者电力载波电路输入端， 经过电源电路或者电力载波电路进行AC/DC转换，输出后进入滤波与稳压电路的输入端， 经过滤波与稳压电路输出则为直流工作电源VCC，滤波与稳压电路的输出端接微处理器电 路及其它工作电路的输入端；设备通讯口或者电力载波电路的通讯总线接收、发送端接通讯接口电路的输入 端，通讯接口电路的输出端接数据处理转换电路的输入端，数据处理转换电路的输出端接 微处理器电路的指定通讯数据接收与发送端口；操作键盘电路的输出端接微处理器电路的指定输入端，微处理器电路的指定数据 输出端接液晶显示电路的输入端；微处理器电路的指定通讯数据输入、输出端接无线通讯模块电路的通讯数据输 入、输出端，无线通讯模块电路的指定内存输入端接SIM通讯卡连接电路的输出端；
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微处理器电路和无线通讯模块电路的指定输出端接通讯状态指示电路的输入 端；微处理器电路和无线通讯模块电路的指定输出端接自动报警电路的输出端。所说的各电路中元器件的连接关系是电源电路中，220V交流电源的N、L连接输 入端口 C0N3、CON4，在N与L之间并联防雷击电阻Rtl，在Rtl后并联电容C1,电源的N、L分别 连接电感L1的输入端，在L1的输出端并联与C1对称的电容C2, N、L经过C2后与整流桥Dtl 的输入端1、3连接，D0输出端2、4并接电容C3、C4,串接电感L2,经过L2的输出端与高频变 压器T1输入端连接，并与电源控制集成元件U4电源输入端连接，高频变压器T1的输入端连 接DpQ、RL7, RL8,变压器T1的输出端与D3、C10, Cn、C12元件连接，输出后连接到J1输入端， 直流电源输出端连接D4、R9、Rltl、Rn、U5、C7、C8、C9组成电压取样、反馈稳压控制电路，U5的输 出端与U4第4脚连接；电力载波电路各元器件的连接关系是用电力线220V交流电源的N、L连接输入 端口 COR、CON2, N、L经过C13接变压器T2的输入端，T2的输出端接D5的输入端，经过D5后 的其中一路接队、C14, C15, C16, L3、D6、D7, C16输出端INT接J4的输入端，经过D5后的另一路 接L4输入端，L4输出端经过C17, Q1、Q3> D8, D9，输出端接J3输入端，Q1、Q3连接端接Q2> Q4连 接端，经过D1Q、Dn、R2、R3> C18, C19，输出端OUT接J4输入端；电源电路与滤波与稳压电路电路各元器件的连接关系是=J1或J3的输出端接转换 开关S5输入端，S5的输出端串接保险电阻R4和并接滤波元件(2(1、(21，从(2(1、(21输出后接 稳压集成元件U2的输入端，U2的输出端连接采样限制元件R6,输出工作电源VCC，工作电源 VCC输出端与微处理器U1、集成元件Utl、显示器YJ1、通讯模块U2的电源输入端连接；通讯接口电路与数据处理转换电路各元器件的连接关系是九针插座J2的通讯脚 接转换开关Stl的输入端1、3，若为载波通讯，则J4的输出端接转换开关Stl的输入端2、4，S0 的输出端接R7、R8、R9后与集成元件U0的差分信号端TA、TB连接，U0的接收输出端TXD1和 驱动输入端RXD1分别与微处理器U1的TXD、RXD管脚连接，U0的接收和发送使能端TX与微 处理器U1的使能控制端连接；液晶显示电路与微处理器电路各元器件的连接关系是液晶显示器YJ1的1脚接 Q5的输出端，2脚接GND，3脚经R17、R18分别接VCC和GND输出端，4脚经R19接VCC输出端， 5、6、7、8脚分别接对应U1的输出端，9-16脚经R12分别接对应U1的输出端，17脚接Q6输出 端，18脚接GND ；操作键盘电路与微处理器电路各元器件的连接关系是按键Si、S2、S3、S4的输入端 接GND，输入与输出端之间分别接C23、C24, C25, C26，Si、S2、S3、S4的输出端分别接U1的预设置 信号输入端；微处理器电路与无线通讯模块电路各元器件的连接关系是=U1的RXD2、TXD2管脚 分别接U3的通讯接收、发送端，U1的IGT输出端经Q7、R3Q、R31接U3的启动信号输入控制端， U3的电源输入端接C3tl、C31、C32元件；无线通讯模块电路与SIM通讯卡连接电路之间的连接关系是U3的通讯驱动输入 端接SIM1的数据输出端，SIM1的电源输入端接工作电源VCC的输出端；无线通讯模块电路与通讯状态指示电路之间的连接关系是U3的通讯连接状态判 断输出端经R22接LED1的输入端，LED1的输出端接GND ；微处理器电路与自动报警电路之间的连接关系是=U1的报警输出端经过R24接Q8的控制输入端，Q8的输出端经SPp R25接VCC输出端。所说的液晶显示电路中的液晶显示器为0CM12232-1显示器。所说的操作键盘电路中的按键为SW-PB12X 12X11。所说的L1电感为IOmH -,L2电感为2. 2mH ；L3和L4电感为18uH。所说的U0集成元件为485 集成元件为M9S8AC16 ;U2集成元件为TL431 ；U3集成 元件为TC35 ；U4集成元件为NCP1215 ;U5集成元件为PC817。所说的自动报警电路中的报警器为YHE12-05报警器。本发明的有益效果是实现多功能漏电断路器的监控、保护和投运的信息化，既可 有线收发，又可无线收发，使管理工作省力、省时且及时。
图1为本发明的电路框图。图2a、图2b、图2c为本发明电原理图。图3a、图3b、图3c为本发明工作流程图。
具体实施例方式本发明下面结合实施例并参照附图作进一步详述参照图1，本漏电断路器的通 讯适配器由电源电路1、滤波与稳压电路2、微处理器电路3、通讯接口电路4、数据处理转换 电路5、操作键盘电路6、液晶显示电路7、无线通讯模块电路8、SIM通讯卡连接电路9、电力 载波电路12、通讯状态指示电路10和自动报警电路11组成。参照图2a、图2b、图2c，本漏电断路器的通讯适配器各元器件的连接关系是在电源电路1中交流220V电源的N、L连接输入端口 C0N3、C0N4，在N与L之间并 联一个防雷击器件Rtl作为电源前端保护。在Rtl后并联一个电容C1;N、L分别连接电感L1的 输入端，在L1的输出端并联一个与C1对称的电容C2，作为电源去干扰处理。N、L经过C2后 与整流桥Dtl的输入端1、3连接，Dtl输出端并接电容C3、C4，串接电感L2,形成一个直流电压。 经过L2的输出端与高频变压器T1输入端连接，并与电源集成控制元件U4电源输入端连接； U4的5脚是总输出驱动端。高频变压器T1的输入端接DpCPRI^RL8,作为吸收尖峰脉冲电 路，以保护u4。变压器1\的输出端与03、(1(|、(12、(12等元件连接，经过整流、滤波处理后得 到直流工作电源，输出后连接到J1输入端。直流电源输出端连接D4、R9、R10, R11, U5、C7、C8、 C9等元件组成电压取样、反馈稳压控制电路。U5的输出端与U4第4脚连接，U4通过对取样、 反馈信号与基准电路进行比较后，及时自动调整U4的5脚外接回路上的电流量。由此电源 直流输出端时刻自动校准，保证有稳定的直流工作电源输出。应用电力载波电路12应特别注意，不能用电力线220V交流电源的N、L连接输入 端口 C0N3、C0N4，应该是连接输入端口 C0N1、C0N2。N、L经过C13连接到变压器T2的输入端， T2的输出端连接到D5,经过D5后的其中一路连接礼、(14、(15、(16丄3、06、07 ；C16输出端INT连 接到J4的输入端。经过D5后的另一路连接到L4输入端，L4输出端经过C17ApQyDrD9，输 出端连接到J3输入端。Q1、Q3连接端连接到Q2> Q4连接端，经过D10, D11, R2, R3、C18, C19输出 端OUT连接到J4输入端。电源电路1与滤波与稳压电路2 根据实际通讯模式J1或J3的直流电源输出端接
6转换开关S5输入端；S5的输出端串接了一个保险电阻R4和并接了滤波元件C2(I、C21 ’从C20、 C21输出后连接到专用稳压集成元件U2的输入端；U2的输出端连接了一个采样限制元件R6, 并输出稳定的工作电源VCC。工作电源VCC输出端与微处理器U1、集成元件Utl、显示器ΥΛ、 通讯模块U3等元件的电源输入端连接。通讯接口电路4与数据处理转换电路5 九针插座J2的接收脚连接到转换开关Stl 的输入端1、3，如果是载波通讯，则J4的输出端连接到转换开关Stl的输入端2、4 ；S0的输出 端连接R7、R8、R9后与高速转换集成元件U0的差分信号端TA、TB连接；Utl接收器的输出端 TXD1和驱动器的输入端RXD1分别与微处理器U1的TXD、RXD的管脚连接；Utl的接收和发送 的使能端TX与微处理器的使能控制端连接。液晶显示电路7与微处理器电路3 液晶显示器YJ1的1脚接Q5的输出端，2脚接 GND, 3脚经R17、R18分别接VCC和GND输出端，4脚经R19接VCC输出端，5、6、7、8脚分别接对 应U1的输出端，9-16脚经R12分别接对应U1的输出端，17脚接Q6输出端，18脚接GND ；操作键盘电路6与微处理器电路3 按键Si、S2、S3、S4的输入端接GND，输入与输出 端之间分别接c23、C24, C25, C26，S1, S2, S3、S4的输出端分别接U1的预设置信号输入端；微处理器电路3与无线通讯模块电路8 =U1的RXD2、TXD2管脚分别接U3的通讯接 收、发送端，U1的IGT输出端经Q7、R30> R31接U3的启动信号输入控制端，U3的电源输入端接 C30、C31、C32 Ttii^r ；无线通讯模块电路8与SIM通讯卡连接电路9 =U3的通讯驱动输入端接SIM1的数 据输出端，SIM1的电源输入端接工作电源VCC的输出端；无线通讯模块电路8与通讯状态指示电路10 =U3的通讯连接状态判断输出端经R22 接LED1的输入端，LED1的输出端接GND ；微处理器电路3与自动报警电路11 =U1的报警输出端经过R24接Q8的控制输入端， Q8的输出端经SPp R25接VCC输出端。本漏电断路器的通讯适配器的工作流程，由图3a、图3b、图3c给出，工作原理是在电源电路1中交流220V的电源从C0N3、C0N4输入，首先进行了电源前端保护 与抗共、差模电源干扰处理；经过前端保护和抗干扰处理后进行桥式整流，经过整流后进行 滤波、去谐波处理形成一个直流电源；此直流电源经过限幅、分压、去耦处理后得到一个较 为纯净的工作电源从输出端Jl输出。如果是利用电力线载波进行通讯，则用载波电源，在电力载波电路12中电力线 交流220V电源从CONpCON2端口输入，经过变压输出连接抗雷击保护元件；一路经整流、滤 波、去干扰处理，从J4输出作为载波通讯总线，通过转换开关Stl进入数据处理转换电路5 ； 另外一路经过整流、滤波、放大、稳压、去干扰等处理后，从端口 J3输出。从J1或J3输出的直流电源通过转换开关S5与精密的滤波与稳压电路2输入端连 接，运用精密集成元件连接，进行高精度地滤波与稳压处理，得到一个完全适合微处理器电 路3和无线通讯模块电路8等工作元件正常工作的直流工作电源VCC。标准通讯接口 J2的指定端口或电力载波通讯端口 J4通过转换开关Stl与数据处 理转换电路5按照特定的发送与接收总线对应连接，进入到高速数据转换集成器Utl，集成器 的指令传送与接收端分别与微处理器的指定控制端口连接。微处理器通过指定的端口分别与操作键盘电路6、液晶显示电路7、无线通讯模块
7电路8和自动报警电路11相连接。利用多功能键盘可以对通讯速率、轮询时间、通讯状态、携带设备数量、通讯目标 地址等参数进行设定，在设定操作的同时这些参数在液晶显示器上有显示。微处理器能够把采集到的数据信息、PC机的工作状态等进行分析处理、保存一 方面可以把采集到的实时数据信息和工作状态等及时传输给液晶显示器，可供近距离查看 PC机的实时数据和工作状态；另一方面同时把数据信息和工作状态等及时传送给无线通 讯模块。无线通讯模块通过指定的端口与通讯状态指示电路10连接，通过指示灯闪亮情 况判断通讯的连接状态。无线通讯模块通过指定的端口与SIM通讯卡连接电路9连接，构成一个无线信号 传输系统。信号传输系统接收到数据信息进行处理，可以直接通过移动通讯无线发送信号 传送到控制终端；或通过GPRS系统连接以太网，通过指定的TCP/IP地址连接到通讯终端用 户。通讯终端根据接收到的数据信息和实际用电情况通过上述两种方式发送指令至 无线通讯模块电路8。通讯模块对收到的操作指令进行分析处理后把指令数据传输给微处 理器，微处理器对指令数据进行判断，分配执行任务。图3a、图3b、图3c显示了本漏电断路器的通讯适配器工作流程。本实施例中选用元器件的型号如下一.电阻类器件R0 :14Κ821 ；R1 3. 3Κ ；R2、R3 4. 7R ；R4 :FCR0805/0. 5R ；R6、R20> R21 :10K ；R7、R8> R25 47R ；R9 :120R ；R9 :200R ;R10、R ii> R22 IK ；R12 :A103J ；R13> R14> Ri5^ Ri6 5. IK ；R24> R30> R31 :2K ； RL7、RL8 :240Κ ；二.电容类器件C1, C2 :104/AC275V ；C3、C4 2. 2uF/400V ；C6 0. 01uF/1000V ；C7、C9 473 ；C8 47uF/25V ;C10、Cn :470uF/16V ；C12、C21、C23、C24、C25、C26 104 ；C13 :224/AC275V ；C14 :200PF ；C15 1500PF ；C16 0. 22uF ；C17, C18, C19, C32 0. OluF ；C20 :220uF/50V ；C30、C31 :220uF/25V ；三.三极管类器件Q1, Q3 :2SC185 ；Q2 9014 ；Q4 9015 ；Q5, Q6 9012 ；Q7、Q8 9013 ；四.显示器YJ1 :0CM12232-1 ；五.按键S1,S2,S3>S4 :Sff-PB12X 12X11 ；六·电感元件L1 =IOmH ；L2 2. 2mH ；L3、L4 :18uH ；七.二极管类器件D0 :S250 ；D1,D6,D7,D8,D9 JN4007 ；D3 :SB360 ；D4 :BZX84C5V6 ；D5 :P6KE30CA ;D1(l、Dn BZX84C5V6 ；八.集成元件U0485 :M9S8AC16 ；U2 :TL431 ；U3:TC35 ；U4:NCP1215 ；U5 :PC817 ；
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九.报警器SP1:YHE12-05o
权利要求
一种漏电断路器的通讯适配器，包括电源电路(1)、滤波与稳压电路(2)、微处理器电路(3)、通讯接口电路(4)、数据处理转换电路(5)、操作键盘电路(6)、液晶显示电路(7)、无线通讯模块电路(8)、SIM通讯卡连接电路(9)、通讯状态指示电路(10)、自动报警电路(11)和电力载波电路(12)，其特征是各电路的连接关系为220V交流电接电源电路(1)输入端或者电力载波电路(12)输入端，经过电源电路(1)或者电力载波电路(12)进行AC/DC转换，输出后进入滤波与稳压电路(2)的输入端，经过滤波与稳压电路(2)输出则为直流工作电源VCC，滤波与稳压电路(2)的输出端接微处理器电路(3)及其它工作电路的输入端；设备通讯口或者电力载波电路(12)的通讯总线接收、发送端接通讯接口电路(4)的输入端，通讯接口电路(4)的输出端接数据处理转换电路(5)的输入端，数据处理转换电路(5)的输出端接微处理器电路(3)的指定通讯数据接收与发送端口；操作键盘电路(6)的输出端接微处理器电路(3)的指定输入端，微处理器电路(3)的指定数据输出端接液晶显示电路(7)的输入端；微处理器电路(3)的指定通讯数据输入、输出端接无线通讯模块电路(8)的通讯数据输入、输出端，无线通讯模块电路(8)的指定内存输入端接SIM通讯卡连接电路(9)的输出端；微处理器电路(3)和无线通讯模块电路(8)的指定输出端接通讯状态指示电路(10)的输入端；微处理器电路(3)和无线通讯模块电路(8)的指定输出端接自动报警电路(11)的输出端。
2.如权利要求1所述的漏电断路器的通讯适配器，其特征是所说的各电路中元器件的 连接关系是电源电路⑴中，220V交流电源的N、L连接输入端口 C0N3、C0N4，在N与L之间 并联防雷击电阻Rtl，在Rtl后并联电容C1,电源的N、L分别连接电感L1的输入端，在L1的输 出端并联与C1对称的电容C2, N、L经过C2后与整流桥Dtl的输入端1、3连接，D0输出端2、4 并接电容C3、C4,串接电感L2,经过L2的输出端与高频变压器T1输入端连接，并与电源控制 集成元件U4电源输入端连接，高频变压器T1的输入端连接DpCf^RLpRL8,变压器T1的输出 端与D3、C1(1、Cn、C12元件连接，输出后连接到J1输入端，直流电源输出端连接D4、R9、R10^R11, U5、C7、C8、C9组成电压取样、反馈稳压控制电路，U5的输出端与U4第4脚连接；电力载波电路(12)各元器件的连接关系是用电力线220V交流电源的N、L连接输入 端口 CON” CON2, N、L经过C13接变压器T2的输入端，T2的输出端接D5的输入端，经过D5后 的其中一路接队、C14, C15, C16, L3、D6、D7, C16输出端INT接J4的输入端，经过D5后的另一路 接L4输入端，L4输出端经过C17, Q1、Q3> D8, D9，输出端接J3输入端，Q1、Q3连接端接Q2> Q4连 接端，经过D1Q、Dn、R2、R3> C18, C19，输出端OUT接J4输入端；电源电路(1)与滤波与稳压电路电路(2)各元器件的连接关系是=J1或J3的输出端接 转换开关S5输入端，S5的输出端串接保险电阻R4和并接滤波元件C2(1、C21，从C2(1、C21输出后 接稳压集成元件队的输入端，U2的输出端连接采样限制元件R6,输出工作电源VCC，工作电 源VCC输出端与微处理器U1、集成元件Utl、显示器YJ1、通讯模块U2的电源输入端连接；通讯接口电路(4)与数据处理转换电路(5)各元器件的连接关系是九针插座J2的通 讯脚接转换开关Stl的输入端1、3，若为载波通讯，则J4的输出端接转换开关Stl的输入端2、 4，S0的输出端接R7、R8、R9后与集成元件U0的差分信号端TA、TB连接，Utl的接收输出端TXD1 和驱动输入端RXD1分别与微处理器U1的TXD、RXD管脚连接，U0的接收和发送使能端TX与微处理器U1的使能控制端连接；液晶显示电路(7)与微处理器电路(3)各元器件的连接关系是液晶显示器YJ1的1 脚接Q5的输出端，2脚接GND，3脚经R17、R18分别接VCC和GND输出端，4脚经R19接VCC输 出端，5、6、7、8脚分别接对应U1的输出端，9-16脚经R12分别接对应U1的输出端，17脚接Q6 输出端，18脚接GND;操作键盘电路(6)与微处理器电路(3)各元器件的连接关系是按键31、52、53、、的输 入端接GND，输入与输出端之间分别接C23、C24、C25、C26，S1, S2, S3^S4的输出端分别接U1的预 设置信号输入端；微处理器电路(3)与无线通讯模块电路(8)各元器件的连接关系是=U1的1 023乂02管 脚分别接U3的通讯接收、发送端，U1的IGT输出端经Q7、R30> R31接U3的启动信号输入控制 端，U3的电源输入端接C3tl、C31、C32元件；无线通讯模块电路⑶与SIM通讯卡连接电路(9)之间的连接关系是U3的通讯驱动 输入端接SIM1的数据输出端，SIM1的电源输入端接工作电源VCC的输出端；无线通讯模块电路(8)与通讯状态指示电路(10)之间的连接关系是U3的通讯连接状 态判断输出端经R22接LED1的输入端，LED1的输出端接GND ；微处理器电路(3)与自动报警电路(11)之间的连接关系是=U1的报警输出端经过R24 接Q8的控制输入端，Q8的输出端经SPp R25接VCC输出端。
3.如权利要求1或2所述的漏电断路器的通讯适配器，其特征是所说的液晶显示电路 (7)中的液晶显示器为0CM12232-1显示器。
4.如权利要求1或2所述的漏电断路器的通讯适配器，其特征是所说的操作键盘电路 (6)中的按键为 SW-PB12X 12X11。
5.如权利要求2所述的漏电断路器的通讯适配器，其特征是所说的L1电感为IOmH-,L2 电感为2. 2mH ；L3和L4电感为18uH。
6.如权利要求2所述的漏电断路器的通讯适配器，其特征是所说的Utl集成元件为485； U1集成元件为M9S8AC16 ;U2集成元件为TL431 ;U3集成元件为TC35 ;U4集成元件为NCP1215 ； U5集成元件为PC817。
7.如权利要求1或2所述的漏电断路器的通讯适配器，其特征是所说的自动报警电路 (11)中的报警器为YHE12-05报警器。
全文摘要
一种漏电断路器的通讯适配器，由电源电路1、滤波与稳压电路2、微处理器电路3、通讯接口电路4、数据处理转换电路5、操作键盘电路6、液晶显示电路7、无线通讯模块电路8、SIM通讯卡连接电路9、电力载波电路12、通讯状态指示电路10和自动报警电路11组成。本通讯适配器专用于传递漏电断路器设定参数相关信息和操控指令，自动完成跳闸后的分闸再扣和重合闸动作，使电网及时投运。应用本通讯适配器，实现漏电断路器运行与操控信息化，节省劳力，减小劳动强度，使电网运行安全，投运及时。
文档编号H02J13/00GK101969228SQ201010275769
公开日2011年2月9日 申请日期2010年9月7日 优先权日2010年9月7日
发明者余永辉, 潘春荣 申请人:浙江豪顿电气有限公司