专利名称：单相交流用电的集抄和智能控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及单相交流电的管理装置，尤其是一种单相交流用电的集抄和智能 控制装置。
背景技术：
目前，单项交流用电的部分用电设备漏电了仍不为人知，存在安全隐患。随着用电 普及化，人们生活水平的提高，现有的用电节点控制保护装置，如漏电保护器和空气开关， 已经满足不了人们的需求。空气开关和漏电保护器都是通过互感器耦合到电流，产生磁力， 通过衔铁吸合而切断用电回路，存在以下缺陷二者都是通过机械原理而实现，机械动作相 对来说比较慢；磁力转化机械的动作有热量持续性；漏电保护器正常情况需要定期检修； 当异常跳闸后，必须通过手动合闸；用户往往无法选配自己使用的规格；无法在电压异常 时切断用电而保护；无法实现智能化开关动作和定时控制；无法明确告诉用户当前的用电 状况。现有的智能型漏电短路保护器也无法把用电的各种参数明确的读出，无法告知人 们当前的用电状况；没有温度检测功能；无法实现多节点控制，无法实现远程监控功能。没 有定时(自动开启或者关闭)功能。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种控制方式智能化、用电参数明确化的单相交流用 电的集抄和智能控制装置。为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案一种单相交流用电的集抄和 智能控制装置，包括与各个节点模块进行通讯的显示控制中心模块，节点模块包括用于采 集电流、电压以及线路温度的采样放大电路，采样放大电路分别与主芯片和比较保护电路 相连，主芯片、比较保护电路分别接用于实现节点模块通断的开关电路，主芯片通过通讯电 路与显示控制中心模块通讯。由上述技术方案可知，本实用新型通过节点模块内的采样放大电路实时对电流、 电压以及线路温度进行采集，并将采集后的电流、电压、温度参数通过通讯模块传送至显示 控制中心模块，由显示控制中心模块对各个参数进行显示，同时发出控制信号至节点模块， 由节点模块对开关电路进行智能控制。本实用新型可以实现显示控制中心模块与各个节点 模块之间的串行通讯与网络通讯，同时实现对各个节点模块的智能控制。
图1是本实用新型的原理框图；图2是本实用新型中比较保护电路和开关电路的电路图；图3是本实用新型中通讯电路的电路图。
具体实施方式
一种单相交流用电的集抄和智能控制装置，包括与各个节点模块10进行通讯的 显示控制中心模块20，节点模块10的个数为5 10个。节点模块10包括用于采集电流、 电压以及线路温度的采样放大电路11，220V单相交流电对采样放大电路11供电，采样放大 电路11分别与主芯片12和比较保护电路13相连，主芯片12、比较保护电路13分别接用于 实现节点模块10通断的开关电路14，主芯片12通过通讯电路15与显示控制中心模块20 通讯，如图1所示。结合图1，所述的显示控制中心模块20包括用于显示实时电流、电压以及线路温 度的显示屏，所述的显示屏为800X480点阵彩色的IXD液晶显示屏。显示控制中心模块20 还包括与节点模块10的主芯片12进行通讯的主控芯片，主控芯片采用LM3S811单片机，其 外围接口有液晶驱动、键盘扫描、串口通讯、实时时钟、I2C数据存储、SPI FLASH的图片存 储、蜂鸣器、工作电源和晶振。显示控制中心模块20能够完成与各个节点模块10之间的串 行通讯以及网络通讯，对数据和图片进行显示，对各个节点模块10进行智能控制，同时对 数据进行存储、设置和修改。结合图1，所述的主芯片12采用PIC16F73单片机进行数据采集、通讯和控制， PIC16F73单片机将实时漏电流、实时用电流、实时电压、实时节点线路温度等各种用电参数 进行采集和运算，并将数据通过串行通讯传送至显示控制中心模块20进行显示，同时接收 显示控制中心模块20发出的控制命令并执行该命令。所述的开关电路14采用继电器，开 关电路14还设有用于控制继电器Kl吸合的手动按键开关。结合图1，所述的采样放大电路11包括用于采集漏电流的漏电流采样放大电路 11a、用于采集用电流的用电流采样放大电路lib、用于采集电压的电压采样放大电路Ilc 以及用于采集线路温度的线路温度采样放大电路lld，漏电流采样放大电路Ila以及用电 流采样放大电路lib均采用电流传感器，电压采样放大电路Ilc采用电压传感器，线路温度 采样放大电路Ild采用温度传感器。用于采集实时电流的电流传感器采集的电流信号经过 两级放大送到PIC16F73单片机的采样口，同时将电流信号做送到比较保护电路13做过载 保护处理；与此同时将电流经过放大，直接做跟随处理送到比较保护电路13做短路保护处 理。用于采集实时漏电流的电流传感器将采集的漏电流信号经过两级放大送到PIC16F73 单片机的采样口，同时将电流信号送到比较保护电路13做漏电保护处理。电压传感器采集 的电压信号经过两级放大送到PIC16F73单片机的采样口，同时将电压信号送到比较保护 电路13做过电压和欠电压保护处理。温度传感器采集的温度信号进行放大送到PIC16F73 单片机的采样口，同时将温度信号送到比较保护电路13做高温保护处理。结合图3，由于多个单片机之间通讯，而且通讯的接收和发送是走同一条总线，为 确保通讯数据的正常和通讯距离的拉长，通讯电路15采用电流的方式进行发送的，并通过 逻辑关系选择多个单片机之间通讯的唯一性，传输的距离可达三百米，取代常规的多单片 机之间RS485的通讯方式。PIC16F73单片机的发送端口空闲时呈高电平状态，三极管Q5导 通，由于二极管DlO拓扑提高三极管Q6导通的电压，那么在三极管Q5导通，三极管Q6就关 断；反之，三极管Q5关断时，三极管Q6导通。这样就能保证数据准确的发送，确保通讯的唯 一性。以下结合图1、2对本实用新型作进一步的说明。
4[0016]开关电路14的闭合控制方式即继电器Kl的吸合控制方式分为手动和自动两种。 当采用手动闭合方式时，手动按键开关按下，比较器IC2D的第11引脚的电压大于比较器 IC2D第10引脚的2V的基准电压，比较器IC2D的第13引脚将翻转成高电平输出，此时比较 器IC2D的第11引脚通过电阻R33、电阻R39和二极管D7获得持续的高电平，三极管Q4导 通，随之三极管Q2导通，继电器Kl的线圈充电，同时电容ClO充电，当电容ClO的电平大于 2V时，光耦IC5导通，随之三极管Ql导通，比较器IC2D的第11引脚的电平拉低，低于2V， 比较器IC2D的第13引脚将输出低电平，继电器Kl的线圈不再充电；当采用自动闭合方式 时，PIC16F73单片机的第24引脚发出IOms的高电平脉冲经过二极管D6到比较器IC2D的 第11引脚，合闸原理同手动吸合方式。开关电路14的断开控制方式即继电器Kl的断开控制方式分为手动和自动两种。 当采用手动断开方式时，手动按键开关按下，三极管Q3的基极被拉成低电平，三极管Q3导 通，继电器Kl的另外一组线圈充电，将继电器Kl断开；当采用自动断开方式时，PIC16F73 单片机的第25引脚发出IOms的高电平脉冲经过二极管D5到比较器IC2B的第7引脚，比 较器IC2B的第6引脚上的基准电压为2V，此时，比较器IC2B的第1引脚输出高电平，比较 器IC2A的第4引脚获得高电平，比较器IC2A的第5引脚上的基准电压为2V，比较器IC2A 的第2引脚将输出低电平，三极管Q3导通，继电器Kl的另外一组线圈充电，将继电器Kl断 开。此外，本实用新型还设有异常超标自动保护的断开方式，断开继电器Kl的原理上同自 动断开方式，漏电流超过26毫安时通过二极管D4、电压超过220V时通过二极管D3、电流超 过30A时通过二极管D2分别给比较器IC2B的第7引脚输入高电平。比较保护电路13是 在硬件上采集到高过门限比较电压时将翻转输出高电平让继电器Kl断开。
权利要求一种单相交流用电的集抄和智能控制装置，其特征在于包括与各个节点模块(10)进行通讯的显示控制中心模块(20)，节点模块(10)包括用于采集电流、电压以及线路温度的采样放大电路(11)，采样放大电路(11)分别与主芯片(12)和比较保护电路(13)相连，主芯片(12)、比较保护电路(13)分别接用于实现节点模块(10)通断的开关电路(14)，主芯片(12)通过通讯电路(15)与显示控制中心模块(20)通讯。
2.根据权利要求1所述的单相交流用电的集抄和智能控制装置，其特征在于所述的 显示控制中心模块(20)包括用于显示实时电流、电压以及线路温度的显示屏，还包括与节 点模块(10)的主芯片(12)进行通讯的主控芯片，主控芯片采用LM3S811单片机，其外围接 口有液晶驱动、键盘扫描、串口通讯、实时时钟、I2C数据存储、SPI FLASH的图片存储、蜂鸣 器、工作电源和晶振。
3.根据权利要求1所述的单相交流用电的集抄和智能控制装置，其特征在于所述的 主芯片(12)采用PIC16F73单片机；所述的采样放大电路(11)包括用于采集漏电流的漏 电流采样放大电路(11a)、用于采集用电流的用电流采样放大电路(lib)、用于采集电压的 电压采样放大电路(Ilc)以及用于采集线路温度的线路温度采样放大电路(Ild)，漏电流 采样放大电路(Ila)以及用电流采样放大电路(lib)均采用电流传感器，电压采样放大电 路(Ilc)采用电压传感器，线路温度采样放大电路(Ild)采用温度传感器；所述的开关电路 (14)采用继电器，开关电路(14)还设有用于控制继电器吸合的手动按键开关。
4.根据权利要求1所述的单相交流用电的集抄和智能控制装置，其特征在于所述的 节点模块(10)的个数为5 10个。
5.根据权利要求2所述的单相交流用电的集抄和智能控制装置，其特征在于所述的 显示屏为IXD液晶显示屏。
专利摘要本实用新型涉及一种单相交流用电的集抄和智能控制装置，包括与各个节点模块进行通讯的显示控制中心模块，节点模块包括用于采集电流、电压以及线路温度的采样放大电路，采样放大电路分别与主芯片和比较保护电路相连，主芯片、比较保护电路分别接用于实现节点模块通断的开关电路，主芯片通过通讯电路与显示控制中心模块通讯。本实用新型通过节点模块内的采样放大电路实时对电流、电压以及线路温度进行采集，并将采集后的参数通过通讯模块传送至显示控制中心模块，由显示控制中心模块对各个参数进行显示，同时发出控制信号至节点模块，由节点模块对开关电路进行智能控制。
文档编号H02J13/00GK201623533SQ20102011460
公开日2010年11月3日 申请日期2010年1月30日 优先权日2010年1月30日
发明者邓颇 申请人:邓颇