一种易于维修的开关柜智能风冷控制器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种易于维修的开关柜智能风冷控制器，包括微处理器电路、数据采集基准电路、保护电路、开关量输入电路、开关量输出电路、交流量变换电路、通讯电路和按钮指示灯电路，数据采集基准电路、保护电路、开关量输入电路、开关量输出电路、交流量变换电路、通讯电路和按钮指示灯电路分别与微处理器电路电连接，本发明结构清晰，成本低，易于维修和代换，在开关柜需要通风时直接启动风机，并程序控制风机运转延时。
【专利说明】一种易于维修的开关柜智能风冷控制器
[0001 ] 本发明是申请号2013102539110，申请日2013年6月25日，发明名称“一种开关柜智能风冷控制器”的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及一种风冷控制器，具体的说，涉及一种易于维修的开关柜智能风冷控制器，属于电子技术领域。
【背景技术】
[0003]配电开关柜安装于封闭配电室内，在超过一定温度或者负荷电流超过4000A时，需要启动风机进行强制通风，但是风机属于易损部件，长期连续运转易出现故障，在不需要通风时运转风机，也会造成电能大量浪费。
[0004]为了实现风机的启动、停止自动化控制，现在的通用做法是采用温度控制器、三只电流继电器、交流接触器、信号继电器、时间继电器构成的控制电路，电路复杂、成本高，全部安装在开关柜的仪表室内，占据大量安装空间。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是针对以上不足，提供一种易于维修的开关柜智能风冷控制器，在开关柜需要通风时直接启动风机，并程序控制风机运转延时。
[0006]为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案如下:一种易于维修的开关柜智能风冷控制器，包括微处理器电路、数据采集基准电路、保护电路、开关量输入电路、开关量输出电路、交流量变换电路、通讯电路和按钮指示灯电路，数据采集基准电路、保护电路、开关量输入电路、开关量输出电路、交流量变换电路、通讯电路和按钮指示灯电路分别与微处理器电路电连接；
所述数据采集基准电路包括集成电路Ul 2，集成电路Ul 2的OUTA端和INA-端接模拟公共端ACOM，集成电路Ul 2的INA+端经电阻R30接地，集成电路Ul 2的INA+端接电阻Rl9的一端，电阻Rl 9的另一端经并联的电容Cl 1、电容Cl O、电容C9接地；电阻Rl 9的另一端经串联的电阻Rl8、电阻R29接地；电阻Rl8和电阻R29之间引出的支路接三端可调分流基准源Ul6的R极，三端可调分流基准源U16的C极接电阻R19的另一端，三端可调分流基准源U16的A极接地，电阻R19的另一端接电阻R14的一端，电阻R14的另一端分别接电源+5V和电容C8的一端，电容C8的另一端接地;集成电路Ul 2的VDD端接电源+5V，集成电路Ul 2的OUTB端经电阻R23接微处理器Ul的PA0/WKUP/USART2_C/ADC12_IN0端，集成电路Ul 2的INB-端接地，集成电路Ul 2的INB+端经电阻R27接微处理器Ul的PA1/PA1USART2_RTS/ADC12_IN1端，集成电路U12的INB+端经电容Cl 7接VSS端，集成电路Ul 2的VSS端接地。
[0007]所述微处理器电路内部整合了本装置所需的全部功能模块；
数据采集基准电路将模数变换电路的基准电压输入微处理器Ul，同时，跟踪外部电流的频率，调整米样间隔以提尚计算精度； 保护电路用来防止微处理器Ul被意外触发，引起开关量输出电路中的继电器误动作； 开关量输入电路用来检测外部接点的通断变化；
开关量输出电路用来推动继电器进行控制动作；
交流量变换电路是微处理器Ul的电流信号输入接口，通过程序计算出开关柜负荷电流的实时值；
通讯电路用来与外部通讯网络交换通讯信息；
按钮指示灯电路用来指示当前的运行状况。
[0008]作为上述技术方案的进一步改进:
所述微处理器电路包括微处理器Ul，微处理器Ul的VBAT端分别接电阻R53的一端和电容C75的一端，电阻R53的另一端接BATl后接地，电容C75的另一端接地；
微处理器Ul的PC14/0SC32_IN端经晶振Yl接微处理器Ul的PC15/0SC32_0UT端，微处理器Ul的PC14/0SC32_IN端经电容C73接地，微处理器Ul的PC15/0SC32_0UT端经电容C74接地；微处理器Ul的0SC_IN端经晶振Y2接微处理器Ul的0SC_0UT端，微处理器Ul的0SC_IN端经电容C4接地，微处理器Ul的0SC_0UT端经电容C5接地；
微处理器Ul的NRST端经电容Cl接地，微处理器Ul的NRST端经电阻R62接电源VCC33;
微处理器 Ul 的 VREF+端、PA0/WKUP/USART2_C/ADC12_IN0 端和 PA1/PA1USART2_RTS/ADC12_IN1端接数据采集基准电路；
微处理器Ul的PA1/PA1USART2_RTS/ADC12_IN1端经电容C35接地，微处理器Ul的PAl/?八11^六1^2_1^3/^0(:12_01端经电阻1?39接接口(:(^1的第1针，微处理器1]1的？八2/PA2USART2_TX/ADC12_IN2 端经电容 C34 接地，微处理器 Ul 的 PA2/PA2USART2_TX/ADC12_IN2端经电阻R40接接口 CONl的第3针，微处理器UI的PA3/USART2_RX/ADC 12_IN3端经电容C3 3接地，微处理器Ul的PA3/USART2_RX/ADC12_IN3端经电阻R41接接口 CONl的第5针，接口 CONl的第2针、第4针和第6针接地，接口 CONl接交流量变换电路；
微处理器Ul的PB2/B00T1端接跳线端子J6的第2针，跳线端子J6的第I针经电阻R5接电源VCC33，跳线端子J6的第3针接地;跳线端子J6是装置启动方式选择跳线:
微处理器Ul的PE13/TIM1_CH3端接接口 C0N4的第3针，微处理器Ul的PE14/TIM1_CH4端接接口 C0N4的第4针，微处理器Ul的PE15/TIM1_BKIN端接接口 C0N4的第5针，微处理器Ul的PB 10/12C2_SCL端接接口⑶N4的第6针，接口 C0N4的第I针接电源+5V，接口⑶N4的第7针接地，接口 C0N4的第2针与微处理器Ul的PE12/HM1_CH3N端之间连接有保护电路，接口 C0N4接开关量输出电路；
微处理器Ul的PB12/SPI2_NSS端接接口 C0N2的第I针，微处理器Ul的PB13/SPI2_SCK端接接口 C0N2的第2针，微处理器Ul的？814/5?12_1050端接接口 C0N2的第3针，微处理器Ul的PB15/SP12_M0SI端接接口⑶N2的第4针，微处理器Ul的PD8/ro8USART3_TX端接接口⑶N2的第5针，微处理器Ul的PD9/USART3_RX端接接口 C0N2的第6针，微处理器Ul的PD10/USART3_CK端接接口 C0N2的第7针，接口 C0N2接开关量输入电路；
微处理器Ul的PDl 1/USART3_CTS端接接口 C0N3的第I针，微处理器Ul的PD12/TIM4_CH1端接接口 C0N3的第2针，微处理器Ul的roi3/HM4_CH2端接接口 C0N3的第3针，微处理器Ul的PD14/TM4_CH3端接接口 C0N3的第4针，微处理器Ul的PD15/TIM4_CH4端接接口⑶N3的第5针，微处理器Ul的PC6/HM3_CH1端接接口 C0N3的第6针，微处理器Ul的PC7/HM3_CH2端接接口⑶N3的第7针，微处理器Ul的PC8/TIM3_CH3端接接口⑶N3的第8针，微处理器Ul的PC9/HM3_CH4端接接口 C0N3的第9针，接口 C0N3的第1针接地，接口 C0N3接按钮指示灯电路；
微处理器Ul的PA9/USART1_TX端接接口 C0N5的第I针，微处理器Ul的PA10/USART1_RX端接接口 C0N5的第2针，微处理器Ul的PAl I/USARTI端接接口 C0N5的第3针，接口 C0N5接通讯电路；
微处理器Ul的PAl 3端接调试接口 Jl的第7针，微处理器Ul的PA14/JTCK/SWCLK端接调试接口 Jl的第9针，微处理器Ul的PA15/JTDI端接调试接口 Jl的第5针，微处理器Ul的TO3/JTD0端接调试接口 Jl的第13针，微处理器Ul的PB4/JNTRST端接调试接口 Jl的第3针，调试接口 Jl的第I针和第2针接电源VCC33，调试接口 Jl的第11针经电阻Rl接地，调试接口 Jl的第15针接地，调试接口 Jl的第17针经电阻R2接地，调试接口 Jl的第19针经电阻R3接地，调试接口 Jl的第4针、第6针、第8针、第1针、第12针、第14针、第16针、第18针和第20针接地，调试接口 Jl为20针JTAG接口 ；
微处理器Ul的D0/0SC_IN(8)/CANRX端接液晶显示模块U6的RS端，微处理器Ul的Dl/OSC_OUT (8) /CANTX端接液晶显示模块U6的R/W端，微处理器Ul的PD2/HM3_ETR端接液晶显示模块U6的Enable端，微处理器Ul的OFTPD3/USART2_CTS端接液晶显示模块U6的DBO端，微处理器Ul的OFTPD4/USART2_RTS端接液晶显示模块U6的DBl端，微处理器Ul的PD5/USART2_TX端接液晶显示模块U6的DB2端，微处理器Ul的PD6/USART2_RX端接液晶显示模块U6的DB3端，微处理器Ul的PB6/I2C1_SCL端接液晶显示模块U6的DB4端，微处理器Ul的PB7/12C1_SDA端接液晶显示模块U6的DB5端，微处理器Ul的ro9/HM4_CHR端接液晶显示模块U6的DB6端，微处理器Ul的PE0/HM4_ETR(6)端接液晶显示模块U6的DB7端，微处理器Ul的PEl端接液晶显示模块U6的RST端，液晶显示模块U6的VDD端和LED+端接电源+5V，液晶显示模块U6的VSS端、PSB端和LED-端接地。
[0009]所述保护电路包括电阻R57，电阻R57的一端接微处理器Ul的PE12/I1M1_CH3N端，电阻R57的另一端接三极管Q2的基极，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的集电极分别接电阻R58的一端和三极管Q3的基极，电阻R58的另一端分别接电源+5V和三极管Q3的集电极，三极管Q3的发射极接接口 C0N4的第2针。
[0010]本发明采取以上技术方案，具有以下优点:微处理器采集到转换后的数据后，通过内部计算，得到三相电流数值，如果超过设定电流数值，即可驱动输出接点启动风机。由于负荷电流难以预测，如果仅仅是负荷波动造成电流短暂越限，不能立即启动风机。根据经验，如果负荷电流连续10秒超过设定值，即可启动风机进行通风，避免烧毁开关柜内的设备；智能风冷控制器的微处理器芯片STM32F103VB内部有专门的测温电路，可以检测芯片的温度，在环境温度变化时，该电路的输出也同时发生变化，微处理器检测到这种变化，即可测量到环境温度值。由于智能控制器本身也散发热量，装置内部温度必然高于环境温度，需要在程序计算中加以补偿。如果超过设定温度数值，即可驱动输出接点启动风机;本发明结构清晰，成本低，易于维修和代换，在开关柜需要通风时直接启动风机，并程序控制风机运转延时。
[0011]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
【附图说明】
[0012]附图1是本发明实施例中易于维修的开关柜智能风冷控制器的电路框图；
附图2是本发明实施例中易于维修的开关柜智能风冷控制器的微处理器电路、数据采集基准电路和保护电路的结构示意图；
附图3是本发明实施例中易于维修的开关柜智能风冷控制器的开关量输入电路和交流量变换电路的结构示意图；
附图4是本发明实施例中易于维修的开关柜智能风冷控制器的开关量输出电路和通讯电路的结构不意图；
附图5是本发明实施例中易于维修的开关柜智能风冷控制器的按钮指示灯电路。
[0013]图中，
1-微处理器电路，2-数据采集基准电路，3-保护电路，4-开关量输入电路，5-开关量输出电路，6-交流量变换电路，7-通讯电路，8-按钮指示灯电路。
【具体实施方式】
[0014]实施例，如附图1所示，一种易于维修的开关柜智能风冷控制器，包括微处理器电路1、数据采集基准电路2、保护电路3、开关量输入电路4、开关量输出电路5、交流量变换电路6、通讯电路7和按钮指示灯电路8，数据采集基准电路2、保护电路3、开关量输入电路4、开关量输出电路5、交流量变换电路6、通讯电路7和按钮指示灯电路8分别与微处理器电路I电连接。以上电路均单独设计了电路板，结构清晰，易于维修和代换。
[0015]如附图2所示，微处理器电路I包括微处理器U1，微处理器Ul是型号为STM32F103VB的ARM CotexMO芯片，微处理器Ul的VBAT端分别接电阻R53的一端和电容C75的一端，电阻R53的另一端接BATl后接地，电容C75的另一端接地；
微处理器Ul的PC14/0SC32_IN端经晶振Yl接微处理器Ul的PC15/0SC32_0UT端，微处理器Ul的PC14/0SC32_IN端经电容C73接地，微处理器Ul的PC15/0SC32_0UT端经电容C74接地；微处理器Ul的0SC_IN端经晶振Y2接微处理器Ul的0SC_0UT端，微处理器Ul的0SC_IN端经电容C4接地，微处理器Ul的0SC_0UT端经电容C5接地；
微处理器Ul的NRST端经电容Cl接地，微处理器Ul的NRST端经电阻R62接电源VCC33;
微处理器 Ul 的 VREF+端、PA0/WKUP/USART2_C/ADC12_IN0 端和 PA1/PA1USART2_RTS/ADC12_IN1端接数据采集基准电路2;
数据采集基准电路2包括集成电路U12，集成电路U12的型号为LMV358D，集成电路U12的OUTA端和INA-端接模拟公共端ACOM，集成电路U12的INA+端经电阻R30接地，集成电路U12的INA+端接电阻Rl9的一端，电阻Rl9的另一端接微处理器Ul的VREF+端；电阻Rl9的另一端经并联的电容Cll、电容ClO、电容C9接地；电阻Rl9的另一端经串联的电阻Rl8、电阻R29接地；电阻R18和电阻R29之间引出的支路接三端可调分流基准源U16的R极，三端可调分流基准源U16的C极接电阻R19的另一端，三端可调分流基准源U16的A极接地，电阻R19的另一端接电阻R14的一端，电阻R14的另一端分别接电源+5V和电容C8的一端，电容C8的另一端接地，三端可调分流基准源U16型号为TL431;集成电路U12的VDD端接电源+5V，集成电路U12的OUTB端经电阻R23接微处理器Ul的PA0/WKUP/USART2_C/ADC12_IN0端，集成电路U12的INB-端接地，集成电路U12的INB+端经电阻R27接微处理器Ul的PA1/PA1USART2_RTS/ADC12_IN1端，集成电路Ul 2的INB+端经电容Cl 7接VSS端，集成电路Ul 2的VSS端接地。
[0016]微处理器Ul的PA1/PA1USART2_RTS/ADC12_IN1端经电容C35接地，微处理器Ul的PA1/PA1USART2_RTS/ADC12_IN1端经电阻R39接接口⑶NI的第I针，微处理器Ul的PA2/PA2USART2_TX/ADC12_IN2 端经电容 C34 接地，微处理器 Ul 的 PA2/PA2USART2_TX/ADC12_IN2端经电阻R40接接口 CONl的第3针，微处理器UI的PA3/USART2_RX/ADC 12_IN3端经电容C3 3接地，微处理器Ul的PA3/USART2_RX/ADC12_IN3端经电阻R41接接口 CONl的第5针，接口 CONl的第2针、第4针和第6针接地，接口 CONl接交流量变换电路6;
微处理器Ul的PB2/B00T1端接跳线端子J6的第2针，跳线端子J6的第I针经电阻R5接电源VCC33，跳线端子J6的第3针接地;跳线端子J6是装置启动方式选择跳线:在设备正常启动时，跳线帽连接跳线端子J6的第2针和第3针;设备在生产线上调试时，跳线帽连接跳线端子J6的第I针和第2针；
微处理器Ul的PE13/TIM1_CH3端接接口 C0N4的第3针，微处理器Ul的PE14/TIM1_CH4端接接口 C0N4的第4针，微处理器Ul的PE15/TIM1_BKIN端接接口 C0N4的第5针，微处理器Ul的PB 10/12C2_SCL端接接口⑶N4的第6针，接口 C0N4的第I针接电源+5V，接口⑶N4的第7针接地，接口 C0N4的第2针与微处理器Ul的PEl 2/??Μ1_(?3Ν端之间连接有保护电路3，接口 C0N4接开关量输出电路5 ；
保护电路3包括电阻R57，电阻R57的一端接微处理器Ul的PE12/I1M1_CH3N端，电阻R57的另一端接三极管Q2的基极，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的集电极分别接电阻R58的一端和三极管Q3的基极，电阻R58的另一端分别接电源+5V和三极管Q3的集电极，三极管Q3的发射极接接口 C0N4的第2针；
微处理器Ul的PB12/SPI2_NSS端接接口 C0N2的第I针，微处理器Ul的PB13/SPI2_SCK端接接口 C0N2的第2针，微处理器Ul的？814/5?12_1050端接接口 C0N2的第3针，微处理器Ul的PB15/SP12_M0SI端接接口⑶N2的第4针，微处理器Ul的PD8/ro8USART3_TX端接接口⑶N2的第5针，微处理器Ul的PD9/USART3_RX端接接口 C0N2的第6针，微处理器Ul的PD10/USART3_CK端接接口 C0N2的第7针，接口 C0N2接开关量输入电路4;
微处理器Ul的PDl 1/USART3_CTS端接接口 C0N3的第I针，微处理器Ul的PD12/TIM4_CH1端接接口 C0N3的第2针，微处理器Ul的roi3/HM4_CH2端接接口 C0N3的第3针，微处理器Ul的PD14/TM4_CH3端接接口 C0N3的第4针，微处理器Ul的PD15/TIM4_CH4端接接口⑶N3的第5针，微处理器Ul的PC6/HM3_CH1端接接口 C0N3的第6针，微处理器Ul的PC7/HM3_CH2端接接口⑶N3的第7针，微处理器Ul的PC8/TIM3_CH3端接接口⑶N3的第8针，微处理器Ul的PC9/HM3_CH4端接接口 C0N3的第9针，接口 0^3的第10针接地，接口 C0N3接按钮指示灯电路8 ；
微处理器Ul的PA9/USART1_TX端接接口 C0N5的第I针，微处理器Ul的PA10/USART1_RX端接接口 C0N5的第2针，微处理器Ul的PAl I/USARTI端接接口 C0N5的第3针，接口 C0N5接通讯电路7;
微处理器Ul的PAl 3端接调试接口 Jl的第7针，微处理器Ul的PA14/JTCK/SWCLK端接调试接口 Jl的第9针，微处理器Ul的PA15/JTDI端接调试接口 Jl的第5针，微处理器Ul的TO3/JTD0端接调试接口 Jl的第13针，微处理器Ul的PB4/JNTRST端接调试接口 Jl的第3针，调试接口 Jl的第I针和第2针接电源VCC33，调试接口 Jl的第11针经电阻Rl接地，调试接口 Jl的第15针接地，调试接口 Jl的第17针经电阻R2接地，调试接口 Jl的第19针经电阻R3接地，调试接口 Jl的第4针、第6针、第8针、第1针、第12针、第14针、第16针、第18针和第20针接地，调试接口 Jl为20针JTAG接口 ；
微处理器Ul的D0/0SC_IN(8)/CANRX端接液晶显示模块U6的RS端，微处理器Ul的Dl/OSC_OUT (8) /CANTX端接液晶显示模块U6的R/W端，微处理器Ul的PD2/HM3_ETR端接液晶显示模块U6的Enable端，微处理器Ul的OFTPD3/USART2_CTS端接液晶显示模块U6的DBO端，微处理器Ul的OFTPD4/USART2_RTS端接液晶显示模块U6的DBl端，微处理器Ul的PD5/USART2_TX端接液晶显示模块U6的DB2端，微处理器Ul的PD6/USART2_RX端接液晶显示模块U6的DB3端，微处理器Ul的PB6/I2C1_SCL端接液晶显示模块U6的DB4端，微处理器Ul的PB7/12C1_SDA端接液晶显示模块U6的DB5端，微处理器Ul的ro9/HM4_CHR端接液晶显示模块U6的DB6端，微处理器Ul的PE0/HM4_ETR(6)端接液晶显示模块U6的DB7端，微处理器Ul的PEl端接液晶显示模块U6的RST端，液晶显示模块U6的VDD端和LED+端接电源+5V，液晶显示模块U6的VSS端、PSB端和LED-端接地，液晶显示模块U6是12864点阵的液晶显示模块，型号为0CMJ4X8C;
微处理器 Ul 的 PE2/TRACECK 端、PE3/TRACED0 端、PE4/TRACED1 端、PE5/TRACED2 端、PE6/TRACED3 端、PC13/TAMPER-RTC 端、VSS_5 端、PC0/ADC12_IN10 端、PC1/ADC12_IN11端、PC2/ADC12_IN12 端、PC3/ADC12_IN13 端、VSSA 端、VREF-端、VSS_4 端、PA4/PA4SPI1_NSS/ADC12_IN4 端、PA5/SPI 1_SCK/ADC12_IN5 端、PA6/PA6SPI l_MISO/ADC12_IN6 端、PA7/SPI l_MOSI/ADC12_IN7 端、PC4/ADC12_IN14 端、PC5ADC12_IN15 端、PB0/TIM1_CH2N/ADC12_IN8 端、PBl/TIM1_CH3N/ADC12_IN9 端、PE7/TIM1_ETR 端、PE8/TIM1_CH1N 端、PE9/TIM1_CH1 端、PElO/TIM1_CH2N 端、PE11/TIM1_CH2 端、PB11/I2C2_SDA 端、VSS_1 端、PA8/USART1_CK 端、PA12/USART1_RTS 端、VSS_2 端、PC10/USART3_TX 端、PCI 1/USART3_RX 端、PCI 2/USART3_CK 端、PD7/USART2_CK 端、PB5/I2C1_SMBAI 端、BOOTO 端、PB8/HM4_CH3 端和 VSS_3 端接地；
微处理器Ul的VDD_5端、VDDA端、VDD_4端、VDD_1端、VDD_2端、VDD_3端接电源VCC33。
[0017]微处理器电路I的核心是一颗微处理器芯片STM32F103VB，芯片内集成了 12位模数变换电路ADC12、日历模块RTC、通用输入输出电路GP1、串行通讯控制电路USART等等，芯片内部整合了本装置所需的全部功能模块，含有128KB的FLASH程序存储器、20KB的RAM静态变量存储器，完全满足本测控装置的应用程序的需求。内部包含的12位模数转换电路，完成了本装置的3路交流电流输入数据采集，经过电流变换电路后，获得IV的交流电压信号，经过简单的电平变换电路和低通滤波电路，就可以接入到微处理器的AD输入口进行数据转换。微处理器采集到转换后的数据后，通过内部计算，得到三相电流数值，如果超过设定电流数值，即可驱动输出接点启动风机。由于负荷电流难以预测，如果仅仅是负荷波动造成电流短暂越限，不能立即启动风机。根据经验，如果负荷电流连续10秒超过设定值，即可启动风机进行通风，避免烧毁开关柜内的设备；智能风冷控制器的微处理器芯片STM32F103VB内部有专门的测温电路，可以检测芯片的温度，在环境温度变化时，该电路的输出也同时发生变化，微处理器检测到这种变化，即可测量到环境温度值。由于智能控制器本身也散发热量，装置内部温度必然高于环境温度，需要在程序计算中加以补偿。如果超过设定温度数值，即可驱动输出接点启动风机。
[0018]数据采集基准电路2描述了模数变换电路的基准电压形成电路，5V电源经过R14降压后，在TL431上形成稳定的3.3V基准电压，接入微处理器Ul的VREF+端(21脚)，作为模数变换电路的基准电压。运算放大器LMV358将A相电流的输入信号放大为方波，接入到Ul微处理器的PA0/WKUP/USART2_C/ADC12_IN0端(23脚)，用来跟踪外部电流的频率，调整采样间隔以提尚计算精度。
[0019]防止装置误动作的保护电路3描述了继电器驱动电源开放电路，只有微处理器Ul的PE12/HM1_CH3N端(43脚)输出为低电平时，三极管Q2截止，三极管Q3通过R58获得偏置电流而导通，接口⑶N4的第2针才能得到5V电源。主要作用是防止微处理器Ul的PE13/TIM1_CH3端(44脚)、PE14/TIM1_CH4端(45脚)、PE15/TIM1_BKIN端(46脚)、PB10/I2C2_SCL端(47脚)被意外触发，弓I起开关量输出电路5中的继电器误动作。
[0020]交流量变换电路6是微处理器Ul的电流信号输入接口。微处理器Ul通过模数变换电路定时采集 PA1/PA1USART2_RTS/ADC12_IN1 端(24脚)、PA2/PA2USART2_TX/ADC12_IN2 端(25脚)、PA3/USART2_RX/ADC12_IN3端(26脚)的电压，通过程序计算出开关柜负荷电流的实时值。
[0021]接口 C0N2连接开关量输入电路4，微处理器Ul通过连续扫描检测PB12/SPI2_NSS端(51脚)、PB13/SPI2_SCK端(52脚)、PB14/SPI2_MIS0端(53脚)、PB15/SP12_M0SI端(54脚)、PD8/PD8USART3_TX端(55脚)、PD9/USART3_RX端(56脚)、PD 10/USART3_CK端(57脚)的电平变化，可以检测到外部接点的通断变化。
[0022]接口 C0N3连接按钮指示灯电路8，微处理器Ul通过连续扫描检测roi5/HM4_CH4端(62脚)、PC6/TM3_CH1 端(63脚)、PC7/TM3_CH2端(64脚)、PC8/TM3_CH3端(65脚)、PC9/HM3_CH4端(66脚)的电平变化，可以检测到5个按钮的按下与弹起，从而响应操作人员的按钮操作；微处理器 Ul 通过将 PD11/USART3_CTS 端(58脚)、PD12/TIM4_CH1 端(59脚)、PD13/HM4_CH2端(60脚)、H) 14/HM4_CH3端(61脚)的电平置高或者拉低，可以控φ?」4个LED灯的亮灭，用于指示当前的运行状况。
[0023 ]接口 C0N4连接开关量输出电路5，微处理器UI将43脚电平拉低后，开放开关量输出电路5中继电器的5V电源，再将PE13/TIM1_CH3端(44脚)、PE14/TIM1_CH4端(45脚)、PE15/??Μ1_ΒΚΙΝ端(46脚)、PB10/I2C2_SCL端(47脚)的电平置高，可以推动开关量输出电路5中的继电器进行控制动作。
[0024]通讯电路7将微处理器Ul的串行通讯引脚连接通讯隔离变换电路，可以与外部通讯网络交换通讯信息。
[0025]微处理器电路I中的BATl是一颗锂离子纽扣电池，在装置断电时维持日历时钟走时;Yl是32768Hz低速度晶振，为日历电路提供时钟脉冲。Y2是8MHz高速度晶振，为微处理器逻辑电路提供同步时钟脉冲。微处理器的JTAG调试接口 Jl，用于程序调试和固化;液晶显示模块U6可以显示所需要的所有信息以及人机界面。
[0026]如附图3所不，开关量输入电路4包括7个光親合器:光親合器Ul 5、光親合器U16、光耦合器1]17、光耦合器1]18、光耦合器1]21、光耦合器1]20和光耦合器1]19，光耦合器1]15的第1脚经电阻Rll接装置背板端子DPl的第I针，光耦合器U16的第I脚经电阻R12接装置背板端子DPl的第2针，光耦合器U17的第I脚经电阻R13接装置背板端子DPl的第3针，光耦合器U18的第I脚经电阻R14接装置背板端子DPl的第4针，光耦合器U21的第I脚经电阻R23接装置背板端子DPl的第5针，光耦合器U20的第I脚经电阻R22接装置背板端子DPl的第6针，光耦合器U19的第I脚经电阻R19接装置背板端子DPl的第7针;7个光耦合器的第2脚连接后经二极管D16接装置背板端子DPl的第8针;7个光耦合器的第3脚连接后接地，光耦合器U15的第3脚经电容C16接光耦合器U15的第4脚，光耦合器U16的第3脚经电容C17接光耦合器U16的第4脚，光耦合器U17的第3脚经电容C18接光耦合器U17的第4脚，光耦合器U18的第3脚经电容C19接光耦合器U18的第4脚，光耦合器U21的第3脚经电容C20接光耦合器U21的第4脚，光耦合器U20的第3脚经电容C21接光耦合器U20的第4脚，光耦合器U19的第3脚经电容C22接光耦合器U19的第4脚;光耦合器U15的第4脚接接口 C0N2的第I针，光耦合器Ul 6的第4脚接接口 C0N2的第2针，光耦合器U17的第4脚接接口⑶N2的第3针，光耦合器U18的第4脚接接口⑶N2的第4针，光耦合器U21的第4脚接接口 C0N2的第5针，光耦合器U20的第4脚接接口 C0N2的第6针，光耦合器U19的第4脚接接口 C0N2的第7针。
[0027]装置背板端子DPl的第8针连接到电源的N线；第I针连接到外部强制启动风机接点；第2针连接到外部强制停止风机接点；第3针连接到风机故障告警接点；第4针连接到开关柜分闸信号接点;第5针、第6针、第7针为备用输入点，作为后续功能扩展时备用;第10针、第11针连接到开关柜A相电流互感器;第12针、第13针连接到开关柜B相电流互感器;第14针、第15针连接到开关柜C相电流互感器。
[0028]交流量变换电路6包括3个电流变换器:电流变换器L2、电流变换器L3、电流变换器L4，电流变换器L2的第I脚接装置背板端子DPl的第10针，电流变换器L2的第4脚接装置背板端子DPI的第11针，电流变换器L2的第2脚接接口 CONl的第I针，电流变换器L2的第3脚接接口 CONl的第2针，电流变换器L2的第3脚经电阻R24接电流变换器L2的第2脚；电流变换器L3的第I脚接装置背板端子DPl的第12针，电流变换器L3的第4脚接装置背板端子DPl的第13针，电流变换器L3的第2脚接接口 CONl的第3针，电流变换器L3的第3脚接接口 CONl的第4针，电流变换器L3的第3脚经电阻R25接电流互感器L3的第2脚;电流变换器L4的第I脚接装置背板端子DPI的第14针，电流变换器L4的第4脚接装置背板端子DPI的第15针，电流变换器L4的第2脚接接口 CONl的第5针，电流变换器L4的第3脚接接口 CONl的第6针，电流变换器L4的第3脚经电阻R34接电流变换器L4的第2脚。
[0029]如附图4所示，通讯电路7包括集成电路U22，集成电路U22的型号为ADM2483，集成电路U22的VDDI端和PV端接电源+5V，集成电路U22的GNDI端和GND2端接地，集成电路U22的RXD端接接口⑶N5的第2针，集成电路U22的RE端与DE端连接后接接口⑶N5的第3针，集成电路U22的TXD端接接口 C0N5的第I针，集成电路U22的SGVDD端接电容C24的一端，电容C24的另一端分别接装置背板端子DP2的第I针和集成电路U22的SGGNDI端、SGGND2端，集成电路U22的B端接装置背板端子DP2的第2针，集成电路U22的A端接装置背板端子DP2的第3针;集成电路U22是隔离型RS485接口电路。
[0030]装置背板端子DP2的第I针是装置通讯电路的接地端子，连接到大地;第2针连接到外部RS485通讯网络的B线；第3针连接到外部RS485通讯网络的A线；第6针、第7针串联到风机电源中，用来启动、停止风机;第8针、第9针作为启动、停止风机的备用接点;第10针、第11针为风机启动信号接点，接到开关柜门的风机运转指示灯；第12针、第13针是设备告警信号，设备出现异常时接通，连接到开关柜门的告警灯。第14针、第15针是设备的工作电源输入，连接到外部的交流或者直流220V电源电路。
[0031]开关量输出电路5包括4个三极管:三极管Ql、三极管Q2、三极管Q3、三极管Q4，三极管Ql的基极接接口 C0N4的第3针，三极管Ql的发射极接地，三极管Ql的集电极分别接二极管D5的正极和继电器Ul I的负输入端，二极管D5的负极和继电器Ul I的正输入端接接口 C0N4的第2针，继电器Ull的两个输出端分别接装置背板端子DP2的第6针、第7针;三极管Q2的基极接接口 C0N4的第4针，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的集电极分别接二极管D15的正极和继电器U14的负输入端，二极管Dl 5的负极和继电器U14的正输入端接接口⑶N4的第2针，继电器U14的两个输出端分别接装置背板端子DP2的第8针、第9针;三极管Q3的基极接接口C0N4的第5针，三极管Q3的发射极接地，三极管Q3的集电极分别接二极管D6的正极和继电器U12的负输入端，二极管D6的负极和继电器U12的正输入端接接口 C0N4的第2针，继电器U12的两个输出端分别接装置背板端子DP2的第10针、第11针;三极管Q4的基极接接口 C0N4的第6针，三极管Q4的发射极接地，三极管Q4的集电极分别接二极管D14的正极和继电器U13的负输入端，二极管D14的负极和继电器U13的正输入端接接口 C0N4的第2针，继电器U13的两个输出端分别接装置背板端子DP2的第12针、第13针，接口⑶N4的第7针接地;二极管D5、D15、D6、D14可以吸收继电器释放时的反向高压脉冲，保护电路安全。
[0032]装置背板端子DP2的第14针接AC/DC转换模块的INl端，第15针接AC/DC转换模块的IN2端，AC/DC转换模块的+5V端分别接电源+5V和接口 C0N6的第I针，AC/DC转换模块的GND端接地，接口 C0N6的第2针、第3针接地，AC/DC转换模块可以将外部输入的交流或者直流220V变换为装置内部电路使用的隔离的5V电源，接口 C0N6接电源电路。
[0033]如附图5所示，按钮指示灯电路8包括5个继电器，继电器U5、继电器U7、继电器U9、继电器U1、继电器U11，5个继电器的输入端连接，继电器U5的两个输出端连接后接接口C0N3的第5针，继电器U7的两个输出端连接后接接口⑶N3的第6针，继电器U9的两个输出端连接后接接口⑶N3的第7针，继电器Ul O的两个输出端连接后接接口⑶N3的第8针，继电器Ul I的两个输出端连接后接接口 C0N3的第9针，接口 C0N3的第1针接地，接口 C0N3的第I针经串联的发光二极管D3和电阻R12接地，接口⑶N3的第2针经串联的发光二极管D4和电阻R13接地，接口 C0N3的第3针经串联的发光二极管D5和电阻R64接地，接口 C0N3的第4针经串联的发光二极管D6和电阻R65接地;按钮指示灯电路8配置了 5个按钮，U5为向上键、U7为向下键、U9为确定键、UlO为取消键、Ull为设置键，用于设置运行参数及翻看装置信息。装置配置了 4个LED指示灯，D3为运行正常指示灯、D4为装置告警指示灯、D5为风机启动指示灯、D6为强制停止指示灯。
[0034]开关量输入电路4中，DPl经过外部的接点后接到电源的L极，当外部接点闭合时，L极电源加到相应的DPl端，电流经过限流电阻R11、光耦合器的发光部流到电源N极，光耦合器的发光部发光，光电管受到光照导通，接口 C0N2的第I针被拉到低电平，微处理器即可检测到电平变化。由于微处理器引脚内部有上拉电阻，无需外接。
[0035]交流量变换电路6描述了装置的电流变换电路，开关柜的电流互感器输出为额定5A或者IA的电流，微处理器Ul无法直接测量，通过电流变换器L2、L3、L4后，电流被成比例减小，通过R24、R25、R34后形成微处理器可以采集的低电压信号。本装置采集的是负荷电流，只需要计算正半波即可，无需加入电平提升电路，负半波通过微处理器内部的二极管直接泄放到负电源。
[0036]开关量输出电路5描述了装置的继电器输出电路。在微处理器Ul将继电器驱动5V电源接通后，再将接口⑶N4的3针、4针、5针、6针置高，相应的三极管获得偏置而导通，5V电压加到相应继电器的线圈，继电器吸合，接点接通，即可驱动外部设备，执行相应操作。
[0037]通讯电路7描述了装置的通讯变换接口电路，内部有光隔离电路和隔离电源发生电路，可以将外部通讯网络的RS485信号变换为微处理器可以接受的USART信号。
[0038]微处理器电路I连续监测交流量变换电路和开关量输入电路，当计算得到的负荷电流超过了预先设定值一定时间、监测到外部启动风机信号或者计算得到的温度超过预先设定值，立即开放继电器驱动电源，将44脚电平置高，开关量输出电路中的继电器Ull吸合，接点接通，风机开始运转；同时将60脚置高，LED3被点亮，提示风机运行。当计算得到的负荷电流低于预先设定值一定时间、监测到外部停止风机信号或者计算得到的温度低于预先设定值，立即关闭继电器驱动电源，将44脚电平置低，开关量输出电路中的继电器Ull释放，接点断开，风机停止运转;同时将60脚拉低，LED3熄灭。
【主权项】
1.一种易于维修的开关柜智能风冷控制器，其特征在于:包括微处理器电路(I)、数据采集基准电路(2)、保护电路(3)、开关量输入电路(4)、开关量输出电路(5)、交流量变换电路(6)、通讯电路(7)和按钮指示灯电路(8)，数据采集基准电路(2)、保护电路(3)、开关量输入电路(4)、开关量输出电路(5)、交流量变换电路(6)、通讯电路(7)和按钮指示灯电路(8)分别与微处理器电路(I)电连接； 所述数据采集基准电路(2 )包括集成电路Ul 2，集成电路Ul 2的OUTA端和INA-端接模拟公共端ACOM，集成电路Ul 2的INA+端经电阻R30接地，集成电路Ul 2的INA+端接电阻R19的一端，电阻Rl 9的另一端经并联的电容C11、电容C1、电容C9接地；电阻Rl 9的另一端经串联的电阻R18、电阻R29接地；电阻R18和电阻R29之间引出的支路接三端可调分流基准源U16的R极，三端可调分流基准源U16的C极接电阻R19的另一端，三端可调分流基准源U16的A极接地，电阻R19的另一端接电阻R14的一端，电阻R14的另一端分别接电源+5V和电容C8的一端，电容C8的另一端接地;集成电路Ul 2的VDD端接电源+5 V，集成电路U12的OUTB端经电阻R2 3接微处理器Ul的PA0/WKUP/USART2_C/ADC12_IN0端，集成电路Ul 2的INB-端接地，集成电路Ul 2的INB+端经电阻R27接微处理器Ul的PA1/PA1USART2_RTS/ADC12_IN1端，集成电路U12的INB+端经电容Cl 7接VSS端，集成电路Ul 2的VSS端接地。2.如权利要求1所述的一种易于维修的开关柜智能风冷控制器，其特征在于:所述微处理器电路(I)内部整合了本装置所需的全部功能模块； 数据采集基准电路(2)将模数变换电路的基准电压输入微处理器Ul，同时，跟踪外部电流的频率，调整米样间隔以提尚计算精度； 保护电路(3)用来防止微处理器Ul被意外触发，引起开关量输出电路(5)中的继电器误动作； 开关量输入电路(4)用来检测外部接点的通断变化； 开关量输出电路(5)用来推动继电器进行控制动作； 交流量变换电路(6)是微处理器Ul的电流信号输入接口，通过程序计算出开关柜负荷电流的实时值； 通讯电路(7)用来与外部通讯网络交换通讯信息； 按钮指示灯电路(8)用来指示当前的运行状况。3.如权利要求1所述的一种易于维修的开关柜智能风冷控制器，其特征在于:所述微处理器电路(I)包括微处理器Ul，微处理器Ul的VBAT端分别接电阻R53的一端和电容C75的一端，电阻R53的另一端接BATl后接地，电容C75的另一端接地，微处理器Ul的PC14/0SC32_IN端经晶振Yl接微处理器Ul的PC15/0SC32_0UT端，微处理器Ul的PC14/0SC32_IN端经电容C73接地，微处理器Ul的PC15/0SC32_0UT端经电容C74接地； 微处理器Ul的0SC_IN端经晶振Y2接微处理器Ul的0SC_0UT端，微处理器Ul的0SC_IN端经电容C4接地，微处理器Ul的0SC_0UT端经电容C5接地； 微处理器Ul的NRST端经电容Cl接地，微处理器Ul的NRST端经电阻R62接电源VCC33; 微处理器 Ul 的 VREF+端、PA0/WKUP/USART2_C/ADC12_IN0 端和 PA1/PA1USART2_RTS/ADCl2_IN1端接数据采集基准电路(2); 微处理器Ul的PA1/PA1USART2_RTS/ADC12_IN1端经电容C35接地，微处理器Ul的PAl/?八11^六1^2_1^3/^0(:12_01端经电阻1?39接接口(:(^1的第1针，微处理器1]1的？八2/PA2USART2_TX/ADC12_IN2 端经电容 C34 接地，微处理器 Ul 的 PA2/PA2USART2_TX/ADC12_IN2端经电阻R40接接口 CONl的第3针，微处理器UI的PA3/USART2_RX/ADC 12_IN3端经电容C3 3接地，微处理器Ul的PA3/USART2_RX/ADC12_IN3端经电阻R41接接口 CONl的第5针，接口 CONl的第2针、第4针和第6针接地，接口 CONl接交流量变换电路(6 ); 微处理器Ul的ro2/B00Tl端接跳线端子J6的第2针，跳线端子J6的第I针经电阻R5接电源VCC33，跳线端子J6的第3针接地;跳线端子J6是装置启动方式选择跳线: 微处理器Ul的PE13/HM1_CH3端接接口 C0N4的第3针，微处理器Ul的PE14/TM1_CH4端接接口 C0N4的第4针，微处理器Ul的PE15/TIM1_BKIN端接接口 C0N4的第5针，微处理器Ul的PB 10/12C2_SCL端接接口⑶N4的第6针，接口 C0N4的第I针接电源+5V，接口⑶N4的第7针接地，接口⑶N4的第2针与微处理器UI的PE12/T IM1_CH3N端之间连接有保护电路(3 )，接口C0N4接开关量输出电路(5 ); 微处理器Ul的PB12/SPI2_NSS端接接口 C0N2的第I针，微处理器Ul的PB13/SPI2_SCK端接接口 C0N2的第2针，微处理器Ul的？814/5?12_1050端接接口 C0N2的第3针，微处理器Ul的PB15/SP12_M0SI端接接口⑶N2的第4针，微处理器Ul的PD8/ro8USART3_TX端接接口⑶N2的第5针，微处理器Ul的PD9/USART3_RX端接接口 C0N2的第6针，微处理器Ul的PD10/USART3_CK端接接口 C0N2的第7针，接口 C0N2接开关量输入电路(4); 微处理器Ul的PDl 1/USART3_CTS端接接口⑶N3的第I针，微处理器1]1的？012/1']4_011端接接口 C0N3的第2针，微处理器Ul的roi3/HM4_CH2端接接口 C0N3的第3针，微处理器Ul的PD14/TM4_CH3端接接口 C0N3的第4针，微处理器Ul的PD15/TIM4_CH4端接接口⑶N3的第5针，微处理器Ul的PC6/HM3_CH1端接接口 C0N3的第6针，微处理器Ul的PC7/HM3_CH2端接接口⑶N3的第7针，微处理器Ul的PC8/TIM3_CH3端接接口⑶N3的第8针，微处理器Ul的PC9/HM3_CH4端接接口 C0N3的第9针，接口 C0N3的第1针接地，接口 C0N3接按钮指示灯电路(8 ); 微处理器Ul的PA9/USART1_TX端接接口 C0N5的第I针，微处理器Ul的PA10/USART1_RX端接接口 C0N5的第2针，微处理器Ul的PAl I/USARTI端接接口 C0N5的第3针，接口 C0N5接通讯电路(7); 微处理器Ul的PA13端接调试接口 Jl的第7针，微处理器Ul的PA14/JTCK/SWCLK端接调试接口 Jl的第9针，微处理器Ul的PA15/JTDI端接调试接口 Jl的第5针，微处理器Ul的TO3/JTD0端接调试接口 Jl的第13针，微处理器Ul的PB4/JNTRST端接调试接口 Jl的第3针，调试接口 Jl的第I针和第2针接电源VCC33，调试接口 Jl的第11针经电阻Rl接地，调试接口 Jl的第15针接地，调试接口 Jl的第17针经电阻R2接地，调试接口 Jl的第19针经电阻R3接地，调试接口 Jl的第4针、第6针、第8针、第1针、第12针、第14针、第16针、第18针和第20针接地，调试接口 Jl为20针JTAG接口 ； 微处理器Ul的D0/0SC_IN(8)/CANRX端接液晶显示模块U6的RS端，微处理器Ul的Dl/0SC_0UT (8) /CANTX端接液晶显示模块U6的R/W端，微处理器Ul的PD2/HM3_ETR端接液晶显示模块U6的Enable端，微处理器Ul的0FTPD3/USART2_CTS端接液晶显示模块U6的DBO端，微处理器Ul的0FTPD4/USART2_RTS端接液晶显示模块U6的DBl端，微处理器Ul的PD5/USART2_TX端接液晶显示模块U6的DB2端，微处理器Ul的PD6/USART2_RX端接液晶显示模块U6的DB3端，微处理器Ul的PB6/I2C1_SCL端接液晶显示模块U6的DB4端，微处理器Ul的PB7/12C1_SDA端接液晶显示模块U6的DB5端，微处理器Ul的ro9/HM4_CHR端接液晶显示模块U6的DB6端，微处理器Ul的PE0/HM4_ETR(6)端接液晶显示模块U6的DB7端，微处理器Ul的PEl端接液晶显示模块U6的RST端，液晶显示模块U6的VDD端和LED+端接电源+5V，液晶显示模块U6的VSS端、PSB端和LED-端接地。4.如权利要求1所述的一种易于维修的开关柜智能风冷控制器，其特征在于:所述保护电路(3)包括电阻R57，电阻R57的一端接微处理器Ul的PE12/I1M1_CH3N端，电阻R57的另一端接三极管Q2的基极，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的集电极分别接电阻R58的一端和三极管Q3的基极，电阻R58的另一端分别接电源+5V和三极管Q3的集电极，三极管Q3的发射极接接口 C0N4的第2针。
【文档编号】G05B19/042GK106058681SQ201610482346
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2013年6月25日
【发明人】曹茂兴, 刘晨光, 李东昕, 张玉强, 冯露, 王翠霞, 马风鹏, 李福瑞
【申请人】山东五洲电气股份有限公司