一种断路器分合闸监测电路及断路器的制作方法

1.本实用新型涉及断路器技术领域，特别是一种断路器分合闸监测电路及断路器。


背景技术：

2.断路器特别是智能断路器作为用电设备前端的保护装置，应用已越来越广泛了。但目前市面上智能断路器都普遍还存在或多或少的一些技术缺陷，主要表现在智能断路器分闸和合闸状态监测一般采用微动开关或者霍尔传感器等方式实现。由于微动开关是机械开关，因此，频繁使用导致微动开关出现磨损或卡死，造成断路器无法准确监测状态。采用霍尔传感器方式，虽然可以克服机械开关的缺陷，但由于霍尔传感器是电磁元件，因此容易受到周围磁场影响，产生误动作，此外除了需要霍尔传感器外，还需增加产生磁场的磁元件，这样会增加元件成本和部署成本。


技术实现要素：

3.本实用新型的主要目的在于提出一种断路器分合闸监测电路及断路器，能够规避机械开关磨损和电磁干扰的缺陷，有效、可靠及稳定地实现断路器合分闸状态的监测。
4.本实用新型采用如下技术方案：
5.一方面，一种断路器分合闸监测电路，包括光耦合器、限流电阻、上拉电阻和mcu控制单元；所述光耦合器的一次回路的一输入端通过所述限流电阻与断路器后端的火线相连接，所述光耦合器的一次回路的另一输入端与断路器后端的零线相连接；所述光耦合器的二次回路的一输出端通过所述上拉电阻与一直流电源相连接；所述光耦合器的二次回路的所述输出端还与所述mcu控制单元相连接，所述mcu控制单元基于所述输出端的输出监测所述断路器的分合闸状态。
6.优选的，所述光耦合器为单向光耦。
7.优选的，所述光耦合器为双向光耦。
8.优选的，所述限流电阻包括一个。
9.优选的，所述限流电阻包括两个及以上；两个及以上所述限流电阻相串联。
10.优选的，所述限流电阻中的一个为ptc热敏电阻。
11.优选的，所述的断路器分合闸监测电路，还包括一电容；所述电容设置在所述光耦合器的二次回路的两输出端之间。
12.另一方面，一种断路器，包括所述的断路器分合闸监测电路。
13.与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：
14.(1)本实用新型在断路器处于合闸状态时，能够使光耦合器的光敏三极管导通，并输出低电平信号给mcu控制单元；在断路器处于分闸状态时，能够使光耦合器的光敏三极管截止，并通过上拉电阻拉高光耦合器后端，输出高电平信号给mcu控制单元；所述mcu控制单元根据光耦合器输出端的高低电平对断路器的分合闸状态进行监测；监测有效、可靠及稳定，且元件成本相对较低；
15.(2)本实用新型的光耦合器能够起到一种隔离的作用，使得断路器分闸时，前、后端电路能够完全断开，保护后端设备；
16.(3)本实用新型的限流电阻可以包括串联的多个；使用多个电阻能够大大降低每个所需的功率，从而减小电阻的封装；
17.(4)本实用新型的的限流电阻可以包括ptc热敏电阻，起到对电网波动或雷击浪涌限流作用，能够保护光耦合器，避免因过流而损坏。
18.上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚地了解本实用新型的技术手段，从而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下列举本实用新型的具体实施方式。
19.根据下文结合附图对本实用新型具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本实用新型的上述及其他目的、优点和特征。
附图说明
20.图1为本实用新型实施例一的电路图；
21.图2为本实用新型实施例二的电路图；
22.图3为本实用新型实施例三的电路图；
23.图4为本实用新型实施例四的电路图；
24.图5为本实用新型实施例五的电路图；
25.图6为本实用新型实施例六的电路图。
具体实施方式
26.为了使本实用新型的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施方式，
27.对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以阐述性说明本实用新型，并不用于限定本实用新型的保护范围。
28.为了描述上的简洁和直观，下文通过描述若干代表性的实施方式来对本实用新型的方案进行阐述。实施方式中大量的细节仅用于帮助理解本实用新型的方案。但是很明显，本实用新型的技术方案实现时可以不局限于这些细节。为了避免不必要地模糊了本实用新型的方案，一些实施方式没有进行细致地描述，而是仅给出了框架。下文中，“包括”是指“包括但不限于”，“根据
……”
是指“至少根据
……
，但不限于仅根据
……”
。由于汉语的语言习惯，下文中没有特别指出一个成分的数量时，意味着该成分可以是一个也可以是多个，或可理解为至少一个。
29.实施例一
30.参见图1所示，本实用新型一种断路器分合闸监测电路，包括光耦合器u1、限流电阻、上拉电阻r5和mcu控制单元；所述光耦合器u1的一次回路的一输入端通过所述限流电阻与断路器后端的火线相连接，所述光耦合器u1的一次回路的另一输入端与断路器后端的零线相连接；所述光耦合器u1的二次回路的一输出端通过所述上拉电阻r5与一直流电源相连接；所述光耦合器u1的二次回路的所述输出端还与所述mcu控制单元相连接，所述mcu控制单元基于所述输出端的输出监测所述断路器的分合闸状态。
31.本实施例中，所述光耦合器u1为单向光耦。所述的单向光耦包括一个二极管和一
个光敏三极管。
32.所述限流电阻包括一个。
33.所述的断路器分合闸监测电路，还包括一电容c1；所述电容c1设置在所述光耦合器u1的二次回路的两输出端之间。
34.本实施例中，由于所述光耦合器u1为单向光耦且前端为交流电，因此，当断路器合闸时，单向光耦的光敏三极管处于一段时间导通一段时间截止的状态，对应的输出给mcu控制单元的信号呈现出方波的形式。因此，所述mcu控制单元通过判断输入端的是否为预设周期的方波信息来判断断路器是否合闸状态。
35.本实施例中，当断路器分闸时，断路器前、后端断开，相线l、n无电压，限流电阻r1及单向光耦的前端(1、2)无电流流过，单向光耦后端(3、4)晶体管截止，而单向光耦后端4脚通过上拉电阻r5上拉到直流电源vcc，使得单向光耦后端4被拉高，mcu控制单元的i/o引脚检测到输入在预设时长内一直为高电平时，判断断路器处于分闸状态。
36.本实用新型一种断路器，包括所述的断路器分合闸监测电路，能够规避机械开关磨损和电磁干扰的缺陷，有效、可靠及稳定地实现断路器合分闸状态的监测。
37.实施例二
38.参见图2所示，本实用新型一种断路器分合闸监测电路，包括光耦合器u1、限流电阻、上拉电阻r5和mcu控制单元；所述光耦合器u1的一次回路的一输入端通过所述限流电阻与断路器后端的火线相连接，所述光耦合器u1的一次回路的另一输入端与断路器后端的零线相连接；所述光耦合器u1的二次回路的一输出端通过所述上拉电阻r5与一直流电源相连接；所述光耦合器u1的二次回路的所述输出端还与所述mcu控制单元相连接，所述mcu控制单元基于所述输出端的输出监测所述断路器的分合闸状态。
39.本实施例中，所述光耦合器u1为双向光耦。所述的双向光耦包括两个反向的二极管和一个光敏三极管。
40.所述限流电阻包括一个。
41.所述的断路器分合闸监测电路，还包括一电容c1；所述电容c1设置在所述光耦合器u1的二次回路的两输出端之间。
42.本实施例中，由于所述光耦合器u1为双向光耦，因此，当断路器合闸时，断路器前、后端连接，相线l、n电流通过限流电阻r1及双向光耦的前端(1、2)流过，使得双向光耦后端(3、4)光敏三极管导通，光耦后端4脚电压被拉低，mcu控制单元的i/o引脚检测到低电平信号时，判断断路器处于合闸状态。
43.本实施例中，当断路器分闸时，断路器前、后端断开，相线l、n无电压，限流电阻r1及双向光耦的前端(1、2)无电流流过，双向光耦后端(3、4)光敏三极管截止，而双向光耦后端4脚通过上拉电阻r5上拉到直流电源vcc，使得光耦合器u1后端4被拉高，mcu控制单元的i/o引脚检测到高电平信号时，判断断路器处于合闸状态。
44.本实用新型一种断路器，包括所述的断路器分合闸监测电路，能够规避机械开关磨损和电磁干扰的缺陷，有效、可靠及稳定地实现断路器合分闸状态的监测。
45.实施例三
46.参见图3所示，本实用新型一种断路器分合闸监测电路，包括光耦合器u1、限流电阻、上拉电阻r5和mcu控制单元；所述光耦合器u1的一次回路的一输入端通过所述限流电阻
与断路器后端的火线相连接，所述光耦合器u1的一次回路的另一输入端与断路器后端的零线相连接；所述光耦合器u1的二次回路的一输出端通过所述上拉电阻r5与一直流电源相连接；所述光耦合器u1的二次回路的所述输出端还与所述mcu控制单元相连接，所述mcu控制单元基于所述输出端的输出监测所述断路器的分合闸状态。
47.本实施例中，所述光耦合器u1为单向光耦。所述的单向光耦包括一个二极管和一个光敏三极管。
48.所述限流电阻包括两个及以上；两个及以上所述限流电阻相串联。使用多个电阻能够大大降低每个所需的功率，从而减小电阻的封装。本实施例中，所述限流电阻包括四个。
49.所述的断路器分合闸监测电路，还包括一电容c1；所述电容c1设置在所述光耦合器u1的二次回路的两输出端之间。
50.本实施例中，由于所述光耦合器u1为单向光耦且前端为交流电，因此，当断路器合闸时，单向光耦的光敏三极管处于一段时间导通一段时间截止的状态，对应的输出给mcu控制单元的信号呈现出方波的形式。因此，所述mcu控制单元通过判断输入端的是否为预设周期的方波信息来判断断路器是否合闸状态。
51.本实施例中，当断路器分闸时，断路器前、后端断开，相线l、n无电压，限流电阻r1、r2、r3、r4及单向光耦的前端(1、2)无电流流过，单向光耦后端(3、4)晶体管截止，而单向光耦后端4脚通过上拉电阻r5上拉到直流电源vcc，使得单向光耦后端4被拉高，mcu控制单元的i/o引脚检测到输入在预设时长内一直为高电平时，判断断路器处于分闸状态。
52.本实用新型一种断路器，包括所述的断路器分合闸监测电路，能够规避机械开关磨损和电磁干扰的缺陷，有效、可靠及稳定地实现断路器合分闸状态的监测。
53.实施例四
54.参见图4所示，本实用新型一种断路器分合闸监测电路，包括光耦合器u1、限流电阻、上拉电阻r5和mcu控制单元；所述光耦合器u1的一次回路的一输入端通过所述限流电阻与断路器后端的火线相连接，所述光耦合器u1的一次回路的另一输入端与断路器后端的零线相连接；所述光耦合器u1的二次回路的一输出端通过所述上拉电阻r5与一直流电源相连接；所述光耦合器u1的二次回路的所述输出端还与所述mcu控制单元相连接，所述mcu控制单元基于所述输出端的输出监测所述断路器的分合闸状态。
55.本实施例中，所述光耦合器u1为单向光耦。所述的单向光耦包括一个二极管和一个光敏三极管。
56.所述限流电阻包括两个及以上；两个及以上所述限流电阻相串联。使用多个电阻能够大大降低每个所需的功率，从而减小电阻的封装。本实施例中，所述限流电阻包括四个。其中的一个所述限流电阻为ptc热敏电阻(自恢复保险丝)。使用ptc热敏电阻，起到对电网波动或雷击浪涌限流作用，能够保护光耦合器u1，避免因过流而损坏。
57.所述的断路器分合闸监测电路，还包括一电容c1；所述电容c1设置在所述光耦合器u1的二次回路的两输出端之间。
58.本实施例中，由于所述光耦合器u1为单向光耦且前端为交流电，因此，当断路器合闸时，单向光耦的光敏三极管处于一段时间导通一段时间截止的状态，对应的输出给mcu控制单元的信号呈现出方波的形式。因此，所述mcu控制单元通过判断输入端的是否为预设周
期的方波信息来判断断路器是否合闸状态。
59.本实施例中，当断路器分闸时，断路器前、后端断开，相线l、n无电压，限流电阻ptc、r2、r3、r4及单向光耦的前端(1、2)无电流流过，单向光耦后端(3、4)晶体管截止，而单向光耦后端4脚通过上拉电阻r5上拉到直流电源vcc，使得单向光耦后端4被拉高，mcu控制单元的i/o引脚检测到输入在预设时长内一直为高电平时，判断断路器处于分闸状态。
60.本实用新型一种断路器，包括所述的断路器分合闸监测电路，能够规避机械开关磨损和电磁干扰的缺陷，有效、可靠及稳定地实现断路器合分闸状态的监测。
61.实施例五
62.参见图5所示，本实用新型一种断路器分合闸监测电路，包括光耦合器u1、限流电阻、上拉电阻r5和mcu控制单元；所述光耦合器u1的一次回路的一输入端通过所述限流电阻与断路器后端的火线相连接，所述光耦合器u1的一次回路的另一输入端与断路器后端的零线相连接；所述光耦合器u1的二次回路的一输出端通过所述上拉电阻r5与一直流电源相连接；所述光耦合器u1的二次回路的所述输出端还与所述mcu控制单元相连接，所述mcu控制单元基于所述输出端的输出监测所述断路器的分合闸状态。
63.本实施例中，所述光耦合器u1为双向光耦。所述的双向光耦包括两个反向的二极管和一个光敏三极管。
64.所述限流电阻包括两个及以上；两个及以上所述限流电阻相串联。使用多个电阻能够大大降低每个所需的功率，从而减小电阻的封装。本实施例中，所述限流电阻包括四个。
65.所述的断路器分合闸监测电路，还包括一电容c1；所述电容c1设置在所述光耦合器u1的二次回路的两输出端之间。
66.本实施例中，由于所述光耦合器u1为双向光耦，因此，当断路器合闸时，断路器前、后端连接，相线l、n电流通过限流电阻r1、r2、r3、r4及双向光耦的前端(1、2)流过，使得双向光耦后端(3、4)光敏三极管导通，光耦后端4脚电压被拉低，mcu控制单元的i/o引脚检测到低电平信号时，判断断路器处于合闸状态。
67.本实施例中，当断路器分闸时，断路器前、后端断开，相线l、n无电压，限流电阻r1、r2、r3、r4及双向光耦的前端(1、2)无电流流过，双向光耦后端(3、4)光敏三极管截止，而双向光耦后端4脚通过上拉电阻r5上拉到直流电源vcc，使得光耦合器u1后端4被拉高，mcu控制单元的i/o引脚检测到高电平信号时，判断断路器处于合闸状态。
68.本实用新型一种断路器，包括所述的断路器分合闸监测电路，能够规避机械开关磨损和电磁干扰的缺陷，有效、可靠及稳定地实现断路器合分闸状态的监测。
69.实施例六
70.参见图6所示，本实用新型一种断路器分合闸监测电路，包括光耦合器u1、限流电阻、上拉电阻r5和mcu控制单元；所述光耦合器u1的一次回路的一输入端通过所述限流电阻与断路器后端的火线相连接，所述光耦合器u1的一次回路的另一输入端与断路器后端的零线相连接；所述光耦合器u1的二次回路的一输出端通过所述上拉电阻r5与一直流电源相连接；所述光耦合器u1的二次回路的所述输出端还与所述mcu控制单元相连接，所述mcu控制单元基于所述输出端的输出监测所述断路器的分合闸状态。
71.本实施例中，所述光耦合器u1为双向光耦。所述的双向光耦包括两个反向的二极
管和一个光敏三极管。
72.所述限流电阻包括两个及以上；两个及以上所述限流电阻相串联。使用多个电阻能够大大降低每个所需的功率，从而减小电阻的封装。本实施例中，所述限流电阻包括四个。其中的一个所述限流电阻为ptc热敏电阻(自恢复保险丝)。使用ptc热敏电阻，起到对电网波动或雷击浪涌限流作用，能够保护光耦合器u1，避免因过流而损坏。
73.所述的断路器分合闸监测电路，还包括一电容c1；所述电容c1设置在所述光耦合器u1的二次回路的两输出端之间。
74.本实施例中，由于所述光耦合器u1为双向光耦，因此，当断路器合闸时，断路器前、后端连接，相线l、n电流通过限流电阻ptc、r2、r3、r4及双向光耦的前端(1、2)流过，使得双向光耦后端(3、4)光敏三极管导通，光耦后端4脚电压被拉低，mcu控制单元的i/o引脚检测到低电平信号时，判断断路器处于合闸状态。
75.本实施例中，当断路器分闸时，断路器前、后端断开，相线l、n无电压，限流电阻ptc、r2、r3、r4及双向光耦的前端(1、2)无电流流过，双向光耦后端(3、4)光敏三极管截止，而双向光耦后端4脚通过上拉电阻r5上拉到直流电源vcc，使得光耦合器u1后端4被拉高，mcu控制单元的i/o引脚检测到高电平信号时，判断断路器处于合闸状态。
76.本实用新型一种断路器，包括所述的断路器分合闸监测电路，能够规避机械开关磨损和电磁干扰的缺陷，有效、可靠及稳定地实现断路器合分闸状态的监测。
77.上述仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本实用新型进行非实质性的改动，均应属于侵犯本实用新型保护范围的行为。