专利名称：程控开关的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及开关制造领域，更具体地说，涉及一种程控开关。
背景技术：
目前，供电局对用户供电基本实现了网络化管理，包括主站，主站内存储有用户户主姓名与用户编码、用户所处区域和小区以及用电信息的对应关系；各分站，各分站共享主站存储用户的相关信息，通过用电采集系统对用户的电量进行采集；采集的数据通过用电管理系统进行处理，导出用户的用电信息和交费信息。当前供电管理方法有，在某一区域中的所有用户对应一个总开关，可以实现对该区域中所有用户的用电维护控制和漏电安全保护，各户装有漏电保护开关(断路器)和普通电子式电能表，漏电保护开关可以实现各户的用电维护和漏电安全防护，电子式电能表对用户的用电量进行计量，所以针对用户只具有安全防护功能和计量的功能而不具备欠费管理功能。即使针对某些特殊需求用户，供电局采用IC卡，每一用户使用一个IC卡，并存储用户户主姓名、用户编码、用户所处区域和小区以及用电信息与IC卡的对应关系，用户自主交费充值用电，欠费断电。但目前IC卡表用户普及面不广，绝大部分居民用户还是普通电子式电表，即使安装有用电采集系统，也只用于用电信息采集，不具备欠费管理功能。
实用新型内容鉴于以上情况，结合实用性与经济性，本实用新型提供一种程控开关，以实现对目前已安装普通电子式电表的用户用电欠费和不规则用电的单独控制，且不影响用户的正常用电。为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案一种程控开关，包括电源转换单元、控制单元和断路器单元，其中，所述电源转换单元，用于将高压交流电源转换成所述控制单元需要的直流低压电源；控制单元，用于接收主站用户的用电信息，当用户欠费时，所述控制单元控制所述断路器单元断闸；当用户已经交费时，所述控制单元控制所述断路器单元合闸。优选的，在上述程控开关中，所述电源转换单元包括稳压单元和变压单元，所述稳压单元与所述高压交流电源相连，用于对所述高压交流电源进行滤波和整流；所述变压单元用于经所述稳压单元处理后的电源进行变压处理。优选的，在上述程控开关中，所述变压单元包括变压器Tl、二极管D4、电阻R5和电容C3，所述变压器Tl的第一输出端与所述二极管D4的正极相连；所述电阻R5和电容C3 并联在所述二极管D4的负极与所述变压器Tl的第二输出端。优选的，在上述程控开关中，所述变压器Tl为高频开关变压器。优选的，在上述程控开关中，所述稳压单元包括二极管Dl和电阻Rl和电容C2， 其中，所述二极管Dl的正极与所述高压交流电源的输出端相连，负极与所述变压器Tl的第一输入端相连；所述电阻Rl —端与所述高压交流电源的输入端相连，另一端与所述电容C2 相连，所述电容C2与所述变压器Tl的第二输入端相连。优选的，在上述程控开关中，所述稳压单元还包括开关三极管Q2，所述开关三极管Q2的基极通过电阻R4与所述电阻Rl相连，通过所述电阻R2与所述二极管Dl的负极相连，通过所述电容Cl和电阻R3与所述变压器Tl的第二输入端相连；所述开关三极管Q2的集电极与所述变压器Tl的第三输入端相连，所述开关三极管Q2的发射极分别与所述变压器Tl的第四输入端和所述电容C2相连；所述电容C2与所述开关三极管Q2的基极之间设置有稳压二极管D3，所述稳压二极管D3的正极与所述电容C2相连；所述电容C2与所述变压器Tl的第二输入端之间设置有二极管D2，所述二极管D2的正极与所述电容C2相连。优选的，在上述程控开关中，所述控制单元包括处理单元、通信单元和输出单元， 其中，所述通信单元，用于接收所述主站发出的用户的用电信息；所述处理单元用于接收经所述电源转换单元处理后的电源，并将接收到的所述通信单元的用户信息转换成相应的电信号；输出单元根据所述电信号控制所述断路器单元的合闸和断闸。优选的，在上述程控开关中，所述处理单元为STC11F04E处理器。优选的，在上述程控开关中，所述通信单元为差分总线收发器SN65LBC184。优选的，在上述程控开关中，所述输出单元为M0C3401光耦。从上述技术方案可以看出，本实用新型实施例中包括电源转换单元和控制单元， 所述电源转换单元，用于将高压交流电源转换成所述控制单元需要的直流低压电源；控制单元，用于接收主站用户的用电信息，当用户欠费时，所述控制单元控制所述断路器单元断闸；当用户已经交费时，所述控制单元控制所述断路器单元合闸。当上述控制单元接收主站中用户已缴费的信息后，就会控制断路器单元合闸，由于在该控制过程中，主站存储的用户信息与控制单元接收到的用户信息是同步的，因此，采用该程控开关可以实现对目前已安装普通电子式电表的用户用电欠费和不规则用电的单独控制，且不影响用户的正常用电。
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本实用新型实施例一提供的程控开关总体框图；图2为本实用新型实施例二提供的程控开关总体框图；图3为本实用新型实施例三提供的程控开关总体框图；图4为本实用新型实施例提供的程控开关应用流程图；图5为本实用新型实施例提供的电源转换单元一种电路图；图6为本实用新型实施例提供的电源转换单元另一种电路图；图7为本实用新型实施例提供的控制单元电路图。
具体实施方式
4[0028]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。实施例一本实用新型公开了一种程控开关，以实现对用户用电情况的单独控制，且不影响用户的正常用电。请参照图1所示，该程控开关，的断闸和合闸，包括电源转换单元2、控制单元3 和断路器单元4，其中，电源转换单元2，用于将高压交流电源转换成控制单元3需要的直流低压电源；控制单元3，用于接收主站用户的用电信息，当用户欠费时，控制单元3控制断路器单元4断闸；当用户已经交费时，控制单元3控制断路器单元4合闸。当上述控制单元3接收主站中用户已缴费的信息后，就会控制断路器单元4合闸， 由于在该控制过程中，主站存储的用户信息与控制单元3接收到的用户信息是同步的，因此，采用该程控开关可以实现对目前已安装普通电子式电表的用户用电欠费和不规则用电的单独控制，且不影响用户的正常用电。实施例二本实用新型实施例共开一种程控开关，请参照图2所示，该程控开关包括电源转换单元2、控制单元3和断路器单元4，其中，电源转换单元2，用于将高压交流电源转换成控制单元3需要的直流低压电源；控制单元3，用于接收主站用户的用电信息，当用户欠费时，控制单元3控制断路器单元4断闸；当用户已经交费时，控制单元3控制断路器单元4合闸。其中，上述电源转换单元包括稳压单元211和变压单元212，稳压单元211与高压电源1相连，用于对高压交流电源1进行滤波和整流；变压单元212用于经稳压单元211 处理后的电源进行变压处理。经过上述电源转换单元通过稳压单元和变压单元的处理可以将电源维持在一定的范围内。当上述控制单元3接收主站中用户已缴费的信息后，就会控制断路器单元4合闸， 由于在该控制过程中，主站存储的用户信息与控制单元3接收到的用户信息是同步的，因此，采用该程控开关可以实现对用户用电情况的单独控制，且不影响其他用户的正常用电。实施例三本实用新型实施例公开了一种程控开关，本实施例在实施例一和实施例二的基础上主要对控制单元进行改进，请参照图3所示，该程控单元包括电源转换单元2、控制单元 3和断路器单元4，其中，电源转换单元2，用于将高压交流电源转换成控制单元3需要的直流低压电源；控制单元3，用于接收主站用户的用电信息，当用户欠费时，控制单元3控制断路器单元4断闸；当用户已经交费时，控制单元3控制断路器单元4合闸。其中，上述电源转换单元包括稳压单元211和变压单元212，稳压单元211与高压电源1相连，用于对高压交流电源1进行滤波和整流；变压单元212用于经稳压单元211处理后的电源进行变压处理。经过上述电源转换单元2通过稳压单元211和变压单元212的处理可以将电源维持在一定的范围内。另外，上述控制单元3包括处理单元311、通信单元312和输出单元313，其中，通信单元312，用于接收主站6关于发出的用户的用电信息；处理单元311用于接收经电源转换单元2处理后的电源，并将接收到的通信单元312的用户信息转换成相应的电信号；输出单元313根据上述电信号控制断路器单元4的合闸和断闸。当上述控制单元3接收主站中用户已缴费的信息后，就会控制断路器单元4合闸， 由于在该控制过程中，主站存储的用户信息与控制单元3接收到的用户信息是同步的，因此，采用该程控开关可以实现对用户用电情况的单独控制，且不影响其他用户的正常用电。高压交流电源实际为向用户提供的电源1，上述程控开关在使用时，在某一区域内
各个用户的电子式电能表上均设置有上述程控开关，如图4所示，其中，UU U2......Ui为
各用电用户，每一个用户Ul、U2......Ui的电子式电能表上均设置有与之相对应的程控开关。主站6存储有用户Ui的信息包括，用户Ui户主姓名、用户Ui编码、用户Ui所在区域和小区和用电信息，其中该用电信息包括剩余用电量、是否欠费和欠费金额等。用户Ui的程控开关中的控制单元3i与主站6通信连接，程控开关中的电源转换单元2i与电源1电连接，电源转换单元2i为控制单元3i提供电力支持。控制单元3i实时接收主站6关于用户Ui的用电信息。当用户Ui欠费时，控制单元3i控制断路器单元4i 断闸；当用户Ui已缴费时，控制单元3i控制断路器单元4i合闸。因此采用上述程控开关， 不会因为电子式电能表与主站6信息的不一致，而影响其他用户的正常工作。下面具体介绍各模块的电路布置图，请参照图5至图6。图5中的变压单元212包括变压器Tl、二极管D4、电阻R5和电容C3，变压器Tl 的次级5端与二极管D4的正极相连；电阻R5和电容C3并联在二极管D4的负极与变压器 Tl的次级6端。上述程控开关中，变压器Tl为高频开关变压器，铁心一般为高频铁氧体磁芯，具有高的电阻率，以减小涡流。其中，稳压单元包括二极管Dl和电阻Rl和电容C2，其中，二极管Dl的正极与高压交流电源的输出端相连，负极与变压器Tl的初级1端相连；电阻Rl—端与高压交流电源的输入端相连，另一端与电容C2正极相连，电容C2与所述变压器Tl的初级2端相连。请参照图6，图6中的变压单元与图5中的变压单元相同，不同之处在稳压单元， 该稳压单元211 ‘在图5基础上还包括开关三极管Q2，开关三极管Q2的基极通过电阻R4 与电阻Rl相连，通过电阻R2与二极管Dl的负极相连，通过电容Cl和电阻R3与变压器Tl 的反馈绕组3端相连；开关三极管Q2的集电极与所述变压器Tl的初级2端相连，开关三极管Q2的发射极分别与变压器Tl的反馈绕组4端和电容C2正极相连；电容C2与开关三极管Q2的基极之间设置有稳压二极管D3，稳压二极管D3的正极与电容C2负极相连；电容C2 与变压器Tl的反馈绕组3端之间设置有二极管D2，二极管D2的正极与电容C2负极相连。在上述描述中的电源转换单元主要是将220V供电电压转换成5V直流电压。220V 交流电源输入端经过二极管Dl的半波整流，另一端经过一个电阻Rl后，由电容C2滤波。电阻Rl为保护电阻，当其后的电路出现故障而导致过流时，电阻Rl烧断，从而避免引起更大的故障。Q2为开关三极管，其耐压400V，集电极最大电流为1.0A，用来控制变压器Tl的原边绕组与电源之间的通、断。当原边绕组不停的通断时，就会在变压器Tl中形成变化的磁场，从而在次级绕组中产生感应电压。电阻R2为启动电阻，为开关三极管Q2提供启动用的基极电流。电阻R4为电流取样电阻，电流经取样后变成电压，加至开关三极管Q2的基极上。当取样电压大约小于0. 7V，开关三极管Q2的基极电压拉低，从而集电极电流减小，这样就限制了开关三极管Q2的电流，防止电流过大而烧毁。变压器的取样绕组的感应电压经整流二极管D2整流，电容C2滤波后形成取样电压。取样电压经过稳压二极管D3后，加至开关三极管Q2的基极。当输出电压越高时，那么取样电压就越负，当负到一定程度后，稳压二极管D3被击穿，从而将开关三极管Q2的基极电位拉低，这将导致开关三极管Q2断开或者推迟开关的导通，从而控制了能量输入到变压器Tl中，也就控制了输出电压的升高，实现了稳压输出的功能。而电阻R3跟串联的电容Cl，则是正反馈支路，从取样绕组中取出感应电压，加到开关三极管Q2的基极上，以维持振荡。次级绕组经二极管D4整流，电容C3滤波后输出6V的电压。请参照图7所示的控制单元，上述程控开关中，处理单元311为STC11F04E处理器。其内部包含2个串口( 一个用于程序烧录，一个用于与集抄系统的通讯)，4K flash (用于存储程序参数)，还有Ik e印rom(用于存储开关状态、断路器单元地址、密码等)。输出单元采用M0C3401光耦，用光耦控制后级继电线圈即断路器单元的通断状态，发光二极管把输入的电信号转换为光信号传给光敏管转换为电信号输出，由于没有直接的电气连接，这样既耦合传输了信号，又有隔离干扰的作用。通信单元采用抗雷击的RS-485差分总线收发器SN65LBC184，该芯片抗干扰能力
强，安全稳定。正常通信时，主站下发的命令经过485通信口，STC11F04E接收到主站的命令后， 根据主站的报文对Pl. 2脚的电平进行拉高或拉低处理。如果用户欠费，即将Pl. 2脚电平拉低，光耦工作，同时发光二极管点亮，断路器单元跳闸，不再给用户供电。如果用户已经缴费，STC11F04E接收到主站给用户上电的信息，即把Pl. 2脚电平拉高，光耦内部的发光二极管截止，光耦内部的双向可控硅亦截止，断路器单元合闸，即可给用户正常供电。本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
权利要求1.一种程控开关，其特征在于，包括电源转换单元、控制单元和断路器单元，其中，所述电源转换单元，用于将高压交流电源转换成所述控制单元需要的直流低压电源；控制单元，用于接收主站用户的用电信息，当用户欠费时，所述控制单元控制所述断路器单元断闸；当用户已经交费时，所述控制单元控制所述断路器单元合闸。
2.根据权利要求1所述的程控开关，其特征在于，所述电源转换单元包括稳压单元和变压单元，所述稳压单元与所述高压交流电源相连，用于对所述高压交流电源进行滤波和整流；所述变压单元用于经所述稳压单元处理后的电源进行变压处理。
3.根据权利要求2所述的程控开关，其特征在于，所述变压单元包括变压器Tl、二极管D4、电阻R5和电容C3，所述变压器Tl的第一输出端与所述二极管D4的正极相连；所述电阻R5和电容C3并联在所述二极管D4的负极与所述变压器Tl的第二输出端。
4.根据权利要求3所述的程控开关，其特征在于，所述变压器Tl为高频开关变压器。
5.根据权利要求3所述的程控开关，其特征在于，所述稳压单元包括二极管Dl和电阻Rl和电容C2，其中，所述二极管Dl的正极与所述高压交流电源的输出端相连，负极与所述变压器Tl的第一输入端相连；所述电阻Rl—端与所述高压交流电源的输入端相连，另一端与所述电容C2相连，所述电容C2与所述变压器Tl的第二输入端相连。
6.根据权利要求4所述的程控开关，其特征在于，所述稳压单元还包括开关三极管 Q2，所述开关三极管Q2的基极通过电阻R4与所述电阻Rl相连，通过所述电阻R2与所述二极管Dl的负极相连，通过所述电容Cl和电阻R3与所述变压器Tl的第二输入端相连；所述开关三极管Q2的集电极与所述变压器Tl的第三输入端相连，所述开关三极管Q2的发射极分别与所述变压器Tl的第四输入端和所述电容C2相连；所述电容C2与所述开关三极管 Q2的基极之间设置有稳压二极管D3，所述稳压二极管D3的正极与所述电容C2相连；所述电容C2与所述变压器Tl的第二输入端之间设置有二极管D2，所述二极管D2的正极与所述电容C2相连。
7.根据权利要求6所述的程控开关，其特征在于，所述控制单元包括处理单元、通信单元和输出单元，其中，所述通信单元，用于接收所述主站发出的用户的用电信息；所述处理单元用于接收经所述电源转换单元处理后的电源，并将接收到的所述通信单元的用户信息转换成相应的电信号；输出单元根据所述电信号控制所述断路器单元的合闸和断闸。
8.根据权利要求7所述的程控开关，其特征在于，所述处理单元为STC11F04E处理器。
9.根据权利要求8所述的程控开关，其特征在于，所述通信单元为差分总线收发器 SN65LBC184。
10.根据权利要求9所述的程控开关，其特征在于，所述输出单元为M0C3401光耦。
专利摘要本实用新型实施例公开了一种程控开关包括电源转换单元、控制单元和断路器单元，所述电源转换单元，用于将高压交流电源转换成所述控制单元需要的直流低压电源；控制单元，用于接收主站用户的用电信息，当用户欠费时，所述控制单元控制所述断路器单元断闸；当用户已经交费时，所述控制单元控制所述断路器单元合闸。当上述控制单元接收主站中用户已缴费的信息后，就会控制断路器单元合闸，由于在该控制过程中，主站存储的用户信息与控制单元接收到的用户信息是同步的，因此，采用该程控开关可以实现对目前已安装普通电子式电表的用户用电欠费和不规则用电的单独控制，且不影响用户的正常用电。
文档编号G05B19/04GK202033614SQ20102066951
公开日2011年11月9日 申请日期2010年12月20日 优先权日2010年12月20日
发明者丁群, 卢彦, 王咏梅 申请人:安徽南瑞中天电力电子有限公司