用于断路器的多路采集和控制输出的智能控制电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种用于断路器的多路采集和控制输出的智能控制电路，其包括电机控制电路、脱扣控制电路、信号采集电路、比较电路以及电源电路，所述信号采集电路与比较电路连接，所述比较电路分别与电机控制电路和脱扣控制电路连接，所述信号采集电路包括用于采集智能电表控制信号的控制信号采集电路以及用于检测分合闸状态的分合闸信号采集电路，经过信号采集电路的检测，并且通过比较电路进行判断，然后分别控制电机控制电路和脱扣控制电路工作，实现欠费自动断闸，缴费自动合闸的效果，且电路简单，能够通过本电路实现了对微型断路器的智能控制，解决了目前预付费小型断路器续费后手动合闸或者远程控制合闸的问题。
【专利说明】用于断路器的多路采集和控制输出的智能控制电路
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种断路器的自动合闸控制电路，具体涉及一种用于断路器的多路采集和控制输出的智能控制电路。
【背景技术】
[0002]对于电力部门而言开关断路设备，是保证用电安全、进行线路切换必不可少的设备，随着国家对智能电网智能城市要求的提出，促使低压电器智能化的发展，尤其在自动合闸、自检测、通讯等功能的发展。
[0003]现有技术中，预付费电表无法实现自动合闸功能。当用户欠费时，电表就自动将断路器跳闸切断供电，但是当用户插入已充值的电费卡时，则需要人工操作合闸，无法实现自动合闸，影响预付费电表的使用方便性、安全性和可靠性，而现有的自动合闸的断路器，多是采用远程控制实现合闸的，需要人工去远程操控。
实用新型内容
[0004]针对现有技术存在的缺点和不足，本实用新型提供了一种用于断路器的多路采集和控制输出的智能控制电路。
[0005]本实用新型所采用的技术方案是:一种用于断路器的多路采集和控制输出的智能控制电路，其包括用于控制电机分合闸操作的电机控制电路、用于控制分励脱扣器工作的脱扣控制电路、信号采集电路、用于判断信号采集电路采集的信号并分别控制电机控制电路和脱扣控制电路的比较电路以及电源电路，所述信号采集电路与比较电路连接，所述比较电路分别与电机控制电路和脱扣控制电路连接，所述信号采集电路包括用于采集智能电表控制信号的控制信号采集电路以及用于检测分合闸状态的分合闸信号采集电路；
[0006]所述控制信号采集电路采集到智能电表控制信号，分合闸信号采集电路采集合闸信号，则比较电路不工作；
[0007]所述控制信号采集电路采集到智能电表控制信号，分合闸信号采集电路采集分闸信号，则比较电路分别比较两个接收信号控制电机控制电路合闸操作；
[0008]所述控制信号采集电路没有采集到智能电表控制信号，分合闸信号采集电路采集合闸信号，则比较电路分别比较两个接收信号控制脱扣控制电路控脱口操作；
[0009]所述控制信号采集电路没有采集到智能电表控制信号，分合闸信号采集电路采集分闸信号，则比较电路停止输出控制脱扣控制电路。
[0010]所述比较电路采用单片机1C。
[0011]所述控制信号采集电路如下:电能表的控制信号依次经电阻R1、二极管Dl、电阻R3接三极管Ql的基极，二极管Dl与电阻R3之间接电解电容Cl接地，三极管Ql的基极与三极管Ql的发射极之间串联电阻R10，三极管Ql的发射极接地，三极管Ql的集电极上拉电阻R2接电源VDD，所述三极管Ql的集电极与发射极之间串联电容C8，三极管Ql的集电极接比较电路。
[0012]所述电机控制电路包括N沟道MOS管Q3，MOS管Q3的G极接比较电路，MOS管Q3的S极接地，MOS管的D极接电机Z2的一端，电机Z2的另一端接电源VCC，M0S管的S极上拉电解电容C3接电源VCC。
[0013]所述脱扣控制电路包括可控硅Q2，可控硅Q2的阳极接电源电路，可控硅Q2的阴极接分励脱扣器Zl的一端，分励脱扣器Zl的另一端接输入电压的N极，可控硅Q2的控制极与阴极之间串联电解电容C5，可控硅Q2的控制极串联电阻R6后接二极管D4的阴极，二极管D4的阳极接比较电路，电阻R6与可控硅Q2的控制极之间并联电阻R4接地。
[0014]所述电源电路包括用于对比较电路和电机控制电路提供电源的稳压电路和对脱扣控制电路提供电源的半波整流电路。
[0015]所述稳压电路电路如下:输入电压的L极串联二极管D5的阳极后接并联后的电阻R5和电阻R8再与稳压管D6的阴极连接，输入电压的N极串联二极管D2的阴极后接稳压管D6的阳极，二极管D2的阴极接地，稳压管D6的阴极输出电源VDD，电源VDD串联电阻R9后接超级电容C4的正极，超级电容C4的正极作为电源VCC，其负极接地。
[0016]所述半波整流电路采用二极管D3。
[0017]所述稳压电路和半波整流电路的输入端并联压敏电阻YR1。
[0018]本实用新型的有益效果是:经过信号采集电路的检测，并且通过比较电路进行判断，然后分别控制电机控制电路和脱扣控制电路工作，实现欠费自动断闸，缴费自动合闸的效果，且电路简单，能够通过本电路实现了对微型断路器的智能控制，解决了目前预付费小型断路器续费后手动合闸或者远程控制合闸的问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是本实用新型的除电机控制电路以外的电路原理图。
[0020]图2是本实用新型的电机控制电路的电路原理图。
[0021]图3是图1中A处放大后的脱扣控制电路的电路原理图。
[0022]图4是图1中B处放大后的控制信号采集电路的电路原理图。
[0023]图5是图1中C处放大后的比较电路的电路原理图。
[0024]图6是图1中除A、B和C处外放大后的电源电路的电路原理图。
[0025]图7是CR端接在智能电表的跳闸常闭端时的单片机第4和第6引脚会出现8组不同情况的跳变状态分布图。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图对本实用新型实施例作进一步说明:
[0027]如图1和图2所示，本实用新型公开了一种用于断路器的多路采集和控制输出的智能控制电路，其包括用于控制电机分合闸操作的电机控制电路、用于控制分励脱扣器工作的脱扣控制电路、信号采集电路、用于判断信号采集电路采集的信号并分别控制电机控制电路和脱扣控制电路的比较电路以及电源电路，所述信号采集电路与比较电路连接，所述比较电路分别与电机控制电路和脱扣控制电路连接，所述信号采集电路包括用于采集智能电表控制信号的控制信号采集电路以及用于检测分合闸状态的分合闸信号采集电路；
[0028]所述控制信号采集电路采集到智能电表控制信号CR，分合闸信号采集电路采集合闸信号，则比较电路不工作；
[0029]所述控制信号采集电路采集到智能电表控制信号CR，分合闸信号采集电路采集分闸信号，则比较电路分别比较两个接收信号控制电机控制电路合闸操作；
[0030]所述控制信号采集电路没有采集到智能电表控制信号CR，分合闸信号采集电路采集合闸信号，则比较电路分别比较两个接收信号控制脱扣控制电路控脱口操作；
[0031]所述控制信号采集电路没有采集到智能电表控制信号CR，分合闸信号采集电路采集分闸信号，则比较电路停止输出控制脱扣控制电路。
[0032]如图5所示，所述比较电路采用单片机1C。所述单片机IC采用PIC10F200单片机，其共有6个引脚，其内部集成定时模块与比较器，利用比较器对接收到的信号进行对比比较以输出信号控制脱扣控制电路和电机控制电路，单片机IC的第5引脚VDD电源；第2引脚AGND地；第I引脚DAT接脱扣控制电路，即接可控硅的控制极；第3引脚CLK接电机控制电路；第4引脚用于监测电能表输出的智能电表控制信号的有无；第6引脚RST用于监测手柄的分合闸状态，也就是检测处于分合闸状态。而第I引脚、第3引脚和第6引脚分别下拉电容C9、电容C7和电容Cll接地，而第5引脚下拉并联后的电解电容ClO和电容C6接地，每个引脚对地都接有电容，作用是防止单片机被噪音干扰，从而避免导致单片机复位。
[0033]所述比较电路也可以采用比较电路和延时电路的组合也可以实现，但是目前的单片已经集成了比较电路和延时电路，且体积较小，并且占用空间较小，能够更好的实现小型化的发展趋势。
[0034]智能电表跳闸常闭或者常开端口提供控制信号CR由控制信号采集电路采集，如智能电表有费，贝1J常闭端口输出一个AC220V电压信号到CR端,常开则无电压信号。如智能电表欠费，则常闭端口停止输出AC220V电压信号到CR端，常开则输出AC220V电压信号。所述电网采集电路可以接常闭端也可以接常开端，根据接的端口的不一致，设定比较电路的比较结果。
[0035]如图4所示，所述控制信号采集电路如下:电能表的控制信号依次经电阻R1、二极管D1、电阻R3接三极管Ql的基极，二极管Dl与电阻R3之间接电解电容Cl接地，三极管Ql的基极与三极管Ql的发射极之间串联电阻R10，三极管Ql的发射极接地，三极管Ql的集电极上拉电阻R2接电源VDD，所述三极管Ql的集电极与发射极之间串联电容C8，三极管Ql的集电极接比较电路。
[0036]分合闸信号采集电路所采集的信号为由手柄的状态提供一组开关量信号，图5中的开关K的开合代表断路器的开合，当手柄处于分闸位置时，开关K的状态为开；当手柄处于合闸位置时，开关K的状态为合。通过开关K的状态的变化，单片机IC可以识别到当前断路器的分合状态。
[0037]假设CR端接在智能电表的跳闸常闭端，则当智能电表有费，CR端上有220V的电压，经由Rl电阻、Dl整流二极管、R3电阻接到三极管Ql的基极，电源VDD为常通5.1V电压源，当三极管Ql的基极有电位时且低于集电极电位时，三极管导通，集电极电位被拉低，集电极与单片机IC的第4引脚连通，则有如下关系:
[0038]电表有费一第4引脚为低电平；电表欠费一第4引脚为高电平；
[0039]而单片机第6引脚RST为高电平，手柄合闸后，第6引脚RST电位被拉低，则有如下关系:
[0040]手柄合闸一第6引脚为低电平；手柄分闸一第6引脚为高电平。
[0041]当智能电表在续费和欠费之间变化和断路器在分合闸之间变化时，单片机第4和第6引脚会出现8组不同情况的跳变，如图7。根据信号输入的状态不同，单片机IC需要采取不同的动作，来控制断路器的状态。
[0042]如图2所示，所述电机控制电路包括N沟道MOS管Q3，MOS管Q3的G极接比较电路，也就是单片机的第3引脚，MOS管Q3的S极接地，MOS管的D极接电机Z2的一端，电机Z2的另一端接电源VCC，M0S管的S极上拉电解电容C3接电源VCC。当单片机第3引脚CLK端输出高电平时，MOS管Q3具有开关功能，MOS管Q3被导通，电源VCC经过电机Z2和地端AGNG构成回路，电机Z2被驱动。
[0043]如图3所示，所述脱扣控制电路包括可控硅Q2，可控硅Q2的阳极接电源电路，可控硅Q2的阴极接分励脱扣器Zl的一端，分励脱扣器Zl的另一端接输入电压的N极，可控硅Q2的控制极与阴极之间串联电解电容C5，可控硅Q2的控制极串联电阻R6后接二极管D4的阴极，二极管D4的阳极接比较电路，电阻R6与可控硅Q2的控制极之间并联电阻R4接地。当智能电表欠费即控制信号采集电路没有检测到控制信号CR，则单片机第I引脚输出脉冲电平信号使可控硅Q2被触发导通，分励脱扣器Zl被导通，然后使断路器跳闸。
[0044]如图6所示，所述电源电路包括用于对比较电路和电机控制电路提供电源的稳压电路和对脱扣控制电路提供电源的半波整流电路。
[0045]所述稳压电路电路如下:输入电压的L极串联二极管D5的阳极后接并联后的电阻R5和电阻R8再与稳压管D6的阴极连接，输入电压的N极串联二极管D2的阴极后接稳压管D6的阳极，二极管D2的阴极接地，稳压管D6的阴极输出电源VDD，电源VDD串联电阻R9后接超级电容C4的正极，超级电容C4的正极作为电源VCC，其负极接地。AC 220V经过二极管D5半波整流后再经过电阻R5、电阻R8降压后经过稳压管D6稳压到5.1V，再经过电阻R9给超级电容C4充电，当超级电容C4充电到2.5V以上时，电源VDD达到了单片机IC的工作电压，单片机IC开始工作。电源VCC提供电机控制电路工作的电源。
[0046]所述半波整流电路采用二极管D3。断路器的L极和N极输出AC220V经由整流二极管D3实现半波整流，给分励脱扣器Zl提供了一个直流的电压源，并由压敏电阻YRl保护。采用分别的电源供电，以保证不同的电路的电压的不同需要。
[0047]I)正常情用电情况下，智能电表有费且断路器合闸，单片机的第4引脚电平为低，第6引脚也为低，则电机控制电路和脱扣控制电路皆不工作。
[0048]2)欠费情况发生时，则单片机的第6引脚保持为低，首先是CR端发生了变化，电平从220V跳变成了 0V，即第4引脚电平从低跳变为高。单片机检测到智能电表的控制信号已经消失，而第6引脚还是低电平，则表明单片机判断用户已经欠费了，但是手柄还处在合闸状态，所以延时两秒后单片机向第I引脚输出高电平脉冲。当第I引脚被置为高电平时，则可控硅控制极也有高电平，所以可控硅被导通，分励脱扣器动作，断路器跳闸。手柄从合闸状态变为分闸状态，单片机第6引脚被置高电平，表明手柄已经分开，断路器已经分闸，则单片机停止驱动第I引脚，否则第I引脚会输出连续的脉冲信号，直到断路器跳闸即第6引脚电平变高为止。由于本电源提供的是半波整流的直流电源，所以当电压过零点的时候可控硅Q2是可以被关断的。此时超级电容C4的电量没有消耗。
[0049]3)当用户续费后，此时控制信号220V电压信号建立，单片机第4引脚从高跳变为低，但是手柄还是处于分闸状态故第6引脚依旧为高电平，单片机识别这个状态后得知用户已经续费，但是开关还是在分闸状态，则单片机向第3引脚输出高电平，则MOS管Q3被导通，电机控制电路开始驱动电机Z2，电机Z2带动断路器机构实现自动合闸功能。当断路器合闸到位手柄也旋转到位后单片机第6引脚被置为低电平，单片机停止驱动第3引脚。电机合闸的电源则由超级电容C4的电量来提供。
[0050]经过上述的一系列逻辑判断，单片机通过本电路实现了对微型断路器的智能控制。解决了目前预付费小型断路器续费后手动合闸的问题。
[0051]实施例不应视为对本实用新型的限制，但任何基于本实用新型的精神所作的改进，都应在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种用于断路器的多路采集和控制输出的智能控制电路，其特征在于:其包括用于控制电机分合闸操作的电机控制电路、用于控制分励脱扣器工作的脱扣控制电路、信号采集电路、用于判断信号采集电路采集的信号并分别控制电机控制电路和脱扣控制电路的比较电路以及电源电路，所述信号采集电路与比较电路连接，所述比较电路分别与电机控制电路和脱扣控制电路连接，所述信号采集电路包括用于采集智能电表控制信号的控制信号采集电路以及用于检测分合闸状态的分合闸信号采集电路； 所述控制信号采集电路采集到智能电表控制信号，分合闸信号采集电路采集合闸信号，则比较电路不工作； 所述控制信号采集电路采集到智能电表控制信号，分合闸信号采集电路采集分闸信号，则比较电路分别比较两个接收信号控制电机控制电路合闸操作； 所述控制信号采集电路没有采集到智能电表控制信号，分合闸信号采集电路采集合闸信号，则比较电路分别比较两个接收信号控制脱扣控制电路控脱口操作； 所述控制信号采集电路没有采集到智能电表控制信号，分合闸信号采集电路采集分闸信号，则比较电路停止输出控制脱扣控制电路。
2.根据权利要求1所述的用于断路器的多路采集和控制输出的智能控制电路，其特征在于，所述比较电路采用单片机1C。
3.根据权利要求1所述的用于断路器的多路采集和控制输出的智能控制电路，其特征在于，所述控制信号采集电路如下:电能表的控制信号依次经电阻R1、二极管D1、电阻R3接三极管Ql的基极，二极管Dl与电阻R3之间接电解电容Cl接地，三极管Ql的基极与三极管Ql的发射极之间串联电阻R10，三极管Ql的发射极接地，三极管Ql的集电极上拉电阻R2接电源VDD，所述三极管Ql的集电极与发射极之间串联电容C8，三极管Ql的集电极接比较电路。
4.根据权利要求1所述的用于断路器的多路采集和控制输出的智能控制电路，其特征在于，所述电机控制电路包括N沟道MOS管Q3，MOS管Q3的G极接比较电路，MOS管Q3的S极接地，MOS管的D极接电机Z2的一端，电机Z2的另一端接电源VCC，MOS管的S极上拉电解电容C3接电源VCC。
5.根据权利要求1所述的用于断路器的多路采集和控制输出的智能控制电路，其特征在于，所述脱扣控制电路包括可控硅Q2，可控硅Q2的阳极接电源电路，可控硅Q2的阴极接分励脱扣器Zl的一端,分励脱扣器Zl的另一端接输入电压的N极,可控娃Q2的控制极与阴极之间串联电解电容C5，可控硅Q2的控制极串联电阻R6后接二极管D4的阴极，二极管D4的阳极接比较电路，电阻R6与可控硅Q2的控制极之间并联电阻R4接地。
6.根据权利要求1所述的用于断路器的多路采集和控制输出的智能控制电路，其特征在于，所述电源电路包括用于对比较电路和电机控制电路提供电源的稳压电路和对脱扣控制电路提供电源的半波整流电路。
7.根据权利要求6所述的用于断路器的多路采集和控制输出的智能控制电路，其特征在于，所述稳压电路电路如下:输入电压的L极串联二极管D5的阳极后接并联后的电阻R5和电阻R8再与稳压管D6的阴极连接，输入电压的N极串联二极管D2的阴极后接稳压管D6的阳极，二极管D2的阴极接地，稳压管D6的阴极输出电源VDD，电源VDD串联电阻R9后接超级电容C4的正极，超级电容C4的正极作为电源VCC，其负极接地。
8.根据权利要求6所述的用于断路器的多路采集和控制输出的智能控制电路，其特征在于，所述半波整流电路采用二极管D3。
9.根据权利要求6或7或8所述的用于断路器的多路采集和控制输出的智能控制电路，其特征在于，所述稳压电路和半波整流电路的输入端并联压敏电阻YR1。
【文档编号】G05B19/04GK203930397SQ201420354170
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年6月30日 优先权日:2014年6月30日
【发明者】李军挺, 陈广哲 申请人:浙江天正智能电器有限公司