专利名称：一种断路器的无线通信装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种断路器的无线通信装置，用于与现场断路器连接，通过无线GPRS 模式与配电机房连接实现无线通信，属于电力行业配电或控制技术领域。
背景技术：
在电力行业，需要经常了解断路器的运行情况和负载情况，以便能够预防性的作 出相关处理；同时在断路器发生故障时，能够及时发现。安装本装置断路器，能实时将本断 路器的各种实时数据，如三相电压、电流、中性线电流、接地电流等电参数通过GSM/GPRS网 络实时发送，接收主机可为装有GSM/GPRS模块的pc机或开通GPRS功能并装有相关软件的 手机；同时当断路器发生故障时，能够发送包含故障信息的短消息到预设的用户手机。本无 线通信装置在电力配电领域的成功运用，可大大简化总线布网的复杂程度，借用中国移动 的GSM/GPRS网络，只要在有手机信号的地方，均可采用，且各个节点不受地域限制。
目前市场上要实现电参数实时采集以及故障信号的及时获得，传统的方法为采 用现场总线或者工业以太网方式，即需要专用线缆将各台断路器进行连接，之后汇总于pc 机；采用此方式一方面成本较高，另一方面网络节点受距离的制约相当大，管理中心与各个 断路器节点距离不能太长，且需要专人值守；同时通信线缆易收鼠类啮咬引起通信失效。对 于像风电等应用场合，由于地处偏僻，实现成本及可靠性较差。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种配置灵活、成本低，且可靠性较高
的断路器的无线通信装置。 本发明的技术方案如下 —种断路器的无线通信装置，包括电源电路1 、断路器接口电路2 、MCU电路3 、状态 指示及设定电路4和GSM/GPRS电路5 ;断路器接口电路2 —端与断路器相连接，另一端与 MCU电路3连接；GSM/GPRS电路5与MCU电路3连接；状态指示及设定电路4与MCU电路3 和GSM/GPRS电路5相连接；电源电路为断路器接口电路、MCU电路、状态指示及设定电路与 GSM/GPRS电路提供工作电源。 本发明所述的电源电路由芯片N1 N3，二极管V1、V2、V4，电容C1 C9，电阻R1 R4，电感Ll组成；输入电压DC12V电源通过二极管VI后作为Vin为芯片Nl和N2的输入电 压；N1的1号脚连接Vin、 Cl正端、Rl —端，Rl另一端接稳压管V2的负极，V2的正极与R4 和三极管V3的基极相连接，电阻R2并联在芯片Nl的1号和5号脚之间，芯片Nl的5号脚 与三极管V3的集电极相连接，电阻R4连接三极管V3的基极和发射极；二极管V4负端连接 Nl的2号脚，负端连接Nl的3号脚；电阻R3和电感Ll的一端分别连接芯片Nl的4、2号 脚，另一端连于一处输出电压+4￥;电容(:1的负端、R4的一端、三极管V3的发射极、N1的3 号脚，V4的正端共同接信号地；电容C2和C3并联于+4V与信号地之间；芯片N2的1号脚 与电容C4 一端相连并连接到Vin， N2的3号脚与电容C5的正端、C6的一端相连接输出电压+5V， C4、 C5、 C6的另一端和芯片N2的2号脚共同连接信号地；芯片N3的2号脚与电容 C7 —端相连并连接到+4V， N3的3号脚与电容C8的正端、C9的一端相连接输出电压+3V， C7、C8、C9的另一端和芯片N3的1号脚共同连接信号地； 本发明所述的断路器接口电路由芯片N5和电容C11组成；芯片N5的1号脚与MCU 电路中的TX1引脚相连接；N5的2、3号脚相连后连接到MCU电路的RC5引脚；N5的4号脚 与MCU电路中的RX1引脚相连接；N5的8号脚连接+5￥，5号脚连接信号地，6、7号脚作为通 信输出端的A、 B与若干台断路器通信端的A、 B或者上位机相连接。 本发明所述的MCU电路包括MCU、芯片N4、电阻R10和电容C10、C12 ;MCU的10、26、 38、57脚接+4￥，9、25、41、56脚接信号地；MCU的7号脚与R10、C12的一端连接，RIO的另一 端接+4V，C12的另一端接地；电容CIO —端接+4￥，另一端接信号地；MCU的31、32、36号引 脚与接口电路的RX1、TX1、RC5端口相连接，MCU的30号引脚与状态指示及设定电路的RCO 端口相连接;MCU的4、5号引脚作为端口 MCU_TX、MCU_RX与N4的3、4号引脚相连接；N4的 1、6号脚与GSM/GPRS电路的SIM_TX、SIM_RX相连接；N4的5号脚连接+3V， 2号脚连接信号 地； 本发明所述的状态指示及设定电路由发光管V5、 V6，电阻R5、 R6、 R7、 R8，二极管 V7，三极管V8，拨动开关Sl组成；发光管V6正端连接+4V，负端连接R7 —端，R7另一端连 接三极管V8集电极；R9连接V8的基极和发射极；R8 —端连接三极管基极，另一端连接二 极管V7负端，V7另一端连接GSM/GPRS电路NET端口 ；三极管V8发射极接信号地；电阻R6 的一端接+4V，另一端连接拨动开关Sl —端并与MCU电路RCO端口相连，Sl另一端接信号 地；电阻R5 —端与+4V连接，另一端连接发光管V5的正端，V5负端连接信号地；
本发明所述GSM/GPRS电路包括芯片N6、N7、N8，电容C13、C14 ;N8的1、3、5、7、9号 脚连接+4￥，2、4、6、8、10、45、51、52号脚连接信号地，16号脚连接状态指示及设定电路NET 端口 ， 25号脚连接N6的1号脚和N7的6号脚，27号脚连接N6的2号脚和N7的5号脚，29 号脚连接N6的7号脚和N7的1号脚，31号脚连接N6的3号脚和N7的4号脚，33号脚连 接N6的8号脚和N7的3号脚；41、43号脚与MCU电路的SIM_RX、 SIM_TX端口相连接；C14 一端连接+4V， 一端接信号地；C13 —端接N6的1号脚，另一端接信号地；N6的4、5号脚接 信号地，N7的2号脚接信号地。 本发明由于采用上述方案，断路器的无线通信模块只需通过pc机进行简单的参 数设置后直接与断路器相连接，即能实时将本断路器的各种实时数据，如三相电压、电流、 中性线电流、接地电流等电参数通过GSM/GPRS网络实时发送；同时当断路器发生故障分闸 时，能够发送包含故障信息的短消息到预设的用户手机，以方便人员及时处理，因此可较完 整地实现无人值守；无需再进行专用线缆的铺设，也较不易受外界的物理损坏，同时上位机 也不再受物理距离的严格限制，只要存在GSM/GPRS无线信号的地方，均可安置上位主机； 因此，本发明具有组成系统灵活、成本低，且可靠性较高等特点。
图1为一种断路器的无线通信装置的原理框图。
图2为本发明的电源电路原理图。
图3为本发明的接口电路原理图。
图4为本发明的MCU电路原理图。 图5为本发明状态指示及设定电路原理图。 图6为本发明的GSM/GPRS电路原理图。
具体实施例方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式
作进一步的叙述。 参考图1本发明的电路原理框图，断路器无线通信装置的MCU电路3通过状态指 示及设定电路4，可设定为主动模式和从动模式，主动模式为常规正常工作模式，MCU电路3 通过接口电路2与断路器6进行数据交换，MCU电路3扫描本装置所管理的断路器6，并将 数据通过GSM/GPRS电路5发送；从动模式为设定模式，即在从动模式时本装置可由PC机6 通过接口电路2进行参数配置；电源电路1将输入的电源进行转换后为接口电路2、 MCU电 路3、状态指示及设定电路4、 GSM/GPRS电路5供电；完整工作流程如下在从动模式下，pc 机6通过接口电路2对MCU电路进行各项参数设置，然后状态指示及设定电路4切换到主动 模式，MCU电路3通过接口电路2定时扫描断路器6的，与之进行数据交换，并将所获得数据 暂存，以备上位机通过GSM/GPRS电路5发来查询信息时时通过GSM/GPRS电路5发送给上 位机；同时当断路器6发现有故障发生时，MCU电路将故障类别、故障电流等故障信息通过 GSM/GPRS电路以短消息的形式发送给在从动方式时设置的手机号码，以便用户及时处理。
参阅图2，本发明的电源电路由芯片Nl N3，二极管V1、V2、V4，电容C1 C9，电 阻Rl R4，电感Ll组成；输入电压DC12V经过电源反接保护二极管后作为电源Vin端口 连接芯片Nl (LM2576T-5)的1号脚为其供电，芯片Nl的2号脚接储能电感Ll后输出电压 +4V，电阻Rl、 V2、 R4构成输入电压分压电路，只有输入电压接近DC12V时，R4和V2的公共 端作为输入电压采样点能驱动三极管V3的C、 E极导通，使N1正常工作，否则N1无电压输 出；输出电压+4V可通过电阻R3调节；二极管V4为保护二极管，为负载电流提供泄放回路； Cl为输入电压DC12V滤波电容，C2、C3为输出+4￥滤波电容；N2(7805)为将电源Vin变换 为+5V的电压变换芯片，C4为输入电压Vin的滤波电容，C5、 C6为+5￥输出电压的滤波电 容；N3 (XC6203E302PR)为将电压+4V变换为+3V的电压变换芯片，C7为+4￥输入电压的滤 波电容，C8、 C9为+3V输出电压的滤波电容； 参阅图3，本发明的接口电路由芯片N5和电容C11构成；芯片N5(MAX485)为RS485 收发器，其1号脚连接MCU电路的TX1端口 ，作为接口电路的接收器端，2、3号引脚相连后连 接MCU电路的RC5端口 ，作为接口电路的收、发控制，4号脚连接MCU电路的RX1端口 ，作为 接口电路的发送驱动器端；芯片N5的8号脚为芯片的电源脚，连接电源电路的+5V，5号脚 为接地脚，连接信号地；电容Cll作为滤波电容并联在芯片N5的8号脚与5号脚之间；芯 片N5作为RS485收发器，在主动模式下，其6、7号脚作为RS485方式的A、 B引脚与一台或 数台断路器的RS485端口相连接；在从动模式下，其6、7号脚与上位机的串口相连接。
参阅图4，本发明的MCU电路由芯片MCU(PIC18F6527) 、 N4(NC7WZ07)、电容CIO、 C12、电阻R10组成；MCU作为本装置的主芯片，在从动模式下，通过32、33、36号引脚从上位 机进行参数设定；在主动模式下，负责通过32、33、36号引脚从接口电路端接受数据，处理 后，将相关数据用4、5号引脚经芯片N4后发送至GSM/GPRS电路以通过无线网络发送；电阻 RIO、电容C12组成RC延时电路，用于提供给芯片MCU上电复位延时信号；CIO为滤波电容；由于芯片MCU的工作电压为+4V，其引脚相应的输出电压也为+4V，而GSM/GPRS电路的工作 电压也为+4￥，但其SIM_RX、SIM_TX引脚电压只允许电压+3. 3V，故增加芯片N4作为输入/ 输出电平变换器，以连接+4V的MCU电路引脚和+3V的GSM/GPRS电路引脚。
参阅图5，本发明的状态指示及设定电路由发光管V5、V6，二极管V7，电阻R5、R6、 R7、 R8、 R9，三极管V8以及拨动开关SI组成；发光管V5作为电源指示器件，当本装置中存 在能使整个装置工作的+4V电压时，即会发光，电阻R5为发光管V5的限流电阻；拨动开关 SI为从动/主动模式选择开关，当SI导通时，端口 RCO变为低电平，MCU电路监测到RCO端 口为低电平时，即转入从动模式，由上位机对装置进行参数设定；当SI断开时，端口 RCO变 为高电平，装置即转入主动模式，电阻R6为上拉电阻；发光管V6为本装置网络状态指示器 件，由GSM/GPRS电路中N8的NET端口控制，当V6长暗时，指示本装置中GSM/GPRS电路没 有工作；当V6以亮64ms灭800ms的频率闪烁时表GSM/GPRS电路还没有注册到网络上；当 V6以亮64ms灭3000ms的频率闪烁时表本装置GSM/GPRS电路已注册到网络上并能正常工 作；当V6以亮64ms灭300ms的频率闪烁时，表GSM/GPRS电路正在进行GPRS数据通信；R7 为发光管V6的限流电阻。 参阅图6，本发明的GSM/GPRS电路由器件N8、芯片N7、SIM卡N6和电容C13组成； N8 (SM300C)的25号脚与N6的1号脚相连为SM卡供电，N8的27号脚与N6的2号脚相 连为SIM卡提供复位信号，N8的29号脚与N6的7号脚相连接为SIM卡数据线1/0， N8的 31号脚与N6的3号脚相连接为SIM卡提供时钟信号，N8的33号脚与N6的8号脚相连接 用于检测SIM卡是否准确安装；N8的41、43号引脚与MCU电路相连接作为MCU电路和GSM/ GPRS电路的数据交换通道；N8的NET端口为状态指示及设定电路提供当前状态信号；电容 C13为滤波电容；芯片N7为TVS阵列，用于装置的静电保护。
权利要求
一种断路器的无线通信装置，包括电源电路(1)、断路器接口电路(2)、MCU电路(3)、状态指示及设定电路(4)和GSM/GPRS电路(5)，其特征是所述的断路器接口电路(2)的一端与断路器相连接，另一端与MCU电路(3)连接，GSM/GPRS电路(5)与MCU电路(3)连接，状态指示及设定电路(4)与MCU电路(3)和GSM/GPRS电路(5)相连接。
2. 根椐权利要求1所述的一种断路器无线通信装置，其特征是电源电路由芯片Nl N3，二极管V1、V2、V4，电容C1 C9，电阻R1 R4，电感Ll组成；N1的1号脚连接Vin、Cl 正端、Rl —端，Rl另一端接稳压管V2的负极，V2的正极与R4和三极管V3的基极相连接， 电阻R2并联在芯片Nl的1号和5号脚之间，芯片Nl的5号脚与三极管V3的集电极相连 接，电阻R4连接三极管V3的基极和发射极。
3. 根据权利要求1所述的一种断路器无线通信装置，其特征是接口电路由芯片N5和电 容Cll组成，芯片N5的1号脚与MCU电路中的TX1引脚相连接；N5的2、3号脚相连后连接 到MCU电路的RC5引脚；N5的4号脚与MCU电路中的RX1引脚相连接。
4. 根据权利要求1所述的一种断路器无线通信装置，其特征在于MCU电路包括MCU、 芯片N4、电阻R10和电容C10、C12，MCU的10、26、38、57脚接+4V，9、25、41、56脚接信号地; MCU的7号脚与R10、 C12的一端连接，R10的另一端接+4V， C12的另一端接地。
5. 根据权利要求1所述的一种断路器无线通信装置，其特征在于状态指示及设定电路 由发光管V5、V6，电阻R5、R6、R7、R8，二极管V7，三极管V8，拨动开关Sl组成，发光管V6正 端连接+4V，负端连接R7 —端，R7另一端连接三极管V8集电极。
6. 根据权利要求1所述的一种断路器无线通信装置，其特征在于GSM/GPRS电路由芯片 N6、N7、N8，电容C13、C14组成。
全文摘要
本发明公开了一种断路器的无线通信装置，它包括电源电路、断路器接口电路、MCU电路、状态指示及设定电路和GSM/GPRS电路；断路器接口电路一端与断路器相连接，另一端与MCU电路连接；GSM/GPRS电路与MCU电路连接；状态指示及设定电路与MCU电路和GSM/GPRS电路相连接；电源电路为断路器接口电路、MCU电路、状态指示及设定电路与GSM/GPRS电路提供工作电源。本发明只要存在GSM/GPRS无线信号的地方，均可安置上位主机；因此，具有组成系统灵活、成本低，且可靠性较高等特点。
文档编号G08C17/02GK101702259SQ20091024676
公开日2010年5月5日 申请日期2009年11月24日 优先权日2009年11月24日
发明者卜燕, 方祥, 杨利峰, 武素莲, 王海峰, 程雪婷, 郭海波 申请人:杭州之江开关股份有限公司