专利名称：一种智能化低压配电箱的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种配电箱，尤其涉及一种智能化低压配电箱。
背景技术：
低压配电箱广泛应用于高层建筑、宾馆、住宅等建筑物交流50Hz,额定电压220V/380V以下的低压配电系统中，作为实现对配电线路切换、漏电、过载、短路保护之用。目前市场上销售的配电箱是按电气接线要求将开关设备、测量仪表、保护电器和辅助设备组装在封闭或半封闭金属柜中或屏幅上，构成低压配电装置，正常运行时可借助手动或自动开关接通或分断电路。然而，传统的配电箱智能化程度低，当系统出现故障时，只能借助保护电器立即切断电路，并不能对故障进行准确判断，也不能根据不同的故障种类进行不同程度的报警和停机处理，技术人员在排查故障时需要花费更多的精力。另外，传统的配电箱需要手动对继电器进行动作，如果继电器绝缘损坏，有可能发生触电危险。实用新型内容为了克服传统的配电箱智能化程度不高的缺点，本实用新型提出了一种基于数字信号处理器的一种智能化低压配电箱。采用的技术方案是一种智能化低压配电箱，包括主配电箱，可移动终端和固定终端，主配电箱，包括数字信号处理器、触摸屏、LCD显示模块、故障报警模块、预留物联网接口、继电器、采样电路、信号调理电路、ZIGBEE控制器A、收发天线A和开关电源模块。开关电源模块输入接电网的LO和NO，其间电压为220V交流，整流之后，通过基于T0P224Y的DC-DC变换器，采用反激式拓扑输出多路直流电压，为所述的触摸屏、数字信号处理器、ZIGBEE控制器A和故障报警模块提供所需的工作电源，触摸屏与数字信号处理器相连，安装在主配电箱箱体的侧面。用户可以通过手指触摸相应的图标实现对每一个开关的控制，本实用新型采用一种电容式触摸屏，利用人体的电流感应进行工作。这种方法避免了人为直接接触开关，可以避免触电等安全事故。通过采样电路对每一路负载的电压、电流、温度和湿度值进行实时采样，采样得到的信号经过信号调理电路转换为微处理器可以接收的信号，微处理器对负载的运行数据进行模数转换，并通过软件进行分析处理，判断负载工作状态是否正常。数字信号处理器是整个主配电箱的核心，其功能有以下几个方面首先，根据用户的输入指令，对相应的继电器进行开关控制；其次，对负载的电压、电流、温度和湿度值进行采样，并与正常的工作值进行比较，如果在正常工作范围内，则通过LCD显示模块进行实时的电压电流值和开关状态的显示，如果工作不正常，通过故障报警模块进行报警。最后，数字信号处理器通过ZIGBEE无线技术，可以与远程的可移动终端和固定终端进行无线通信，接收远程的控制信号，开通和关断相应的继电器。主配电箱上预留了物联网接口。由于物联网技术能够让物体和物体智能“对话”，是未来发展的一个趋势，因此，为了以后的需要，本实用新型的主配电箱为物联网预留了“接口”，通过简单的连接即可将此配电箱的各个参数经过此物联网预留接口，通过射频技术传输出去。主配电箱上的继电器，均采用固态继电器。所述的可移动终端，包括ZIGBEE控制器B、收发天线B、微处理器B和手持式遥控器。其主要功能是通过手持式遥控器，远程控制主配电箱中固态继电器的开通的关断，一旦主配电箱现场出现 故障，手持式遥控器会发现声光报警信号。所述的固定终端，由ZIGBEE控制器C、收发天线C、微处理器C和上位机组成，操作人员可以通过上位机，对主配电箱的继电器进行开通和关断控制，也可以通过上位机，获得主配电箱现场的运行状况。本实用新型的有益效益为开关器件采用固定继电器，提高了主配电箱高工作的灵敏度和可靠更，提高了系统抗电磁干扰的能力；通过数字信号处理器，实现了主配电箱的智能化控制；采用触摸屏进行输入，避免了可能出现的触电危险；预留物联网接口，可以方便的实现主配电箱与其他设备的通信；采用ZIGBEE无线收发技术，可以实现远程控制，操作人员可以手持遥控器或者在控制室内对主配电箱进行监控，提高了整个配电箱系统的智能化水平。
图I是本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
一种智能化低压配电箱，包括主配电箱1，可移动终端2和固定终端3。主配电箱，包括数字信号处理器4、触摸屏5、IXD显示模块6、故障报警模块7、预留物联网接口 8、继电器9、采样电路10、信号调理电路1UZIGBEE控制器A 12、收发天线A14和开关电源模块14。开关电源模块输入接电网的LO和NO，其间电压为220V交流，整流之后，通过基于T0P224Y的DC-DC变换器，采用反激式拓扑输出多路直流电压，为所述的触摸屏、数字信号处理器、ZIGBEE控制器A和故障报警模块提供所需的工作电源。触摸屏与数字信号处理器相连，安装在主配电箱箱体的侧面，可以将其陷入墙壁内部，操作方便，美观大方。用户可以通过手指触摸相应的图标实现对每一个开关的控制，本实用新型采用一种电容式触摸屏，利用人体的电流感应进行工作。当手指触摸在金属层上时，由于人体电场，用户和触摸屏表面形成以一个耦合电容，对于高频电流来说，电容是直接导体，于是手指从接触点吸走一个很小的电流。这个电流分从触摸屏的四角上的电极中流出，并且流经这四个电极的电流与手指到四角的距离成正比，数字信号处理器通过对这四个电流比例的精确计算，得出触摸点的位置即可获取用户的指令。这种方法避免了人为直接接触开关引起的触电等安全事故。主配电箱上的继电器，均采用固态继电器。固态继电器是一种全部由固态电子元件组成的无触点开关元件，具有完善的光电隔离模块，相比传统的电磁式继电器，固态继电器具有闻寿命、闻可罪性、闻灵敏度、抗电磁干扰能力强等特点。采样电路10负责对负载的温度、湿度、电压、电流值进行实施的采样。温湿度采集通过传感器实现，本实用新型采用瑞士生产的SHT75温湿度传感器，SHT75有4个引脚，分别为电源、地、时钟和数据线。使用3. 3V电源给SHT75供电，数据线与数字信号处理器的AD转换模块相连。通过软件程序的编写控制SHT75温湿度传感器，使其工作在温度检测或者湿度检测的状态下，并通过软件对其进行温度湿度数据的收发操作。此传感器可以同时获取环境的温度和湿度，其体积小、响应灵敏，测量精度要高，温度误差小于等于±0.3 °C，湿度误差小于等于± I. 8 %，稳定性能良好。通过电流互感器和电压互感器获得流过负载的电流值和各相负载的电压值，经过信号调理电路11，把采样得到的电压电流值转换为数字信号处理器可以处理的0-5V的电压信号。数字信号处理器采用TI公司生产的TMS320F2812芯片，数字信号处理器接收到用户在触摸屏发出的信号后，控制相应的继电器开通和关断，同时，数字信号处理器接收到采样得到的电压、电流、环境温度和湿度值，并对模拟量进行AD转换转换为对应的数字量，并与正常的工作值进行比较，如果在正常工作范围内，则通过LCD显示模块进行实时的电压电流值和开关状态的显示，如果工作不正常，通过故障报警模块进行报警。LCD显示模块对 每一路继电器的开关状态进行实时的显示，主要显示每一路继电器的开通和关断状态，并对开通的继电器的负载电压、电流、温度和湿度值进行实时的显示。LCD显示模块是采用具有内含中文字库的点阵图形液晶显示模块LCD12864，其主要功能为发生故障时，对具体的故障类型和故障发生点进行显示。为了有效利用微处理器的I/O端口，控制IXD12864工作在串行方式，其数据总线、使能端口和时钟分别与单片机的三个通用I/O 口相连。故障报警模块对过流、过压、过热的故障进行相应的声光报警信号，提醒相关人员进行断电和检查。如果在报警一段时间后，如果仍然没有被响应，数字信号处理器会在报警延时一段时间后自动切断出现故障的负载，避免更严重的损失。最后，数字信号处理器通过ZIGBEE无线技术，可以与远程的可移动终端2和固定终端3进行无线通信，接收远程的控制信号，开通和关断相应的继电器。可移动终端2通过键盘发出控制信号，微处理器B对键盘进行扫描，将键盘的信号转换为对应的数字量，并通过ZIGBEE控制器B进行编码，通过2. 4GHz收发天线B将用户指令传递出去，在主配电箱内，收发天线A接收到此信号，并通过ZIGBEE控制器A进行解码，将可移动终端的指令传给数字信号处理器，数字信号处理器根据用户指令对相应的继电器实施动作。操作人员可以早控制室内，对现场的配电箱进行远程遥控，通过上位机发出指令，上位机与微处理器C通过RS232相连，微处理器接收到操作人员的指令后，同样通过ZIGBEE控制器C和收发天线C进行信号的传输。在主配电箱内，收发天线A接收到此无线，并通过ZIGBEE控制器A进行解码，将可移动终端的指令传给数字信号处理器，数字信号处理器根据操作室内操作人员的指令对相应的继电器实施动作。
权利要求1. 一种智能化低压配电箱，包括主配电箱，可移动终端和固定终端，其特征在于所述的主配电箱，包括数字信号处理器、触摸屏、IXD显示模块、故障报警模块、预留物联网接口、继电器、采样电路、信号调理电路、ZIGBEE控制器A、收发天线A和开关电源模块，开关电源模块输入接电网的LO和NO，其间电压为220V交流，整流之后，通过基于TOP224Y的DC-DC变换器，采用反激式拓扑输出多路直流电压，为所述的触摸屏、数字信号处理器、ZIGBEE控制器A和故障报警模块提供所需的工作电源，触摸屏与数字信号处理器相连，安装在主配电箱箱体的侧面。
专利摘要一种智能化低压配电箱，包括主配电箱，可移动终端和固定终端，其特征在于所述的主配电箱，包括数字信号处理器、触摸屏、LCD显示模块、故障报警模块、预留物联网接口、继电器、采样电路、信号调理电路、ZIGBEE控制器A、收发天线A和开关电源模块，开关电源模块输入接电网的L0和N0，其间电压为220V交流，整流之后，通过基于TOP224Y的DC-DC变换器，采用反激式拓扑输出多路直流电压，为所述的触摸屏、数字信号处理器、ZIGBEE控制器A和故障报警模块提供所需的工作电源，触摸屏与数字信号处理器相连，安装在主配电箱箱体的侧面。本实用新型提高了主配电箱高工作的灵敏度和可靠更，提高了系统抗电磁干扰的能力。
文档编号H02G3/08GK202455006SQ20122005136
公开日2012年9月26日 申请日期2012年2月17日 优先权日2012年2月17日
发明者王定红, 王飞 申请人:大连恩泽电器有限责任公司