一种分界断路器的控制器的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种分界断路器的控制器，其包括中央处理单元、电源单元和接口，及与中央处理单元电连接的功能单元，此功能单元与接口信号传输连接，所述电源单元包括电源模块、备用电池模块和电池充电模块，所述电池充电模块与备用电池模块连接，且所述电池充电模块通过接口与电源模块连接，所述电源模块提供整个分界断路器的控制器的电源，还包括液晶显示单元和键盘单元，所述液晶显示单元与中央处理单元的信号输出接口连接，该中央处理单元的信号输入接口与键盘单元连接。本专利通过点阵型液晶屏直观显示各功能参数及具体数值，同时还精简了电路，当输入电源断电时，仍可在一定时间内工作，并进行相关保护操作。
【专利说明】一种分界断路器的控制器
【技术领域】
[0001]本实用新型属于电力电网领域，尤其是涉及一种分界断路器的控制器。
【背景技术】
[0002]分界断路器的作用就是在运行中自动隔离用户侧相间短路故障、自动切除用户侧接数字信号地故障，并可用于操作断开故障电流。
[0003]目前，常用的分界断路器的控制器的参数由面板的编码盘决定，但是面板上的编码盘对于每个参数都是通过两位拨码设置，这两位拨码数字仅代表序号，具体的整定值数据需要通过翻查技术资料查表才可对应得到，显示数值不直观，而在实际生产中会由于面板空间有限，展列出的编码盘数量有限，从而限制了控制器保护功能参数的数量，此外原有类型控制器几乎都是靠单一的电源供电，而当外界突然断电时，无法完成一些保护操作，t匕如切断电流等工作。
【发明内容】
[0004]本实用新型要解决的问题是提供一种具有双电源并带有液晶显示的分界断路器的控制器，且同时减少整个硬件的体积，增加可视性和简易操作型。
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是:一种分界断路器的控制器，其包括中央处理单元、电源单元和接口，及与中央处理单元电连接的功能单元，此功能单元与接口信号传输连接，所述电源单元包括电源模块、备用电池模块和电池充电模块，所述电池充电模块与备用电池模块连接，且所述充电电池模块通过接口与电源模块连接，所述电源模块提供整个分界断路器的控制器的电源，还包括液晶显示单元和键盘单元，所述液晶显示单元与中央处理单元的信号输入接口连接，该中央处理单元的信号输出接口与键盘单元连接。
[0006]进一步，中央处理单元中的控制器采用STM32系列芯片。
[0007]进一步，中央处理单元中的控制器采用微处理器STM32F103RCT6。
[0008]进一步,所述液晶显示单元中的液晶显示屏选用12864型点阵液晶，该液晶显示模块与接口 U2连接，该接口 U2的第五管脚与一 PNP型三极管Ql的集电极连接，该三极管Ql的发射极通过一电阻R9与电源模块的一输出电压连接，三极管Ql的基极通过电阻R8 —端连接，该电阻R8的另一端连接微处理器STM32F103RCT6的第三十六管脚，所述微处理器STM32F103RCT6的第五十四管脚、第五十五管脚、第五十六管脚、第六i^一管脚和第六十二管脚依次通过一电阻与接口 U2的第八管脚、第九管脚、第十管脚、第十一管脚和第十二管脚连接，所述微处理器STM32F103RCT6的第七管脚与电源器件PWB2405MD-6W的电压输出端连接，第六管脚接数字信号地。
[0009]进一步，电池充电模块的电压输出端连接备用电池并通过四项开关及接口与电源模块的电压输入端连接。
[0010]进一步，所述电源模块包括三组模块输出电路，第一组模块输出电路包括电感L3和电感L4，其中电感L3的一端与电池充电模块的输出端连接，另一端均与电源器件PWB2405MD-6W的两个输入电压端连接，电感L4的一端接数字信号地，电感L4的另一端均与电源器件PWB2405MD-6W的两个接数字信号地端连接，而所述两个电感L3，L4与电源器件PWB2405MD-6W连接端通过电容C63相连接，所述电源器件PWB2405MD-6W的电压输出端与其第十六管脚通过电容C62连接，且第十六管脚接数字信号地。
[0011]进一步，功能单元包括模拟信号电路、开关信号电路、分合闸运行电路、通讯电路以及指示灯显示电路。
[0012]本实用新型具有的优点和积极效果是:
[0013]1、本控制器通过点阵型液晶屏显示各功能参数及具体数值，显示直观，而功能及显示内容更全面。
[0014]2、操作者通过访问权限才可修改参数，保护了设置数据。
[0015]3、显示电路和控制电路集成在一块电路板上，精简了电路，减少了电路板数量，同时当输入电源断电时，仍可在一定时间内工作，并进行相关保护操作。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型的电路框图；
[0017]图2是中央处理单元电路图；
[0018]图3是中央处理单元电路图的第一局部放大图；
[0019]图4是中央处理单元电路图的第二局部放大图；
[0020]图5是中央处理单元电路图的第三局部放大图；
[0021]图6是中央处理单元电路图的第四局部放大图；
[0022]图7是中央处理单元电路图的第五局部放大图；
[0023]图8是液晶屏显示控制电路图；
[0024]图9是键盘输入检测电路图；
[0025]图10是电源电路图；
[0026]图11是备用电源电路图；
[0027]图12是接口定义图。
[0028]1、中央处理单元2、液晶显示单元3、键盘单元
[0029]4、电源模块 5、功能单元 6、接口
【具体实施方式】
[0030]下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细说明。
[0031]一种分界断路器的控制器，其包括中央处理单元1、电源单元和接口，及与中央处理单元I电连接的功能单元5，此功能单元5与接口 6信号传输连接，所述电源单元包括电源模块4、备用电池模块和电池充电模块，所述电池充电模块与备用电池模块连接，且所述电池充电模块通过接口 6与电源模块连接，所述电源模块4提供整个分界断路器的控制器的电源，还包括液晶显示单元2和键盘单元3,所述液晶显示单元2与中央处理单元I的信号输入接口连接，该中央处理单元I的信号输出接口与键盘单元3连接；
[0032]所述功能单元5包括模拟信号电路、开关信号电路、分合闸运行电路、通讯电路以及指示灯显示电路。
[0033]如图2-7所示，所述中央处理单元I与其各模块的连接方式为:采用微处理器STM32F103RCT6作为核心控制器，所述该微处理器STM32F103RCT6第一管脚通过一电容C3与数字信号地连接，该第一管脚与第六十四管脚连接同时引接+3V3电压，第二管脚、第三管脚和第四管脚均连接一 1K电阻后与电压+3V3接通，第五管脚与第六管脚之间连接一晶振Yl，所述晶振Yl —端与接数字信号地的电容Cl连接，晶振Yl的另一端与同样接地的电容C2连接，第七管脚通过一电阻R14与电压+3V3接通，该第七管脚同时与三项开关JO的第三插头连接，三项开关的第二插头与数字信号地连接，且与第三插头之间通过一电容C5连接，所述三项开光JO的第一插头通过电阻R15与电压+3V3连接，微处理器STM32F103RCT6的第十二管脚和第十三管脚之间连接一电容Cl I，与所述的电容Cll并联连接电容C10，电容ClO—端与电容C18的接数字信号地端AGND连接，电容ClO的另一端与电压AV3.3连接，第十八管脚、第三十一管脚、第六十三管脚和第四十七管脚均接数字信号地，第二十管脚、第三十二管脚和第四十八管脚均与电压+3V3连接，第二十八管脚连接于两个串联电阻RO和R108之间，且电阻RO的另一端接电压+3V3，电阻R108的未连接端与数字信号地连接，微处理器STM32F103RCT6的第六十管脚与一接数字信号地电阻R16连接，该电阻R16与两项开关J7的第二插头连接，该两项开关J7的第一插头与电压+3V3接通，微处理器STM32F103RCT6的第六十三管脚和第六十四管脚之间通过一电容C12连接。
[0034]键盘输入检测电路模块为五个输入键的键盘电路，所述五个输入键均有一个上拉电阻，且同时依次与微处理器STM32F103RCT6的第三十管脚、第三十五管脚、第三十三管脚、第三十四管脚以及第二十九管脚连接。
[0035]所述液晶显示单元中的液晶显示屏选用12864型点阵液晶，该液晶显示模块与接口 U2连接，该接口 U2的第五管脚与一 PNP型三极管Ql的集电极连接，该三极管Ql的发射极通过一电阻R9与电压+3V3连接，三极管Ql的基极通过电阻R8 —端连接，该电阻R8的另一端连接微处理器STM32F103RCT6的第三十六管脚，所述微处理器STM32F103RCT6的第五十四管脚、第五十五管脚、第五十六管脚、第六十一管脚和第六十二管脚依次通过一电阻与接口 U2的第八管脚SCLK、第九管脚SDA、第十管脚RS、第i^一管脚RESET和第十二管脚CS连接，所述第七管脚VDD与电源器件PWB2405MD-6W的电压输出端VCC连接，第六管脚接数字信号地。
[0036]所述电源模块4包括三组模块输出电路,第一组模块输出电路包括电感L3和电感L4，其中电感L3的一端与电池充电模块的输出端连接，另一端均与电源器件PWB2405MD-6W的两个输入电压端Vin连接，电感L4的一端接数字信号地，电感L4的另一端均与电源器件PWB2405MD-6W的两个接数字信号地端GND连接，而所述两个电感L3，L4与电源器件PWB2405MD-6W连接端通过电容C63相连接，所述电源器件PWB2405MD-6W的电压输出端+Vo与其第十六管脚OV通过电容C62连接，且第十六管脚OV接数字信号地；
[0037]第二组模块输出电路包括稳压器REGl117-33，所述稳压器REGl 117-33的输入端IN与电源器件PWB2405MD-6W的电压输出端VCC连接，同时通过两个并联的电容C56和电容C57与该稳压器REGl117-33的接数字信号地端GND连接，所述稳压器REGl117-33的输出端OUT与接数字信号地端GND之间依次并联了电容C58、电容C59、电容C60以及电容C61，在电容C59和电容C60之间串联电感L2，电容C61的一端为模拟信号地AGND，另一端为输出电压AV3.3，模拟信号地AGND通过电感L5与数字信号地连接；
[0038]第三组模块输出电路包括线性稳压器TPS7333，该线性稳压器TPS7333的第三管脚INl和第四管脚INl相连接且同时与电源器件PWB2405MD-6W的电压输出端VCC连接，线性稳压器TPS7333的第一管脚GND和第二管脚/EN相连接，且同时接数字信号地，在第一管脚GND和第四管脚INl之间依次并联电容C51和电容C52，所述线性稳压器TPS7333的第五管脚OUTl、第六管脚OUTl和第七管脚SENSE相连，第八管脚/RESET通过一电阻R109与第五管脚OUTl连接，电容C53、电容C54以及电容C55并联，且并联后一节点端接数字信号地，另一节点端与线性稳压器TPS7333的管脚五OUTl连接，在电容C54 —端与电感LI的一端连接，该端为第一输出端+3V3，电感LI的另一端与电容C54同侧的电容C55 —端连接，且该端为第二输出端PLLV3.3。
[0039]电池充电模块型号TBC120-220D24，充电电池的型号为DJW12-7.0 (12V7.0ΑΗ)，电池充电模块输入端的第一管脚、第三管脚、第二管脚分别连接外界交流电火线、零线和地线，且第三管脚通过保险丝Fl与零线N端连接，起大电流保护作用。输出端与两个串联的电池连接并通过四项开关J5传递输出信号；
[0040]当外界交流有电时，电池充电模块可对电池充电，同时输出V24/G24，连接电源电路的输入端，为负载供电，当外界交流失电时，电池对电源电路放电，输出V24/G24。电池充电模块第四管脚、第五管脚分别为输出电池欠压告警、输入失电告警信号。
[0041]本分界断路器的控制器还接有并联的电容C6、C7、C8和C9，该并联电路分别与电压+3V3和数字信号地连接。
[0042]如图1所示，液晶屏模块2电路、键盘显示检测模块3电路、电源模块4电路、功能单元5集成在同一电路板上，由中央处理单元I来控制，电源模块4电路为板上所有电路提供电源，接口 6提供该电路板的输入输出信号，备用电源为分界断路器的控制器提供备用电源。
[0043]图2所示，中央处理单元I是电路的核心部分，微处理器采用功能强大的ARM芯片，型号为STM32F103RCT6，工作电压3.3V，采用外部8M晶振，I/O 口和PB 口控制液晶屏显示以及检测键盘输入；而在功能单元5中，A/D转换器处理采集的输入信号量，PA 口控制分合闸，收发器端口进行通讯，而STM32F103RCT6芯片内部具有大容量的数据存储器可以保存数据掉电不丢失。
[0044]图8是液晶屏模块与微处理器的接口定义，各信号线连接至STM32F103RCT6相应的PB端口。液晶屏为12864点阵液晶，可显示中文、数字及图形符号。RESET为液晶屏复位端，STM32F103RCT6通过CS信号选通液晶屏工作，控制数据线SDA和时钟线SCLK时序读出或写入数据刷新液晶屏界面显示，通过LEDA可以控制液晶屏背光的亮和灭；
[0045]液晶屏界面上可以查看控制器各保护功能、重合闸、实时状态、事件记录、时间及GSM通讯情况，显示菜单分为一、二级菜单，可翻页浏览，一级菜单为功能或参数名称，二级菜单为具体数据或设置值，数据为四位实数，含整数和小数数据。
[0046]图9是键盘键入检测的电路图，该电路连接至STM32F103RCT6相应的PB端口，图中K1-K5按键为轻触开关，分别为向上键、向右键、向下键、确认键和退出键，用户操作键盘时，STM32F103RCT6通过检测电平高低判断出相应按键按下，并作出相应处理；
[0047]向上键和向下键适用于用户上下翻看显示菜单，设置参数时，用户需要输入密码，向右键用于调整数值，输入密码正确按确认键后，使用向右键可修改数据，按退出键为返回上一级，设置的数据都保存在STM32F103RCT6的存储单元。
[0048]图10是电源模块图，电源V24/G24由电池充电模块提供，电源VCC为液晶屏、遥控电路和分合闸电路供电，VCC经过稳压源PWRl元件转化为+3V3电源，+3V3为中央处理单元1、键盘供电，VCC经过VRl转为另一组电源AV3.3和AGND，AV3.3和AGND为中央处理单元I模拟信号提供电源。
[0049]图11是电池充电模块的电路，电池充电模块型号TBC120-220D24，在交流有电时，可对备用电池充电，同时为负载电源电路供电，交流失电时，备用电池对负载电源电路放电，所述备用电池通过型号为DJW12-7.0的电池串联而成。
[0050]图12是电路板与输入电路板的接口 6，接口 6定义了输入电源，开关量输入信号，模拟输入信号和分合闸输出信号，通过液晶屏可以查看模拟信号量数据，开关量状态和分合闸控制信息及状态，接口定义简单，简化了电路结构，减少了电路板数量。
[0051]分界断路器的控制器内部配置了显示和控制集成的电路板，该电路板上点阵型液晶屏、键盘、指示灯、通讯电路等均与微处理器STM32F103RCT6控制电路连接，微处理器通过判断键盘输入状态，控制液晶屏显示，根据时序控制刷新显示内容，所应保存的数值存入存储器，掉电不丢失。而当操作者调节按键时，通过液晶屏显示菜单可查看各保护功能参数的具体数值，整数或小数位均可清晰可见，还可查看重合闸、实时状态、事件记录、时间及GSM通讯情况，显示内容全面，如需更改设置，操作者则需要输入正确的密码，才可进行更改。该控制器还配置了电池充电模块和备用电池组成备用电源，当外界输入有电时，由外界供电，当外界输入断电时，由备用电池供电。
[0052]以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。
【权利要求】
1.一种分界断路器的控制器，其特征在于:其包括中央处理单元(I)、电源单元和接口(6)，及与中央处理单元(I)电连接的功能单元(5)，此功能单元(5)与接口(6)信号传输连接，所述电源单元包括电源模块、备用电池模块和电池充电模块，所述电池充电模块与备用电池模块连接，且所述电池充电模块通过接口(6)与电源模块连接，所述电源模块提供整个分界断路器的控制器的电源，还包括液晶显示单元(2)和键盘单元(3)，所述液晶显示单元⑵与中央处理单元⑴的信号输入接口连接，该中央处理单元⑴的信号输出接口与键盘单元(3)连接。
2.根据权利要求1所述的一种分界断路器的控制器，其特征在于:中央处理单元(I)中的控制器采用STM32系列芯片。
3.根据权利要求1或2所述的一种分界断路器的控制器，其特征在于:中央处理单元(I)中的控制器采用微处理器STM32F103RCT6。
4.根据权利要求3所述的一种分界断路器的控制器，其特征在于:所述液晶显示单元中的液晶显示屏选用12864型点阵液晶，该液晶显示模块与接口 U2连接，该接口 U2的第五管脚与一 PNP型三极管Ql的集电极连接，该三极管Ql的发射极通过一电阻R9与电源模块的一输出电压连接，三极管Ql的基极通过电阻R8 —端连接，该电阻R8的另一端连接微处理器STM32F103RCT6的第三十六管脚，所述微处理器STM32F103RCT6的第五十四管脚、第五十五管脚、第五十六管脚、第六十一管脚和第六十二管脚依次通过一电阻与接口 U2的第八管脚、第九管脚、第十管脚、第十一管脚和第十二管脚连接，所述微处理器STM32F103RCT6的第七管脚与电源器件PWB2405MD-6W的电压输出端连接，第六管脚接数字信号地。
5.根据权利要求1所述的一种分界断路器的控制器，其特征在于:电池充电模块的电压输出端连接备用电池并通过四项开关及接口与电源模块的电压输入端连接。
6.根据权利要求5所述的一种分界断路器的控制器，其特征在于:所述电源模块包括三组模块输出电路，第一组模块输出电路包括电感L3和电感L4，其中电感L3的一端与电池充电模块的输出端连接，另一端均与电源器件PWB2405MD-6W的两个输入电压端连接，电感L4的一端接数字信号地，电感L4的另一端均与电源器件PWB2405MD-6W的两个接数字信号地端连接，而所述两个电感L3，L4与电源器件PWB2405MD-6W连接端通过电容C63相连接，所述电源器件PWB2405MD-6W的电压输出端与其第十六管脚通过电容C62连接，且第十六管脚接数字信号地。
7.根据权利要求1所述的一种分界断路器的控制器，其特征在于:功能单元(5)包括模拟信号电路、开关信号电路、分合闸运行电路、通讯电路以及指示灯显示电路。
【文档编号】H02J13/00GK204068426SQ201420399401
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年7月17日 优先权日:2014年7月17日
【发明者】孙泽廷 申请人:天津港保税区益诚电力设备有限公司