智能配电系统的前端控制电路的制作方法

本实用新型涉及智能配电系统，更具体地说是指智能配电系统的前端控制电路。

背景技术：

智能配电系统是按用户的需求，遵循配电系统的标准规范而二次开发的一套具有专业性强、自动化程度高、易使用、高性能、高可靠等特点的适用于低压配电系统的电能管理系统。英语名为Intelligent Power Distribution System，因此又称IPDS智能配电系统。通过遥测和遥控可以合理调配负荷，实现优化运行，有效节约电能，并有高峰与低谷用电记录，从而为能源管理提供了必要条件。

现有的智能配电系统的所有的灯线全部要拉进配电箱中，配电箱一般都位于门口，这样灯线走的长，且配电箱中会有很多条强电线，这样即费线又增加了布线的成本，控制电路布线复杂，必须要有详细的施工图纸才能施工，占空间资源多，控制路数较多时，所需要的配电柜体积较大。

因此，有必要设计一种智能配电系统的前端控制电路，实现布线简单，体积小，兼容普通开关面板控制执行器以及远程遥控执行器。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供智能配电系统的前端控制电路。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：智能配电系统的前端控制电路，包括供电电路、控制电路、分别与执行器连接的继电器电路以及通讯电路，所述供电电路分别与所述控制电路、所述继电器电路以及所述通讯电路连接，所述继电器电路以及所述通讯电路分别与所述控制电路连接。

其进一步技术方案为：所述智能配电系统的前端控制电路还包括光耦隔离电路，所述光耦隔离电路分别与所述控制电路以及所述供电电路连接。

其进一步技术方案为：所述供电电路包括稳压电路、降压电路以及与供电电源连接的供电芯片U1，所述供电芯片U1与所述供电电源之间设有防反接二极管D1，所述稳压电路分别与所述降压电路以及所述供电芯片U1连接，所述降压电路分别与所述稳压电路以及所述控制电路连接。

其进一步技术方案为：所述稳压电路包括分别与供电芯片U1连接的电阻R1、电阻R2、电阻R14、电阻R15、电容C1、电容C2、电容C6、电容C11、电容C18、二极管D2以及电感L3；所述电阻R1、电阻R2、电阻R14、电阻R15、电容C1、电容C2、电容C6、电容C11、电容C18、二极管D2以及电感L3分别与所述降压电路连接。

其进一步技术方案为：所述降压电路包括降压芯片U2，上述的电阻R1、电阻R2、电阻R14、电阻R15、电容C1、电容C2、电容C6、电容C11、电容C18、二极管D2以及电感L3分别与所述降压芯片U2的Vin端脚连接，所述降压芯片U2的Vout端脚与所述控制电路连接。

其进一步技术方案为：所述光耦隔离电路包括光耦隔离芯片U9、U10、U11、U12、U13、U14、U15、U16，所述光耦隔离芯片U9、U10、U11、U12分别对应与信号输入接口连接，所述光耦隔离芯片U9、U10、U11、U12、U13、U14、U15、U16分别与所述降压芯片U2的Vout端脚连接，且所述光耦隔离芯片U9、U10、U11、U12、U13、U14、U15、U16分别与所述控制电路连接。

其进一步技术方案为：所述控制电路包括控制芯片U17，所述控制芯片U17为STM32F103CB，所述降压芯片U2的Vout端脚与所述控制芯片U17的VB端脚连接；所述光耦隔离芯片U9、U10、U11、U12分别对应与控制芯片U17的PB5端脚、PB6端脚、PB5端脚以及PB8端脚；所述光耦隔离芯片U13、U14、U15、U16分别与所述控制芯片U17的RXD3端脚、PB12端脚、PB13端脚以及PB14端脚连接，所述控制芯片U17的PB0端脚、PB1端脚、PB2端脚、TXD3端脚、PB8端脚以及TXD1端脚分别与所述继电器电路连接；所述控制芯片U17的PA11端脚以及PA12端脚分别与所述通讯电路连接。

其进一步技术方案为：所述继电器电路包括继电器驱动电路以及继电器K1、K2、K3，所述继电器驱动电路包括驱动芯片U3，所述继电器K1、K2、K3分别与所述驱动芯片U3的输出端脚连接；所述驱动芯片U3的输入端脚分别与所述控制芯片U17的PB0端脚、PB1端脚、PB2端脚、TXD3端脚、PB8端脚以及TXD1端脚连接。

其进一步技术方案为：所述通讯电路包括通讯芯片U5,所述通讯芯片U5为TJA1050，所述通讯芯片U5的TXD端脚以及RXD端脚分别通过电阻R3以及电阻R22对应与所述控制芯片U17的PA11端脚以及PA12端脚连接，所述通讯芯片U5的CANH端脚以及CANL端脚分别连接有执行器。

其进一步技术方案为：所述智能配电系统的前端控制电路还包括接口J1、J2、J3、JP1；所述接口J1分别与所述光耦隔离U13、U14、U15、U16连接；所述接口J2为信号输入接口，分别与所述光耦隔离芯片U9、U10、U11、U12连接；所述接口J3分别与所述继电器K1、K2、K3连接；所述接口J4分别与所述通讯芯片U5的CANH端脚以及CANL端脚连接；所述接口JP1与所述控制芯片U17的PA13端脚连接。

本实用新型与现有技术相比的有益效果是：本实用新型的智能配电系统的前端控制电路，通过设置供电电路、控制电路、分别与执行器连接的继电器电路以及通讯电路，在传统的开关面板上加多通讯电路的连接线，当远程遥控出现故障时，只需进行改线，实现应急控制，供电电路、控制电路、继电器电路以及通讯电路集成在一起，体积小，布线简单，兼容普通开关面板控制执行器以及远程遥控执行器，可就近布线，且连接线分布在不同的86盒中，省线又方便施工。

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步描述。

附图说明

图1为本实用新型具体实施例提供的智能配电系统的前端控制电路的结构框图；

图2为本实用新型具体实施例提供的供电电路的电路原理图；

图3为本实用新型具体实施例提供的控制电路的电路原理图；

图4为本实用新型具体实施例提供的继电器驱动电路的电路原理图；

图5为本实用新型具体实施例提供的继电器的电路原理图；

图6为本实用新型具体实施例提供的光耦隔离电路的电路原理图；

图7为本实用新型具体实施例提供的通讯电路的电路原理图；

图8为本实用新型具体实施例提供的接口的布置原理图。

具体实施方式

为了更充分理解本实用新型的技术内容，下面结合具体实施例对本实用新型的技术方案进一步介绍和说明，但不局限于此。

如图1～8所示的具体实施例，本实施例提供的智能配电系统的前端控制电路，可以运用在智能配电系统的控制过程中，在传统的布线方式的线路上进行更换，实现布线简单，体积小，兼容普通开关面板控制执行器以及远程遥控执行器。

智能配电系统的前端控制电路，包括供电电路20、控制电路10、分别与执行器连接的继电器电路30以及通讯电路40，所述供电电路20分别与所述控制电路10、所述继电器电路30以及所述通讯电路40连接，所述继电器电路30以及所述通讯电路40分别与所述控制电路10连接。

供电电路20为控制电路10提供电源，控制电路10分别控制继电器电路30以及通讯电路40，实现继电器的普通控制以及远程遥控。

上述的智能配电系统的前端控制电路，通过设置供电电路20、控制电路10、分别与执行器连接的继电器电路30以及通讯电路40，在传统的开关面板上加多通讯电路40的连接线，当远程遥控出现故障时，只需进行改线，实现应急控制，供电电路20、控制电路10、继电器电路30以及通讯电路40集成在一起，体积小，布线简单，兼容普通开关面板控制执行器以及远程遥控执行器，可就近布线，且连接线分布在不同的86盒中，省线又方便施工。

另外，上述的智能配电系统的前端控制电路还包括光耦隔离电路50，所述光耦隔离电路50分别与所述控制电路10以及所述供电电路20连接，采用光耦隔离电路隔离控制电路10的输入信号和输出信号。

在本实施例中，所述供电电路20包括与供电电源连接的供电芯片U1，所述供电芯片U1与所述供电电源之间设有防反接二极管D1，外部电源(DC9-30V)从VCC处进来之后，经过防反接二极管D1，给供电芯片U1U1供电,防反接二极管D1起到极性保护以及防反接的作用。

上述的供电芯片U1为ATC4501，其采用的是宽电压供电设计，供电电压为直流9V至30V，很好的解决了总线供电因为距离远，电量损耗所造成的电压偏低使得开关模块无法正常工作的问题。

另外，所述供电电路20包括稳压电路以及降压电路，所述稳压电路分别与所述降压电路以及所述供电芯片U1连接，所述降压电路分别与所述稳压电路以及所述控制电路10连接，通过稳压电路将供电芯片U1输出电压稳定在+5V，通过降压电路将+5V电压降压到+3.3V，供给控制电路10。

更进一步的，所述稳压电路包括分别与供电芯片U1连接的电阻R1、电阻R2、电阻R14、电阻R15、电容C1、电容C2、电容C6、电容C11、电容C18、二极管D2以及电感L3；所述电阻R1、电阻R2、电阻R14、电阻R15、电容C1、电容C2、电容C6、电容C11、电容C18、二极管D2以及电感L3分别与所述降压电路连接。

更进一步的，所述电阻R1、所述电阻R2、二极管D2、电容C18以及电容C6并联，且所述电阻R2与所述供电芯片U1的FB端脚连接；所述电阻R14与供电芯片U1的GND端脚连接；所述电容C2与所述电容C11并联，且所述电容C2与所述供电芯片U1的EN端脚连接；所述电容C1与所述供电芯片U1的HSB端脚以及SW端脚连接；所述电感L3与所述供电芯片U1的SW端脚连接；所述电阻R15通过电容C12与所述供电芯片U1的COMP端脚连接。

所述降压电路包括降压芯片U2，上述的电阻R1、电阻R2、电阻R14、电阻R15、电容C1、电容C2、电容C6、电容C11、电容C18、二极管D2以及电感L3分别与所述降压芯片U2的Vin端脚连接，所述降压芯片U2的Vout端脚与所述控制电路10连接。

另外，所述降压芯片U2的Vin端脚通过电容C13接地，降压芯片U2的Cnd端脚接地，所述降压芯片U2的Vout端脚通过并联的贴片电容EC1以及电容C14接地。

在本实施例中，所述光耦隔离电路包括光耦隔离芯片U9、U10、U11、U12，所述光耦隔离芯片U9、U10、U11、U12分别对应与信号输入接口连接，信号输入接口用于输入DI_1、DI_2、DI_3、DI_4输入信号，所述光耦隔离芯片U9、U10、U11、U12分别与降压芯片U2的Vout端脚连接，由供电电路20提供工作电源，且所述光耦隔离芯片U9、U10、U11、U12分别与控制电路10连接。

另外，所述光耦隔离电路还包括光耦隔离芯片U13、U14、U15、U16，所述光耦隔离芯片U13、U14、U15、U16分别与控制电路10连接，且所述光耦隔离芯片U13、U14、U15、U16分别与降压芯片U2的Vout端脚连接，由供电电路20提供工作电源。

来自DI_1、DI_2、DI_3、DI_4的输入信号经过光耦隔离芯片U9、U10、U11、U12后连接到控制电路10上；来自控制电路10的IO输出信号经过光耦隔离U13、U14、U15、U16后驱动外部LED。

更进一步的，所述控制电路10包括控制芯片U17，所述控制芯片U17为STM32F103CB，所述降压芯片U2的Vout端脚与所述控制芯片U17的VB端脚连接；所述光耦隔离芯片U9、U10、U11、U12分别对应与控制芯片U17的PB5端脚、PB6端脚、PB5端脚以及PB8端脚；所述光耦隔离芯片U13、U14、U15、U16分别与控制芯片U17的RXD3端脚、PB12端脚、PB13端脚以及PB14端脚连接，所述控制芯片U17的PB0端脚、PB1端脚、PB2端脚、TXD3端脚、PB8端脚以及TXD1端脚分别与所述继电器电路30连接；另外，所述控制芯片U17的PA11端脚以及PA12端脚分别与所述通讯电路40连接。

来自DI_1、DI_2、DI_3、DI_4的输入信号经过光耦隔离芯片U9、U10、U11、U12后分别对应接入到控制芯片U17的PB5端脚、PB6端脚、PB5端脚以及PB8端脚上，控制控制芯片U17的RXD3端脚、PB12端脚、PB13端脚以及PB14端脚输出合适的高低信号电平，经过光耦隔离芯片U13、U14、U15、U16隔离后，输送至继电器电路30，并且，控制芯片U17的PB0端脚、PB1端脚、PB2端脚、TXD3端脚、PB8端脚以及TXD1端脚经过继电器电路30放大后，从而输出合适的高低电平，控制继电器的打开和闭合。

在本实施例中，所述继电器电路30包括继电器驱动电路以及继电器K1、K2、K3，所述继电器驱动电路包括驱动芯片U3，所述继电器K1、K2、K3分别与驱动芯片U3的输出端脚连接；所述驱动芯片U3的输入端脚分别与所述控制芯片U17的PB0端脚、PB1端脚、PB2端脚、TXD3端脚、PB8端脚以及TXD1端脚连接。

上述的驱动芯片U3用于放大控制芯片U17的PB0端脚、PB1端脚、PB2端脚、TXD3端脚、PB8端脚以及TXD1端脚的输出信号DO_1A、DO_1B、DO_2A、DO_2B、DO_3A、DO_3B，从而输出合适的高低电平DO1A、DO1B、DO2A、DO2B、DO3A、DO3B驱动继电器的线圈，使继电器动作。

上述的继电器K1、K2、K3分别为磁保持继电器，受驱动芯片U3的输出信号DO1A、DO1B、DO2A、DO2B、DO3A、DO3B的控制，DO1A给一个0.1S以上的低电平脉冲，DO1B维持高电平就使磁保持继电器K1的触点闭合，DO1B给一个0.1S以上的低电平脉冲，DO1A维持高电平就就使磁保持继电器K1的触点断开，磁保持继电器只在开或关工作的瞬间需要工作电流，所以降低了模块的功耗，从而减小了总线电源供电的工作电流。

另外，所述通讯电路40包括通讯芯片U5,通讯芯片U5为TJA1050，所述通讯芯片U5的TXD端脚以及RXD端脚分别通过电阻R3以及电阻R22对应与所述控制芯片U17的PA11端脚以及PA12端脚连接，所述通讯芯片U5的CANH端脚以及CANL端脚分别与执行器连接，这样，只需要将通讯芯片U5的CANH端脚以及CANL端脚与执行器连接，即可实现远程遥控执行器，控制芯片U17还可以发送信号到CAN总线上实现对总线上别的执行器的控制，控制芯片U17还可以跟据来自CAN总线上的信号来实现继电K1、K2、K3的打开和关闭的控制。

更进一步的，所述通讯芯片U5的CANH端脚以及CANL端脚分别连接有电阻R43、R44，所述通讯芯片U5的CANH端脚以及CANL端通过电阻R46连接。

在本实施例中，所述智能配电系统的前端控制电路还包括接口J1、J2、J3、JP1；所述接口J1分别与所述光耦隔离U13、U14、U15、U16连接，用于驱动外部的指示灯；所述接口J2为信号输入接口，分别与所述光耦隔离芯片U9、U10、U11、U12连接，用于DI_1、DI_2、DI_3、DI_4的输入信号的输入；所述接口J3分别与所述继电器K1、K2、K3连接，用于接被控的执行器；所述接口J4为CAN总线通讯接，分别与所述通讯芯片U5的CANH端脚以及CANL端脚连接；所述接口JP1与所述控制芯片U17的PA13端脚连接，用于控制芯片U17的调试和烧片。

上述的智能配电系统的前端控制电路的工作原理如下：外部电源从供电芯片U1的输入端输入，经过防反接二极管D1后，通过稳压电路稳压输出，经过降压电路降压后提供给控制电路10、光耦隔离电路以及继电器电路30；接口J2输入信号，经过光耦隔离芯片U9、U10、U11、U12隔离，输入到控制芯片U17中，经过控制芯片U17输出信号至继电器驱动电路，由驱动芯片U3进行放大后，输出合适的高低电平，驱动继电器的线圈，使继电器动作，通讯电路40通过控制芯片U17的输出信号远程遥控继电器动作；当远程遥控出现故障时，将接口J2连接普通开关面板，通过普通开关面板输入信号进行本地控制，保证本地普通开关面板能正常控制整个电路，从而不会因为总线通讯异常而导致整个控制电路10瘫痪。

上述仅以实施例来进一步说明本实用新型的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本实用新型的实施方式仅限于此，任何依本实用新型所做的技术延伸或再创造，均受本实用新型的保护。本实用新型的保护范围以权利要求书为准。