智能脱扣器的制作方法

本实用新型涉及断路器控制设备领域，具体而言，涉及一种智能脱扣器。

背景技术：

智能脱扣器是以现代的微处理器为核心，通过信号采集、数据处理、故障诊断来实现对断路器的智能控制，智能脱扣器主要功能简而言之是过流保护(短路、过载保护)，是用电子元件来完成传统断路器上双金属片的过载保护和磁轭与衔铁组成的短路保护。

现有技术中，智能脱扣器包括有脱扣电路以及单片机，脱扣电路是智能脱扣器的执行电路、接收单片机发出的脱扣命令、输出驱动磁通变换器动作使断路器断开。脱扣电路的稳定性和可靠性，关系整个脱扣器的性能，并且脱扣电路应具有抗干扰、工作可靠的特性。然而现有技术中的智能脱扣器在使用的过程中非常耗电，用电成本高，不够节能环保，并且当负载线路出现故障时，用户无法及时得知当前电路出现的具体故障。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型实施例的目的在于提供一种智能脱扣器，以改善上述的问题。

本实用新型实施例提供的一种智能脱扣器，应用于一负载电路，包括供电模块、电流互感器、控制器、脱扣驱动电路、磁通变换器、低功耗待机电路、第一通断切换开关、第二通断切换开关以及无线通信模块，所述电流互感器、低功耗待机电路、所述控制器、所述第一通断切换开关、所述脱扣驱动电路以及磁通变换器依次电连接，所述供电模块与所述控制器电连接，所述电流互感器、所述第二通断切换开关以及所述控制器依次电连接，所述低功耗待机电路用于在所述接收到所述电流互感器的电流信号之前周期性充放电，所述控制器用于在所述低功耗待机电路导通后，检测所述低功耗待机电路是否接收到所述电流互感器传输的电流信号；如果是，则发送反馈信号至所述低功耗待机电路以控制所述低功耗待机电路停止周期性充放电，并控制所述第二通断切换开关以及所述第二通断切换开关闭合，所述电流互感器用于采集所述负载电路的电流值，所述控制器用于判断所述电流值是否在预设的安全电流范围内，如果否，则控制所述脱扣驱动电路驱动所述磁通变换器切断电路并生成故障提示信息通过所述无线通信模块发送至一手持终端。

进一步地，所述低功耗待机电路包括第一电阻、晶体三极管、第二电阻、第一电容以及第一场效应管，所述控制器、所述第一电阻以及所述晶体三极管的基极依次串联，所述第二电阻、所述晶体三极管的集电极、所述第一场效应管的栅极以及所述第一电容的正极依次串联，所述第二电阻用于外接市电，所述第一电容的负极接地，所述第一场效应管的源极接地，所述第一场效应管的漏极、第二通断切换开关以及所述控制器电连接。

进一步地，所述智能脱扣器还包括触控显示屏，所述触控显示屏与所述控制器电连接，所述触控显示屏用于获得输入的安全电流范围调节指令并传输至所述控制器，所述控制器用于依据所述安全电流范围调节指令调节所述安全电流的范围。

进一步地，所述控制器、所述无线通信模块集成于一系统单芯片。

进一步地，所述智能脱扣器还包括第三通断切换开关、滤波电路、整流电路以及低电平检测模块，所述电流互感器、所述第三通断切换开关、所述滤波电路、所述整流电路、所述低电平检测模块以及所述控制器依次电连接。所述控制器还与所述第三通断切换开关电连接，所述控制器还用于检测到所述低功耗待机电路接收到所述电流互感器传输的电流信号时，并控制所述第三通断切换开关闭合。

进一步地，所述滤波电路包括第二电容与第三电阻，所述第二电容与所述第三电阻并联于所述电流互感器与所述整流电路之间。

进一步地，所述整流电路为桥式整流电路。

进一步地，所述低电平检测模块包括第二场效应管、比较器、第三电容、第四电容、第五电容、第一稳压二极管、第二稳压二极管、第四电阻、第五电阻以及第六电阻，所述第二场效应管包括一个输入端与两个输出端，所述第二场效应管的输入端与所述整流电路的正极电连接，所述第二场效应管的其中一个输出端与所述整流电路的负极电连接，所述第二场效应管的另一个输出端与所述控制器的电源控制端电连接，所述整流电路的正极串接所述第四电阻后与所述比较器的反相端电连接，所述第三电容、所述第一稳压二极管并联于所述比较器的反相端与所述整流电路的负极之间，所述第五电阻、所述第六电阻串联于所述整流电路的正负极之间，且所述第五电阻、所述第六电阻的连接点与所述比较器的同相端电连接，所述第五电容、所述第二稳压二极管并联于所述整流电路的正负极之间，所述第四电容串联于所述第二场效应管的输入端以及所述整流电路的负极之间。

进一步地，所述无线通信模块为移动通信模块。

进一步地，所述无线通信模块为WIFI模块。

与现有技术相比，本实用新型提供的一种智能脱扣器，控制器用于在低功耗待机电路导通后，检测电流互感器采集到电流信号；如果是，则发送第一反馈信号至低功耗待机电路以控制低功耗待机电路停止周期性充放电，并控制第一通断切换开关、第二通断切换开关闭合，控制器即可获得电能正常工作，由于控制器、脱扣驱动电路、磁通变换器在电流互感器为采集到电流时不耗电，极大地减小了智能脱扣器处于非工作状态时的电能，节能环保，从而大大地减小了用电成本，并且当电流值不在预设的安全电流范围内时，生成故障提示信息通过无线通信模块发送至一手持终端，从而使得用户及时的了解到当前的故障具体出现在负载过高或过低，而不是某个电器设备出现烧坏、损坏导致。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1为本实用新型较佳实施例提供的智能脱扣器的电路连接框图；

图2为本实用新型较佳实施例提供的低功耗待机电路的电路图；

图3为本实用新型较佳实施例提供的电流互感器、滤波电路、整流电路以及低电平检测模块的电路图；

图4为本实用新型较佳实施例提供的滤波电路的电路图。

图标：101-供电模块；102-控制器；103-电流互感器；104-脱扣驱动电路；105-磁通变换器；106-低功耗待机电路；107-第一通断切换开关；108-第二通断切换开关；109-无线通信模块；110-触控显示屏；111-系统单芯片；112-第三通断切换开关；113-滤波电路；114-整流电路；115-低电平检测模块。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

下面通过具体的实施例子并结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。

参阅图1，本实用新型实施例提供的一种智能脱扣器，应用于一负载电路。该智能脱扣器包括供电模块101、电流互感器103、控制器102、脱扣驱动电路104、磁通变换器105、低功耗待机电路106、第一通断切换开关107、第二通断切换开关108以及无线通信模块109。电流互感器103、低功耗待机电路106、控制器102、第一通断切换开关107、脱扣驱动电路104以及磁通变换器105依次电连接，供电模块101与控制器102电连接，电流互感器103、第二通断切换开关108以及控制器102依次电连接。

其中，电流互感器103是依据电磁感应原理制成的，由闭合的铁心和绕组组成。它的一次侧绕组匝数很少，串在需要测量的电流的线路中，因此它经常有线路的全部电流流过，二次侧绕组匝数比较多，串接在测量仪表和保护回路中，电流互感器103在工作时，它的二次侧回路始终是闭合的，因此测量仪表和保护回路串联线圈的阻抗很小，电流互感器103的工作状态接近短路。

本实施例中，控制器102采用单片机，该单片机为PIC16F877A型8位增强型FLASH微控制器102(时钟输入20MHZ，指令周期200ns)。该单片机具有体积小、功能强、高速度、低工作电压、低功耗，具有较大的直接驱动能力，并且该单片机采用哈佛总线结构，程序计数器是13为宽，最大可寻址8K×14的FLASH程序存储空间，可以保存较复杂的脱扣器程序，368K的数据存储器，256K的EEPROM，程序存储器与数据存储器采用不同的总线，因此可以同时对程序存储器与数据存储器进行存取提高了系统的速度，此外，为PIC16F877A型单片机有14个工作源，包括了外围功能的中断，定时器的中断以及外部中断等，8级硬件堆栈；5V单电压供电，编程方便，只需用两个引脚在线调试；可以在比较宽的电压范围工作(2.0V-5.5V)。

低功耗待机电路106用于在接收到电流互感器103的电流信号之前周期性充放电，控制器102用于在低功耗待机电路106导通后，检测低功耗待机电路106是否接收到电流互感器103传输的电流信号；如果是，则发送反馈信号至低功耗待机电路106以控制低功耗待机电路106停止周期性充放电，并控制第二通断切换开关108以及第二通断切换开关108闭合，电流互感器103用于采集负载电路的电流值，控制器102用于判断电流值是否在预设的安全电流范围内，如果否，则控制脱扣驱动电路104驱动磁通变换器105切断电路并生成故障提示信息通过无线通信模块109发送至一手持终端。

具体地，如图2所示，低功耗待机电路106包括第一电阻R1、晶体三极管、第二电阻R2、第一电容C以及第一场效应管FET-N，控制器102、第一电阻R1以及晶体三极管的基极依次串联，第二电阻R2、晶体三极管的集电极、第一场效应管FET-N的栅极以及第一电容C的正极依次串联，第二电阻R2用于外接市电，第一电容C的负极接地，第一场效应管FET-N的源极接地，第一场效应管FET-N的漏极、第二通断切换开关108以及控制器102电连接。在电流互感器103采集到电流之前，第二通断切换开关108处于断开状态，本实施例中，第二通断切换开关108采用第三场效应管FET-P，第一场效应管FET-N的漏极与第三场效应管FET-P的栅极电连接，第三场效应管FET-P的源极与控制器102电连接。当控制器102没通电时，或者控制器102通电工作但输出低电平反馈信号时，没有电流流过第一电阻R1，晶体三极管不导通，此时第一电容C的电势一直上升，当第一电容C的电势大于场效应管FET-N的导通门限时，第一场效应管FET-N和第三场效应管FET-P同时导通，控制器102获得电能开始工作，且控制器102检测电流互感器103是否采集到电流信号。如果电流互感器103采集到了电流信号，则控制器102持续输出低电平的反馈信号，此时无电流流过第一电阻R1，晶体三极管不导通，第一电容C的电势继续上升，最后上升至VCC并保持在VCC，控制器102也一直获得电能持续工作。如果电流互感器103未采集到电流信号，则控制器102输出高电平的反馈信号，此时第一电阻R1有电流流过，晶体三极管导通并瞬间释放第一电容C的电荷，使得电容C电势复位为0，此时第一场效应管FET-N和第三场效应管FET-P同时关断，控制器102自身也随即断电，无电流流过第一电阻R1，晶体三极管截止，VCC通过第二电阻R2重新对第一电容C充电，开始下一个充电过程。

另外，智能脱扣器还包括触控显示屏110，触控显示屏110与控制器102电连接，触控显示屏110用于获得输入的安全电流范围调节指令并传输至控制器102，控制器102用于依据安全电流范围调节指令调节安全电流的范围，当该智能脱扣器安装于不同的负载电路时，需要维持的安全电流不同，因此，可依据负载电路的实际情况利用触控显示屏110对安全电流的范围进行调节，例如，触摸触控显示屏110的调节键进行调节。

本实施例中，控制器102、无线通信模块109集成于一系统单芯片111，将控制器102、无线通信模块109同时集成到系统单芯片111，无需安装外围的电路和元器件，结构简单，制造成本低。无线通信模块109可以采用移动通信模块或WIFI模块。

另外，智能脱扣器还包括第三通断切换开关112、滤波电路113、整流电路114以及低电平检测模块115。电流互感器103、第三通断切换开关112、滤波电路113、整流电路114、低电平检测模块115以及控制器102依次电连接。控制器102还与第三通断切换开关112电连接，控制器102还用于检测到低功耗待机电路106接收到电流互感器103传输的电流信号时，并控制第三通断切换开关112闭合。在电流互感器103检测到电流信号之前，滤波电路113、整流电路114、低电平检测模块115均不耗电，在电流互感器103检测到电流信号之后，控制器102控制第三通断切换开关112闭合，从而使得滤波电路113、整流电路114、低电平检测模块115获得电能，并且正常工作。

具体地，如图4所示，滤波电路113包括第二电容与第三电阻，第二电容与第三电阻并联于电流互感器103与整流电路114之间，整流电路114为桥式整流电路114。

如图3所示，低电平检测模块115包括第二场效应管FET-0、比较器U1、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第一稳压二极管DZ1、第二稳压二极管DZ2、第四电阻R4、第五电阻R5以及第六电阻R6，第二场效应管FET-O包括一个输入端与两个输出端，第二场效应管FET-O的输入端与整流电路114的正极电连接，第二场效应管FET-O的其中一个输出端与整流电路114的负极电连接，第二场效应管FET-O的另一个输出端与控制器102的电源控制端电连接，整流电路114的正极串接第四电阻R4后与比较器U1的反相端电连接，第三电容C3、第一稳压二极管DZ1并联于比较器U1的反相端与整流电路114的负极之间，第五电阻R5、第六电阻R6串联于整流电路114的正负极之间，且第五电阻R5、第六电阻R6的连接点与比较器U1的同相端电连接，第五电容C5、第二稳压二极管DZ2并联于整流电路114的正负极之间，第四电容C4串联于第二场效应管DZ2的输入端以及整流电路114的负极之间。

本实用新型提供的一种智能脱扣器，控制器102用于在低功耗待机电路106导通后，检测电流互感器103采集到电流信号；如果是，则发送第一反馈信号至低功耗待机电路106以控制低功耗待机电路106停止周期性充放电，并控制第一通断切换开关107、第二通断切换开关108闭合，控制器102即可获得电能正常工作，由于控制器102、脱扣驱动电路104、磁通变换器105在电流互感器103为采集到电流时不耗电，极大地减小了智能脱扣器处于非工作状态时的电能，节能环保，从而大大地减小了用电成本，并且当电流值不在预设的安全电流范围内时，生成故障提示信息通过无线通信模块109发送至一手持终端，从而使得用户及时的了解到当前的故障具体出现在负载过高或过低，而不是某个电器设备出现烧坏、损坏导致。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。