一种塑壳断路器的控制电路的制作方法

文档序号:12863042阅读:393来源:国知局

本实用新型涉及塑壳断路器,特别涉及一种塑壳断路器的控制电路。



背景技术:

电工产品展览会和电器市场上、低压断路器随处可见,特别是塑壳式断路器倍受青睐,塑壳式断路器具有过载长延时、短路瞬动的二段保护功能,还可以与漏电器、测量、电操等模块单元配合使用。在低压配电系统中,常用它做终端开关或支路开关,取代了过去常用的熔断器和闸刀开关。

但是现有塑壳断路器电动操作机构实现电动分合闸功能,没有开关位置反馈信号,没通信功能,分合闸利用电气线路进行控制,无法实现远程控制。

因而现有技术还有待改进和提高。



技术实现要素:

鉴于上述现有技术的不足之处,本实用新型的目的在于提供一种塑壳断路器的控制电路,旨在解决目前塑壳断路器中无开关位置反馈信号,没通信功能,且无法实现远程控制的问题。

为了达到上述目的,本实用新型采取了以下技术方案:

一种塑壳断路器的控制电路,包括:

合位开入辅助触点;

分位开入辅助触点;

电动机;

用于切换塑壳断路器的操作方式的切换开关;

用于指示所述塑壳断路器的工作状态的指示模块;

用于驱动所述电动机对所述塑壳断路器进行分闸或合闸操作的驱动模块;

用于与上位机进行通讯的通讯模块;

用于控制所述指示模块、通讯模块和驱动模块的工作状态的控制模块;

用于给所述控制模块、驱动模块和电动机供电的供电模块;

所述控制模块同时连接所述合位开入辅助触点、分位开入辅助触点、切换开关、指示模块、驱动模块、通讯模块和供电模块,所述供电模块还连接所述合位开入辅助触点、分位开入辅助触点、切换开关、驱动模块和电动机,所述驱动模块也连接所述电动机。

所述的塑壳断路器的控制电路中,所述控制模块包括单片机,所述单片机的P1.1端连接所述合位开入辅助触点的一端和供电模块,所述合位开入辅助触点的另一端接地,所述单片机的P1.2端连接所述切换开关的2端和供电模块,所述单片机的P1.3端连接所述切换开关的4端和供电模块,所述切换开关的1端和3端均接地,所述单片机的P1.7端、P3.0/RXD端和P3.1/TXD端均连接所述通讯模块,所述单片机的P0.1端、P0.3端、P0.5端和P0.7端均连接所述驱动模块,所述单片机的P2.2端和P2.3端连接所述指示模块,所述单片机的VCC端连接供电模块。

所述的塑壳断路器的控制电路中,所述指示模块包括第一电阻、第二电阻、合闸指示灯和分闸指示灯,所述第一电阻的一端连接所述单片机的P2.3端,所述第一电阻的另一端连接所述合闸指示灯的正极,所述合闸指示灯的负极接地,所述第二电阻的一端连接所述单片机的P2.2端,所述第二电阻的另一端连接所述分闸指示灯的正极,所述分闸指示灯的负极接地。

所述的塑壳断路器的控制电路中,所述驱动模块包括第一二极管、第二二极管、第三二极管、合闸按钮、分闸按钮、驱动芯片、合闸继电器、分闸继电器、中间继电器、第一微动开关、第二微动开关和第三微动开关,所述第一二极管的正极连接所述单片机的P0.1端,所述第一二极管的负极连接所述驱动芯片的IN1端,所述第二二极管的正极连接所述单片机的P0.3端,所述第二二极管的负极连接所述驱动芯片的IN3端,所述合闸按钮的一端连接所述单片机的P0.5端,所述合闸按钮的另一端连接所述驱动芯片的IN1端,所述分闸按钮的一端连接所述单片机的P0.7端,所述分闸按钮的另一端连接所述驱动芯片的IN3端,所述驱动芯片的GND端接地,所述驱动芯片的COM端连接所述供电模块,所述驱动芯片的OUT1端连接所述合闸继电器的线圈的一端、也通过所述合闸继电器的第一常开触点接地,所述合闸继电器的线圈的另一端连接所述第一微动开关的1端,所述第一微动开关的3端通过所述第二微动开关连接所述中间继电器的线圈的一端和供电模块,所述中间继电器的线圈的另一端分别通过所述合闸继电器的第二常开触点和所述分闸继电器的第二常开触点接地,所述驱动芯片的OUT3端连接所述第三二极管的正极,所述第三二极管的负极连接所述分闸继电器的线圈的一端、也分别通过所述分闸继电器的第一常开触点和第三微动开关接地,所述分闸继电器的线圈的另一端连接所述第一微动开关的2端。

所述的塑壳断路器的控制电路中,所述通讯模块包括通讯输入接口、通讯芯片、通讯输出接口和第一电容,所述单片机的P3.1/TXD端通过所述通讯输入接口的1脚连接所述通讯芯片的DI端,所述单片机的P3.0/RXD端通过所述通讯输入接口的2脚连接所述通讯芯片的RO端,所述单片机的P1.7端通过所述通讯输入接口的3脚连接所述通讯芯片的DE端和端,所述通讯芯片的VCC端连接VCC电源,所述通讯芯片的GND端通过所述第一电容连接所述VCC电源,所述通讯芯片的A端通过所述通讯输出接口的2脚连接上位机,所述通讯芯片的B端通过所述通讯输出接口的1脚连接上位机。

所述的塑壳断路器的控制电路中,所述供电模块包括外部直流电源、接线端子和电源转换器,所述外部直流电源的正极通过所述接线端子的S1端连接所述电源转换器的第一输入端、也连接所述电动机的一端,所述外部直流电源的负极通过所述接线端子的S2端连接所述电源转换器的第二输入端、也通过所述中间继电器的常开触点连接所述电动机的另一端,所述电源转换器的第一输出端连接所述合位开入辅助触点、分位开入辅助触点、切换开关、中间继电器的线圈的一端和单片机的P1.1端、P1.2端、P1.3端、P1.6端和VCC端,所述电源转换器的第二输出端接地。

优选的,所述单片机的型号为STC89C51。

优选的,所述驱动芯片的型号为ULN2003D。

优选的,所述述通讯芯片的型号为MAX485。

相较于现有技术,本实用新型提供的塑壳断路器的控制电路,包括合位开入辅助触点、分位开入辅助触点、电动机、切换开关、指示模块、驱动模块、通讯模块、控制模块和供电模块,所述控制模块同时连接所述合位开入辅助触点、分位开入辅助触点、切换开关、指示模块、驱动模块、通讯模块和供电模块,所述供电模块还连接所述合位开入辅助触点、分位开入辅助触点、切换开关、驱动模块和电动机,所述驱动模块也连接所述电动机;本实用新型通过设置控制模块、驱动模块和通讯模块,利用驱动模块与远程上位机通讯,并通过控制模块接收上位机的开合闸命令并根据相应的命令输出信号给所述驱动模块,让驱动模块驱动电动机对塑壳断路器进行开闸或合闸,从而不仅可以满足断路器的就地操作,还可以实现断路器的远程监视控制,同时通过设置指示模块,为远程/就地监控提供更准确的断路器状态,从而更能直观的检测到断路器的运行状态。

附图说明

图1为本实用新型提供的塑壳断路器的控制电路的原理图。

具体实施方式

本实用新型提供一种塑壳断路器的控制电路,为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确,以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。

请参阅图1,本实用新型提供的塑壳断路器的控制电路,包括合位开入辅助触点10、分位开入辅助触点20、电动机30、切换开关40、指示模块50、驱动模块60、通讯模块70、控制模块80和供电模块90,所述控制模块80同时连接所述合位开入辅助触点10、分位开入辅助触点20、切换开关40、指示模块50、驱动模块60、通讯模块70和供电模块80,所述供电模块80还连接所述合位开入辅助触点10、分位开入辅助触点20、切换开关40、驱动模块60和电动机30,所述驱动模块60也连接所述电动机40。

具体来说,合位开入辅助触点10表示塑壳断路器处于合位状态,在塑壳断路器合位时,所述合位开入辅助触点10闭合;所述开位开入辅助触点20表示塑壳断路器处于开位状态,在塑壳断路器开位时,所述开位开入辅助触点20闭合,所述电动机30用于驱动所述塑壳断路器合闸或分闸;所述切换开关40用于切换塑壳断路器的操作方式,所述操作方式包括就地操作和远程操作;所述指示模块50用于指示所述塑壳断路器的工作状态,具体指示所述塑壳断路器是处于合闸状态还是分闸状态,便于用户监控所述塑壳断路器的状态;所述驱动模块60用于驱动所述电动机30对所述塑壳断路器进行分闸或合闸操作;所述通讯模块70用于与上位机进行通讯,从而实现塑壳断路器的远程监视和控制;所述控制模块80用于控制所述指示模块50、通讯模块70和驱动模块60的工作状态;所述供电模块90用于给所述控制模块80、驱动模块60和电动机30供电。

本实用新型通过设置控制模块80和通讯模块70,实现了塑壳断路器与远程上位机的通信,同时通过设置控制模块80和驱动模块60,由控制模块80发出不同的信号控制驱动模块实现不同的驱动操作,从而进一步实现对塑壳断路器的远程监视和控制,而且本实用新型还通过设置指示模块50,可直观的观察到塑壳断路器的运行状态,而且通过另设供电模块90,将交流电源与直流电源分开,解决了目前就地位置监控指示取用本塑壳断路器的交流电源,只要交流失电就检测不到位置的问题,本实用新型将交流回路直接剔除,从外部取所需的直流电源,此部分改造可以将线路板尺寸缩小,能耗降低,解决交直流共用信号干扰及断路器状态直观检测的问题。

具体实施时,请继续参阅图1,所述控制模块80包括单片机U1,优选的,所述单片机U1采用型号为STC89C51的单片机,具有处理速度快,性能稳定的优点。

具体实施时,单片机U1的P1.1端连接所述合位开入辅助触点10的一端和供电模块90,所述合位开入辅助触点10的另一端接地,所述单片机U1的P1.2端连接所述切换开关40的2端和供电模块90,所述单片机U1的P1.3端连接所述切换开关40的4端和供电模块90,所述切换开关40的1端和3端均接地,所述单片机U1的P1.7端、P3.0/RXD端和P3.1/TXD端均连接所述通讯模块70,所述单片机U1的P0.1端、P0.3端、P0.5端和P0.7端均连接所述驱动模块60,所述单片机U1的P2.2端和P2.3端连接所述指示模块50,所述单片机U1的VCC端连接供电模块90。

进一步地实施例中,所述控制模块80还包括与单片机U1连接的晶振电路和复位电路,所述晶振电路为单片机U1提供时钟信号,所述复位电路用于对单片机进行复位。

请继续参阅图1,所述指示模块50包括第一电阻R1、第二电阻R2、合闸指示灯D4和分闸指示灯D5,所述第一电阻R1和第二电阻R2均起保护作用,所述合闸指示灯D4和分闸指示灯D5均采用发光二极管,具体实施时,可将合闸指示灯D4和分闸指示灯D5设置为不同颜色的发光二极管,例如合闸指示灯D4采用蓝色发光二极管,分闸指示灯D5采用红色发光二极管,本实用新型对此不作限制。

具体实施时,所述第一电阻R1的一端连接所述单片机U1的P2.3端,所述第一电阻R1的另一端连接所述合闸指示灯D4的正极,所述合闸指示灯D4的负极接地,所述第二电阻R2的一端连接所述单片机U1的P2.2端,所述第二电阻R2的另一端连接所述分闸指示灯D5的正极,所述分闸指示灯D5的负极接地。

本实用新型通过设置指示模块50,为远程/就地监控提供更准确的断路器状态,更能直观的检测到断路器的运行状态,从而取代原始从断路器下方出线侧取位置指示的方法。

请继续参阅图1,所述驱动模块60包括第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、合闸按钮K1、分闸按钮K2、驱动芯片U2、合闸继电器J1、分闸继电器J2、中间继电器J3、第一微动开关SW1、第二微动开关SW2和第三微动开关SW3,具体实施时,所述驱动芯片U2采用型号为ULN2003D的芯片,具有耐高压、可通电电流大的优点,可以直接处理原先需要标准逻辑缓冲器来处理的数据,所述合闸继电器J1和分闸继电器J2均至少具有两个常开触点,所述第一微动开关SW1的1端为合位点,所述第一微动开关SW1的2端为分位点。

具体实施时,所述第一二极管D1的正极连接所述单片机U1的P0.1端,所述第一二极管D1的负极连接所述驱动芯片U2的IN1端,所述第二二极管D2的正极连接所述单片机U1的P0.3端,所述第二二极管D2的负极连接所述驱动芯片U2的IN3端,所述合闸按钮K1的一端连接所述单片机U1的P0.5端,所述合闸按钮K1的另一端连接所述驱动芯片U2的IN1端,所述分闸按钮K2的一端连接所述单片机U1的P0.7端,所述分闸按钮K2的另一端连接所述驱动芯片U2的IN3端,所述驱动芯片U2的GND端接地,所述驱动芯片U2的COM端连接所述供电模块90,所述驱动芯片U2的OUT1端连接所述合闸继电器J1的线圈的一端、也通过所述合闸继电器J1的第一常开触点J1-1接地,所述合闸继电器J1的线圈的另一端连接所述第一微动开关SW1的1端,所述第一微动开关SW1的3端通过所述第二微动开关SW2连接所述中间继电器J3的线圈的一端和供电模块90,所述中间继电器J3的线圈的另一端分别通过所述合闸继电器J1的第二常开触点J1-2和所述分闸继电器J2的第二常开触点J2-2接地,所述驱动芯片U2的OUT3端连接所述第三二极管D3的正极,所述第三二极管D3的负极连接所述分闸继电器J2的线圈的一端、也分别通过所述分闸继电器J2的第一常开触点J2-1和第三微动开关SW3接地,所述分闸继电器J2的线圈的另一端连接所述第一微动开关SW1的2端。

请继续参阅图1,所述通讯模块60包括通讯输入接口J-485、通讯芯片U3、通讯输出接口RS485和第一电容C1,所述单片机U1的P3.1/TXD端通过所述通讯输入接口J-485的1脚连接所述通讯芯片U3的DI端,所述单片机U1的P3.0/RXD端通过所述通讯输入接口J-485的2脚连接所述通讯芯片U3的RO端,所述单片机U1的P1.7端通过所述通讯输入接口J-485的3脚连接所述通讯芯片U3的DE端和端,所述通讯芯片U3的VCC端连接VCC电源,所述通讯芯片U3的GND端通过所述第一电容C1连接所述VCC电源,所述通讯芯片U3的A端通过所述通讯输出接口RS485的2脚连接上位机,所述通讯芯片U3的B端通过所述通讯输出接口RS485的1脚连接上位机。

本实用新型通过设置通讯模块60,利用单片机U1控制通讯模块60的工作状态,从而实现塑壳断路器与上位机的通讯,进一步实现塑壳断路器的远程监视和控制。

优选的实施例中,所述通讯芯片采用型号为MAX485的芯片,塑壳断路器通过485通讯与上位机进行通讯,当然在其它的实施例中,所述塑壳断路器还可通过232通讯等方式与上位机进行通讯,本实用新型对此不作限制。

请继续参阅图1,所述所述供电模块包括外部直流电源901、接线端子902和电源转换器903,所述外部直流电源901的正极通过所述接线端子902的S1端连接所述电源转换器903的第一输入端、也连接所述电动机30的一端,所述外部直流电源901的负极通过所述接线端子902的S2端连接所述电源转换器903的第二输入端、也通过所述中间继电器J3的常开触点J3-1连接所述电动机30的另一端,所述电源转换器903的第一输出端连接所述合位开入辅助触点10、分位开入辅助触点20、切换开关40、中间继电器J3的线圈的一端和单片机U1的P1.1端、P1.2端、P1.3端、P1.6端和VCC端,所述电源转换器903的第二输出端接地。

具体来说,外部直流电源903为外接电源,优选的实施例中,所述外部直流电源903为24V直流电源,给电动机30供电,也通过电源转换器903转换后,输出5V直流电源给其它模块供电,本实用新型通过将交流电源与直流电源分开,解决了目前就地位置监控指示取用本塑壳断路器的交流电源,只要交流失电就检测不到位置的问题,本实用新型将交流回路直接剔除,从外部取所需的直流电源,此部分改造可以将线路板尺寸缩小,能耗降低,解决交直流共用信号干扰及断路器状态直观检测的问题。

为了更好的理解本实用新型,以下结合图1对塑壳断路器的控制过程作详细说明:

在初始状态下,晶振回路及复位回路正常运行, P1.2端为高电平,P1.3端为高电平,P1.1端为高电平,P1.6端为高电平;P2.2端为低电平,P2.3端为低电平;P0.1端为低电平,P0.3端为低电平,P0.5端为低电平,P0.7端为低电平。

在采用就地操作方式时, SW2通SW1合位点通。

a.塑壳断路器合位:切换开关40转向就地位置,其1端和2端接通,使得单片机的P1.2端开入低电平,由于塑壳断路器处于分位,故分位开入辅助触点闭合,使得P1.6端开入低电平,P2.2端开出高电平,进一步使得分闸指示灯D5亮,P0.5端开出高电平,当按下合闸按钮K1时,驱动芯片U2的IN1脚得高电平,OUT1脚输出低电平,使得合闸继电器J1的线圈得电,J1受电动作,进一步使得合闸继电器J1的第一常开触点J1-1闭合,合闸继电器J1自保持动作,J1-2闭合,从而使得中间继电器J3的线圈得电,其常开触点J3-1闭合,电动机30运转,控制塑壳断路器合上,导致第一微动开关SW1的合位点1脚断开,SW1的分位点2脚通,合闸继电器J1的线圈失电,导致合闸继电器的第二常开触点J1-2断开,使得中间继电器J3的线圈失电,J3-1断开,电动机停止转动,从而实现了塑壳断路器的合位。

b.塑壳断路器分位:切换开关40转向就地位置,其3端和4端接通,使得单片机的P1.3端开入低电平,由于塑壳断路器处于合位,故合位开入辅助触点闭合,使得P1.1端开入低电平,P2.3端开出高电平,进一步使得合闸指示灯D4亮,P0.7端开出高电平,当按下合闸按钮K2时,驱动芯片U2的IN3脚得高电平,OUT3输出低电平,使得分闸继电器J2的线圈得电,J2受电动作,进一步使得分闸继电器J2的第一常开触点J2-1闭合,合闸继电器J2自保持动作,J2-2闭合,从而使得中间继电器J3的线圈得电,其常开触点J3-1闭合,电动机30运转,控制塑壳断路器分闸,同时SW3微动开关闭合使合闸继电器J2一直动作,直到开关分闸到位,导致第一微动开关SW1的分位点2脚断开,SW1的合位点1脚通,分闸继电器J2的线圈失电,导致分闸继电器的第二常开触点J2-2断开,使得中间继电器J3的线圈失电,J3-1断开,电机停止转动,从而实现了塑壳断路器的分位。

在采用远程操作方式时, SW2通SW1合位点通。

a. 塑壳断路器合位:切换开关40转向上位机操作位置,其3端和4端接通,使得单片机的P1.2端开入低电平,由于塑壳断路器处于分位,故分位开入辅助触点闭合,使得P1.6端开入低电平,P2.2端开出高电平,进一步使得分闸指示灯D5亮,单片机U1接收到远方上位机发出“合闸命令”, P0.1端开出高电平,驱动芯片U2的IN1脚得高电平,OUT1脚输出低电平,使得合闸继电器J1的线圈得电,J1受电动作,进一步使得合闸继电器J1的第一常开触点J1-1闭合,合闸继电器J1自保持动作,J1-2闭合,从而使得中间继电器J3的线圈得电,其常开触点J3-1闭合,电动机30运转,控制塑壳断路器合上,导致第一微动开关SW1的合位点1脚断开,SW1的分位点2脚通,合闸继电器J1的线圈失电,导致合闸继电器的第二常开触点J1-2断开,使得中间继电器J3的线圈失电,J3-1断开,电动机停止转动,从而实现了塑壳断路器的合位。

b. 塑壳断路器分位:切换开关40转向就地位置,其3端和4端接通,使得单片机的P1.3端开入低电平,由于塑壳断路器处于合位,故合位开入辅助触点闭合,使得P1.1端开入低电平,P2.3端开出高电平,进一步使得合闸指示灯D4亮,单片机U1接收到远方上位机发出“分闸命令”,P0.3端开出高电平,驱动芯片U2的IN3脚得高电平,OUT3输出低电平,使得分闸继电器J2的线圈得电,J2受电动作,进一步使得分闸继电器J2的第一常开触点J2-1闭合,合闸继电器J2自保持动作,J2-2闭合,从而使得中间继电器J3的线圈得电,其常开触点J3-1闭合,电动机30运转,控制塑壳断路器分闸,同时SW3微动开关闭合使合闸继电器J2一直动作,直到开关分闸到位,导致第一微动开关SW1的分位点2脚断开,SW1的合位点1脚通,分闸继电器J2的线圈失电,导致分闸继电器的第二常开触点J2-2断开,使得中间继电器J3的线圈失电,J3-1断开,电机停止转动,从而实现了塑壳断路器的分位。

综上所述,本实用新型通过设置控制模块、驱动模块和通讯模块,不仅可以满足断路器的就地操作,还可以实现断路器的远程监视控制,同时通过设置指示模块,为远程/就地监控提供更准确的断路器状态,从而更能直观的检测到断路器的运行状态。

可以理解的是,对本领域普通技术人员来说,可以根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变,而所有这些改变或替换都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

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