一种智能自复位短路保护器的制作方法

本实用新型涉及漏电检测技术领域，特别涉及一种智能自复位短路保护器。

背景技术：

现有微型断路器的主要功能主要是漏电保护跳闸、短路跳闸、过流跳闸功能，漏电保护功能主要是有线圈采集漏电流，漏电流值大于设定之后驱动操作机构使空开跳闸。短路和过流主要是利用大电流发热原理，当热量累积到一定能量后驱动操作机构跳闸，该部分技术已经成熟大部分厂家都已经实现。现有微型断路器产品主要功能为跳闸功能不具备合闸功能，很多现场都是瞬间漏电或者瞬间的短路跳闸，当故障消失后微型断路器不能自动合闸只能通过手动合闸。如果现场为无人值守，会导致人工成本的增加。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种智能自复位短路保护器，能够实现自动合闸功能，智能化程度较高，而且安全性能好、后期维护成本低。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：

一种智能自复位短路保护器，包括mcu控制单元、合闸马达单元、漏保开关单元、直流继电器单元及平衡桥单元，所述漏保开关单元、合闸马达单元、直流继电器单元及平衡桥单元均与所述mcu控制单元电连接，所述漏保开关单元及平衡桥单元均与所述直流继电器单元电连接。

优选地，所述漏保开关单元的输入端用于接入输入电源，所述平衡桥单元的输出端用于输出电源信号，所述mcu控制单元的输出端用于输出控制信号。

优选地，所述智能自复位短路保护器还包括电压采样单元，所述电压采样单元分别与所述mcu控制单元及平衡桥单元电连接。

优选地，所述mcu控制单元包括主控芯片电路、开关状态采集电路、电压采样电路及信号输出电路，所述开关状态采集电路、电压采样电路及信号输出电路均与所述主控芯片电路电连接。

优选地，所述平衡桥单元包括漏电检测电路及电源输出电路，所述漏电检测电路及电源输出电路均与所述主控芯片电路电连接。

优选地，所述漏保开关单元包括电源输入电路及漏电保护电路，所述电源输入电路及漏电保护电路均与所述主控芯片电路电连接。

采用上述技术方案，本实用新型提供的一种智能自复位短路保护器，该智能自复位短路保护器中的漏保开关单元、合闸马达单元、直流继电器单元及平衡桥单元均与mcu控制单元电连接，该漏保开关单元及平衡桥单元均与直流继电器单元电连接，通过该mcu控制单元采集漏保开关单元及平衡桥单元的工作状态，并根据其工作状态输出控制信号控制该合闸马达单元工作，并由该合闸马达单元进行操作合闸，能够实现自动合闸功能，智能化程度较高，而且安全性能好，无需人工值守现场，降低人工成本，后期维护成本低。

附图说明

图1为本实用新型的逻辑框图；

图2为本实用新型的电路原理图；

图3为本实用新型的工作流程图；

图中，1-mcu控制单元、2-合闸马达单元、3-漏保开关单元、4-直流继电器单元、5-平衡桥单元。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，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。

如图1所示，在本实用新型的逻辑框图中，该智能自复位短路保护器包括mcu控制单元1、合闸马达单元2、漏保开关单元3、直流继电器单元4及平衡桥单元5，该漏保开关单元3、合闸马达单元2、直流继电器单元4及平衡桥单元5均与该mcu控制单元1电连接，该漏保开关3及平衡桥单元5均与该直流继电器单元4电连接。可以理解的，该漏保开关单元3的输入端用于接入输入电源，该平衡桥单元5的输出端用于输出电源信号，该mcu控制单元1的输出端用于输出控制信号，该智能自复位短路保护器还包括电压采样单元，该电压采样单元分别与该mcu控制单元1及平衡桥单元5电连接；该合闸马达单元2为合闸马达，用于驱动电闸的跳闸与合闸。本实用新型属于安全用电、人身防护领域，主要是应用于对人身和设备防护，其应用场景在现阶段主要是应用在无人值守，同时有需要对设备和人身进行保护的场所比如说是通讯基站、路灯、监控装置、配网电子设备、油田、光伏电站、光端机、平安城市、有限电视、网络交换机、气象遥测站、地震监测台等场所。

具体地，图2为本实用新型的电路原理图，结合图1和图2，该mcu控制单元1包括主控芯片电路、开关状态采集电路、电压采样电路及信号输出电路，该开关状态采集电路、电压采样电路及信号输出电路均与该主控芯片电路电连接；该平衡桥单元5包括漏电检测电路及电源输出电路，该漏电检测电路及电源输出电路均与该主控芯片电路电连接；该漏保开关单元3包括电源输入电路、漏电保护电路及漏电保护开关，该电源输入电路、漏电保护电路及漏电保护开关均与该主控芯片电路电连接。可以理解的，该主控芯片电路包括主控芯片u8、电容c5、电容c6、电容c7、电容c8、电容c9、电阻r20及电阻r29,该电阻r20的一端及电容c7的一端均与主控芯片u8的第四引脚连接，该电容c8的一端及电容c9的一端均与主控芯片u8的第八引脚连接，该电容c8的另一端及电容c9的另一端均与主控芯片u8的第九引脚连接，该电阻r29的一端与主控芯片u8的第十四引脚连接，该主控芯片u8的第十九引脚及第二十引脚分别经电容c6及电容c5接地；该开关状态采集电路包括电阻r16、电阻r17、电阻r23、继电器relay4、电阻r22及三极管q6，该电阻r16的一端及电阻r17的一端均与电阻r29的另一端连接，该电阻r16的另一端与电阻r23的一端连接，该电阻r23的另一端与继电器relay4的第七引脚连接，该电阻r22的一端与主控芯片u8的第十五引脚连接，另一端与三极管q6的基极连接，该三极管q6的集电极与继电器relay4的第五引脚连接，发射极接地；该电压采样电路包括二极管d5、电容c3、电阻r12、电阻r13、电阻r14、电阻r15及光电耦合器u7，该二极管d5的阳极与相线n连接，该电容c3的一端及光电耦合器u7的第二引脚均与相线l连接，该二极管d5的阴极及电容c3的另一端均与电阻r13的一端连接，该电阻r13的另一端与电阻r14的一端连接，该电阻r14的另一端经电阻r15与光电耦合器u7的第一引脚连接，该光电耦合器u7的第三引脚及电阻r12的一端均与主控芯片u8的第十七引脚连接，该电源输入电路包括电源适配器u2、电感l1及电容c2，该电源适配器u2的第一引脚与相线n连接，第二引脚与相线l连接，第三引脚与电感l1的一端连接，该电感l1的另一端经电容c2接地；该漏电检测电路包括电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r24、电阻r25、电阻r26、电阻r27、电阻r28、运算放大器u4、运算放大器u5、运算放大器u6及二极管d4，该电阻r5的一端及与电阻r10的一端连接，该电阻r5的另一端及电阻r6的一端均与运算放大器u4的反向输入端连接，该电阻r10的另一端、运算放大器u4的正向输入端、二极管d4的阴极均与运算放大器u6的反向输入端连接，该运算放大器u6的输出端与二极管d4的阳极连接，该电阻r6的另一端、电阻r27的一端及电容c10的一端均与运算放大器u4的输出端连接，该电阻r27的另一端与运算放大器u5的正向输入端连接，该电阻r24的一端及电阻r28的一端均与运算放大器u5的反向输入端连接，该电阻r24的另一端与电阻r25的一端连接，该电阻r25的另一端及电阻r26的一端均与运算放大器u5的输出端连接，该电阻r26的另一端与主控芯片u8的第二十引脚连接；该电源输入电路包括电阻r1、电阻r4、电阻r34、电阻r35、电源管理芯片u1、三极管q10、二极管d2及二极管d3，该电阻r34的一端及三级福安q10的集电极均与电源管理芯片u1的第二及第三引脚连接，该电阻r35的一端及电源管理芯片u1的第四引脚均与主控芯片u8的第二引脚连接，该电源管理芯片u1的第一引脚与主控芯片u8的第三引脚连接，第六引脚及电阻r4的一端均经二极管d3接地，第七引脚及电阻r1的一端经二极管d2接地；该电源输出电路包括电阻r2、电阻r3、电阻r7、电阻r8、电阻r9、电阻r11、电阻r31、电阻r32、电阻r33、三极管q1、三极管q2、三极管q7、三极管q8及三极管q9，该电阻r7的一端与电阻r11的一端连接，电阻r7的另一端及三极管q1的集电极与主控芯片u8的第十六引脚连接，该三极管q1的基极与电阻r11的另一端连接，该电阻r8的一端与电阻r9的一端连接，该电阻r8的另一端及三极管q2的集电极与主控芯片u8的第一引脚连接，该三极管q2的基极与电阻r9的另一端连接，该电阻r2的一端与电阻r3的一端连接，该电阻r2的另一端及三极管q7的集电极与主控芯片u8的第五引脚连接，该三极管q7的基极与电阻r3的另一端连接，该电阻r30的一端与电阻r31的一端连接，该电阻r30的另一端及三极管q8的集电极与主控芯片u8的第六引脚连接，该三极管q8的基极与电阻r31的另一端连接，该电阻r32的一端与电阻r33的一端连接，该电阻r32的另一端及三极管q9的集电极与主控芯片u8的第十引脚连接，该三极管q9的基极与电阻r33的另一端连接；该直流继电器单元4包括继电器relay1、继电器relay2及继电器relay3。

可以理解的，该电源管理芯片u1可以是isl81487等，该主控芯片u8可以是stm8s003f3p6等。

可以理解的，该智能自复位短路保护器具有传统微型断路器的漏电保护、短路保护、漏电保护功能，同时增加了自动合闸和手动合闸操作，手动合闸：增加rs485通讯模块能实现通过该mcu控制单元1远程控制该智能自复位短路保护器的跳闸和合闸；自动合闸：该模块具有自动监测漏电、短路功能。该智能自复位短路保护器每隔2分钟(可设置)自动监测一次漏电短路状态，如果检测到无短路并且无漏电时，控制模块自动合闸。可以理解的，该智能自复位短路保护器的漏电流检测原理：用过利用平衡桥原理测量在微型断路器跳闸后的漏电状态。如图2所示：当该智能自复位短路保护器断电后，该智能自复位短路保护器处于无电状态，通过继电器控制，使dc5.0v通过自恢复保险丝r23(电阻很小可以忽略)电压施加于单相l线，gnd施加于单相n线，如果无漏电情况，则earth点处电压在2.5v左右，通过采集该点电压来判断是否有漏电流产生。当实际发生接地时，相当于在r16并联一个电阻，此时由于电阻分压变化，导致earth点处电压发生变化。通过采集到的故障电压和实际正常运行时电压比较，计算出漏电电流，如果漏电电流大于设定值，则认为故障存在，如果漏电电流小于设定值，则认为故障已经消失可以自动合闸。

可以理解的，该智能自复位短路保护器的短路检测原理：当dc5v和gnd通过自恢复保险丝接入相线l和n后，设备通过检测dc_check点电压来判断是否有短路发生；当没有短路故障发生时，该保险丝未熔断，此时检测该处电压为电源电压dc5v，当有短路故障发生时，此时由于电流大，导致保险丝暂时熔断，此时此点电压为0v，以此判断是否短路故障发生，具体工作流程如图3所示。

可以理解的，本实用新型设计合理，构造独特，有力的解决了在无人值守场所出现瞬时故障跳闸后微型断路器的自动合闸问题，并且减少了对人员和设备的损害。

以上结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但本实用新型不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本实用新型的保护范围内。