一种微型断路器通讯采集电路的制作方法

本实用新型涉及断路器领域，具体涉及一种微型断路器通讯采集电路。

背景技术：

目前的微型断路器开关存在误动作，或由于用户的瞬时故障致使微型断路器的瞬时动作，导致用户用电故障的问题。国家电网公司的优质服务的水平不断提高，国家电网公司对维护人员判断故障的准确性、处理的及时性要求越来越高。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的问题，提供一种微型断路器通讯采集电路，能够及时对微型断路器进行监控及控制，提高处理效率。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

包括变压器T2和芯片，变压器T2的原边一端通过电容CZ连接电力线的L相，另一端连接电力线的N相；变压器T2的副边同时连接载波接收电路和功率放大器的一端，载波接收电路另一端连接芯片的信号输入端SIGIN，功率放大器另一端连接芯片的方波输出端PSK_OUT。

进一步地，载波接收电路包括与变压器T2副边一端同时相连的双向稳压管D16和电阻R24；双向稳压管D16的另一端与变压器T2副边的另一端相连且接地，电阻R24的另一端同时连接电容C39一端、电容C40一端、电感L8一端、二极管D12的负极、二极管D13的正极以及电容C33一端，电容C33另一端连接信号输入端SIGIN，电容C39另一端、电容C40另一端、电感L8另一端、二极管D12的正极和二极管D13的负极均接地。

进一步地，功率放大器包括与变压器T2副边一端相连的电感L7，电感L7另一端连接电容C30一端，电容C30另一端同时连接二极管D2的负极、二极管D10的正极、三极管Q1的发射极和三极管Q2的发射极；二极管D10的负极和三极管Q2的集电极均连接电源VHH，电源VHH还连接三极管Q3的发射极和稳压管Z1的负极，稳压管Z1的正极同时连接三极管Q3的基极和电阻R34的一端，电阻R34的另一端依次通过电容C31和电容C32连接电阻R35的一端，方波输出端PSK_OUT连接在电容C31和电容C32之间；电阻R35的另一端同时连接三极管Q4的基极和稳压管Z2的负极；三极管Q1的基极、三极管Q2的基极、三极管Q3的集电极与三极管Q4的集电极相连；二极管D2的正极、三极管Q1的集电极、三极管Q4的发射极以及稳压管Z2的正极均接地。

进一步地，稳压管Z1和稳压管Z2均为5.1V的稳压管。

进一步地，电源VHH为220V转换的5V电源。

进一步地，三极管Q1和三极管Q3均为PNP型。

进一步地，三极管Q2和三极管Q4均为NPN型。

进一步地，三极管Q1的型号为2SA1015，三极管Q2的型号为2SA1815，三极管Q3的型号为9015，三极管Q4的型号为9014。

进一步地，变压器T2为原副边匝数比10：15的信号耦合变压器。

进一步地，芯片的型号为TCC081E。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

本实用新型通过提供微型断路器的通讯采集电路，通过变压器能够将待发送的数据信号耦合到电力线中，通过载波接收电路将接收到的电力线耦合信号通过信号输入端SIGIN传递给芯片，芯片将要发送的信号通过方波输出端PSK_OUT输出方波信号，并通过功率放大器进行功率放大，再通过变压器耦合发送到电力线上，完成通讯采集工作。本实用新型中通过变压器的耦合能够实现可靠的载波通信，通过本实用新型通讯采集电路可对微型断路器进行控制及监控，避免人员现场维护，提高处理效率，提高维护人员对微型断路器判断故障的准确性、处理的及时性。

进一步地，本实用新型中通过设置双向稳压管防止大电压损害其它器件。

进一步地，本实用新型功率放大器中通过设置四个三极管，能够对方波输出端输出的方波信号进行前后级功率放大；通过设置两个稳压管，起到保护作用，防止三极管反向击穿。

进一步地，本实用新型中变压器的线圈匝数比为10:15，利于实现信号的最大功率传输。

进一步地，本实用新型中三极管的型号能够相互匹配，且处于后级的三极管耐电流能力更强，防止损坏。

【附图说明】

图1是本实用新型的电路图；

图2是可控制微型断路器的通讯系统原理框图。

【具体实施方式】

下面结合附图对本实用新型做进一步详细说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。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。

本实用新型包括变压器T2和芯片，变压器T2的原边一端通过电容CZ连接电力线的L相，另一端连接电力线的N相；变压器T2的副边同时连接载波接收电路和功率放大器的一端，载波接收电路另一端连接芯片的信号输入端SIGIN，功率放大器另一端连接芯片的方波输出端PSK_OUT。

如图1所示，本实用新型电路具体包括三极管Q1、Q2、Q3、Q4，二极管D2、D10、D12、D13，稳压管Z1、Z2，双向稳压管D16，电容C30、C31、C32、C33、CZ、C39、C40，变压器T2，电阻R24、R34、R35，电感L7、L8；其中CZ连接T2原边；D16跨接于T2的副边两端；R24一端分别连接L7和T2，R24另一端分别连接C39、C40、L8、D12负极、D13正极、C33；C33另一端连接信号输入端SIGIN；D12正极、D13负极、C39另一端和C40另一端分别连接地；C30一端连接L7，另一端分别连接D10正极、D2负极、Q1发射极和Q2发射极；D2正极连接地；D10负极、Q2集电极、Q3发射极和Z1负极分别连接电源VHH；Q2基极分别连接Q3集电极、Q1基极和Q4集电极；Q1集电极、Q4发射极和Z2正极分别连接地；Z2负极分别连接Q4基极和R35；Q3基极分别连接Z1正极和R34；R34连接C31；C31连接C32；R35连接C32；方波输出端PSK_OUT连接于C31和C32之间。

稳压管Z1、Z2均为5.1V的稳压管。变压器T2为匝数比10：15的信号耦合变压器。电源VHH为220V转换的5V电源。Q1和Q3均为PNP型的三极管，Q2和Q4均为NPN型的三极管，Q1的型号为2SA1015，Q2的型号为2SA1815，Q3的型号为9015，Q4的型号为9014。双向稳压管D16采用型号为P6KE22CA的二极管。

本实用新型是微型断路器通讯系统的重要组成部分。该采集器符合国家电网公司Q/GDW1375.3-2013、Q/GDW1374.2-2013等电力用户用电信息采集系统系列标准。应用现代通讯技术、计算机软硬件技术、低压电力线载波技术等进行智能微断远程通讯控制。

载波发送电路主要由功率放大器组成。功率放大器的作用是将PSK_OUT输出的方波信号进行功率放大。为提高发送功率，采用输出级为异型复合管单电源准互补乙类推挽电路。前级放大采用9014和9015对管，Z1和Z2两个5.1V的稳压管起保护作用，防止三极管反向击穿。后级由于电流比较大，采用耐电流比较大的2SA1015和2SA1815对管；同样，来自线路上的载波信号经过变压器T2的线圈耦合到由D16、R24、C39、C40、L8、D12、D13、C33组成的载波接收电路中，D16双向稳压二极管起保护作用，防止大电压损害器件，变压器T2的耦合线圈比较重要，要选择原副边匝数比10：15的线圈。接插件高压和低压分开，高压部分时220V构接口，低压按照管脚顺序分别是PSK_OUT、GND。

耦合电路的设计目的是为了利用电力线实现可靠的载波通信，其分析与设计是问题的关键。其难点在于：(1)要求载波信号的加载效率高。(2)要求电力网50Hz的工频信号不能给载波通信系统带来太大的干扰。设计一个能有效减小低压电力线的低阻抗影响的功率匹配和增益平衡电路，用于将信号耦合到电力线上，其传输频带为0.1～30.0MHz。为实现网络信号的最大功率传输，该电路设计时须考虑220V线路侧的阻抗特性，T2为信号耦合变压器，220V线路侧阻抗约取30Ω。然后确定线圈初级的匝数比或阻抗比。最后设计功率放大器的输出匹配电阻。

为防止低压电力线上的雷电和开关瞬态作用，对电路元器件造成永久性损坏，需采用特殊的保护措施。如图耦合部分所示，变压器T2对于100～400kHz的扩频载波信号提供了一个线性的传输功能，电容CZ的作用是阻止50Hz的工频进入变压器T2，限制了变压器电流，以避免变压器铁芯饱和。输入通道应接一个浪涌保护二极管P6KE22CA，经电阻隔离后接二极管箝位电路输出给前级滤波电路。由于电力线上负载发生变化时，电力线会产生较大噪声甚至幅值很大的尖峰脉冲，该脉冲经耦合后，会给后级电路带来较大危害。因此加入一个浪涌保护二极管后，可以很好地滤除这种噪声，保护后级电路。后面接两个二极管用于过压保护。

本实用新型主要的工作过程及原理：

集中器将发送的数据信号耦合到220V电力线中，微型断路器载波接收电路将接收到的电力线耦合信号通过输入信号输入端SIGIN传递给TCC081E芯片，TCC081E芯片将要发送的信号通过方波输出端PSK_OUT输出方波信号通过功率放大器进行功率放大，再通过耦合线圈耦合到电力线220V电压，发送到电力线上，供集中器接收数据。

如图2所示，本实用新型与其它模块配合构成可控制微型断路器的通讯系统，该系统包括带通讯功能的可控制微型断路器，采集器，集中器及主站。

主站主要组成部分为装有系统软件的计算机(服务器或者PC机)，可通过GPRS或者CDMA与集中器进行通讯。与集中器通讯规约满足《Q/W1376.1电力用户用电信息采集系统通讯协议》。

集中器主要采用嵌入式操作系统和32位Atmel9200的ARM处理器，运用先进的电力载波/无线技术和GPRS/CDMA等通信技术，与主站通讯规约满足《Q/W1376.1电力用户用电信息采集系统通讯协议》，与电能表通讯满足《DL/T645-2007多功能电能表通讯协议》。集中器主要由五部分组成：电源单元、处理单元、GPRS单元、通信单元。

本实用新型的微型断路器通讯采集电路结构简单，工作效率高，提高用户满意度。可通过采集电路远程对微型断路器进行监控；可通过采集电路远程对微型断路器进行控制；该通讯采集电路可通过电力线载波方式进行通讯，无需布线，施工方便。

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，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。