漏电保护挡位识别电路及漏电保护装置的制作方法

1.本实用新型涉及漏电保护挡位识别电路技术领域，特别涉及一种漏电保护挡位识别电路及漏电保护装置。


背景技术：

2.漏电保护装置在实际使用中，为了适配不同的用电等级，往往会设置不同的漏电保护等级，即检测到不同程度漏电流的情况下，执行对应的保护动作。但是在使用中，往往是通过采用挡位设置电路来手动调节漏电保护的等级，而漏电保护装置的主控例如mcu只存储有多个预设挡位，并不知道具体的挡位设置，需要生产商根据客户需求对于mcu内程序进行对应修改，如果更换使用场景，又需要重新修改程序，不利于主控进行后续操作，提高了维护难度，降低了便利性。


技术实现要素：

3.本实用新型的主要目的是提出一种漏电保护挡位识别电路，旨在提高漏电保护装置使用的便利性。
4.为实现上述目的，本实用新型提出一种漏电保护挡位识别电路，应用于漏电保护装置，所述漏电保护装置包括断路器，所述断路器具有受控端，其特征在于，所述漏电保护挡位识别电路包括：
5.主控电路，具有挡位信号输入端、断路器控制信号输出端和识别信号输出端，所述主控电路的断路器控制信号输出端与所述断路器的受控端连接；
6.测试电流输出电路，具有受控端和输出端，所述测试电流输出电路的受控端与所述主控电路的识别信号输出端连接；
7.电流耦合器件，具有原边绕组和与所述原边绕组耦合连接的副边绕组，所述原边绕组与所述测试电流输出电路的输出端连接；以及
8.挡位设置电路，所述挡位设置电路的输入端与所述电流耦合器件的副边绕组电连接，所述挡位设置电路的输出端与所述主控电路的挡位信号输入端连接；
9.所述主控电路，用于控制所述测试电流输出电路从小到大逐渐输出测试电流信号，直至所述测试电流信号的电流值达到所述挡位设置电路设定的漏电挡位对应的电流值时，所述挡位设置电路触发所述主控电路控制所述断路器执行漏电保护动作，所述主控电路根据当前输出的测试电流信号的电流值确定当前的漏电保护挡位的电流值大小。
10.可选地，所述主控电路的识别信号输出端用于输出pwm信号，所述测试电流输出电路包括：
11.电源输入端，用于接入直流电源信号；以及
12.开关电路，所述开关电路的输入端与所述电源输入端连接，所述开关电路的输出端与所述电流耦合器件的原边绕组连接，所述开关电路的受控端为所述测试电流输出电路的受控端；所述开关电路，用于根据所述pwm信号对所述直流电源信号进行开关调制，以输
出所述测试电流信号。
13.可选地，所述开关电路包括第一开关管、第六电阻、第七电阻，所述第一开关管的受控脚、第六电阻的第二端分别与所述主控电路的开关信号输出脚连接，所述第一开关管的输入脚、第六电阻的第一脚分别与所述电源输入端连接，所述第一开关管的输出脚通过所述第七电阻与所述电流耦合器件的原边绕组接地，所述开关电路的输入端为所述第一开关管的输入脚，所述开关电路的受控端为所述第六电阻的第二端，所述开关电路的输出端为所述第七电阻的第一端。
14.可选地，所述漏电保护挡位识别电路还包括指示装置，所述主控电路还有指示信号输出端；
15.所述主控电路，用于在确定当前的漏电保护挡位的电流值大小时，输出对应挡位指示信号，以及在预设报警时间内，未能控制所述断路器执行漏电保护动作时，输出报警控制信号；
16.所述指示装置，所述指示装置的受控端与所述主控电路的指示信号输出端连接，并用于根据所述挡位指示信号指示所述挡位设置电路当前设定的漏电流保护挡位的电流值大小，以及根据所述报警控制信号，控制所述指示装置进行故障报警。
17.可选地，所述漏电保护挡位识别电路还包括：
18.所述主控电路还具有触发信号输入端；
19.识别触发信号输入端，用于接入识别触发信号；
20.所述主控电路的触发信号输入端与所述识别触发信号输入端连接，并用于在接收到所述识别触发信号时，控制所述测试电流输出电路输出的所述测试电流信号。
21.可选地，所述漏电保护挡位识别电路还包括无线通讯电路，所述主控电路还有通讯信号输出端，所述无线通讯电路的输入端与所述通讯信号输出端连接，所述无线通讯电路与上位机通讯连接；
22.所述主控电路，用于在确定所述挡位设置电路当前设定的漏电流保护挡位的电流值大小时，控制无线通讯电路将当前漏电流保护挡位的电流值输出至上位机。
23.本实用新型还提出一种漏电保护装置，包括断路器以及上述如任一项所述的漏电保护挡位识别电路；其中，断路器的受控端与所述主控电路的断路器控制信号输出端连接；所述主控电路，用于控制所述测试电流输出电路从小到大逐渐输出测试电流信号，直至所述测试电流信号的电流值达到所述挡位设置电路设定的漏电挡位对应的电流值时，所述挡位设置电路触发所述主控电路控制所述断路器执行漏电保护动作。
24.本实用新型通过设置主控电路、测试电流输出电路、电流耦合器件、挡位设置电路等组成了漏电保护挡位识别电路。主控电路用于控制测试电流输出电路从小到大逐渐输出测试电流信号，直至测试电流信号的电流值达到挡位设置电路设定的漏电挡位对应的电流值时，挡位设置电路触发主控电路控制断路器执行漏电保护动作，主控电路根据当前输出的测试电流信号的电流值确定当前的漏电保护挡位的电流值大小。从而识别当前挡位设置电路所设定的漏电流保护挡位的电流值大小。从而有利于提高漏电保护装置使用的便利性。
附图说明
25.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
26.图1为本实用新型漏电保护挡位识别电路的功能模块示意图；
27.图2为本实用新型漏电保护挡位识别电路第一实施例的电路示意图；
28.图3为本实用新型漏电保护挡位识别电路第二实施例的电路示意图；
29.图4为本实用新型漏电保护挡位识别电路第三实施例的电路示意图；
30.图5为本实用新型漏电保护挡位识别电路第四实施例的电路示意图。
31.附图标号说明：
[0032][0033]
本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0034]
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。
[0035]
为提高漏电保护装置使用的便利性，参考图1，在本实用新型一实施例中，提出一种漏电保护挡位识别电路，应用于漏电保护装置，漏电保护装置包括断路器，断路器具有受控端，漏电保护挡位识别电路包括主控电路10、测试电流输出电路40、电流耦合器件20和挡位设置电路30，主控电路10具有具有挡位信号输入端、断路器控制信号输出端和识别信号输出端，主控电路10 的断路器控制信号输出端与断路器的受控端连接，测试电流输出电路40具有受控端和输出端，测试电流输出电路40的受控端与主控电路10的识别信号输出端连接，电流耦合器件20具有原边绕组和与原边绕组耦合连接的副边绕组，原边绕组与测试电流输出电路40的输出端连接，挡位设置电路30的输入端与电流耦合器件20的副边绕组电连接，挡位设置电路30的输出端与主控电路10的挡位信号输入端连接。
[0036]
其中，主控电路10用于控制测试电流输出电路40从小到大逐渐输出测试电流信
号，直至测试电流信号的电流值达到挡位设置电路30设定的漏电挡位对应的电流值时，挡位设置电路30触发主控电路10控制断路器执行漏电保护动作，主控电路10根据当前输出的测试电流信号的电流值确定当前的漏电保护挡位的电流值大小。
[0037]
在漏电保护装置接入需要保护的主回路前，或者已经接入需要保护的主回路且主回路上并无电流通过时，当用户根据个人需求通过扭动旋转开关设置了保护等级后。可以通过设置一按键或者是人机交互的触屏板，对主控电路10发出识别触发信号，主控电路10接收到识别触发信号后，控制测试电流输出电路40从小到大递增输出测试电流信号，测试电流输出电路40可以为一个恒流输出芯片，主控电路10可以通过改变输入恒流芯片的pwm信号的占空比改变输出的测试电流信号的电流值。在另一实施例中，还可以为开关电路，主控电路10通过控制开关管动作输出直流电压，并经过一个固定电阻形成测试电流信号，随后电流耦合器件20例如零序互感器，将测试电流信号耦合输出至挡位设置电路30的输入端，在另一实施例中，电流耦合器件20 还可以用于在漏电保护装置工作中采集主回路中的漏电流至挡位设置电路 30，通过多设置一组绕组缠绕在零序互感器上，在主回路上无电流通过或者并未接入主回路前，通过额外设置的绕组来将识别信号耦合至挡位设置电路30，以此精简电路结构，提高集成化，同时减小成本。挡位设置电路30可以包括旋转开关和与其多个输出脚对应连接的挡位电阻，当电流信号流过设置的挡位电阻的时候，输出对应的挡位信号，挡位信号为电压信号，主控电路 10根据挡位信号的电压值，当电压值大于或等于预设断路器触发的电压值时，主控电路10触发漏电保护控制断路器断开，即测试电流信号的电流值到达了挡位设置电路30设定的漏电挡位对应的电流值时，挡位设置电路30触发主控电路10控制断路器执行漏电保护动作，预设断路器触发的电压值根据客户所选的挡位设置电路30中多个挡位的具体参数进行设定。在另一实施例中，挡位设置电路30还可以为旋转开关和与旋转开关多个通路电连接的不同触发电流参数的电流触发继电器，当输入的测试电流信号的电流值大于或等于当前挡位设置电路30设定的漏电挡位电流值时，及大于等或等于设定的电流触发继电器的触发电流的电流值时，继电器动作，输出高电平信号或者也可以为低电平信号至主控电路10，以触发主控电路10控制断路器执行保护动作。此时，控制测试电流输出电路40停止增加输出的测试电流信号的电流值，即当前测试电流信号的电流值及为当前挡位设置电路30设定的漏电流保护挡位的电流值，可以通过电流检测电路，使主控电路10检测到测试电流信号的电流值大小从而确定当前的漏电流保护挡位的电流值大小。也可以通过预设参数，预设参数为主控芯片输出的用于控制测试电流输出电路40的信号的电压值与测试电流信号电流值的映射关系所得，例如pwm信号的占空比与测试电流信号电流值的映射关系。通过上述电路，无需再根据具体工作的主回路需求，对于主控电路10中保存的执行程序进行编辑，有利于提高漏电保护装置工作的便利性。
[0038]
本实用新型通过设置主控电路10、测试电流输出电路40、电流耦合器件 20、挡位设置电路30等组成了漏电保护挡位识别电路。主控电路10用于控制测试电流输出电路40从小到大逐渐输出测试电流信号，直至测试电流信号的电流值达到挡位设置电路30设定的漏电挡位对应的电流值时，挡位设置电路30触发主控电路10控制断路器执行漏电保护动作，主控电路10根据当前输出的测试电流信号的电流值确定当前的漏电保护挡位的电流值大小。从而识别当前挡位设置电路30所设定的漏电流保护挡位的电流值大小。从而有利于提高漏电保护装置使用的便利性。
[0039]
参考图2，在本实用新型的第一实施例中，主控电路10的识别信号输出端用于输出pwm信号，测试电流输出电路40包括电源输入端和开关电路，开关电路的输入端与电源输入端连接，开关电路的输出端与电流耦合器件20 的原边绕组连接，开关电路的受控端为测试电流输出电路40的受控端。
[0040]
其中，电源输入端用于接入直流电源信号，开关电路用于根据pwm信号对直流电源信号进行开关调制，以输出测试电流信号。
[0041]
具体地，电流耦合器件20为零序互感器，主控电路10为主控芯片mcuu1，mcu内部集成有计时器，可以起到设置时间作用，包括第一至第五挡位信号输入脚s1
‑
s5、断路器控制信号输出脚cd和开关信号输出脚cs，开关信号为pwm信号，开关电路包括第一开关管q1、第六电阻r6、第七电阻 r7，第一开关管q1的受控脚、第六电阻r6的第二端分别与u1的开关信号输出脚cs连接，第一开关管q1为pmos管，第一开关管q1的输入脚、第六电阻r6的第一脚分别与直流电源信号v1连接，第一开关管q1的输出脚通过第七电阻r7与零序互感器的原边绕组接地，开关电路的输入端为第一开关管q1的输入脚，开关电路的受控端为第六电阻r6的第二端，开关电路的输出端为第七电阻r7的第一端。挡位设置电路30包括旋转开关x1、第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4和第五电阻r5，挡位设置电路30的第一至第五输出脚与第一至第五电阻的第一端一一对应连接，挡位设置电路30的第一至第五输入脚均与零序互感器副边绕组电连接。
[0042]
u1通过cs输出pwm信号以控制q1输出测试电压，u1可以通过改变 pwm的占空比改变输出的测试电压大小，在r7上的测试电压产生了测试电流信号，测试电流信号经过零序互感器耦合后输出至挡位设置电路30的第一至第五输入脚，挡位设置电路30会根据旋转开关的位置，导通不同的输入脚与输出脚之间的通路，测试电流信号经过对应通路的电路后产生挡位电压至 u1，u1检测接受到的挡位电压，并将其挡位电压与预设断路器触发的电压值进行对比，若在预设时间内例如100ms内并未能够大于或等于预设断路器触发的电压值，u1可以改变pwm的占空比提高耦合到挡位设置电路30的测试电流信号的电流值。在一实施例中，挡位设置电路30可以设定20ma、30ma、 40ma、50ma、60ma，r1至r5的电阻为300ω、200ω、150ω、120ω、100 ω，预设断路器触发的电压值为6v及其以上的电压值，即当u1通过s1至 s6检测到r6可以设定为100ω、接入的v1电压为8v，u1通过通过cs输出pwm信号，控制q1输出2v电压，则经过r6耦合至挡位设置电路30的测试电流信号的电流值为20ma，若挡位设置电路30设置的挡位为50ma，则只有第四输入脚与第四输出脚之间导通并与r4连接，则20ma经过r4输出的挡位电压为2.4v，并不能达到6v的预设断路器触发的电压值，可以通过设定一预设识别时间，例如100ms后，u1依然不能通过s4检测到挡位信号的电压值为6v，可以通过改变pwm信号的占空比，控制q1输出电压为 2.5v，则测试电流信号的电流值为25ma，经过r4后被u1通过s4检测到的电压依然不能够达到6v及其以上的电压值，此时重复以上操作，直至输出的识别信号电流值大于等于50ma时，则u1能够通过s4检测到挡位信号的电压值等于或大于6v，控制断路器执行动作，此时，u1可以识别50ma为当前的挡位保护等级。通过采用开关电路与主控电路10结合输出指示信号的方式，能够提高对于不同漏电流电流值等级的兼容性，同时有利于保护主控电路10的电路元件，防止在漏电保护装置正常工作中，采集到的漏电流损坏主控电路10器件，具有隔离效果，提高了漏电保护装置工作的稳定性和安全性。
[0043]
参考图3，在本实用新型的第二实施例中，漏电保护挡位识别电路还包括指示装置，主控电路10还有指示信号输出端，指示装置的受控端ind与主控电路10的指示信号输出端连接。
[0044]
其中，主控电路10用于在确定当前的漏电保护挡位的电流值大小时，输出对应挡位指示信号，以及在预设报警时间内，未能控制断路器执行漏电保护动作时，输出报警控制信号。指示装置用于根据挡位指示信号指示挡位设置电路30当前设定的漏电流保护挡位的电流值大小，以及根据报警控制信号，控制指示装置进行故障报警。
[0045]
具体地，主控芯片u1的指示信号输出脚ins与指示装置的受控端ind 连接，指示装置可以为液晶触摸屏幕，并设置在漏电保护装置的外壳上，可以在液晶触摸屏幕上显示当前的漏电保护挡位的电流值。若u1在预设报警时间内，都不能被挡位设置电路30触发，控制断路器执行漏电保护动作，即挡位设置电路30故障，并未能够成功设置当前的漏电保护挡位，u1可以通过ins控制指示装置显示报警。通过液晶触摸屏幕显示挡位设置电路30故障。同时液晶触摸屏幕除了可以作为指示外，还可以作为人机交互的界面，用户可以通过触摸输出识别信号至主控电路10。通过设置指示模块，能够有利于漏电保护装置的使用的便利性。
[0046]
可选地，除了使用液晶触摸屏幕外，还可以采用led灯或者是蜂鸣器等，在实际应用中，根据需求进行选择，此处不做限定。
[0047]
参考图4，在本实用新型的第三实施例中，漏电保护挡位识别电路还包括：
[0048]
主控电路10还具有触发信号输入端；
[0049]
识别触发信号输入端，主控电路10的触发信号输入端与识别触发信号输入端连接。
[0050]
其中，识别触发信号输入端用于接入识别触发信号，主控电路10用于在接收到识别触发信号时，控制测试电流输出电路40输出的测试电流信号。
[0051]
具体地，在漏电保护装置实际使用时，可以设置一触发按键与主控电路 10连接，用户在手动选定好挡位后，可以按下触发按键输出按键信号以触发主控电路10开始进行识别当前的漏电流保护挡位的电流值，同时，除了作为触发识别按键外，还可以作为自检按键，主控电路10识别当前的漏电流保护挡位的电流值的过程同样可以作为检测是否挡位设置电路30正常设定了漏电挡位并且检测漏电保护装置是否可以正常工作。在另一实施例中，为了智能化考虑，可以在漏电保护装置的外壳上设置一人机交互界面，除了能够显示各项参数与断路器状态外，用户还可以通过触摸屏幕的方式，触发主控电路 10进行上述识别以及自检过程。贴合于实际的使用，提高了使用的便利性。
[0052]
参考图5，在本实用新型的第四实施例中，漏电保护挡位识别电路还包括无线通讯电路50，主控电路10还有通讯信号输出端，无线通讯电路50的输入端与通讯信号输出端连接，无线通讯电路50与上位机通讯连接
[0053]
其中，主控电路10用于在确定挡位设置电路30当前设定的漏电流保护挡位的电流值大小时，控制无线通讯电路50将当前漏电流保护挡位的电流值输出至上位机。
[0054]
当主控电路10识别了当前挡位以后，还可以通过无线通讯电路50将其挡位数据经过转译成无线挡位通讯信号，例如i2c信号或者spi信号再通过 4g/5g、wifi、局域网等上传至上位机，在大规模使用漏电保护器件的场景下，可以通过上位机统一接受并且显示数据，
除了能够显示当前漏电流保护挡位的电流值外，还可以作为自检功能，通过无线通讯电路50在上位机上显示多个漏电保护装置是否工作正常。通过采用无线通讯电路50，能够实现远程无线传输，精简了电路结构的同时，由于上位机可以一次性接受多个无线通讯电路50输出的无线挡位通讯信号，有利于提高了漏电保护装置计量工作的效率。
[0055]
本实用新型还提出一种漏电保护装置，漏电保护装置包括断路器以及上述如上述任一项的漏电保护挡位识别电路；其中，断路器的受控端与主控电路10的断路器控制信号输出端连接。
[0056]
该漏电保护装置包括漏电保护挡位识别电路，该漏电保护挡位识别电路的具体电路与结构参照上述实施例，值得注意的是，因为本实用新型漏电保护装置包含了上述漏电保护挡位识别电路的全部实施例，因此本实用新型漏电保护装置具有上述漏电保护挡位识别电路的所有有益效果，此处不再赘述。
[0057]
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。