一种用于智能断路器的控制装置的制作方法

1.本发明涉及断路器技术领域，具体涉及一种用于智能断路器的控制装置。


背景技术：

2.具有自动重合闸功能的断路器用来对人进行间接接触保护，也可用来防止因设备绝缘损坏，产生接地故障电流而引起的火灾危险，并可用来分配电能和保护线路及电源设备的过载和短路，还可作为线路的不频繁转换和电动机不频繁启动之用。
3.但是随着国家对物联网的支持，越来越多的智能化断路器出现在市场当中，但是目前对重合闸断路器的智能控制比较缺乏。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种用于智能断路器的控制装置，对重合闸断路器实现智能化的控制。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种用于智能断路器的控制装置，包括供电控制系统、漏电检测系统、故障检测系统以及功能按钮系统，所述供电控制系统包括电源模块，计量单元模块、单片机、电机驱动模块以及储能模块，所述电源模块与所述计量单元模块、单片机、电机驱动模块以及储能模块连接，所述计量单元模块、单片机、电机驱动模块以及储能模块互相连接，所述储能模块用于在断路器断电后为与其连接的模块提供维持其工作的电压。
7.本发明进一步设置，所述漏电检测系统包括零序互感器、漏电测试按钮、单片机、漏电指示灯以及脱扣器，所述漏电测试按钮与所述零序互感器连接，所述零序互感器与所述单片机连接，所述单片机连接漏电指示灯以及脱扣器，所述零序互感器用于检测漏电情况，当漏电值大于单片机中设定的预定值时或进行按下漏电测试按钮时，单片机控制漏电指示灯亮起的同时控制脱扣器动作分闸，当漏电值小于单片机中设定的预定值时，脱扣器保持原状态。
8.根据权利要求1所述的一种用于智能断路器的控制装置，其特征在于，所述故障检测系统包括计量单元、单片机、故障指示灯、电机驱动模块、温度传感器、相电流互感器、电压检测模块，所述温度传感器、相电流互感器、电压检测模块通过计量单元与单片机连接，所述单片机与所述故障指示灯连接且与电机驱动模块连接，当计量单元检测到温度、电压以及电流的数值大于单片机中设定的报警阈值，单片机控制故障指示灯亮起的同时通过电机驱动模块驱动电机反转分闸，当计量单元检测到温度、电压以及电流的数值小于单片机中设定的报警阈值，单片机不做任何指令。
9.本发明进一步设置，所述功能按钮系统包括功能按钮以及单片机，所述单片机与所述功能按钮连接，所述单片机还连接有网关、霍尔元件以及功能按钮灯，所述单片机通过485通讯的方式与网关连接后将数据传输至app与web端，其中功能按钮有两种模式，通过短按功能按钮进入到远程模式或者本地模式，当进入到本地模式时，功能按钮灯亮起；远程模
式下，功能按钮灯不亮；当长按功能按钮，进入到分合闸模式，所述单片机通过霍尔元件检测手柄的位置判断断路器的分合闸状态，若处于分闸状态下，控制电机驱动模块将电机正转进行合闸，反之若处于合闸状态下，控制电机驱动模块将电机反转进行分闸。
10.本发明进一步设置，所述电源模块为单片机、电机驱动模块供电，所述电源模块为储能模块充电，所述储能模块在断电后放电将电机驱动模块控制下的电机电压维持在其额定工作电压，所述单片机上还连接有电压监测模块。
11.本发明进一步设置，所述电源模块经过一次降压后的电压输送至电机驱动模块，同时所述电源模块为储能模块充电至电压与电机驱动模块的额定工作电压一致，电源模块二次降压后将电压输送至单片机。
12.本发明进一步设置，所述电源模块与所述储能模块之间形成储能电路，所述储能电路包括输入电压端、输出电压端、降压电路，所述输入电压与所述输出电压之间设置降压电路，所述输出电压端分别与单片机、电机驱动模块以及储能模块连接，所述储能电路还包括若干相互串联的储能元件，所述储能元件串联设置后与所述输出电压端连接。
13.本发明进一步设置，所述储能元件与所述输出电压之间还设置有稳压电路。
14.本发明进一步设置，还包括断路器壳体以及设置在壳体上的脱扣组件，所述脱扣组件联动连接有手动操作组件、电动操作组件以及电磁操作组件。
15.本发明进一步设置，所述脱扣组件包括脱扣杆件以及脱扣轴，所述脱扣杆件与所述脱扣轴同步转动，所述脱扣杆件包括第一接触部、第二接触部以及第三接触部，所述第一接触部与所述手动操作组件联动，所述第二接触部与所述电动操作组件联动，所述第三接触部与所述电磁操作组件联动，所述电动操作组件位于所述脱扣组件的一侧，所述电动脱扣组件包括驱动电机、蜗杆、蜗轮以及末端传动齿轮，所述驱动电机的输出端连接蜗杆连接，所述蜗杆与所述蜗轮啮合，所述蜗轮与所述末端传动齿轮之间设置有若干中间齿轮，所述末端传动齿轮的底部形成有与第二接触部适配的拨块，所述手动操作组件位于所述脱扣组件的另一侧，且转动安装在所述壳体上，所述手动操作组件上形成有第一接触部联动的拨杆，所述电磁操作组件位于所述第三接触部的一侧，所述电磁操作组件的顶杆与所述第三接触部联动，所述第一接触部和第二接触部位于同一延伸块上，其中所述第一接触部和第二接触部分别位于延伸块的两端，所述第一接触部所在高度高于所述第二接触部的高度，所述第三接触部位于所述延伸块的上方且套设于所述脱扣轴。
16.本发明的有益效果：本发明设计了一种控制装置，能够实现对重合闸断路器的智能化控制，能够应用在智能化场景中，特别是其设计的储能电路能够断路器在断电后能通过储能电路实现单片机、电机供电，并提供足够的能量使断路器可靠分闸，使断路器始终在上电之前处于分闸复位位置，保证满足动静触头间距大于2mm要求，可靠执行国家标准。
17.另外本发明在保留了原有的电动操作组件进行脱扣的方式的基础上增加了其他两种脱扣方式，第一种为通过手动操作组件进行手动脱扣；其二为通过电磁操作组件进行脱扣；增加了脱扣的方式；根据脱扣方式对脱扣组件进行改良，分别设置相应的第一接触部、第二接触部以及第三接触部实现与各自操作组件的联动。
18.综上所述，本发明通过控制装置、脱扣组件以及操作组件实现多种脱扣方式并行，实现了断路器的智能化提高了控制的准确性。
附图说明
19.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
20.图1为本发明实施例供电控制系统的原理框图；
21.图2本发明实施例储能电路的功能框图；
22.图3为本发明实施例储能充电方法电路原理图一；
23.图4为本发明实施例储能充电方法电路原理图一下的v/t图；
24.图5为本发明实施例储能充电方法电路原理图二；
25.图6为本发明实施例储能充电方法电路原理图二下的v/t图；
26.图7为本发明实施例的结构示意图。
27.图8为本发明实施例电动操作组件的示意图。
28.图9本发明实施例手动操作组件转动状态的示意图。
29.图10为本发明实施例手动操作组件转动状态的立体图。
具体实施方式
30.以下将配合附图及实施例来详细说明本技术的实施方式，借此对本技术如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。
31.如图1
‑
图6所示，本发明为一种用于智能断路器的控制装置，包括供电控制系统、漏电检测系统、故障检测系统以及功能按钮系统，所述供电控制系统包括电源模块，计量单元模块、单片机、电机驱动模块以及储能模块，所述电源模块与所述计量单元模块、单片机、电机驱动模块以及储能模块连接，所述计量单元模块、单片机、电机驱动模块以及储能模块互相连接，所述储能模块用于在断路器断电后为与其连接的模块提供维持其工作的电压。所述电源模块为单片机、电机驱动模块供电，所述电源模块为储能模块充电，具体的来说所述储能模块在断电后放电将电机驱动模块控制下的电机电压维持在其额定工作电压，所述单片机上还连接有电压监测模块。
32.所述电源模块经过一次降压后的电压输送至电机驱动模块，同时所述电源模块为储能模块充电至电压与电机驱动模块的额定工作电压一致，电源模块二次降压后将电压输送至单片机。
33.所述电源模块与所述储能模块之间形成储能电路，所述储能电路包括输入电压端、输出电压端、降压电路，所述输入电压与所述输出电压之间设置降压电路，所述输出电压端分别与单片机、电机驱动模块以及储能模块连接，所述储能电路还包括若干相互串联的储能元件，所述储能元件串联设置后与所述输出电压端连接，所述储能元件与所述输出电压之间还设置有稳压电路。
34.基于上述技术方案，本发明提供了两种储能充电方法，其中第一方案如图3所示，方案一种在充能方式上具有先快后慢的特点，对限流电阻选型有一定要求，需要有较快的电压饱和响应速率。其充电时的v/t特性图如图4所示；
35.另外一种方案如图5所示，方案二为恒流充电模式，通过tl431进行充电电流控制，即起到稳压的作用，从而对储能电压饱和时间进行把控，同时兼具了储能模块器件的保护，其充电v/t特性图如图6所示；
36.上述两种开关上电后，电源经前端ac
‑
dc输入后再经u11降压至电机额定工作电压vcc9～12，此处电源同时对储能模块c91、c92、c93、c94组合进行充电，电容组合并非固定个数，配置需满足串联后耐压大于vcc9～12值且综合容量能满足开关在断电后执行标准规定动作要求。vcc9～12再并行降压至mcu工作电压，mcu自复位后对开关工作状态及外部环境进行检测；其中mcu在开关合闸过程中对开关行程位置进行检测，对国标要求极限距离合闸80％行程时断电进行完现验证，断电后u11停止工作，vcc9～12开始下降，当储能电压高于vcc9～12处电压时，储能模块开始放电维持vcc9～12电位，保证mcu正常控制电机驱动芯片工作的同时提供能量完成电机的反转动作，直至开关分闸复位，控制电路缓慢掉电，验证过程完成。
37.如图1所示，所述漏电检测系统包括零序互感器、漏电测试按钮、单片机、漏电指示灯以及脱扣器，所述漏电测试按钮与所述零序互感器连接，所述零序互感器与所述单片机连接，所述单片机连接漏电指示灯以及脱扣器，所述零序互感器用于检测漏电情况，当漏电值大于单片机中设定的预定值时或进行按下漏电测试按钮时，单片机控制漏电指示灯亮起的同时控制脱扣器动作分闸，当漏电值小于单片机中设定的预定值时，脱扣器保持原状态；
38.漏电检测的结构如下：
39.如图1所示，本发明当中所述故障检测系统包括计量单元、单片机、故障指示灯、电机驱动模块、温度传感器、相电流互感器、电压检测模块，所述温度传感器、相电流互感器、电压检测模块通过计量单元与单片机连接，所述单片机与所述故障指示灯连接且与电机驱动模块连接，当计量单元检测到温度、电压以及电流的数值大于单片机中设定的报警阈值，单片机控制故障指示灯亮起的同时通过电机驱动模块驱动电机反转分闸，当计量单元检测到温度、电压以及电流的数值小于单片机中设定的报警阈值，单片机不做任何指令。
40.如图1所示，所述功能按钮系统包括功能按钮以及单片机，所述单片机与所述功能按钮连接，所述单片机还连接有网关、霍尔元件以及功能按钮灯，所述单片机通过485通讯的方式与网关连接后将数据传输至app与web端，其中功能按钮有两种模式，通过短按功能按钮进入到远程模式或者本地模式，当进入到本地模式时，功能按钮灯亮起；远程模式下，功能按钮灯不亮；当长按功能按钮，进入到分合闸模式，所述单片机通过霍尔元件检测手柄的位置判断断路器的分合闸状态，若处于分闸状态下，控制电机驱动模块将电机正转进行合闸，反之若处于合闸状态下，控制电机驱动模块将电机反转进行分闸。
41.本发明当中，用以实现脱扣以及分合闸的结构如下，
42.智能断路器包括设置在壳体上的脱扣组件10，所述脱扣组件10联动连接有手动操作组件20、电动操作组件30以及电磁操作组件40。
43.所述脱扣组件10包括脱扣杆件101以及脱扣轴102，所述脱扣杆件101与所述脱扣轴102同步转动，所述脱扣杆件101包括第一接触部101a、第二接触部101b以及第三接触部101c，所述第一接触部101a与所述手动操作组件20联动，所述第二接触部101b与所述电动操作组件30联动，所述第三接触部101c与所述电磁操作组件40联动。
44.所述第一接触部101a和第二接触部101b位于同一延伸块50上，其中所述第一接触部101a和第二接触部101b分别位于延伸块50的两端，所述第一接触部101a所在高度高于所述第二接触部101b的高度，所述第三接触部101c位于所述延伸块50的上方且套设于所述脱扣轴102。
45.所述第三接触部101c还连接有导向轴60，相对应的所述壳体上形成与供导向轴60转动的导向孔70，所述导向轴60沿导向孔70移动。
46.所述电动操作组件30位于所述脱扣组件10的一侧，所述电动脱扣组件10包括驱动电机80、蜗杆90、蜗轮100以及末端传动齿轮110，所述驱动电机80的输出端连接蜗杆90连接，所述蜗杆90与所述蜗轮100啮合，所述蜗轮100与所述末端传动齿轮110之间设置有若干中间齿轮120，所述末端传动齿轮110的底部形成有与第二接触部101b适配的拨块170。
47.上述技术方案中，电动操作组件30实现脱扣的原理如下：当线路板检测到信号时，驱动电机80转动，通过蜗轮100蜗杆90以及中间齿轮120的啮合传动，末端传动齿轮110转动，转动过程中，拨块170推动第二接触部101b转动，此时脱扣轴102与其同步转动，实现脱扣；当电机反转时，拨块170反向推动第二接触部101b，就可以将脱扣状态解除；
48.电动操作组件适用于匹配故障检测系统和功能按钮系统中的分合闸功能。
49.参考图7和图9，所述手动操作组件20位于所述脱扣组件10的另一侧，且转动安装在所述壳体上，所述手动操作组件20上形成有第一接触部101a联动的拨杆130，具体的来说手动操作组件20上形成有安装孔140，壳体上形成一个安装柱150，手动操作组件20通过安装柱150和安装孔140安装在壳体上，并能够绕安装柱150转动，另外手动操作组件20的上端面要略高于壳体所在平面a的高度，方便通过手动的方式拨动手动操作组件20；拨动手动操作组件20作用于第一接触部101a，使其脱扣即可；而在手动操作组件20当中，脱扣杆的复位是通过在断路器本体内实现的，脱扣杆在断路器本体内连接有弹簧，通过弹簧的作用进行复位；
50.所述电磁操作组件40位于所述第三接触部101c的一侧，所述电磁操作组件40的顶杆160与所述第三接触部101c联动。具体的来说电磁操作组件40通过断路器本体中的零序互感器检测到漏电信号，然后电磁操作组件40中的顶杆160移动，推动第三接触部101c移动，实现脱扣杆和脱扣轴102转动；具体如图7所示；电磁操作组件适用于漏电检测系统中的脱扣适用。
51.本发明设计了一种控制装置，能够实现对重合闸断路器的智能化控制，能够应用在智能化场景中，特别是其设计的储能电路能够断路器在断电后能通过储能电路实现单片机、电机供电，并提供足够的能量使断路器可靠分闸，使断路器始终在上电之前处于分闸复位位置，保证满足动静触头间距大于2mm要求，可靠执行国家标准。
52.另外本发明在保留了原有的电动操作组件进行脱扣的方式的基础上增加了其他两种脱扣方式，第一种为通过手动操作组件进行手动脱扣；其二为通过电磁操作组件进行脱扣；增加了脱扣的方式；根据脱扣方式对脱扣组件进行改良，分别设置相应的第一接触部、第二接触部以及第三接触部实现与各自操作组件的联动。
53.综上所述，本发明通过控制装置、脱扣组件以及操作组件实现多种脱扣方式并行，实现了断路器的智能化提高了控制的准确性。
54.如说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术
问题，基本达到所述技术效果。
55.上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明创造的构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。