一种交流小型断路器控制模块的制作方法

1.本实用新型涉及交流小型断路器领域，尤其涉及一种交流小型断路器控制模块。


背景技术：

2.随着科技发展，用户对用电数据、用电安全越来越重视。一方面，及时采集各类用电数据，通过用电数据分析故障原因，可以辅助解决用电故障。另一方面，通过不同环境设置不同的保护参数，通过断路器执行内部逻辑，可以达到保护电器、维护用电安全的目的。例如对于不同的负载可以设定不同的用电参数，当负载不正常时，能够及时的关断用电设备，以免发生火灾等安全事故。
3.而现有的技术对于这块功能的开发和应用还很不完善，除此之外，现有技术还存在以下问题：
4.1.现有技术存储电能信息是定时存储，掉电不能及时存储数据，无法保证数据完整性。
5.2.现有技术低压供电与通讯采用二次线方式，容易误操作将线反接，从而引发安全事故。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于提供一种交流小型断路器控制模块，从而解决现有技术中存在的前述问题。
7.为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
8.一种交流小型断路器控制模块，包括通讯与电源接口、通讯模块、电源模块、微控制器模块、电能计量模块、掉电监测模块、led指示模块、电机驱动模块、霍尔模块、测温模块和按键模块；其中所述通讯与电源接口采用简易牛角座，所述通讯模块和所述电源模块分别与所述简易牛角座相连接；所述通讯模块连接到所述微控制器模块的i o口，用于双向通讯；所述电源模块分别与所述微控制器模块、所述电能计量模块、所述掉电监测模块、所述led指示模块、所述电机驱动模块、所述霍尔模块、所述测温模块和所述通讯模块相连，用于向所述微控制器模块、所述电能计量模块、所述掉电监测模块、所述led指示模块、所述电机驱动模块、所述霍尔模块、所述测温模块和所述通讯模块供电；所述电能计量模块通过spi总线与所述微控制器模块相连；所述掉电监测模块、所述led指示模块、所述电机驱动模块、所述霍尔模块和所述按键模块分别与所述微控制器模块的io口相连；所述测温模块与所述微控制器模块的adc引脚相连。
9.进一步，所述微控制器模块用于处理所有的逻辑过程；所述微控制器模块处理所述电能计量模块、所述掉电监测模块、所述霍尔模块和所述测温模块传来的数据，并通过所述通讯模块将数据传送出去。
10.进一步，所述电源模块包括dc-dc降压芯片和低压差线性稳压器，所述dc-dc降压芯片用于将输入12v直流电流转为5v直流电流，所述低压差线性稳压器用于将所述5v直流
电流转为3.3v直流电流；所述12v直流电流用于给所述掉电监测模块和所述电机驱动模块供电；所述5v直流电流用于给所述霍尔模块和所述通讯模块供电；所述3.3v直流电流给所述微控制器模块、所述电能计量模块、所述led指示模块和所述测温模块供电。
11.进一步，所述掉电监测模块用于当输入电压降到9v时输出低电平，所述低电平传输至所述微控制器模块的io口，驱动所述微控制模块保存数据。
12.进一步，所述led指示模块用于接收所述微控制器模块传递来的电平信号，根据所述电平信号，显示断路器的状态。
13.进一步，所述电机驱动模块用于接收所述微控制器模块传递来的电平变化信号，从而带动机械结构分闸或合闸。
14.进一步，所述霍尔模块用于监测磁力变化并向所述微控制器模块输出信号，所述微控制器模块用于判断信号异常，进而向所述电机驱动模块发送所述电平变化信号，从而带动所述机械结构分闸。
15.进一步，所述测温模块用于测量小型断路器下口接线端子的温度变化并输出变化电压，所述微控制器模块用于通过所述变化电压计算出接线端子温度；当所述接线端子温度超过90℃时，所述微控制器模块向所述电机驱动模块发送所述电平变化信号，从而带动所述机械结构分闸。
16.本实用新型的有益效果是：
17.1.本实用新型具有电能计量、电压测量、电流测量、电网频率测量功能；
18.2.本实用新型能够判别机械故障并将故障信息进行上报和本地报警；
19.3.本实用新型具有本地策略执行功能；
20.4.本实用新型包括掉电检测模块，在掉电时能够及时存储数据，保证数据完整性；
21.5.本实用新型具有通讯功能，能够与外界进行通讯；
22.6.现有技术低压供电与通讯采用二次线方式，二次线方式容易将线反接，容易误操作。本实用新型采用简易牛角座插接方式，有防反接设计，不会造成电源线和通讯线反接，提升安全性。
附图说明
23.图1是本实用新型交流小型断路器控制模块的示意图；
24.图2是本实用新型交流小型断路器控制模块的程序逻辑流程图。
具体实施方式
25.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，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方式仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
26.如图1，本实用新型交流小型断路器控制模块包括通讯与电源接口、通讯模块、电源模块、微控制器模块、电能计量模块、掉电监测模块、led指示模块、电机驱动模块、霍尔模块、测温模块和按键模块。
27.所述通讯与电源接口采用简易牛角座，所述通讯模块和所述电源模块分别与所述简易牛角座相连接，实现通讯与电源使用同一接口。
28.所述微控制器模块作为小型断路器控制模块的控制核心，用来处理所有的逻辑过程；所述微控制器模块处理所述电能计量模块、所述掉电监测模块、所述霍尔模块和所述测温模块传来的数据，并通过所述通讯模块将数据传送出去。
29.所述通讯模块连接到所述微控制器模块的io口，实现双向通讯。所述通讯模块负责将所述微控制器模块内部数据上传，可实现故障信息上报和报警，同时所述通讯模块负责将外部指令传入所述微处理器模块，用来实现远程分合闸等操作。
30.所述电源模块给所述微控制器模块、所述电能计量模块、所述掉电监测模块、所述led指示模块、所述电机驱动模块、所述霍尔模块、所述测温模块和所述通讯模块供电。所述电源模块使用dc-dc降压芯片，将经过交直转换电路转换后的12v输入直流电流转为5v直流电流，再使用低压差线性稳压器将所述5v直流电流转为3.3v直流电流。所述12v直流电流用于给所述掉电监测模块和所述电机驱动模块供电。所述5v直流电流用于给所述霍尔模块和所述通讯模块供电。所述3.3v直流电流给所述微控制器模块、所述电能计量模块、所述led指示模块和所述测温模块供电。
31.所述电能计量模块负责测量电参数，例如电流、电压、电功率、电能、频率、功率因数等。测量出的值通过spi总线，传入所述微控制器模块。
32.所述掉电监测模块与所述微控制器模块的io口连接，负责监测输入电压。其采用硬件监控的方式，当输入电压降到9v时，输出低电平至所述微控制器模块的io口，驱动所述微控制模块迅速保存数据。
33.所述led指示模块负责显示断路器目前的各种状态，包括断路器分合闸状态、断路器运行状态和断路器故障状态。所述led指示模块与所述微控制器模块的io口连接，通过改变io口电平状态，实现led灯的亮与灭。
34.所述电机驱动模块与所述微控制器模块的io口连接，所述微控制器模块通过io电平变化控制所述电机驱动模块，带动机械结构分闸或合闸。
35.所述霍尔模块与所述微控制器模块的io口连接，所述霍尔模块通过监测磁力变化输出信号，此信号反馈至所述微控制器模块。所述微控制器模块使用该反馈信号控制所述电机驱动模块。
36.所述测温模块与所述微控制器模块的adc引脚相连，用于测量小型断路器下口接线端子的温度变化。虚接会导致温度上升，根据此原理对线路虚接进行识别。所述测温模块输出变化电压，所述微控制器模块通过测量变化电压计算出接线端子温度。当所述接线端子温度超过90℃时，微控制器模块控制电机驱动模块对断路器进行分闸保护。
37.所述按键模块与所述微控制器模块的io口连接，所述按键模块通过按键操作，改变所述微控制器模块的io口电平，所述微控制器识别电平变化判断出按键是否被按下。
38.本实用新型配合小型断路器一起使用，在正常工作时，通过所述电能计量模块测量小型断路器上的电压、电流、电能、功率因数等参数。所述微控制器模块根据测量出的这些值与预先存储在内存中的报警值比较，超过上限报警值或者低于下限报警值时执行报警相关逻辑。比如，设置在模块内的上限报警电压值为交流275v，当测得的电压有效值为交流280v，并持续5秒均超过交流275v时，所述微控制器模块就会发送信号给所述电机驱动模块，进而带动机构分闸，执行过压保护。
39.通过采用本实用新型公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：
40.1.本实用新型具有电能计量、电压测量、电流测量、电网频率测量功能；
41.2.本实用新型能够判别机械故障并将故障信息进行上报和本地报警；
42.3.本实用新型具有本地策略执行功能；
43.4.本实用新型包括掉电检测模块，在掉电时能够及时存储数据，保证数据完整性；
44.5.本实用新型具有通讯功能，能够与外界进行通讯；
45.6.现有技术低压供电与通讯采用二次线方式，二次线方式容易将线反接，容易误操作。本实用新型采用简易牛角座插接方式，有防反接设计，不会造成电源线和通讯线反接，提升安全性。
46.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本实用新型的保护范围。