一种插入式断路器的智能控制电路的制作方法

1.本实用新型属于低压电器技术领域，具体涉及一种插入式断路器的智能控制电路。


背景技术：

2.通讯行业是国家重点支持发展的战略产业，5g网络建设方兴正艾。现配电行业的普通的微型断路器不能满足通讯机柜小型化，智能化的需求。以国家正在大力发展和建设的智能电网、通讯行业为依托，应用智能传感技术，构建智能终端配电系统，是解决实现通信行业设备用电智能化的一个有效途径。
3.现有的插入式断路器只具备传感器和操作机构，不具备独立的电压、电流计量、温度测量功能，这类产品在应用过程中还需外挂控制设备配套使用，单独的传感器在数据的传输过程中损耗较大，最终获得的测量数据精度较低，且断路器负载端做电池输入时，无法判别电池接线是否正常，给实际应用带来了一定的麻烦。


技术实现要素：

4.为解决上述问题，本实用新型的目的在于，提供一种插入式断路器的智能控制电路。
5.本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：
6.一种插入式断路器的智能控制电路，包括主控制芯片，用于驱动断路器自动分合闸的电机，与主控制芯片双向电连接的rs485通信电路，分别与主控制芯片输出端单向电连接的指示灯显示电路和电机驱动电路，以及下列分别与主控制芯片输入端单向电连接的地址识别电路、齿轮位置和手柄位置检测电路、掉电保存电路、电源电路、温度测量电路、负载端上下电状态检测电路、负载端电池正反接检测电路、电压测量电路、电流测量电路；所述主控制芯片通过电机驱动电路与电机电连接。
7.进一步的，所述主控制芯片为集成式计量芯片。
8.进一步的，所述电源电路为电机及电机驱动电路提供12v电源，为智能控制电路的其它部分电路提供5v电源。
9.进一步的，所述地址识别电路包括组间地址识别电路和组内地址识别电路；主控制芯片通过组间地址识别电路和组内地址识别电路识别需要计量及控制的设备。
10.所述组间地址识别电路包括电阻r16，所述电阻r16的一端与插入式断路器的组间地址输入口addr1电连接，另一端分别与电阻r17的一端、静电管d7的一端以及主控制芯片的采样口addr1_p46电连接；所述电阻r17的另一端与静电管d7的另一端都分别和电源电路的电源负端电连接。
11.所述组内地址识别电路包括电阻r18，所述电阻r18的一端与插入式断路器的组内地址输入口addr2电连接，另一端分别与电阻r19的一端、静电管d8的一端以及主控制芯片的采样口addr2_p47电连接；所述电阻r19的另一端与静电管d8的另一端都分别与电源电路
的电源负端电连接。
12.进一步的，所述温度测量电路包括内部环境测量电路和接线端子温度测量电路，所述温度测量电路基于ntc热敏器件实现。
13.所述内部环境测量电路包括电阻r33，所述电阻r33的一端与电源电路的5v电源正端电连接，另一端分别与电容c31的一端、ntc热敏器件rt1的一端以及主控制芯片的采样口tin1电连接；所述电容c31的另一端与ntc热敏器件rt1的另一端都分别与电源电路的电源负端电连接。
14.所述接线端子温度测量电路包括电阻r34,所述电阻r34的一端与电源电路的5v电源正端电连接，另一端分别与电容c32的一端、静电管d9的一端、ntc热敏器件rt2的一端以及主控制芯片的采样口tin2电连接；所述电容c32的另一端、静电管d9的另一端、ntc热敏器件rt2的另一端都分别与电源电路的电源负端电连接。
15.进一步的，所述电压测量电路包括电源端电压测量电路和负载端电压测量电路；所述电源端测量电路与主控制芯片的电压计量口电连接，用于电压和电能计量；所述负载端电压测量电路用于测量电池作为负载接入时，测量电池电压。
16.所述电源端电压测量电路包括电阻r20；所述电阻r20的另一端与插入式断路器电源端电压输入的正端电连接；所述电阻r20的另一端分别与静电管d6的一端、电阻r26的一端、电容c29的一端以及主控制芯片的电压计量口up电连接；所述电阻r26的另一端分别与电容c29的另一端、电阻r28的一端、主控制芯片的电压计量口un、主控制芯片的故障检测口usp400电连接；所述电阻r28的另一端与静电管d6的静电管d6的一端都分别与电源电路的电源负端电连接。
17.所述负载端电压测量电路包括二极管d11、电阻r43。
18.所述二极管d11的阳极端、电阻r43的一端都分别与插入式断路器负载端的正端电连接；二极管d11的阴极端与电阻r39的一端电连接；所述电阻r39的另一端与电阻r40的一端电连接；所述电阻r40的另一端分别与二极管dz1的阴极端、电容c36的一端、电容c37的一端、静电管d12的一端、电阻r47的一端、电阻r48的一端、芯片u10的vdd端、芯片u11的vdd1端电连接；所述二极管dz1的阳极端、电容c36的另一端、电容c37的另一端、静电管d12的另一端、芯片u10的gnd端、芯片u10的vin-端、芯片u11的gnd1端都分别与插入式断路器负载端的负端连接；所述电阻r47的另一端分别与芯片u10的sda端、芯片u11的sda1端电连接；所述电阻r48的另一端分别与芯片u10的scl端、芯片u11的scl1端电连接。
19.所述电阻r43另一端与电阻r44的一端连接；所述电阻r44的另一端与电阻r45的一端连接；所述电阻r45的另一端分别与电阻r46的一端、芯片u10的vin 端电连接；所述电阻r46的另一端与插入式断路器负载端的负端电连接；所述芯片u11的vdd2端与电源电路的5v电源正端连接，芯片u11的gnd2端与电源电路的电源电路的电源负端电连接，芯片u11的scl2端、sda2端分别与所述主控制芯片的i2c口电连接。
20.进一步的，所述负载端电池正反接检测电路用于检测插入式断路器负载端作为电池输入时的正反接状态。
21.所述负载端电池正反接检测电路包括电阻r50；所述电阻r50的一端与电源电路的5v电源正端电连接，另一端分别与光耦u9的4脚、主控制芯片的输入脚p_ck电连接；所述光耦u9的3脚与电源电路的电源负端电连接，光耦u9的1脚与插入式断路器负载端的负端电连
接，光耦u9的2脚与电阻r36的一端电连接；所述电阻r36另一端与电阻r37的一端电连接；所述电阻r37的另一端与电阻r38的一端电连接；所述电阻r38的另一端与插入式断路器负载端的正端电连接。
22.进一步的，所述负载端上下电状态检测电路用于检测所述插入式断路器负载端通电状态；
23.所述负载端上下电状态检测电路包括电阻r5；所述电阻r5的一端与电源电路的5v电源正端电连接，另一端分别与光耦u8的4脚、主控制芯片的输入脚pd电连接；所述光耦u8的3脚与电源电路的电源负端电连接，光耦u8的2脚与插入式断路器负载端的负端电连接，光耦u8的1脚与电阻r30的一端电连接；所述电阻r30另一端与电阻r31的一端连接；所述电阻r31的另一端与电阻r32的一端连接；所述电阻r32的另一端与插入式断路器负载端的正端电连接。
24.进一步的，所述电流测量电路基于锰铜分流器实现，电路与主控制芯片的电流计量口电连接，用于电流和电能计量。
25.所述电流测量电路包括分流器r42；所述分流器r42的2脚分别与电阻r35的一端、静电管d10的一端电连接，分流器r42的3脚分别与电阻r41的一端、静电管d10的另一端电连接；所述电阻r35的另一端分别与电容c33的一端、电容c34的一端、主控制芯片的电流计量口ian电连接；所述电阻r41的另一端分别与电容c35的一端、电容c34的另一端、主控制芯片的电流计量口iap电连接；所述电容c33的另一端、电容c35的另一端、分流器r42的1脚都分别与电源电路的电源负端电连接。
26.进一步的，所述齿轮位置和手柄位置检测电路用于检测插入式断路器触头或手柄的机构状态和齿轮的机构状态；其中，触头或手柄的机构状态包括合闸位置和分闸位置，齿轮的机构状态包括自由位置和锁定位置。
27.所述合闸位置、分闸位置、锁定位置的检测传感器为霍尔传感器，自由位置的检测传感器为微动开关。
28.所述齿轮位置和手柄位置检测电路包括用于检测触头或手柄分闸位置、合闸位置与检测齿轮锁定位置的位置检测电路一，以及用于检测齿轮自由位置的位置检测电路二。
29.所述位置检测电路一至少包括霍尔传感器u1；所述霍尔传感器u1的vcc端分别与电容c1的一端、电阻r1的一端、电源电路的5v电源正端电连接，霍尔传感器u1的out端分别与电容c8的一端、电阻r1的另一端、主控制芯片的输入端s6电连接，霍尔传感器u1的gnd端分别与电容c8的另一端、电源电路的电源负端电连接。
30.所述位置检测电路二包括微动开关u5；所述微动开关u5的1脚分别与微动开关u5的6脚、电容c18的一端、电阻r7的一端、主控制芯片的输入端s2电连接，微动开关u5的1脚、微动开关u5的6脚、电容c18的另一端都分别与电源电路的电源负端电连接；所述电阻r7的另一端与电源电路的5v电源正端电连接。
31.本实用新型所述智能控制电路设置在插入式断路器内，不会增加现有产品体积，且可实现插入式断路器的地址识别、温度测量、电压、电流、电能计量功能以及自动控制，智能化程度高，同时也提高了智能插入式断路器的可靠性及适用范围。
附图说明
32.下面结合附图对本实用新型做进一步详细说明。
33.图1为本实用新型所述智能控制电路的结构框图；
34.图2为本实用新型所述智能控制电路中地址识别电路的原理图，其中的左图为组间地址识别电路，右图为组内地址识别电路；
35.图3为本实用新型所述智能控制电路中温度测量电路的原理图，其中的左图为内部环境测量电路，右图为接线端子温度测量电路；
36.图4为本实用新型所述智能控制电路中电源端电压测量电路原理图；
37.图5为本实用新型所述智能控制电路中负载端电压测量电路的原理图；
38.图6为本实用新型所述智能控制电路中负载端电池正反接检测电路的原理图；
39.图7为本实用新型所述智能控制电路中负载端上下电状态检测电路的原理图；
40.图8为本实用新型所述智能控制电路中电流测量电路的原理图；
41.图9为本实用新型所述智能控制电路中齿轮位置和手柄位置检测电路的原理图，其中的左图为位置检测电路一，右图为位置检测电路二。
具体实施方式
42.以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。
43.须知，本说明书附图所绘的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
44.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
45.实施例一：
46.如图1所示，本实用新型的一种插入式断路器的智能控制电路，包括主控制芯片1、电机13、rs485通信电路3、指示灯显示电路14、电机驱动电路12、地址识别电路2、齿轮位置和手柄位置检测电路4、掉电保存电路5、电源电路6、温度测量电路7、负载端上下电状态检测电路8、负载端电池正反接检测电路9、电压测量电路10、电流测量电路11。
47.所述主控制芯片1选用现有的集成式计量芯片。
48.所述电源电路6为电机13及电机驱动电路12提供12v电源，为智能控制电路的其它部分电路提供5v电源。
49.所述电机13与电机驱动电路12输出端单向电连接并用于驱动插入式断路器的自动分合闸。
50.所述电机驱动电路12的输入端与主控制芯片1的输出端单向电连接；主控制芯片1通过电机驱动电路12控制电机13转动，从而实现插入式断路器的自动分合闸。
51.所述rs485通信电路3与主控制芯片1双向电连接，提供人机交互接口。
52.所述指示灯显示电路14的输入端与主控制芯片1的输出端单向电连接；指示灯显示电路14能在主控制芯片1控制下显示不同颜色状态，以指示应插入式断路器的不同状态。当断路器合闸时，主控制芯片1控制指示灯显示电路14使指示灯显示红灯；如图3所示，当断路器分闸时，主控制芯片1控制指示灯显示电路14使指示灯显示绿灯；当断路器故障报警时，主控制芯片1控制指示灯显示电路14使指示灯显示红色闪烁。所述断路器故障报警包括接线端子温度过高（过温）、断路器内部温度过高（过温）、电池电压过低、反接、过压、欠压、过流中的任意一种异常情况发生时主控制芯片1控制指示灯显示电路14使指示灯发出的红色闪烁报警。
53.所述地址识别电路2与主控制芯片1输入端单向电连接；地址识别电路2包括组间地址识别电路和组内地址识别电路；主控制芯片通过组间地址识别电路和组内地址识别电路识别需要计量及控制的设备。
54.如图2中的左图所示，所述组间地址识别电路包括电阻r16，所述电阻r16的一端与插入式断路器的组间地址输入口addr1电连接，另一端分别与电阻r17的一端、静电管d7的一端以及主控制芯片的采样口addr1_p46电连接；所述电阻r17的另一端与静电管d7的另一端都分别和电源电路的电源负端（dgnd）电连接。
55.如图2中的右图所示，所述组内地址识别电路包括电阻r18，所述电阻r18的一端与插入式断路器的组内地址输入口addr2电连接，另一端分别与电阻r19的一端、静电管d8的一端以及主控制芯片的采样口addr2_p47电连接；所述电阻r19的另一端与静电管d8的另一端都分别与电源电路的电源负端（dgnd）电连接。
56.所述温度测量电路7与主控制芯片1输入端单向电连接；温度测量电路7包括内部环境测量电路和接线端子温度测量电路，所述温度测量电路7基于ntc热敏器件实现。内部环境温度测量电路将ntc热敏器件测量的温度信号发送给主控制芯片1，主控制芯片1判断温度是否过温，若过温，主控制芯片1就会将异常信息通过rs485通信电路3上报并控制插入式断路器分闸。接线端子温度测量电路将ntc热敏器件测量的温度信号发送给主控制芯片1，主控制芯片1判断温度是否过温，若过温，主控制芯片1就会将异常信息通过rs485通信电路3上报并控制插入式断路器分闸。
57.如图3中的左图所示，所述内部环境测量电路包括电阻r33，所述电阻r33的一端与电源电路的5v电源正端（vcc_5v）电连接，另一端分别与电容c31的一端、ntc热敏器件rt1的一端以及主控制芯片的采样口tin1电连接；所述电容c31的另一端与ntc热敏器件rt1的另一端都分别与电源电路的电源负端（dgnd）电连接。
58.如图3中的右图所示，所述接线端子温度测量电路包括电阻r34,所述电阻r34的一端与电源电路的5v电源正端（vcc_5v）电连接，另一端分别与电容c32的一端、静电管d9的一端、ntc热敏器件rt2的一端以及主控制芯片的采样口tin2电连接；所述电容c32的另一端、静电管d9的另一端、ntc热敏器件rt2的另一端都分别与电源电路的电源负端（dgnd）电连接。
59.所述电压测量电路10与主控制芯片1输入端单向电连接；电压测量电路10包括电
源端电压测量电路和负载端电压测量电路；所述电源端测量电路与主控制芯片的电压计量口电连接，用于电压和电能计量；所述负载端电压测量电路用于测量电池作为负载接入时，测量电池电压。
60.如图4所示，所述电源端电压测量电路包括电阻r20；所述电阻r20的另一端与插入式断路器电源端电压输入的正端（vdd）电连接；所述电阻r20的另一端分别与静电管d6的一端、电阻r26的一端、电容c29的一端以及主控制芯片的电压计量口up电连接；所述电阻r26的另一端分别与电容c29的另一端、电阻r28的一端、主控制芯片的电压计量口un、主控制芯片的故障检测口usp400电连接；所述电阻r28的另一端与静电管d6的静电管d6的一端都分别与电源电路的电源负端（dgnd）电连接。
61.如图5所示，所述负载端电压测量电路包括二极管d11与电阻r43。
62.所述二极管d11的阳极端、电阻r43的一端都分别与插入式断路器负载端的正端（vdd）电连接；二极管d11的阴极端与电阻r39的一端电连接；所述电阻r39的另一端与电阻r40的一端电连接；所述电阻r40的另一端分别与二极管dz1的阴极端、电容c36的一端、电容c37的一端、静电管d12的一端、电阻r47的一端、电阻r48的一端、芯片u10的vdd端、芯片u11的vdd1端电连接；所述二极管dz1的阳极端、电容c36的另一端、电容c37的另一端、静电管d12的另一端、芯片u10的gnd端、芯片u10的vin-端、芯片u11的gnd1端都分别与插入式断路器负载端的负端（dgnd）连接；所述电阻r47的另一端分别与芯片u10的sda端、芯片u11的sda1端电连接；所述电阻r48的另一端分别与芯片u10的scl端、芯片u11的scl1端电连接。
63.所述电阻r43另一端与电阻r44的一端连接；所述电阻r44的另一端与电阻r45的一端连接；所述电阻r45的另一端分别与电阻r46的一端、芯片u10的vin 端电连接；所述电阻r46的另一端与插入式断路器负载端的负端（dgnd）电连接；所述芯片u11的vdd2端与电源电路的5v电源正端（vcc_5v）电连接，芯片u11的gnd2端与电源电路的电源电路的电源负端（dgnd）电连接，芯片u11的scl2端、sda2端分别与所述主控制芯片的i2c口电连接。
64.所述负载端电池正反接检测电路9与主控制芯片1输入端单向电连接并与用于检测插入式断路器负载端作为电池输入时的正反接状态。当断路器负载端作为电池使用时，主控制芯片1通过负载端(电池)正反接监测电路9判断电池接入时是否接反。
65.如图6所示，所述负载端电池正反接检测电路包括电阻r50；所述电阻r50的一端与电源电路的5v电源正端（vcc_5v）电连接，另一端分别与光耦u9的4脚、主控制芯片的输入脚p_ck电连接；所述光耦u9的3脚与电源电路的电源负端电连接，光耦u9的1脚与插入式断路器负载端的负端电连接，光耦u9的2脚与电阻r36的一端电连接；所述电阻r36另一端与电阻r37的一端电连接；所述电阻r37的另一端与电阻r38的一端电连接；所述电阻r38的另一端与插入式断路器负载端的正端电连接。
66.所述负载端上下电状态检测电路8与主控制芯片1输入端单向电连接并用于检测插入式断路器负载端通电状态；
67.如图7所示，所述负载端上下电状态检测电路包括电阻r5；所述电阻r5的一端与电源电路的5v电源正端（vcc_5v）电连接，另一端分别与光耦u8的4脚、主控制芯片的输入脚pd电连接；所述光耦u8的3脚与电源电路的电源负端（dgnd）电连接，光耦u8的2脚与插入式断路器负载端的负端（bgnd）电连接，光耦u8的1脚与电阻r30的一端电连接；所述电阻r30另一端与电阻r31的一端连接；所述电阻r31的另一端与电阻r32的一端连接；所述电阻r32的另
一端与插入式断路器负载端的正端（vdd）电连接。
68.所述电流测量电路基于锰铜分流器实现，电流测量电路与主控制芯片的电流计量口电连接，用于电流和电能计量。
69.如图8所示，所述电流测量电路包括分流器r42；所述分流器r42的2脚分别与电阻r35的一端、静电管d10的一端电连接，分流器r42的3脚分别与电阻r41的一端、静电管d10的另一端电连接；所述电阻r35的另一端分别与电容c33的一端、电容c34的一端、主控制芯片的电流计量口ian电连接；所述电阻r41的另一端分别与电容c35的一端、电容c34的另一端、主控制芯片的电流计量口iap电连接；所述电容c33的另一端、电容c35的另一端、分流器r42的1脚都分别与电源电路的电源负端（dgnd）电连接。
70.所述齿轮位置和手柄位置检测电路4用于检测插入式断路器触头或手柄的机构状态和齿轮的机构状态；其中，触头或手柄的机构状态包括合闸位置和分闸位置，齿轮的机构状态包括自由位置和锁定位置。
71.所述合闸位置、分闸位置、锁定位置的检测传感器为霍尔传感器，自由位置的检测传感器为微动开关。
72.如图9所示，所述齿轮位置和手柄位置检测电路包括用于检测触头或手柄分闸位置、合闸位置与检测齿轮锁定位置的位置检测电路一，以及用于检测齿轮自由位置的位置检测电路二。
73.如图9中左图所示，所述位置检测电路一至少包括霍尔传感器u1；所述霍尔传感器u1的vcc端分别与电容c1的一端、电阻r1的一端、电源电路的5v电源正端（vcc_5v）电连接，霍尔传感器u1的out端分别与电容c8的一端、电阻r1的另一端、主控制芯片的输入端s6电连接，霍尔传感器u1的gnd端分别与电容c8的另一端、电源电路的电源负端（dgnd）电连接。
74.如图9中的右图所示，所述位置检测电路二包括微动开关u5；所述微动开关u5的1脚分别与微动开关u5的6脚、电容c18的一端、电阻r7的一端、主控制芯片的输入端s2电连接，微动开关u5的1脚、微动开关u5的6脚、电容c18的另一端都分别与电源电路的电源负端（dgnd）电连接；所述电阻r7的另一端与电源电路的5v电源正端（vcc_5v）电连接。
75.需要说明的是，术语“包括”、“包括”或者任何其他变体意在涵盖非排他性的包括，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
76.本实用新型的保护范围不限于具体实施方式所公开的技术方案，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同替换、改进等，均落入本实用新型的保护范围。