一种智能熔断器用电子检测控制器的制作方法

1.本实用新型涉及智能熔断器技术领域，具体涉及一种智能熔断器用电子检测控制器。


背景技术：

2.熔断器广泛应用于高低压配电系统和控制系统以及用电设备中，作为短路和过电流的保护器，是应用最普遍的保护器件之一。
3.随着风电、光电和新能源汽车等新能源行业的快速发展和工业智能化程度要求的不断提高，利用故障电流熔断熔体原理作为线路保护器件的传统熔断器已无法满足新能源电力系统对线路电流更精准的检测、控制和记录的要求。
4.为此，本实用新型提出了一种新的智能熔断器用电子检测控制器。


技术实现要素：

5.为解决上述问题，本实用新型提供一种新的智能熔断器用电子检测控制器，用以解决上述难题。
6.为实现上述目的，本实用新型提供了如下的技术方案。
7.一种智能熔断器用电子检测控制器，包括：
8.电流检测模块，用于实时采集智能熔断器的分支线路回路中的电流数据；
9.温度检测模块，用于实时检测智能熔断器的分支线路的环境温度数据；
10.数据处理模块，接收所述电流检测模块的电流数据，当电流数据达到预定阈值并持续规定时间时，或当智能熔断器接收到外部分断信号源发出的分断信号时，发送分断信号；
11.激励输出模块，接收数据处理模块发送的分断信号，触发智能熔断器的电子分断触发器，所述电子分断触发器引爆内置有火药的智能熔断器的断开器以分断线路。
12.优选地，还包括：状态自检模块；
13.所述状态自检模块对所述电流检测模块和激励输出模块的工作状态，以及外部分断信号源的状态进行实时检测获得模拟信号，经所述数据处理模块处理模拟信号，判断是否出现故障，并计算后获得故障代码。
14.优选地，所述电流检测模块包括电流传感器芯片；所述电流传感器芯片包括霍尔电流传感器、互感器和分流器的任意一种。
15.优选地，所述状态自检模块对所述激励输出模块的工作状态进行实时检测时，获取所述激励输出模块的激励输出端与电子分断触发器连接状态以及判断所述激励输出模块是否处于输出状态。
16.优选地，还包括：通讯模块；
17.所述通讯模块，用于数据处理模块和上位机之间的数据通讯，将电流数据和故障代码传输至上位机。
18.优选地，所述激励输出模块包括分别与所述电子分断触发器的两个输入端连接的p mos管和n mos管。
19.优选地，所述通讯模块包括can收发器芯片。
20.优选地，还包括电源模块；所述电源模块包括配置有电容和电感滤波的第一输出端、第二输出端、第三输出端和第四输出端；
21.所述第一输出端与所述数据处理模块电连接；所述第二输出端与所述电流检测模块电连接，为电流检测模块供电；所述第三输出端与所述温度检测模块电连接，为温度检测模块供电；所述第四输出端与所述通讯模块电连接，为通讯模块供电。
22.优选地，所述电源模块包括dc-dc电源芯片、以及与所述dc-dc电源芯片输出端相连接的滤波电感和滤波电容。
23.本实用新型有益效果：本实用新型提出一种智能熔断器用电子检测控制器，实现熔断器状态有效监测管理、分支线路电流有效监测；能够预见性的在线路故障电流达到极值、造成重大危害之前主动分断线路，有效控制损失，线路故障消缺时间短，效率高。
附图说明
24.图1是本实用新型实施例的电子检测控制器的结构框图；
25.图2是本实用新型实施例的电流模块电路示意图；
26.图3是本实用新型实施例的数据处理模块芯片引脚关系图；
27.图4是本实用新型实施例的电流检测模块芯片引脚关系图；
28.图5是本实用新型实施例的温度检测模块芯片引脚关系图；
29.图6是本实用新型实施例的can总线模块芯片引脚关系图；
30.图7是本实用新型实施例的激励输出模块芯片引脚关系图。
具体实施方式
31.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仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
32.实施例1
33.如图1-7所示，本实用新型提出一种智能熔断器用电子检测控制器，包括控制电路板，控制电路板包括：
34.电流检测模块，用于实时检测分支线路的电流数据，可检测分支线路的瞬态电流大小和方向，并将电流数据传输至数据处理模块；电流检测模块包括两个霍尔电流传感器芯片；霍尔传感器平行于截面且设置在铁芯截面间隙正中央。选用两个霍尔电流传感器芯片的冗余设计可以通过所述数据处理模块的程序算法提高电流检测精度，同时保证在一只霍尔电流传感器芯片故障时电流检测模块仍能完成电流检测功能。
35.温度检测模块，用于实时检测分支线路的温度数据，并将温度数据传输至数据处理模块；温度检测模块包括将温度转换为模拟电压的模拟温度传感器芯片。
36.数据处理模块，根据控制程序的要求对接收的数据进行计算处理；根据检测的电流数据，判断是否达到预定阈值并持续规定时间，或有外部分断信号源给出分断信号时，发
送分断信号；
37.激励输出模块，接收到数据处理模块发出的分断信号时，为智能熔断器提供24v的脉冲分断信号，触发电子分断触发器，引爆内置有火药的智能熔断器的断开器以分断线路。激励输出模块在数据处理模块给出分断信号时，输出3个连续的幅值为dc24v、波形与所述的数据处理模块给出的分断信号相同的脉冲激励输出。激励输出模块包括控制dc24v脉冲激励输出正极的p mos管和控制dc24v脉冲激励输出负极的n mos管，以及与其电连接的限流电阻和两个滤波电容。
38.状态自检模块，用于实时检测电流检测模块、温度检测模块和激励输出模块中的工作状态，并将检测数据传输至数据处理模块。状态自检模块对电流检测模块和激励输出模块的工作状态进行实时检测，并将故障现象转化为模拟信号，经数据处理模块判断计算后将故障代码通过can总线模块上传上位机；状态自检模块对电流检测模块中两个霍尔电流传感器芯片的状态进行检测；包括两个均正常，一个正常、一个故障，两个均故障共3种状态；状态自检模块对激励输出模块的工作状态进行实时检测，包括激励输出模块的激励输出端与智能熔断器的电子分断触发器连接是否可靠，激励输出模块是否处于输出状态；状态自检模块对的外部分断信号进行实时检测。
39.can总线模块，用于与数据处理模块数据通讯，并将数据传输至上位机。can总线模块包括can收发器芯片。
40.进一步的，还包括壳体和铁芯；壳体包括互相配合的底罩和盖板；底罩内侧开有两个对称u型槽，底罩和盖板中央开设通孔用于铜排安装；铁芯为两个外形和尺寸相同的u型硅钢，分别设置在两个u型槽内；两个铁芯截面相对平行设置。
41.还包括电源模块；电源模块包括配置有电容和电感滤波的第一输出端、第二输出端、第三输出端和第四输出端；
42.第一输出端与数据处理模块电连接；第二输出端与电流检测模块电连接，为霍尔电流检测芯片供电；第三输出端与温度检测模块电连接，为温度检测芯片供电；第四输出端与can总线模块电连接，为can收发器芯片供电。
43.其中，电源模块包括宽电压范围的dc-dc电源芯片与dc-dc电源芯片 5v输出端相连接的滤波电感和滤波电容。
44.请参考图2，电源模块外接dc24v电源，经过dc-dc芯片转换、输出滤波后为电子检测控制器系统提供dc5v电源。包括dc-dc电源芯片u31 为主体和外围滤波电路组成的电路模块。u31的5脚vin端与外接dc24v 正极相连接。1脚boost端与6脚sw端间并联一只电容，6脚sw端作为 dc5v输出脚串接一电感。此外，6脚sw端与地间还串联r2、r13两只电阻，3脚vfb端与电阻r2、r13分压的中间点相连接。2脚gnd端直接与地相连接。
45.请参考图3，数据处理模块需依照预先写入程序的逻辑完成电流、温度和状态自检模块等数据的采样、计算和处理，并通过can总线模块与上位机进行数据交换。此外，输出信号控制激励输出模块的工作状态。数据处理模块包括一cpu芯片u1、外围振荡电路和复位电路。cpu芯片u1的1脚 mclr为复位脚，上电低电平复位。1脚mclr分别通过一限流电阻r3串联至dc5v电源输出端和与一电容c1串联至地端。芯片u1的2脚ain1 和3脚ain2通过串联限流电阻r35、r24后的vin1和vin2端分别与两个霍尔电流传感器输出端相连接，对检测电流数据进行采样。cpu芯片u1的5脚verf 为电平参考端，分别通过串联电阻r21和r18与外接
dc24v电源正极 24vin和地端相连接。cpu芯片u1的8脚和19脚为接地端，同时与地端相连接。cpu芯片u1的12脚enb为使能控制端，分别通过串联电阻r11和r10与dc5v电源正极和地端相连接。cpu芯片u1的14脚ds18b2 为温度数据采样端，与温度检测模块的输出端ds18b2直接相连。cpu芯片 u1的15脚dacout1与智能熔断器的电子分断触发器的状态自检电路输入端dacout1相连接，为智能熔断器的电子分断触发器进行状态自检时提供一高电平的自检信号。cpu芯片u1的16脚alm0串联一限流电阻r8后与激励输出模块中三极管q6的基极相连接，控制激励输出模块中dc24v电源的接入。cpu芯片u1的20脚vdd与电源模块的dc5v输出相连接。cpu 芯片u1的21脚ain3与智能熔断器的电子分断触发器的状态自检电路输出端相连接，检测电子分断触发器的状态和外部分断信号的触发状态。cpu芯片u1的22脚rs端与can总线芯片u3的8脚rs端相连接。cpu芯片 u1的23脚cantx与24脚canrx分别与can总线芯片u3的1脚txd 和4脚rxd相连接。cpu芯片u1的25脚alm1与激励输出模块中mos 管q5的栅极相连接，控制激励输出模块中dc24v电源的接地端。cpu芯片u1的27脚pgc和28脚pgd分别与排针j6的4脚和5脚相连接，用于 cpu芯片u1程序下载。
46.请参考图4，电流检测模块是以两只霍尔电流传感器芯片为基础。两只霍尔电流传感器芯片u5和u7的1脚vcc端同时接入电源模块的dc5v输出端。两只霍尔电流传感器芯片u5和u7的4脚gnd端同时接入地端。两只霍尔电流传感器芯片u5和u7的2脚分别与数据处理模块中vin1 、 vin2 端相连接。
47.请参考图5，温度检测模块是一温度传感器芯片u6组成。u6的1脚 vdd连接电源模块的dc5v输出端。u6的2脚vout端连接cpu芯片u1 的14脚ds18b2温度数据采样端。u6的3脚gnd端直接与地端连接。
48.请参考图6，can总线模块包括一can收发器芯片u3和外围。can 收发器芯片u3的1脚、4脚分别与cpu芯片u1的23脚cantx和24脚 canrx连接。can收发器芯片u3的2脚gnd直接与地端连接。can收发器芯片u3的3脚vdd、5脚vref同时连接电源模块的dc5v输出端。 can收发器芯片u3的6脚canl与接线插座连接，7脚canh与接线插座连接。
49.请参考图7，激励输出模块由控制外部分断电源 24vin端的mos管 q3、三极管q6和控制外部分断电源接地端的mos管q5及辅助电路组成。 mos管q3的源极与外部分断电源 24vin端连接，mos管q3的栅极与三极管q6的集电极连接，mos管q3的漏极接入接线插座的out1 端。此外， mos管q3的源极串联一只限流电阻r9后连接三极管q6的集电极。三极管q6的基极串联一只限流电阻r8后与cpu芯片u1的16脚相连接，三极管q6的发射极接地。mos管q5的基极串联一只限流电阻r15后与cpu 芯片u1的25脚相连接，mos管q5的源极接地，漏极与接线插座的out1
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端连接。out1 端和out1-端与智能熔断器的电子分断触发器相连接。
50.工作时，上电初始对数据处理模块进行复位，对电流检测模块和激励输出模块与智能熔断器电子分断触发器的连接状态进行自检，查看功能状态是否正常，并将检测数据经cpu芯片u1的21脚ain3端采样后计算处理。自检通过后进入正常运行，2个霍尔电流传感器芯片u5、u7通过霍尔效应原理检测两个u形磁芯间气隙处的磁场强度而产生感应电压。两个输出端 vin1 和vin2 将其各自所检测到的电压经过r23、r25分压后输入到cpu 芯片u1的2脚ain1和3脚ain2。电压信号经cpu芯片的高速ad采样后计算处理。温度检测模块将所检测的温度数据经温度测试芯片u6转化为电压信号后输入到cpu芯片u1的14脚ds18b20。cpu芯片u1将高速ad 采样到的电流、温度和状态数据经过da转换通过can总线模块将上传上位
机，实现实时检测和监测。当所检测到的电流值达到预定阈值并持续规定时间时，cpu芯片u1的16脚alm0将持续输出高电平，控制电子分断触发器out1-端接地的三极管q6和mos管q3导通。25脚alm1将输出3 个连续脉冲信号，控制电子分断触发器out1 与外接dc24v.分断电源正极间歇导通，使串入外接dc24v分断电源的智能熔断器的电子分断触发器 out1 、uot1-端流过3个连续脉冲信号，为智能熔断器的电子分断触发器提供触发信号，电子分断触发器将引爆内置有火药的智能熔断器的断开器以主动分断线路。当cpu芯片u1的21脚ain3端检测到与外部dc24v分断信号源硬线连接的分断信号时，cpu芯片u1的16脚alm0将持续输出高电平，控制电子分断触发器uot1-接地端的三极管q6和mos管q3导通，使外部dc24v分断信号流经电子分断触发器out1 、uot1-端后直接到地完成闭合回路，触发电子分断触发器、引爆内置有火药的智能熔断器的断开器以分断线路。
51.以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。