一種智能一體化預付費開關的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種智能一體化預付費開關，包括電源供電電路、微控制器以及分別與微控制器電連接的顯示電路、電流傳感器、零序互感器、通訊電路及控制電路；所述微控制器為單片機PIC18F；所述通訊電路為RS485通訊電路，包括RS-485收發(fā)器芯片，RS-485收發(fā)器芯片通過串行通信接口與微控制器相連接。本發(fā)明公開的智能一體化預付費開關，通過微控制器與顯示電路、電流傳感器、零序傳感器、控制電路進行動作控制，集成了短路、過流、過載、過欠壓、漏電保護等多種功能，還可以通過通訊電路與計算機進行連接，實現(xiàn)工作人員的遠程控制，體積小、可靠性高、使用方便。
【專利說明】一種智能一體化預付費開關

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種配電【技術領域】，尤其涉及一種智能一體化預付費開關。

【背景技術】
[0002]目前，重合閘系統(tǒng)被廣泛應用于供電設備，已經(jīng)延伸到預付費系統(tǒng)。重合閘的及時分閘和合閘可以有效地進行保護電路運行安全，但是需要人工操作的重合閘系統(tǒng)，需要工作人員進行手動的分閘和合閘，操作起來不夠安全且不夠方便。
[0003]智能重合閘的原理是在漏電保護開關的基礎上進行改進，在漏電保護開關動作后，經(jīng)過一定的延時進行自動重合閘，恢復供電，取代了原來的需要人工操作的重合閘系統(tǒng)，保證了用電設備的正常運行。但是該類產品，還需要一些斷路器、接觸器的協(xié)調配合，會造成一定的不可靠性。
[0004]現(xiàn)有的重合閘系統(tǒng)已從最先的供配電系統(tǒng)中開斷和閉合正常線路以及開斷故障線路的作用發(fā)展到實現(xiàn)各種用電參數(shù)的測量及其保護、報警等作用。但是目前重合閘的測量結果只能在本地進行顯示，當操作人員需要對用電參數(shù)進行核準時，必須到該重合閘所在的地方，進行核準，操作不方便，浪費人力，可靠性不高。


【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種智能一體化預付費開關，以解決現(xiàn)有重合閘可靠性低、且不能遠距離控制的問題。
[0006]為解決上述技術問題，本發(fā)明所采取的技術方案是:
一種智能一體化預付費開關，包括電源供電電路、微控制器以及分別與微控制器電連接的顯示電路、電流傳感器、零序互感器、通訊電路、控制電路，電源供電電路分別與微控制器、顯示電路、電流傳感器、零序互感器、通訊電路、控制電路連接并供電；所述微控制器為單片機PIC18F ；
所述顯示電路包括數(shù)碼管、限流電阻以及四個三極管；所述數(shù)碼管通過限流電阻與所述微控制器的輸出端口相連；
所述電流傳感器包括分別與三相電源進行單相連接的三個傳感器；傳感器輸出電壓信號至微控制器的第二模數(shù)轉換口、第三模數(shù)轉換口以及第四模數(shù)轉換口 ；
所述零序互感器與三相電源分別連接，零序互感器的輸出端與微控制器的第五模數(shù)轉換口相連，零序互感器檢測到的漏電信號由電阻R29轉換為電壓信號并經(jīng)放大后送入微控制器的模數(shù)轉換口；
所述通訊電路為RS485通訊電路，通訊電路包括RS-485收發(fā)器芯片，所述RS-485收發(fā)器芯片通過串行通信接口與微控制器相連接；
所述控制電路包括分閘電路和合閘電路；所述分閘電路的分閘信號來自微控制器的第四輸出端口，分閘信號經(jīng)電阻、三極管放大后連接到繼電器K2并控制繼電器的脫扣器動作； 所述合閘電路的合閘信號來自微控制器的第五輸出端口，合閘信號經(jīng)電阻、三極管放大后連接到繼電器Kl和合閘電機；來自微控制器的第五輸出端口。
[0007]由于采用上述技術方案，本發(fā)明所產生的有益效果在于:
本發(fā)明公開的智能一體化預付費開關，通過微控制器與顯示電路、電流傳感器、零序傳感器、控制電路進行動作控制，集成了短路、過流、過載、過欠壓、漏電保護等多種功能，還可以通過通訊電路與計算機進行連接，實現(xiàn)工作人員的遠程控制，體積小、可靠性高、使用方便。當費用不足時電閘會自動脫落，當費用繳納后會使電閘自動閉合送電。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是本發(fā)明公開的智能一體化預付費開關的結構連接示意圖；
圖2為圖1所示智能一體化預付費開關中的微控制器的結構示意圖；
圖3為圖1所示智能一體化預付費開關中的顯示電路的結構示意圖；
圖4為圖1所示智能一體化預付費開關中的電流傳感器和零序互感器結構示意圖；
圖5為圖1所示智能一體化預付費開關中的電源供電電路的結構示意圖；
圖6為圖1所示智能一體化預付費開關中的通訊電路的結構示意圖；
圖7為圖1所示智能一體化預付費開關中的分閘電路的結構示意圖；
圖8為圖1所示智能一體化預付費開關中的合閘電路的結構示意圖。

【具體實施方式】
[0009]下面結合附圖對本發(fā)明做進一步詳細說明:
圖1示出了本發(fā)明公開的智能一體化預付費開關的連接結構示意圖，包括:微控制器、顯示電路、電流傳感器、零序互感器、電源供電電路、通訊電路、控制電路；微控制器分別與顯示電路、電流傳感器、零序互感器、通訊電路、控制電路連接，電源供電電路還分別與顯示電路、電流傳感器、零序互感器、通訊電路、控制電路連接并為它們進行供電；所述微控制器為單片機PIC18F ;所述通訊電路具體為RS485通訊電路。
[0010]零序互感器檢測線路是否漏電，并將漏電檢測信號送入微控制器；電流傳感器檢測線路的三相電流，并將三相電流信號送入微控制器；微控制器對漏電信號、三相電流信號進行數(shù)字化處理，經(jīng)分析計算后控制控制電路進行保護動作，并通過顯示電路進行顯示，還可以通過RS485通訊電路與計算機進行通訊。
[0011]圖2為圖1所示智能一體化預付費開關的微控制器的結構圖，如圖2所示，微控制器U8為單片機PIC18F，電容Cll接U8的第6腳VCAP，為微控制器U8內核電源濾波；電容ClO接U8的復位腳(NRST)，為U8提供復位信號。
[0012]圖3為圖1所示智能一體化預付費開關的顯示電路的結構圖,如圖3所示,顯示電路由數(shù)碼管U1、電阻R5-R12、R7、R8、R9、R15，三極管Tl、T2、T3、T4構成，圖2中微控制器U8的輸出端口 PDO?H)4、PEO?PE2構成段選信號通過限流電阻R5-R12與數(shù)碼管Ul的A、B、C、D、E、F、G、DP段管腳相連；三極管Tl、T2、T3、T4還分別和微控制器U8的VDD接口相連。
[0013]圖4為圖1所示智能一體化預付費開關的電流傳感器和零序互感器的結構圖，如圖4所示，電流傳感器包括三個傳感器CT2、CT3、CT4，CT2、CT3、CT4分別穿過UC、UB、UA三相電源，CT2、CT3、CT4輸出分別通過電阻R51、R52、R53轉換為電壓信號送入圖2中的微控制器U8的第二模數(shù)轉換口 PB2、第三模數(shù)轉換口 PB3以及第四模數(shù)轉換口 PB4，轉換為數(shù)字信號。微控制器U8將數(shù)字信號分析計算后通過控制電路執(zhí)行保護動作。
[0014]零序互感器由零序互感器CTl構成，CTl穿過UA、UB、UC三相電源，當CTl感應出線路的漏電信號，該漏電信號通過電阻R29轉換為電壓信號，電阻R27、R32、R25、R30、R31、電容C6構成放大電路,將漏電信號放大后送入圖2中的微控制器U8的第五模數(shù)轉換口 PB5,將漏電信號轉換為數(shù)字信號。
[0015]圖5為圖1所示智能一體化預付費開關的電源供電電路的結構圖，如圖5所示，電源供電電路由變壓器T10、二極管D1、D2、D3、D4、電解電容C1、C3、C4、C7、三端穩(wěn)壓器U3、U4構成。變壓器TlO初級接交流電源UA相、UB相，次級通過二極管Dl、D2、D3、D4整流，電解電容C1、C3濾波后形成正負12V電源，正負12V電源經(jīng)過三端穩(wěn)壓器U3、U4、電解電容C4、C7穩(wěn)壓成正負5V電源為各電路供電。
[0016]圖6為圖1所示智能一體化預付費開關的通訊電路的結構圖,如圖6所示,所述通訊電路具體為RS485通訊電路，RS485通訊電路由集成的RS-485收發(fā)器芯片U6 (具體型號可以為MAX485)構成，U6的接收端RX、TX、485CTL與圖2中的微控制器U8的端口 RX、TX、PD7連接，微控制器U8可以通過RS485通訊電路與計算機進行通訊，實現(xiàn)智能一體化預付費開關的遠程控制。U6的RX、TX為串行通信接口，485CTL作用是切換接收發(fā)送狀態(tài)。
[0017]本發(fā)明中，圖1所示智能一體化預付費開關的控制電路包括分閘電路和合閘電路。
[0018]所述分閘電路如圖7所示，分閘電路由電阻R38、R39、R40、R76、三極管T6、T7、繼電器K2、脫扣器LI構成；分閘信號0UT_0FF通過R38與圖2中所示的微控制器U8的第四輸出端口 PA4連接。當需要分閘時，0UT_0FF為高電平，三極管T6、T7導通，繼電器Κ2線包得到24V電源，繼電器Κ2吸合，脫扣器LI 二端得到交流UA、UB 二相電源，脫扣器動作推動智能一體化預付費開關內部的機構分閘。
[0019]所述合閘電路如圖8所示，由電阻R43、R61、R41、R42、三極管T8、T9、繼電器K1、電機Ml構成；合閘信號0UT_0N通過R43與圖2中的微控制器U8的第五輸出端口 PA5連接。當需要合閘時，0UT_0N為高電平，三極管T8，T9導通，繼電器Kl線包得到24V電源，繼電器Kl吸合，電機Ml 二端得到交流UA、UB 二相電源，電機Ml轉動推動智能一體化預付費開關內部的機構合閘。
【權利要求】
1.一種智能一體化預付費開關，其特征在于:包括電源供電電路、微控制器以及分別與微控制器電連接的顯示電路、電流傳感器、零序互感器、通訊電路、控制電路，電源供電電路分別與微控制器、顯示電路、電流傳感器、零序互感器、通訊電路、控制電路連接并供電；所述微控制器為單片機PIC18F ； 所述顯示電路包括數(shù)碼管、限流電阻以及四個三極管；所述數(shù)碼管通過限流電阻與所述微控制器的輸出端口相連； 所述電流傳感器包括分別與三相電源進行單相連接的三個傳感器；傳感器輸出電壓信號至微控制器的第二模數(shù)轉換口、第三模數(shù)轉換口以及第四模數(shù)轉換口 ； 所述零序互感器與三相電源分別連接，零序互感器的輸出端與微控制器的第五模數(shù)轉換口相連，零序互感器檢測到的漏電信號由電阻R29轉換為電壓信號并經(jīng)放大后送入微控制器的模數(shù)轉換口； 所述通訊電路為RS485通訊電路，通訊電路包括RS-485收發(fā)器芯片，所述RS-485收發(fā)器芯片通過串行通信接口與微控制器相連接； 所述控制電路包括分閘電路和合閘電路；所述分閘電路的分閘信號來自微控制器的第四輸出端口，分閘信號經(jīng)電阻、三極管放大后連接到繼電器K2并控制繼電器的脫扣器動作； 所述合閘電路的合閘信號來自微控制器的第五輸出端口，合閘信號經(jīng)電阻、三極管放大后連接到繼電器Kl和合閘電機；來自微控制器的第五輸出端口。
【文檔編號】G07F15/06GK104242225SQ201410485144
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月22日 優(yōu)先權日:2014年9月22日
【發(fā)明者】潘旭, 李軍, 師樸, 王磊, 丁文軍, 張文武, 王超飛, 魏鵬飛, 張業(yè), 李燕 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)河北省電力公司, 國網(wǎng)河北省電力公司辛集市供電分公司