專利名稱：單相交流用電的集抄和智能控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及單相交流電的管理裝置，尤其是一種單相交流用電的集抄和智能 控制裝置。
背景技術(shù)：
目前，單項交流用電的部分用電設(shè)備漏電了仍不為人知，存在安全隱患。隨著用電 普及化，人們生活水平的提高，現(xiàn)有的用電節(jié)點控制保護裝置，如漏電保護器和空氣開關(guān)， 已經(jīng)滿足不了人們的需求?？諝忾_關(guān)和漏電保護器都是通過互感器耦合到電流，產(chǎn)生磁力， 通過銜鐵吸合而切斷用電回路，存在以下缺陷二者都是通過機械原理而實現(xiàn)，機械動作相 對來說比較慢；磁力轉(zhuǎn)化機械的動作有熱量持續(xù)性；漏電保護器正常情況需要定期檢修； 當(dāng)異常跳閘后，必須通過手動合閘；用戶往往無法選配自己使用的規(guī)格；無法在電壓異常 時切斷用電而保護；無法實現(xiàn)智能化開關(guān)動作和定時控制；無法明確告訴用戶當(dāng)前的用電 狀況。現(xiàn)有的智能型漏電短路保護器也無法把用電的各種參數(shù)明確的讀出，無法告知人 們當(dāng)前的用電狀況；沒有溫度檢測功能；無法實現(xiàn)多節(jié)點控制，無法實現(xiàn)遠程監(jiān)控功能。沒 有定時(自動開啟或者關(guān)閉)功能。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種控制方式智能化、用電參數(shù)明確化的單相交流用 電的集抄和智能控制裝置。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用了以下技術(shù)方案一種單相交流用電的集抄和 智能控制裝置，包括與各個節(jié)點模塊進行通訊的顯示控制中心模塊，節(jié)點模塊包括用于采 集電流、電壓以及線路溫度的采樣放大電路，采樣放大電路分別與主芯片和比較保護電路 相連，主芯片、比較保護電路分別接用于實現(xiàn)節(jié)點模塊通斷的開關(guān)電路，主芯片通過通訊電 路與顯示控制中心模塊通訊。由上述技術(shù)方案可知，本實用新型通過節(jié)點模塊內(nèi)的采樣放大電路實時對電流、 電壓以及線路溫度進行采集，并將采集后的電流、電壓、溫度參數(shù)通過通訊模塊傳送至顯示 控制中心模塊，由顯示控制中心模塊對各個參數(shù)進行顯示，同時發(fā)出控制信號至節(jié)點模塊， 由節(jié)點模塊對開關(guān)電路進行智能控制。本實用新型可以實現(xiàn)顯示控制中心模塊與各個節(jié)點 模塊之間的串行通訊與網(wǎng)絡(luò)通訊，同時實現(xiàn)對各個節(jié)點模塊的智能控制。

圖1是本實用新型的原理框圖；圖2是本實用新型中比較保護電路和開關(guān)電路的電路圖；圖3是本實用新型中通訊電路的電路圖。
具體實施方式
一種單相交流用電的集抄和智能控制裝置，包括與各個節(jié)點模塊10進行通訊的 顯示控制中心模塊20，節(jié)點模塊10的個數(shù)為5 10個。節(jié)點模塊10包括用于采集電流、 電壓以及線路溫度的采樣放大電路11，220V單相交流電對采樣放大電路11供電，采樣放大 電路11分別與主芯片12和比較保護電路13相連，主芯片12、比較保護電路13分別接用于 實現(xiàn)節(jié)點模塊10通斷的開關(guān)電路14，主芯片12通過通訊電路15與顯示控制中心模塊20 通訊，如圖1所示。結(jié)合圖1，所述的顯示控制中心模塊20包括用于顯示實時電流、電壓以及線路溫 度的顯示屏，所述的顯示屏為800X480點陣彩色的IXD液晶顯示屏。顯示控制中心模塊20 還包括與節(jié)點模塊10的主芯片12進行通訊的主控芯片，主控芯片采用LM3S811單片機，其 外圍接口有液晶驅(qū)動、鍵盤掃描、串口通訊、實時時鐘、I2C數(shù)據(jù)存儲、SPI FLASH的圖片存 儲、蜂鳴器、工作電源和晶振。顯示控制中心模塊20能夠完成與各個節(jié)點模塊10之間的串 行通訊以及網(wǎng)絡(luò)通訊，對數(shù)據(jù)和圖片進行顯示，對各個節(jié)點模塊10進行智能控制，同時對 數(shù)據(jù)進行存儲、設(shè)置和修改。結(jié)合圖1，所述的主芯片12采用PIC16F73單片機進行數(shù)據(jù)采集、通訊和控制， PIC16F73單片機將實時漏電流、實時用電流、實時電壓、實時節(jié)點線路溫度等各種用電參數(shù) 進行采集和運算，并將數(shù)據(jù)通過串行通訊傳送至顯示控制中心模塊20進行顯示，同時接收 顯示控制中心模塊20發(fā)出的控制命令并執(zhí)行該命令。所述的開關(guān)電路14采用繼電器，開 關(guān)電路14還設(shè)有用于控制繼電器Kl吸合的手動按鍵開關(guān)。結(jié)合圖1，所述的采樣放大電路11包括用于采集漏電流的漏電流采樣放大電路 11a、用于采集用電流的用電流采樣放大電路lib、用于采集電壓的電壓采樣放大電路Ilc 以及用于采集線路溫度的線路溫度采樣放大電路lld，漏電流采樣放大電路Ila以及用電 流采樣放大電路lib均采用電流傳感器，電壓采樣放大電路Ilc采用電壓傳感器，線路溫度 采樣放大電路Ild采用溫度傳感器。用于采集實時電流的電流傳感器采集的電流信號經(jīng)過 兩級放大送到PIC16F73單片機的采樣口，同時將電流信號做送到比較保護電路13做過載 保護處理；與此同時將電流經(jīng)過放大，直接做跟隨處理送到比較保護電路13做短路保護處 理。用于采集實時漏電流的電流傳感器將采集的漏電流信號經(jīng)過兩級放大送到PIC16F73 單片機的采樣口，同時將電流信號送到比較保護電路13做漏電保護處理。電壓傳感器采集 的電壓信號經(jīng)過兩級放大送到PIC16F73單片機的采樣口，同時將電壓信號送到比較保護 電路13做過電壓和欠電壓保護處理。溫度傳感器采集的溫度信號進行放大送到PIC16F73 單片機的采樣口，同時將溫度信號送到比較保護電路13做高溫保護處理。結(jié)合圖3，由于多個單片機之間通訊，而且通訊的接收和發(fā)送是走同一條總線，為 確保通訊數(shù)據(jù)的正常和通訊距離的拉長，通訊電路15采用電流的方式進行發(fā)送的，并通過 邏輯關(guān)系選擇多個單片機之間通訊的唯一性，傳輸?shù)木嚯x可達三百米，取代常規(guī)的多單片 機之間RS485的通訊方式。PIC16F73單片機的發(fā)送端口空閑時呈高電平狀態(tài)，三極管Q5導(dǎo) 通，由于二極管DlO拓撲提高三極管Q6導(dǎo)通的電壓，那么在三極管Q5導(dǎo)通，三極管Q6就關(guān) 斷；反之，三極管Q5關(guān)斷時，三極管Q6導(dǎo)通。這樣就能保證數(shù)據(jù)準確的發(fā)送，確保通訊的唯 一性。以下結(jié)合圖1、2對本實用新型作進一步的說明。
4[0016]開關(guān)電路14的閉合控制方式即繼電器Kl的吸合控制方式分為手動和自動兩種。 當(dāng)采用手動閉合方式時，手動按鍵開關(guān)按下，比較器IC2D的第11引腳的電壓大于比較器 IC2D第10引腳的2V的基準電壓，比較器IC2D的第13引腳將翻轉(zhuǎn)成高電平輸出，此時比較 器IC2D的第11引腳通過電阻R33、電阻R39和二極管D7獲得持續(xù)的高電平，三極管Q4導(dǎo) 通，隨之三極管Q2導(dǎo)通，繼電器Kl的線圈充電，同時電容ClO充電，當(dāng)電容ClO的電平大于 2V時，光耦I(lǐng)C5導(dǎo)通，隨之三極管Ql導(dǎo)通，比較器IC2D的第11引腳的電平拉低，低于2V， 比較器IC2D的第13引腳將輸出低電平，繼電器Kl的線圈不再充電；當(dāng)采用自動閉合方式 時，PIC16F73單片機的第24引腳發(fā)出IOms的高電平脈沖經(jīng)過二極管D6到比較器IC2D的 第11引腳，合閘原理同手動吸合方式。開關(guān)電路14的斷開控制方式即繼電器Kl的斷開控制方式分為手動和自動兩種。 當(dāng)采用手動斷開方式時，手動按鍵開關(guān)按下，三極管Q3的基極被拉成低電平，三極管Q3導(dǎo) 通，繼電器Kl的另外一組線圈充電，將繼電器Kl斷開；當(dāng)采用自動斷開方式時，PIC16F73 單片機的第25引腳發(fā)出IOms的高電平脈沖經(jīng)過二極管D5到比較器IC2B的第7引腳，比 較器IC2B的第6引腳上的基準電壓為2V，此時，比較器IC2B的第1引腳輸出高電平，比較 器IC2A的第4引腳獲得高電平，比較器IC2A的第5引腳上的基準電壓為2V，比較器IC2A 的第2引腳將輸出低電平，三極管Q3導(dǎo)通，繼電器Kl的另外一組線圈充電，將繼電器Kl斷 開。此外，本實用新型還設(shè)有異常超標自動保護的斷開方式，斷開繼電器Kl的原理上同自 動斷開方式，漏電流超過26毫安時通過二極管D4、電壓超過220V時通過二極管D3、電流超 過30A時通過二極管D2分別給比較器IC2B的第7引腳輸入高電平。比較保護電路13是 在硬件上采集到高過門限比較電壓時將翻轉(zhuǎn)輸出高電平讓繼電器Kl斷開。
權(quán)利要求一種單相交流用電的集抄和智能控制裝置，其特征在于包括與各個節(jié)點模塊(10)進行通訊的顯示控制中心模塊(20)，節(jié)點模塊(10)包括用于采集電流、電壓以及線路溫度的采樣放大電路(11)，采樣放大電路(11)分別與主芯片(12)和比較保護電路(13)相連，主芯片(12)、比較保護電路(13)分別接用于實現(xiàn)節(jié)點模塊(10)通斷的開關(guān)電路(14)，主芯片(12)通過通訊電路(15)與顯示控制中心模塊(20)通訊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單相交流用電的集抄和智能控制裝置，其特征在于所述的 顯示控制中心模塊(20)包括用于顯示實時電流、電壓以及線路溫度的顯示屏，還包括與節(jié) 點模塊(10)的主芯片(12)進行通訊的主控芯片，主控芯片采用LM3S811單片機，其外圍接 口有液晶驅(qū)動、鍵盤掃描、串口通訊、實時時鐘、I2C數(shù)據(jù)存儲、SPI FLASH的圖片存儲、蜂鳴 器、工作電源和晶振。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單相交流用電的集抄和智能控制裝置，其特征在于所述的 主芯片(12)采用PIC16F73單片機；所述的采樣放大電路(11)包括用于采集漏電流的漏 電流采樣放大電路(11a)、用于采集用電流的用電流采樣放大電路(lib)、用于采集電壓的 電壓采樣放大電路(Ilc)以及用于采集線路溫度的線路溫度采樣放大電路(Ild)，漏電流 采樣放大電路(Ila)以及用電流采樣放大電路(lib)均采用電流傳感器，電壓采樣放大電 路(Ilc)采用電壓傳感器，線路溫度采樣放大電路(Ild)采用溫度傳感器；所述的開關(guān)電路 (14)采用繼電器，開關(guān)電路(14)還設(shè)有用于控制繼電器吸合的手動按鍵開關(guān)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單相交流用電的集抄和智能控制裝置，其特征在于所述的 節(jié)點模塊(10)的個數(shù)為5 10個。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單相交流用電的集抄和智能控制裝置，其特征在于所述的 顯示屏為IXD液晶顯示屏。
專利摘要本實用新型涉及一種單相交流用電的集抄和智能控制裝置，包括與各個節(jié)點模塊進行通訊的顯示控制中心模塊，節(jié)點模塊包括用于采集電流、電壓以及線路溫度的采樣放大電路，采樣放大電路分別與主芯片和比較保護電路相連，主芯片、比較保護電路分別接用于實現(xiàn)節(jié)點模塊通斷的開關(guān)電路，主芯片通過通訊電路與顯示控制中心模塊通訊。本實用新型通過節(jié)點模塊內(nèi)的采樣放大電路實時對電流、電壓以及線路溫度進行采集，并將采集后的參數(shù)通過通訊模塊傳送至顯示控制中心模塊，由顯示控制中心模塊對各個參數(shù)進行顯示，同時發(fā)出控制信號至節(jié)點模塊，由節(jié)點模塊對開關(guān)電路進行智能控制。
文檔編號H02J13/00GK201623533SQ20102011460
公開日2010年11月3日 申請日期2010年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月30日
發(fā)明者鄧頗 申請人:鄧頗