CN103295848B - 一种室内用电测控模块 - Google Patents

Abstract

本发明属于用电控制技术领域，公开了一种室内用电测控模块，包括壳体及设置在壳体内的上接线端2、下接线端9、导弧板6、动触头4、静触头5、灭弧室7、双稳态电磁驱动机构、电流互感器16和多芯测控信号接口插件14，本发明所述模块与外部控制器配合使用。外部控制器通过多芯测控信号接口插件与电流互感器16连接，对测控模块所在用电线路的电流进行实时监测。外部控制器多芯测控信号接口插件向双稳态电磁驱动机构发送脉冲信号，双稳态电磁驱动机构驱动动触头4接触或脱离静触头5，实现对模块所在用电线路的通断控制。

Description

一种室内用电测控模块

技术领域

本发明属于用电控制技术领域，涉及一种利用脉冲信号来控制电路接通或断开的技术，具体的说公开了一种室内用电测量和控制模块。

背景技术

常见的控制电能接通或断开的装置主要为空气断路器，其跳闸（断电）原理是，当电路中发生短路或大功率电器用电导致电流过大时，电磁铁产生很强的磁性，其吸合衔铁产生动作，同时带动脱扣器脱扣，完成跳闸，而平常情况下没有产生很大电流时，空气开关会正常工作，不会产生动作。

上述空气开关是主电路电流过大时，本身产生的动作，而对于小电流则无法实现自动断电。在这种情况下，容易产生恶劣耗电现象，比如电视机在不必要时，却在长时间工作，而此时的电流比较小，空气开关无法断电，从而造成不必要的浪费。

针对上述问题，专利号为201020120138.2的专利公开了一种集检测和控制于一体的室内用电测控模块，该模块通过电流互感器连接到被控电路，将被控电路的电流经过转换后输入到外部控制器，通过双稳态电磁驱动机构驱动动触头实现被控电路的接通或断开。外控制器通过内部电路与程序处理分析，对输入的电流大小进行判断，并根据需要发送执行脉冲，来控制双稳态电磁驱动机构，实现用户电能的接通或断开。

其结构原理是，外部独立的配电控制器提供脉冲驱动电磁铁，电磁铁的静衔铁得电吸合动衔铁，动衔铁底部的端面齿推动拉杆凸台沿外壳内侧凸台下端斜面滑动，拉杆凸台滑动后会进入外壳内壁均匀相间分布的宽窄凹槽内，拉杆凸台在外壳内壁的宽凹槽和窄凹槽内滑动对应执行器内触点的开与合。

上述用电测控模块主要具有如下缺点。

1、电磁动作机构为单向动作机构，控制电磁铁的脉冲无论是正向还是反向输入，电磁铁对衔铁的驱动动作始终是向下的，模块内动、静触头之间开合状态，由动衔铁端面齿与拉杆凸台的配合状态决定，电磁铁对动、静触头的控制作用仅限于在开或合两个状态之间切换，执行控制后，动、静触头开合状态，由执行控制前的状态决定，即电磁铁无法主动决定当次控制是控制动、静触头开或者合。因此，外部配电控制器除凭借线路通断检测和记录模块通断状态两种方法外，无法获得判断模块内部的通断状态。然而，线路通断检测并不能区别动、静触头之间的断开与线路其它部位断路，当线路其它部位断路时（如用电设备自身开关关闭），采用线路通断检测的方法会导致对模块内部通断状态判断错误。而记录模块通断状态的方法，不仅在外部配电控制器内设置初始状态会给用户带来麻烦，当存在执行失败或因维修而人为改变了模块内通断状态等情况时，同样会导致判断错误。

使用这种测控模块，很多情况下无法实现对用电线路的有效控制，甚至错误控制，例如，某线路上的用电设备自身开关关闭，但该线路的测控模块是导通状态，当需要断开该用电线路时，外部控制器会因为通断检测结果为该线路断开而保持测控模块导通状态。再例如，外部控制器向某一处于断开状态测控模块发送执行脉冲使其接通时，因外部干扰，导致信号传送未能成功，测控模块未发生动作，但外部控制器记录该次控制操作，并在存储器中改写了测控模块的状态为通，下次再控制该用电线路断开时，则会误将该线路接通。

2、模块内部采用直角形导弧板配合灭弧室灭弧，灭弧效果不佳。

3、在模块的各部件的整体布局上，属于弱电连接的多芯接插件到电磁动作机构的电连接线路，与属于强电连接的上接线端到下接线端的电连接线路相互交叉，强电连接线路容易对弱电信号产生干扰，使测控模块的可靠性降低。

4、一般模块化的电路通断控制器件，如常见断路器，为了便于在墙壁上进行安装，均在壳体后侧设置卡槽和滑扣结构，所述卡槽与滑扣与固定于墙壁上的条状安装卡座相配合。安装断路器的过程可分为两步：第一步，将断路器倾斜一个角度，使卡槽卡在卡座上沿，此时滑扣的上端斜面对应卡座下沿；第二步，向卡座方向推动断路器下部，使断路器向回正的方向转动直至滑扣卡住卡座下沿，此时断路器回正，安装完毕。这种卡槽配合滑扣的安装结构，应用于上述用电测控装置时，则对用于与控制器通信的多芯接插件的位置及结构设计具有直接影响。由于采用卡槽配合滑扣的安装结构的产品，在安装过程中，需要整体转动一个角度，如果，分别在产品壳体及墙壁上固定设置多芯接插件和与多芯接插件配合的插脚，在安装过程中，整体的转动则会折弯甚至损坏插脚。如果，通过软导线连接插脚，在产品在墙壁上固定后，另外单独将插脚插入多芯接插件的插孔内，则，一方面需要在产品安装位置预留足够大的空间，以方便人手或工具伸入完成插接操作，另一方面，另外的插接操作也给安装过程带来了麻烦。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供了一种优化的室内用电测控模块。

本发明所采用的技术方案是：一种室内用电测控模块，包壳体，其特征在于，所述壳体内前部上端和下端分别固定设置上接线端和下接线端，所述上接线端与下接线端之间分别设有上端与上接线端相连的导弧板、位于导弧板内侧的动触头和静触头、以及位于所述导弧板下方的灭弧室，所述壳体内后部设有双稳态电磁驱动机构、以及位于双稳态电磁驱动机构上方的电流互感器和多芯测控信号接口插件，所述双稳态电磁驱动机构包括双向电磁动作机构、通过连杆与双向电磁动作机构联动的摆动块、后端与摆动块固定的弹性片，所述动触头固定在弹性片前端；一段穿过电流互感器的线圈的导线的两端分别与上接线端和动触头相连，所述静触头固定在一与壳体固定的导电片上端，导电片下端与下接线端相连。

所述多芯测控信号接口插件包括插脚座和设置在插脚座上的导电插孔，所述插脚座前端通过一转轴装配在壳体上，所述插脚座下方设有一压缩弹簧，所述压缩弹簧上端顶压在插脚座下面。所述壳体后侧对应插脚座的位置设有开口。

所述壳体后侧设有与条状安装卡座配合的卡槽和滑扣。

本发明所述的测控模块优化各部件的布局，将属于强电连接的上接线端到下接线端的电连接线路以及导弧板、灭弧室等强电相关部件集中布局在壳体内的前半部分空间内，将属于弱电连接的多芯测控信号接口接件到双向电磁动作机构的电连接线路布局在壳体内的后半部分空间内。弱电部分除与用电线路直接关联的电流互感器外，其它线路及部件均相对远离强电线路和部件。可以有效避免强电对弱电信号的影响。有利于保障产品的稳定性及可靠性。

针对产品通过卡槽配合滑扣的方式在墙壁上的安装影响测控信号接口的设置的问题，本发明设计了一种可转动一定角度多芯测控信号接口插件设置结构，在压缩弹簧的顶压作用下，多芯控信号接口插件的插脚座上导电插孔的方向与壳体前后方向呈一个倾角，当进行模块安装的第一步时，由于模块倾斜一个角度，插脚座上的导电插孔刚好可和设置在安装卡座上插脚方向平行，插脚可顺利插入导电插孔，当进行安装第二步时，随着模块整体转动，多芯测控信号接口插件相对于壳体转动，其插脚座上的导电插孔始终保护与安装卡座上插脚方向平行。这种多芯测控信号接口插件设置结构，不仅便于测控模块的安装（与常见断路器安装方式相同），多芯测控信号接口插件在壳体后侧的设置还可以保证产品的美观，也可以有效避免测控信号接口的损坏。

针对现有测控模块采用单向电磁动作机构所带来的问题，本发明在测控模块中采用了双向电磁动作机构控制动触头与静触头的接触与脱开，两个动作方向分别对应模块内部电路的接通与断开状态，这种方案可以外部配电控制器对测控模块的通断控制摆脱对测控模块当前通断状态的依赖，不论测控模块当前处理何状态，均可以通过一个正向输入脉冲控制其断开，或一个反向输入脉冲控制其接通。以正向输入脉冲双向电磁动作机构断开用电线路为例，当需要断开用电线路时，外部控制器只需向测控模块输出一个正向脉冲即可，若该模块当前处理接通状态，双向电磁动作机构将断开该模块，若该模块当前处于断开状态，双向电磁动作机构不发生动作。

在本发明的上述技术方案中，所述双向电磁动作机构由电磁铁组件和工形摆动组件组成，所述电磁铁组件包括电磁线圈和设置在电磁线圈左右两端的左、右轭铁，所述左、右轭铁均上端带有弯头，所述工形摆动组件通过转轴设置在壳体上，所述工形摆动组件包括永磁铁、设置在永磁铁上、下两端的上导磁铁片和下导磁铁片、与永磁铁及上、下导磁铁片相对固定的摆杆，所述左轭铁的弯头位于上导磁铁片左端和下导磁铁片左端之间，所述右轭铁的弯头位于上导磁铁片右端和下导磁铁片右端之间，所述连杆两端分别与摆杆和摆动块铰接。

双向电磁动作机构，通过摆杆、连杆、摆动块、弹性片等部件传递动作，能够有效放大电磁动作机构的动作，从而使动触头与静触头分离的更加彻底，或者结合的更加紧密。

所述多芯测控信号接口插件的插脚座后端设有四个导电插孔，其中两个导电插孔通过电流检测用信号线与电流互感器的两个信号输出端（电流互感器的二次侧）相连，另外两个导电插孔通过通断控制用信号线与双向电磁动作机构的电磁铁的两个电源端相连。

作为一种改进，所述导弧板对应灭弧室上方的部位具有一个弯角，导弧板的弯角的下半部与灭弧室上端面的夹角为45度。其优点是，当动触头与静触头分离产生电弧火花时，导弧板的弯曲部分能够很好的将电弧遮挡，使电弧火花尽可能多的落入灭弧室内。

为了便于上下接线端与电源线连接，上、下接线端的紧固螺钉的螺冒均朝前设置。所述上接线端的接线插孔朝上，对应壳体上的上接线口；所述下接线端的接线插孔朝下，对应壳体上的下接线口。

附图说明

图1为本发明所述模块断开状态结构示意图。

图2为本发明所述模块闭合状态结构示意图。

图3为本发明所述模块内部双稳态电磁驱动机构第一种工作状态结构示意图。

图4为本发明所述模块内部双稳态电磁驱动机构第二种工作状态结构示意图。

图5为本发明所述模块安装在安装基座前结构示意图。

图6为本发明所述模块安装在安装基座后结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明。

参照图1、2，本发明所述室内用电测控模块包括壳体1、及设置在壳体1内的上接线端2、下接线端9、导弧板6、动触头4、静触头5、灭弧室7、双稳态电磁驱动机构、电流互感器16和多芯测控信号接口插件14，所述双稳态电磁驱动机构包括双向电磁动作机构10、连杆25、摆动块26、弹性片30，所述动触头4固定在弹性片30前端；导线3穿过电流互感器16的线圈，导线3的两端分别与上接线端2和动触头4相连，所述静触头5固定在导电片8上端，导电片8下端与下接线端9相连。导弧板6对应灭弧室）上方的部位具有一个弯角，导弧板6的弯角的下半部与灭弧室7上端面的夹角为45度。

本发明所述室内用电测控模块由外部控制器进行通断控制。外部控制器的电流检测单元通过多芯测控信号接口插件14及电流检测用信号线15与电流互感器16连接，对测控模块所在用电线路的电流进行实时监测，当需要连通或断开用电线路时，外部控制器的通断控制单元通过多芯测控信号接口插件14及通断控制用信号线11发出脉冲信号，双向电磁动作机构10得到脉冲信号并执行动作，依次通过连杆25、摆动块26、弹性片30拉动动触头4接触或脱离静触头5，完成通断控制。

参照图3、4，所述双向电磁动作机构（10）由电磁铁组件和工形摆动组件组成，工形摆动组件由永磁铁22、上导磁铁片29、下导磁铁片19、摆杆28组成，永磁铁22夹在上导磁铁片29与下导磁铁片19之间，塑料件20把上铁片29、下铁片19和磁铁22浇注在一起，其中磁铁22的上端为N极，下端为S极。摆杆28与塑料件20固定在一起，

电磁铁组件由电磁线圈18和设置在电磁线圈左右两端的左、右轭铁23、17组成，所述左、右轭铁23、17均上端带有弯头，所述左轭铁23的弯头位于上导磁铁片29左端和下导磁铁片19左端之间，所述右轭铁17的弯头位于上导磁铁片20右端和下导磁铁片19右端之间，所述连杆25两端分别与摆杆28和摆动块25铰接。

参考图1所示的模块断开状态。当需要触点闭合时，多芯插件14的通断控制用信号线端口输入控制负脉冲，电磁铁线圈18得电，线圈反向导通，左轭铁23产生N极磁性，右轭铁17产生S极磁性，根据异性相吸原理，上导磁铁片29的右端和下导磁铁片19的左端分别与右轭铁23和左轭铁17吸合，整个工形摆动组件围绕中心轴21顺时针转动，摆杆28经其端部24带动连接杆25拉动摆动块26围绕销轴27顺时针旋转，带动动触头4与静触头5相触，模块变为闭合状态。如图2、3所示。

参考图2所示的模块闭合状态。当需要触点断开时，多芯插件14的通断控制用信号线端口输入控制正脉冲，电磁铁线圈18得电，线圈正向导通，左轭铁23产生S极磁性，右轭铁17产生N极磁性，根据异性相吸原理，上导磁铁片29的左端和下导磁铁片19的右端分别与左轭铁23和右轭铁17吸合，整个工形摆动组件围绕中心轴21逆时针转动，摆杆28经其端部24带动连接杆25拉动摆动块26围绕销轴27逆时针旋转，带动动触头4与静触头5分离，模块变为断开状态。如图1、3所示。

参照图5、6，所述壳体1后侧设有与安装卡座39配合的卡槽38和滑扣37。所述多芯测控信号接口插件14包括插脚座，插脚座上设置有四个导电插孔34，其中两个导电插孔通过电流检测用信号线15与电流互感器16的两个信号输出端相连，另外两个导电插孔通过通断控制用信号线11与双向电磁动作机构10的电磁铁的两个电源端相连。所述插脚座前端通过转轴35装配在壳体1上，压缩弹簧13上端顶压在插脚座下面，压缩弹簧13的下端12相对壳体固定，所述壳体后侧对应插脚座的位置设有开口；多芯测控信号接口插件14在自然状态下由于压缩弹簧13的顶力作用，围绕固定轴35相对壳体顺时针转动一定角度，后端向上倾斜，多芯测控信号接口插件14与测控模块36的整体呈现一定角度。

安装基座31垂直固定在墙体上，用于与多芯测控信号接口插件14连的多芯插头32固定在安装基座31上。如图5所示。测控模块36与安装基座31连接时，多芯测控信号接口插件14的导电插孔34与多芯插头32的插针33呈平行状态，移动测控模块36，使插针33插入导电插孔34，同时使卡槽38的上端卡住安装卡座39的上沿，然后推动测控模块36下部，安装卡座39的下沿沿滑扣37的上端面滑动，如图6，最终卡座39的下沿滑入卡槽38的内部，使卡槽38卡住安装卡座39，从而完成测控模块36的安装。

室内用电测控模块36与安装基座31连接后，弹簧13呈压缩状态，弹簧的释放力使导电插孔34与插针33连接的更加牢固。

Claims (5)

1.一种室内用电测控模块，包壳体（1），其特征在于，所述壳体（1）内前部上端和下端分别固定设置上接线端（2）和下接线端（9），所述上接线端（2）与下接线端（9）之间分别设有上端与上接线端相连的导弧板（6）、位于导弧板（6）内侧的动触头（4）和静触头（5）、以及位于所述导弧板下方的灭弧室（7），所述壳体（1）内后部设有双稳态电磁驱动机构、以及位于双稳态电磁驱动机构上方的电流互感器（16）和多芯测控信号接口插件（14），所述双稳态电磁驱动机构包括双向电磁动作机构（10）、通过连杆（25）与双向电磁动作机构（10）联动的摆动块（26）、后端与摆动块（26）固定的弹性片（30），所述动触头（4）固定在弹性片（30）前端；一段穿过电流互感器（16）的线圈的导线（3）的两端分别与上接线端（2）和动触头（4）相连，所述静触头（5）固定在一与壳体固定的导电片（8）上端，导电片（8）下端与下接线端（9）相连；

所述多芯测控信号接口插件（14）包括插脚座和设置在插脚座上的导电插孔，所述插脚座前端通过一转轴装配在壳体（1）上，所述插脚座下方设有一压缩弹簧，所述压缩弹簧上端顶压在插脚座下面，所述壳体后侧对应插脚座的位置设有开口；

所述壳体（1）后侧设有与安装卡座（39）配合的卡槽（38）和滑扣（37）。

2.根据权利要求1所述的一种室内用电测控模块，其特征是，所述双向电磁动作机构（10）由电磁铁组件和工形摆动组件组成，所述电磁铁组件包括电磁线圈（18）和设置在电磁线圈（18）左右两端的左轭铁（23）、右轭铁（17），所述左轭铁（23）、右轭铁（17）均上端带有弯头，所述工形摆动组件通过转轴（21）设置在壳体上，所述工形摆动组件包括永磁铁（22）、设置在永磁铁（22）上、下两端的上导磁铁片（29）和下导磁铁片（19）、与永磁铁（22）及上导磁铁片（19）、下导磁铁片（19）相对固定的摆杆（28），所述左轭铁（23）的弯头位于上导磁铁片（29）左端和下导磁铁片（19）左端之间，所述右轭铁（17）的弯头位于上导磁铁片（20）右端和下导磁铁片（19）右端之间，所述连杆（25）两端分别与摆杆（28）和摆动块（25）铰接。

3.根据权利要求1所述的一种室内用电测控模块，其特征是，多芯测控信号接口插件（14）的插脚座后端设有四个导电插孔，其中两个导电插孔通过电流检测用信号线（15）与电流互感器（16）的两个信号输出端相连，另外两个导电插孔通过通断控制用信号线（11）与双向电磁动作机构的电磁铁的两个电源端相连。

4.根据权利要求1所述的一种室内用电测控模块，其特征是，上接线端和下接线端的紧固螺钉的螺冒均朝前设置。

5.根据权利要求1所述的一种室内用电测控模块，其特征是，导弧板（6）对应灭弧室（7）上方的部位具有一个弯角，导弧板（6）的弯角的下半部与灭弧室（7）上端面的夹角为45度。