CN112531884A - 一种安全防护电源装置 - Google Patents

Abstract

一种安全防护电源装置，包括断路器本体、开关电源、单片机模块、采样电阻、采样变压器、GPRS模块、手机远程控制模块、电磁拉杆；开关电源、单片机模块、采样电阻、采样变压器、GPRS模块、手机远程控制模块安装在电路板上，并和电磁拉杆之间经导线连接；电磁拉杆的衔铁杆上端有拉动上杆，两只电磁拉杆分别安装在断路器壳体前下中部和前上中部，前下端电磁拉杆上部拉动上杆卡入断路器操作手柄前后端，前上端电磁拉杆下部拉动上杆卡入操作手柄前端。本发明使用者通过手机或电脑，能实时直观了解到现场的用电设备是否处于合适的工作电压、电流下；且能方便通过手机控制两只电磁拉杆的工作方式，进而实现控制断路器分闸或合闸动作，保证了用电设备安全用电。

Description

一种安全防护电源装置

技术领域

本发明涉及安全用电技术领域，特别是一种安全防护电源装置。

背景技术

在生产区域、家庭等用电中，各种电气控制设备有效保证了用电安全。但是现有的技术中，还无一种可有效监控用电区域用电设备输入电源电流、电压的电气设备；也就是说远端使用者或管理人员无法直观了解到用电设备的用电质量，这样当用电设备长期处于过高或过低电压下工作时，会对用电设备的安全用电以及使用寿命带来影响。

再者，现有技术中，虽然有经手机APP远程实现关闭漏电保护器或空气开关输出电源的功能，但是由于其采用的方法是经过远程控制短接漏电保护器或空气开关的漏电实验按钮、进而实现输出电源的关闭，因此如果漏电保护器或空气开关内的电子部件等有故障或者性能下降时，短接漏电实验按钮后无法有效保证实现输出电源的关闭；且更为重要的是，上述操作方法只能实现输出电源的关闭，无法实现经手机远程合闸操作，这样当使用者需要远程合闸操作时就无法实现。

发明内容

为了克服现有供电保护设备因结构所限存在的弊端，本发明提供了一种能实时采集用电区域的输入电源的电压、电流数据，并能将数据实时传递给远端使用者或管理人员的手机或PC机等，远端使用者或管理人员能实时了解到现场的用电设备是否处于合适的工作电压、电流下，在发生电压过高或过低、电流过大(有可能是用电设备短路造成)时，或者需要对现场用电设备进行关闭和打开输入电源时，远端使用者或管理人员能方便通过手机控制断路器的操作手柄上行或下行，进而能有效实现分闸或合闸动作，保证了用电设备安全用电，防止了采用短接漏电保护器或空气开关的漏电实验按钮、进而实现远程控制输出电源关闭，导致的工作不可靠，且无法实现合闸操作，并给使用者或管理人员带来了便利的一种安全防护电源装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种安全防护电源装置，包括断路器本体、开关电源、单片机模块、采样电阻、采样变压器、GPRS模块、手机远程控制模块、电磁拉杆；其特征在于所述开关电源、单片机模块、采样电阻、采样变压器、GPRS模块、手机远程控制模块安装在电路板上，其间经导线连接；所述电磁拉杆有相同的两只，两只电磁拉杆的衔铁杆上端各固定安装有一只“[”型拉动上杆，两只电磁拉杆的壳体分别固定安装在断路器的壳体前下中部和前上中部，位于壳体前下端的电磁拉杆上部拉动上杆卡入断路器的操作手柄前后端，位于壳体前上端的电磁拉杆下部拉动上杆卡入断路器的操作手柄前端；所述220V交流电源和断路器、开关电源、采样变压器的电源输入两端分别经导线连接，所有用电设备的总电源输入端和断路器的两个220V交流电源输出两极分别经导线连接，采样变压器的电源输出两端和其中两只一端、另外两只电阻一端分别连接，四只电阻另一端和单片机模块的两路信号输入端分别连接，开关电源的电源输出两端分别和单片机模块、GPRS模块、手机远程控制模块的电源输入两端连接，单片机模块信号输出端和GPRS模块信号输入端经RS485数据线连接，手机远程控制模块的两路电源输出端分别和两只电磁拉杆的电源输入两端连接。

进一步地，所述开关电源是交流转1直流开关电源模块。

进一步地，所述单片机模块主控芯片为STM32F103C8T6。

进一步地，所述GPRS模块型号是USR-GPRS232-730。

进一步地，所述手机远程控制模块是手机APP远程控制开关，手机远程控制模块配套有两只继电器，其间经电路板布线连接，手机远程控制模块的电源输出端3脚、4脚和两只继电器正极电源输入端分别连接，手机远程控制电路的负极电源输入端和两只继电器负极电源输入端及负极控制电源输入端连接，手机远程控制电路的正极电源输入端和两只继电器正极控制电源输入端连接。

本发明有益效果是：本发明使用中，通过采样变压器为单片机模块的两路信号输入端输入电压及电流信号，单片机模块将模拟电压、电流信号转换为数字信号后，通过GPRS模块经无线移动网络发送出去，这样，远端和GPRS模块建立连接的使用者或生产区域用电管理人员的手机或PC机等接收到数据后，通过手机或电脑内装的应用软件，能实时直观了解到现场的用电设备是否处于合适的工作电压、电流下；在发生电压过高或过低、电流过大(有可能是用电设备短路造成)时，或者需要对现场用电设备进行关闭和打开输入电源时，远端使用者或管理人员能方便通过手机控制两只电磁拉杆的工作方式，进而实现远端控制断路器的操作手柄上行或下行，达到有效控制断路器分闸或合闸动作的目的，保证了用电设备安全用电。防止了现有技术中，采用短接漏电保护器或空气开关的漏电实验按钮、进而实现远程控制漏电保护器或空气开关输出电源关闭，导致的工作不可靠，且无法实现合闸操作的弊端，给使用者或管理人员带来了便利。基于上述，本发明具有好的应用前景。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

图1是本发明结构示意图；

图2是本发明电路图。

图3是本发明架构框图。

具体实施方式

图1、3中所示，一种安全防护电源装置，包括断路器本体1、开关电源2、单片机模块3、采样电阻4、采样变压器5、GPRS模块6、手机远程控制模块7、电磁拉杆8；所述开关电源2、单片机模块3、采样电阻4、采样变压器5、GPRS模块6、手机远程控制模块7安装在电路板上，其间经导线连接，电路板安装在元件盒9内，元件盒9安装在断路器周边的墙壁上；所述电磁拉杆8有相同的两只，两只电磁拉杆8的衔铁杆上端各焊接有一只“[”型拉动上杆81，两只电磁拉杆8的壳体经螺杆螺母安装在断路器1的壳体前下中部和前上中部，位于壳体前下端的一只电磁拉杆8上部拉动上杆81卡入断路器的操作手柄101前后端，位于壳体前上端的一只电磁拉杆8下部拉动上杆81卡入断路器的操作手柄101前端。

图2中所示，开关电源A1是明纬品牌的交流220V转12V直流开关电源模块成品，功率200W。单片机模块A2是主控芯片为STM32F103C8T6的单片机模块成品，其具有两个电源输入端1及2脚、两路信号输入端3及4脚、5及6脚。采样变压器T型号是220V/5V、功率是2W。GPRS模块A3是型号USR-GPRS232-730的GPRS模块成品，具有RS485数据输入端口，GPRS模块能对输入的数据信号进行处理后经无线移动网络发送出去。手机远程控制模块A4是型号FY-GPRS-CD的手机APP远程控制开关成品，其具有两个电源输入端VCC及GND(1及2脚)，两路控制电源输出端3脚、4脚，工作时在现有成熟手机远程APP控制技术作用下，操作者可通过操作手机APP界面，在任何地方控制电源输出端3脚、4脚输出或不输出电源，工作电源是直流12V，手机远程控制模块A4配套有两只继电器K1、K2，其间经电路板布线连接，手机远程控制模块A4的电源输出端3脚、4脚和两只继电器K1、K2正极电源输入端分别连接，手机远程控制电路A4的负极电源输入端2脚和两只继电器K1、K2负极电源输入端及负极控制电源输入端连接，手机远程控制电路A4的正极电源输入端1脚和两只继电器K1、K2正极控制电源输入端连接。电磁拉杆DC1、DC2是品牌ELECALL、型号EML-0530B的12V工业用强力电磁拉杆。220V交流电源和断路器DL电源输入两端、开关电源A1电源输入两端1及2脚、采样变压器T的电源输入两端分别经导线连接，所有用电设备的总电源输入端和断路器DL的两个220V交流电源输出两极分别经导线连接，采样变压器T的电源输出两端和其中两只电阻R1及R2一端、另外两只电阻R3及R4一端分别连接，四只电阻R1及R2另一端、R3及R4另一端和单片机模块A2的两路信号输入端3及4脚、5及6脚分别连接，开关电源A1的电源输出两端3及4脚和单片机模块A2电源输入两端1及2脚、GPRS模块A3电源输入两端1及2脚、手机远程控制模块A4电源输入两端1及2脚分别连接，单片机模块A2信号输出端和GPRS模块A3信号输入端经RS485数据线连接，手机远程控制模块A4的两路电源输出端继电器K1两个常开触点端、继电器K2两个常开触点端分别和两只电磁拉杆DC1、DC2的电源输入两端连接。

图2中所示，220V交流电源进入断路器DL电源输入两端、开关电源A1电源输入两端1及2脚、采样变压器T的电源输入两端后，断路器DL电源输入两端、开关电源A1电源输入两端1及2脚、采样变压器T处于得电工作状态。220V交流电源进入开关电源A1的1及2脚后，开关电源A1在其内部电路作用下其3及4脚会输出稳定的12V直流电源进入单片机模块A2、GPRS模块A3以及手机远程控制模块A4的电源输入两端，于是，单片机模块A2、GPRS模块A3以及手机远程控制模块A4处于得电工作状态。采样变压器T得电工作后，其将220V交流电源降压、转换为动态变化的5V交流电源(因为输入电源电压的波动导致采样变压器T输出电压的波动，并因为电压波动导致电流的波动)，经电阻R3及R4、R5及R6分别降压限流输入至单片机模块A2的两路信号输入端3及4脚(电压信号输入端)、5及6脚(电流信号输入端)；单片机模块A2在其内部电路作用下，将输入的动态变化模拟电压信号及电流信号转换为数字信号，经RS485数据线输入至GPRS模块A3的数据输入端，这样GPRS模块A3在其内部电路作用下，将数据信号经无线移动网络发送出去；远端和GPRS模块建立连接的使用者或生产区域用电管理人员的手机或PC机等接收到数据后，通过手机或电脑等内预装的应用软件(手机或PC机通过接收的数据信号转换为屏幕显示的动态变化波形图、是现有成熟的软件技术、电流电压信号高波形图波峰值高，反之就小)，能实时直观了解到现场用电设备是否处于合适的工作电压、电流下；在发生电压过高或过低、电流过大(有可能是用电设备短路造成)时，使用者或管理人员可到现场进行处置。

图1、2中所示，实际应用中，当使用者或管理人员需要关闭现场用电设备的电源时，通过现有成熟手机远程APP控制技术作用下，操作者经手机APP界面发送出第一路无线闭合指令，手机远程控制模块A4接收到指令后其第3脚会输出高电平进入继电器K1的正极电源输入端，由于，继电器的K1正极控制电源输入端和开关电源A1的3脚相通，继电器K1负极电源输入端及负极控制电源输入端和开关电源A1的4脚相通，所以，此刻继电器K1会得电吸合其两个控制电源输入端和两个常开触点端分别闭合；由于，继电器K1两个常开触点端和断路器1壳体前下端一套电磁拉杆DC1的电源输入两端分别连接，所以，此刻电磁拉杆DC1会得电工作其衔铁杆带动上部的“[”型拉动上杆81下行，“[”型拉动上杆81带动断路器的操作手柄101向下运动，这样完成断路器DL的分闸动作，后续所有用电设备停止工作，保证了用电设备安全用电。远端操作人员经手机APP界面发送出第一路无线开路指令，手机远程控制模块A4接收到指令后其第3脚会停止输出高电平进入继电器K1正极电源输入端，于是，继电器K1失电不再吸合，那么电磁拉杆DC1也会失电不再工作，电磁拉杆DC1失电后虽然在其内部弹性机构回位作用下，其衔铁杆会带动上部的“[”型拉动上杆81上行，但是此刻由于电磁拉杆DC1内部的电磁线圈失电，弹簧的向上复位作用力有限，因此不会造成断路器DL的分合闸手柄上行、那么断路器也不会被误合闸；同时为后续断路器DL的合闸做好准备。当使用者或管理人员需要打开现场用电设备的电源时，操作者经手机APP界面发送出第二路无线闭合指令，手机远程控制模块A4接收到指令后其第4脚会输出高电平进入继电器K2的正极电源输入端，由于，继电器K2正极控制电源输入端和开关电源A1的3脚相通，继电器K2负极电源输入端及负极控制电源输入端和开关电源A1的4脚相通，所以此刻继电器K2会得电吸合其两个控制电源输入端和两个常开触点端分别闭合；由于，继电器K2两个常开触点端和断路器壳体前上端一套电磁拉杆DC2的电源输入两端分别连接，所以，此刻电磁拉杆DC2会得电工作其衔铁杆带动下部的“[”型拉动上杆81上行，“[”型拉动上杆81带动断路器的操作手柄101向上运动，这样完成断路器DL的合闸动作，后续所有用电设备得电工作。远端操作人员经手机APP界面发送出第二路无线开路指令，手机远程控制模块A4接收到指令后其第4脚会停止输出高电平进入继电器K2正极电源输入端，于是，继电器K2失电不再吸合，那么电磁拉杆DC2也会失电不再工作，电磁拉杆DC2失电后虽然在其内部弹性机构回位作用下，其衔铁杆会带动下部的“[”型拉动上杆81下行，但是此刻由于电磁拉杆DC2内部的电磁线圈失电，弹簧的向下复位作用力有限，因此不会造成断路器DL的分合闸手柄下行、那么断路器也不会被误分闸；同时为后续断路器DL的分闸做好准备。电阻R1、R2、R3、R4阻值是100Ω；继电器K1、K2是DC4123型小型继电器。本发明中，“[”型拉动上杆81上下间距接近断路器的分合闸手柄上下运动间距，且具有一定的间距高度不、会对分合闸手柄的上下行造成阻碍。电磁拉杆的衔铁杆上下运动距离大于断路器的分合闸手柄上下运动间距，能有效保证分合闸操作的进行。

以上显示和描述了本发明的主要特征及本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种安全防护电源装置，包括断路器本体、开关电源、单片机模块、采样电阻、采样变压器、GPRS模块、手机远程控制模块、电磁拉杆；其特征在于所述开关电源、单片机模块、采样电阻、采样变压器、GPRS模块、手机远程控制模块安装在电路板上，其间经导线连接；所述电磁拉杆有相同的两只，两只电磁拉杆的衔铁杆上端各固定安装有一只“[”型拉动上杆，两只电磁拉杆的壳体分别固定安装在断路器的壳体前下中部和前上中部，位于壳体前下端的电磁拉杆上部拉动上杆卡入断路器的操作手柄前后端，位于壳体前上端的电磁拉杆下部拉动上杆卡入断路器的操作手柄前端；所述220V交流电源和断路器、开关电源、采样变压器的电源输入两端分别经导线连接，所有用电设备的总电源输入端和断路器的两个220V交流电源输出两极分别经导线连接，采样变压器的电源输出两端和其中两只一端、另外两只电阻一端分别连接，四只电阻另一端和单片机模块的两路信号输入端分别连接，开关电源的电源输出两端分别和单片机模块、GPRS模块、手机远程控制模块的电源输入两端连接，单片机模块信号输出端和GPRS模块信号输入端经RS485数据线连接，手机远程控制模块的两路电源输出端分别和两只电磁拉杆的电源输入两端连接。

2.根据权利要求1所述的一种安全防护电源装置，其特征在于，开关电源是交流转1直流开关电源模块。

3.根据权利要求1所述的一种安全防护电源装置，其特征在于，单片机模块主控芯片为STM32F103C8T6。

4.根据权利要求1所述的一种安全防护电源装置，其特征在于，GPRS模块型号是USR-GPRS232-730。

5.根据权利要求1所述的一种安全防护电源装置，其特征在于，手机远程控制模块是手机APP远程控制开关，手机远程控制模块配套有两只继电器，其间经电路板布线连接，手机远程控制模块的电源输出端3脚、4脚和两只继电器正极电源输入端分别连接，手机远程控制电路的负极电源输入端和两只继电器负极电源输入端及负极控制电源输入端连接，手机远程控制电路的正极电源输入端和两只继电器正极控制电源输入端连接。

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