CN205159242U - 电能表外置断路器电动操作机构的位置检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电能表外置断路器电动操作机构的位置检测装置，包括控制器和电动操作机构，还包括红外定位模块和定位信号处理电路；红外定位模块安装在断路器的电路板上和电动操作机构上，用于对电动操作机构的位置进行检测；红外定位模块的位置检测信号通过定位信号处理电路处理后传输到控制器，控制器控制电动操作机构进行运动，以完成断路器的分合闸控制。本实用新型采用的这种电能表外置断路器电动操作机构的位置检测装置，由于采用了红外定位装置对电动操作机构的位置进行定位，避免了磁场的干扰；由于红外定位装置安装在断路器和电动操作机构内部，不会受到其他红外光的干扰，因此本实用新型定位准确、抗干扰能力强，工作可靠。
Description
技术领域
本实用新型具体涉及一种电能表外置断路器电动操作机构的位置检测装置。
背景技术
随着居民家用电负荷增加，传统的电能表内置继电器已不能满足居民用电要求。因此电能表内置继电器已经逐步更换为电能表外置断路器，但是电能表外置断路器只具有欠费分闸功能，用户充值后须手动合闸，不能实现远程合闸和费控功能。所以，国家电网公司出台了《电能表用外置断路器技术规范》技术标准来解决以上问题。针对此技术规范要求，目前市场上的产品基本使用的是断路器+电动操作机构的方式。电动操作机构接收电能表指令控制断路器分合闸，实现智能控制。
电动操作机构内部由电机驱动电路板、直流电机（或直流减速电机）、推动件、减速机构和执行机构等组成。电动操作机构控制断路器分合闸的关键在于分合闸到位的判断，若分合闸到位判断出错，则电机会出现堵转甚至卡死等现象。目前市场上的电动操作机构普遍选用霍尔开关作为位置检测传感器+磁铁块来判断分合闸是否到位。霍尔开关安装在断路器中的电路板上，磁铁块嵌入到传动结构部分中。当电机带动传动结构部分运动，磁铁块也随之运动，安装于电路板上的霍尔开关检测磁铁块的位置来判断分合闸位置。霍尔开关最大的缺点是易受磁场干扰，试验表明，在磁场强度为mT级的磁场中，霍尔开关基本会失效。若霍尔开关失效，则断路器不能正常分合闸，远程费控功能失效；若由于磁场干扰导致霍尔开关误判，电机堵转、发热，则有可能导致电动操作机构内部电路板烧坏，引起火灾等灾害。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种定位准确、抗干扰能力强、工作可靠的电能表外置断路器电动操作机构的位置检测装置。
本实用新型提供的这种电能表外置断路器电动操作机构的位置检测装置，包括控制器和电动操作机构，还包括红外定位模块和定位信号处理电路；红外定位模块安装在断路器的电路板上和电动操作机构上，用于对电动操作机构的位置进行检测；红外定位模块的位置检测信号通过定位信号处理电路处理后传输到控制器，控制器控制电动操作机构进行运动，以完成断路器的分合闸控制。
所述的红外定位模块包括合闸位置红外发射管、分闸位置红外发射管和红外接收管；合闸位置红外发射管和分闸位置红外发射管均安装在断路器的电路板上，红外接收管安装在电动传动机构的推动件上，采用红外对射的方式进行电动操作机构的位置检测。
所述的红外定位模块包括合闸位置红外发射管、合闸位置红外接收管、分闸位置红外发射管、分闸位置红外接收管和红外反射板；红外发射管、合闸位置红外接收管、分闸位置红外发射管和分闸位置红外接收管均安装在断路器的电路板上，红外反射板安装在电动传动机构的推动件上，采用红外反射的方式进行电动操作机构的位置检测。
所述的定位信号处理电路为采用比较器构成的电路。
所述的定位信号处理电路包括比较器芯片、第一基准电压调整电阻、第二基准电压调整电阻、第一限流电阻、第二限流电阻和滤波电路构成；红外接收管的信号通过第一限流电阻接地，同时与比较器芯片的正输入端连接，第一基准电压调整电阻和第二基准电压调整电阻串联在电源正极和地之间，比较器芯片的负输入端连接在第一基准电压调整电阻和第二基准电压调整电阻之间，比较器的输出端通过第二限流电阻形成最终比较信号，通过滤波电路后与控制器连接。
所述的滤波电路为滤波电容。
所述的比较器芯片的信号为SGM8701YC5G。
本实用新型采用的这种电能表外置断路器电动操作机构的位置检测装置，由于采用了红外定位装置对电动操作机构的位置进行定位，避免了磁场的干扰；由于红外定位装置安装在断路器和电动操作机构内部，不会受到其他红外光的干扰，因此本实用新型定位准确、抗干扰能力强，工作可靠。
附图说明
图1为本实用新型的功能模块图。
图2为本实用新型的第一实施例在分闸位置时的应用示意图。
图3为本实用新型的第一实施例在合闸位置时的应用示意图。
图4为本实用新型的第一实施例的红外接收管电压曲线示意图。
图5为本实用新型的第二实施例在分闸位置时的应用示意图。
图6为本实用新型的第二实施例在合闸位置时的应用示意图。
图7为本实用新型的第二实施例的红外接收管电压曲线示意图。
图8为本实用新型的定位信号处理电路的一种实施例电路图。
具体实施方式
如图1所示为本实用新型的功能模块图：本实用新型包括控制器、电动操作机构、红外定位模块和定位信号处理电路；红外定位模块安装在断路器的电路板上和电动操作机构上，用于对电动操作机构的位置进行检测；红外定位模块的位置检测信号传输到控制器后，控制器控制电动操作机构进行运动，以完成断路器的分合闸控制；特别的，本实用新型的红外定位模块可以采用合闸位置红外发射管、分闸位置红外发射管和红外接收管的方式，采用红外对射的方式进行电动操作机构的位置检测，也可以采用合闸位置红外发射管、合闸位置红外接收管、分闸位置红外发射管、分闸位置红外接收管和红外反射板的方式，采用红外反射的方式进行电动操作机构的位置检测。
如图2~图4所示，为本实用新型的第一实施例的应用示意图，在该实施例中，红外定位模块采用的是红外反射的方式。图2所示为断路器分闸位置时红外反射方式的应用示意图，图3为断路器合闸位置时红外反射方式的应用示意图，图中1为红外发光管和红外接收管安装的电路板，2为红外发射管，3为红外接收管，4为电动操作机构的传动蜗轮，5为红外反射板，6为电动操作机构的推动件，7为电动操作机构的传动轴，红外反射板安装在推动件上靠传动涡轮侧；当传动蜗轮带动推动件和传动轴旋转到合闸位置时，红外发射管发出的红外光经红外反射板反射，被红外接收管接收，红外接收管产生模拟电压变化，此电压经后级电路处理输入后至控制单元；同理可以得到分闸位置时的红外定位模块的工作方式；如图4所示为红外反射式定位的红外接收管电压曲线示意图：随着红外反射板位置不同，红外接收管的电压也会不同；当红外反射板旋转到红外发射管和红外接收管正中间时，反射的红外线最强，红外接收管电压最大，此时红外接收管输出电压，将此时的位置信号经过定位信号处理电路传递给控制器。
图5~图7所示，为本实用新型的第二实施例的应用示意图，在该实施例中，红外定位模块采用的是红外对射的方式。图5所示为断路器分闸位置时红外对射方式的应用示意图，图6为断路器合闸位置时红外对射方式的应用示意图，图中1为红外发光管和红外接收管安装的电路板，2为红外发射管，3为电动操作机构的传动蜗轮，4为红外接收管，5为红外接收管安装的电路板，6为电动操作机构的推动件，7为电动操作机构的传动轴；当传动蜗轮带动推动件和传动轴旋转到合闸位置时，红外发射管发出的红外光经被红外接收管接收，红外接收管产生模拟电压变化，此电压变化经后级电路处理输入后至控制单元；同理可以得到分闸位置时的红外定位模块的工作方式；如图7所示为红外对射式定位的红外接收管电压曲线示意图：随着红外接收管位置不同，红外接收管的电压也会不同；当红外发射管和红外接收管正对时，反射的红外线最强，红外接收管电压最大，此时红外接收管输出电压，将此时的位置信号经过定位信号处理电路传递给控制器。
如图8所示，为本实用新型的定位信号处理电路的一种实施例电路图：定位信号处理电路包括比较器芯片（图中标示U14）、第一基准电压调整电阻（图中标示R53）、第二基准电压调整电阻（图中标示R54）、第一限流电阻（图中标示R17）、第二限流电阻（图中标示R55）和滤波电容（图中标示C37）构成；红外接收管的信号通过第一限流电阻接地，同时与比较器芯片的正输入端连接，第一基准电压调整电阻和第二基准电压调整电阻串联在电源正极和地之间，比较器芯片的负输入端连接在第一基准电压调整电阻和第二基准电压调整电阻之间，比较器的输出端通过第二限流电阻形成最终比较信号，通过滤波电路后与控制器连接；通过调整基准电压值（调整基准电压调整电阻R53和R54的阻值）,就可调整比较器的基准比较电压，从而对分合闸位置实行精确控制。
本实用新型本实用新型采用的这种电能表外置断路器电动操作机构的位置检测装置，由于采用了红外定位装置对电动操作机构的位置进行定位，避免了磁场的干扰；由于红外定位装置安装在断路器和电动操作机构内部，不会受到其他干扰，因此本实用新型定位准确、抗干扰能力强，工作可靠。
Claims (7)
1.一种电能表外置断路器电动操作机构的位置检测装置，包括控制器和电动操作机构，其特征在于还包括红外定位模块和定位信号处理电路；红外定位模块安装在断路器的电路板上和电动操作机构上，用于对电动操作机构的位置进行检测；红外定位模块的位置检测信号通过定位信号处理电路处理后传输到控制器，控制器控制电动操作机构进行运动，以完成断路器的分合闸控制。
2.根据权利要求1所述的电能表外置断路器电动操作机构的位置检测装置，其特征在于所述的红外定位模块包括合闸位置红外发射管、分闸位置红外发射管和红外接收管；合闸位置红外发射管和分闸位置红外发射管均安装在断路器的电路板上，红外接收管安装在电动传动机构的推动件上，采用红外对射的方式进行电动操作机构的位置检测。
3.根据权利要求1所述的电能表外置断路器电动操作机构的位置检测装置，其特征在于所述的红外定位模块包括合闸位置红外发射管、合闸位置红外接收管、分闸位置红外发射管、分闸位置红外接收管和红外反射板；红外发射管、合闸位置红外接收管、分闸位置红外发射管和分闸位置红外接收管均安装在断路器的电路板上，红外反射板安装在电动传动机构的推动件上，采用红外反射的方式进行电动操作机构的位置检测。
4.根据权利要求1~3之一所述的电能表外置断路器电动操作机构的位置检测装置，其特征在于所述的定位信号处理电路为采用比较器构成的电路。
5.根据权利要求4所述的电能表外置断路器电动操作机构的位置检测装置，其特征在于所述的定位信号处理电路包括比较器芯片、第一基准电压调整电阻、第二基准电压调整电阻、第一限流电阻、第二限流电阻和滤波电路构成；红外接收管的信号通过第一限流电阻接地，同时与比较器芯片的正输入端连接，第一基准电压调整电阻和第二基准电压调整电阻串联在电源正极和地之间，比较器芯片的负输入端连接在第一基准电压调整电阻和第二基准电压调整电阻之间，比较器的输出端通过第二限流电阻形成最终比较信号，通过滤波电路后与控制器连接。
6.根据权利要求5所述的电能表外置断路器电动操作机构的位置检测装置，其特征在于所述的滤波电路为滤波电容。
7.根据权利要求4所述的电能表外置断路器电动操作机构的位置检测装置，其特征在于所述的比较器芯片的信号为SGM8701YC5G。
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| CN106169401A (zh) * | 2016-08-31 | 2016-11-30 | 江苏创能电器有限公司 | 一种新型小型断路器电动操作机构 |
| CN106206192A (zh) * | 2016-08-31 | 2016-12-07 | 江苏创能电器有限公司 | 小型断路器电动操作机构 |
| CN107564774A (zh) * | 2017-10-09 | 2018-01-09 | 浙江人民电器有限公司 | 一种断路器 |
| CN109149775A (zh) * | 2018-09-25 | 2019-01-04 | 浙江正泰电器股份有限公司 | 一种电能表费控系统、断路器和开关电控制电路 |
| CN109373929A (zh) * | 2018-11-19 | 2019-02-22 | 江苏科技大学 | 一种柴油机曲轴轴颈表面测量装置及测量方法 |
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