CN207081762U - 交流电通断状态检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型的交流电通断状态检测装置涉及一种指示电流的存在的装置，目的是为了克服设备突然断电而不能被及时发现的问题，其包括主控芯片、存储电路、电源电路和通信电路，还包括交流电网信号采集电路；交流电网信号采集电路的输入端与交流电网联接、输出端与主控芯片联接，主控芯片分别与通信电路和存储电路联接，通信电路与远程监控端联接，电源电路的输出端分别与交流电网信号采集电路、主控芯片、存储电路和通信电路联接。本实用新型采用了交流电网信号采集电路，能够实时采集交流电通断信号并发送至主控芯片进行数据处理，主控芯片将处理后的数据通过通信电路发送至远程监控端，进而能够令工作人员通过总线远程实时监测交流电通断状态。

Description

交流电通断状态检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种指示电流的存在的装置，具体涉及交流电通断状态检测装置。

背景技术

随着计算机信息技术的发展，物联网和互联网、无线通信一起已成为人们获取信息和人际沟通的不可或缺的基础设施，其中物联网设备的发展给人们生活带来了很多的便利。在一些重要的场所(如楼宇建筑、蔬菜大棚、仓库、冷库以及机房)中，通常都会有一些需要提供市电的设备与仪器，如安防系统、电加热装置、制冷器、空调以及一些智能传感器(水淹传感器、火灾报警传感器和凝结传感器)等，如果这些设备突然断电而不能被及时发现可能会给人们带来不可估量的损失。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服设备突然断电而不能被及时发现的问题，提供了一种交流电通断状态检测装置。

本实用新型的交流电通断状态检测装置，包括主控芯片、存储电路、电源电路和通信电路，还包括交流电网信号采集电路：

交流电网信号采集电路，用于接入交流电网并采集交流电通断状态信号，并将该信号发送至主控芯片；

主控芯片，用于根据通信协议处理从交流电通断状态信号中提取的数据，并将处理后的数据通过通信电路发送至远程监控端，或执行通过通信电路接收的远程监控端发送的控制命令；

存储电路，用于存储数据；

通信电路，用于在主控芯片和远程监控端之间传输数据；

电源电路，用于提供主控芯片、存储电路和通信电路所需的工作电压。

本实用新型的交流电通断状态检测装置，采用了交流电网信号采集电路，能够实时采集交流电通断信号并发送至主控芯片进行数据处理，主控芯片将处理后的数据通过通信电路发送至远程监控端，进而能够令工作人员通过总线远程实时监测交流电通断状态。

附图说明

图1为具体实施方式一中交流电通断状态检测装置的电路模块图；

图2为具体实施方式二和八中交流电网信号采集电路的电路结构图；

图3为具体实施方式三中交流电通断状态指示灯的电路结构图；

图4为具体实施方式四中存储电路的电路结构图；

图5为具体实施方式五和六中通信电路的电路结构图(包括通信状态指示电路)；

图6为具体实施方式七中主控芯片的电路结构图；

图7为具体实施方式九和十中电源电路的电路结构图。

具体实施方式

具体实施方式一

如图1所示，交流电通断状态检测装置，包括主控芯片1、存储电路2、电源电路3和通信电路4，还包括交流电网信号采集电路5：其中，

交流电网信号采集电路5，用于接入交流电网并采集交流电通断状态信号，并将该信号发送至主控芯片1，该交流电网信号采集电路5的一端接入交流电网并进行整流和降压后作为交流电通断状态信号输入至主控芯片1中。

主控芯片1，根据Modbus通信协议，对从交流电通断状态信号中提取的数据进行处理以及报文传输，并将处理后的数据通过通信电路4发送至远程监控端，或执行通过通信电路4接收的远程监控端发送的控制命令；其中对数据的处理包括数据提取和数据封装两部分，数据提取是将收集到来自于其他电路(主要是交流电网信号采集电路5)的数据进行数据提取，同时将提取后的数据进行临时存储(通过存储电路2)；数据封装则是将提取后临时存储的数据进行封装，由于每个设备的数据需要有相应的识别标识，所以主控芯片1在封装数据时需要按照通信协议为数据注明识别码，以此来区分数据的来源；

存储电路2，用于存储数据。

通信电路4，用于在主控芯片1和远程监控端之间传输数据，传输表示交流电通断状态的数据以及控制、调试等指令信息。

电源电路3，用于提供主控芯片1、存储电路2和通信电路4所需的3.3V工作电压。

具体实施方式二

如图2所示，本具体实施方式二与具体实施方式一的区别在于，交流电网信号采集电路5包括整流电路6和光电隔离电路7。

其中，整流电路6包括整流桥电路MB6S、稳压二极管D4和电解电容C7，整流桥电路MB6S的零线输入引脚与交流电网零线联接、火线输入引脚与交流电网路的火线联接，稳压二极管D4的负极与整流桥电路MB6S的正极输出引脚联接、正极与整流桥电路MB6S负极输出引脚联接，电解电容C7的正极与整流桥电路MB6S的正极输出引脚联接、负极与整流桥电路MB6S的负极输出引脚联接；

光电隔离电路7包括光耦电路PC817C和限流电阻R4，光耦电路PC817C的阳极通过限流电阻R4与整流桥电路MB6S的正极输出引脚联接、阴极与整流桥电路MB6S的负极输出引脚联接、集电极与主控芯片1的GPIO引脚联接、发射极接电源地。

整流电路6利用整流桥电路MB6S将交流电整流为直流电，然后将光电隔离电路7作为采集交流电信号的中间介质，进行强电与弱电的隔离。

具体实施方式三

如图3所示，本具体实施方式三与具体实施方式二的区别在于，本交流电通断状态检测装置内还设有交流电通断状态指示灯8，该交流电通断状态指示灯8包括发光二极管D16和电阻R34，发光二极管D16的正极通过电阻R34与电源电路3的输出端联接、负极与主控芯片1的GPIO引脚联接，该主控芯片1的GPIO引脚与交流电网信号采集电路5接入的主控芯片1的GPIO引脚为同一个引脚。

进而，此交流电通断状态指示灯8能够根据其所配合的交流电网信号采集电路5所采集的交流电通断状态信号来进行亮灭的直观显示。

具体实施方式四

如图4所示，本具体实施方式四与具体实施方式一的区别在于，存储电路2包括EEPROM存储电路AT24C02、电阻R27和电阻R28，EEPROM存储电路AT24C02的A0引脚、A1引脚、A2引脚、GND引脚和WP引脚接电源地，VCC引脚与电源电路3的输出端联接，SCL引脚与主控芯片1的SPI1_SCK引脚联接，SDA引脚与主控芯片1的SPI1_MISO引脚联接，SCL引脚通过电阻R27与电源电路3的输出端联接、SDA引脚通过电阻R28与电源电路3的输出端联接。

具体实施方式五

如图5所示，通信电路4包括隔离收发器模块UT-M3485，隔离收发器模块UT-M3485的SGND引脚联接隔离信号地、GND引脚联接电源地、485A引脚和485B引脚通过RS485总线与远程监控端联接、VCC引脚与电源电路3的输出端联接、RXD引脚与主控芯片的USART1_TX引脚联接、TXD引脚与主控芯片1的USART1_RX引脚联接。

隔离收发器模块UT-M3485为TTL转RS-485模块，RS-485一端与远程监控端联接，TTL一端与主控芯片1联接，能够将主控芯片1连接到RS-485网络。以便于远端的工作人员通过远程监控端来观察交流电的通断状态并进行参数的设置等操作。

具体实施方式六

如图5所示，本具体实施方式六与具体实施方式五的区别在于，通信电路4还设有通信状态指示电路9，该通信状态指示电路9包括电阻R25、电阻R26、发光二极管D13和发光二极管D14，发光二极管D13的正极通过电阻R25与电源电路3的输出端联接、负极与主控芯片1的USART1_TX引脚联接；发光二极管D14的正极通过电阻R26与电源电路3的输出端联接、负极与主控芯片1的USART1_RX引脚联接。

图上R29、R31、R32和R33为四个0R电阻，根据电路图上0R电阻的性质，发光二极管D13和发光二极管D14的电气联接方式可以有两种，一种是当R29、R31连通时、R32、R33断开，发光二极管D13与隔离收发器模块UT-M3485的RXD引脚一同接入主控芯片1的USART1_TX引脚；发光二极管D14与隔离收发器模块UT-M3485的TXD引脚一同接入主控芯片1的USART1_RX引脚。

当R29、R31断开时、R32、R33连通，则发光二极管D13接入主控芯片1的PA12引脚、发光二极管D14接入主控芯片1的PA14引脚。

即发光二极管D13和发光二极管D14的亮灭可以通过USART1_TX引脚和USART1_RX引脚进行控制，或通过其他GPIO引脚控制，进而通过发光二极管D13和发光二极管D14的亮灭状态来观察通信状态。

发光二极管D13和发光二极管D14可以采用不同的颜色，以区分通信时发送和接受的指示状态。

具体实施方式七

如图6所示，本具体实施方式七与具体实施方式一至六其一的区别在于，主控芯片1是STM32F103RBT6型号的ARM处理器。根据RS-485和Modbus通信协议中规定，在该主控芯片1上设置CFG接口并将其接地然后接上电源，能够采用上位机软件或者直接以RS-485通讯的形式发送相应的数据波特率以及地址进行修改，从而完成了的参数设置。

具体实施方式八

如图2所示，本具体实施方式八与具体实施方式二或三的区别在于，交流电网信号采集电路5的数量为一个或一个以上，其与相同数量的交流电通断状态指示灯8一一配合，并与主控芯片1的相应的多个GPIO引脚一一联接，如果采用八个交流电网信号采集电路5，则可以分别接入主控芯片1的PB12、PB13、PB14、PB15、PC0、PC1、PC2和PC3引脚，同时发送多个设备所接入的交流电通断状态信号。在使用时，交流电网信号采集电路5接入的不同的用电器所使用交流电网中，工作人员可以在现场通过观察与交流电网信号采集电路5对应的交流电通断状态指示灯8来判断交流电的通断状态。

具体实施方式九

如图7所示，本具体实施方式九与具体实施方式一的区别在于，电源电路3包括降压转换器TPS5430DDA、电感L1和电阻R1，降压转换器TPS5430DDA的VIN引脚作为电源电路3的输入端，降压转换器TPS5430DDA的PH引脚联接电感L1的一端、VSENSE引脚联接电阻R1的一端，电感L1的另一端与电阻R1的另一端联接并作为电源电路3的输出端，降压转换器TPS5430DDA的GND引脚和PWPD引脚均接电源地。该电源电路3的输入端可以采用12V的直流电接入，然后经过其降压为3.3V的工作电压，同时该电源电路3的输出端可以联接一个发光二极管，用于显示电源电路3的供电状态。

具体实施方式十

如图7所示，电源电路3还包括瞬态电压抑制二极管SMAJ30CA，该电源电路3的输入端通过瞬态电压抑制二极管SMAJ30CA反向接电源地，用于抑制电源电路3的输入端的瞬态电压。

Claims (10)

1.交流电通断状态检测装置，包括主控芯片(1)、存储电路(2)、电源电路(3)和通信电路(4)，其特征在于，还包括交流电网信号采集电路(5)：

交流电网信号采集电路(5)，用于接入交流电网并采集交流电通断状态信号，并将该信号发送至主控芯片(1)；

主控芯片(1)，用于根据通信协议处理从交流电通断状态信号中提取的数据，并将处理后的数据通过通信电路(4)发送至远程监控端，或执行通过通信电路(4)接收的远程监控端发送的控制命令；

存储电路(2)，用于存储数据；

通信电路(4)，用于在主控芯片(1)和远程监控端之间传输数据；

电源电路(3)，用于提供主控芯片(1)、存储电路(2)和通信电路(4)所需的工作电压。

2.根据权利要求1所述的交流电通断状态检测装置，其特征在于，

交流电网信号采集电路(5)包括整流电路(6)和光电隔离电路(7)；整流电路(6)包括整流桥电路MB6S、稳压二极管D4和电解电容C7，整流桥电路MB6S的零线输入引脚与交流电网零线联接、火线输入引脚与交流电网路的火线联接，稳压二极管D4的负极与整流桥电路MB6S的正极输出引脚联接、正极与整流桥电路MB6S负极输出引脚联接，电解电容C7的正极与整流桥电路MB6S的正极输出引脚联接、负极与整流桥电路MB6S的负极输出引脚联接；

光电隔离电路(7)包括光耦电路PC817C和限流电阻R4，光耦电路PC817C的阳极通过限流电阻R4与整流桥电路MB6S的正极输出引脚联接、阴极与整流桥电路MB6S的负极输出引脚联接、集电极与主控芯片(1)的GPIO引脚联接、发射极接电源地。

3.根据权利要求2所述的交流电通断状态检测装置，其特征在于本交流电通断状态检测装置内还设有交流电通断状态指示灯(8)，该交流电通断状态指示灯(8)包括发光二极管D16和电阻R34，发光二极管D16的正极通过电阻R34与电源电路(3)的输出端联接、负极与主控芯片(1)的GPIO引脚联接，该主控芯片(1)的GPIO引脚与交流电网信号采集电路(5)接入的主控芯片(1)的GPIO引脚为同一个引脚。

4.根据权利要求1所述的交流电通断状态检测装置，其特征在于存储电路(2)包括EEPROM存储电路AT24C02、电阻R27和电阻R28，EEPROM存储电路AT24C02的A0引脚、A1引脚、A2引脚、GND引脚和WP引脚接电源地，VCC引脚与电源电路(3)的输出端联接，SCL引脚与主控芯片(1)的SPI_SCK引脚联接，SDA引脚与主控芯片(1)的SPI_MISO引脚联接，SCL引脚通过电阻R27与电源电路(3)的输出端联接、SDA引脚通过电阻R28与电源电路(3)的输出端联接。

5.根据权利要求1所述的交流电通断状态检测装置，其特征在于通信电路(4)包括隔离收发器模块UT-M3485，隔离收发器模块UT-M3485的SGND引脚联接隔离信号地、GND引脚联接电源地、485A引脚和485B引脚通过RS485总线与远程监控端联接、VCC引脚与电源电路(3)的输出端联接、RXD引脚与主控芯片的USART_TX引脚联接、TXD引脚与主控芯片(1)的USART_RX引脚联接。

6.根据权利要求5所述的交流电通断状态监测装置，其特征在于通信电路(4)还设有通信状态指示电路(9)，该通信状态指示电路(9)包括电阻R25、电阻R26、发光二极管D13和发光二极管D14，发光二极管D13的正极通过电阻R25与电源电路(3)的输出端联接、负极与主控芯片(1)的USART_TX引脚联接；发光二极管D14的正极通过电阻R26与电源电路(3)的输出端联接、负极与主控芯片(1)的USART_RX引脚联接。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的交流电通断状态监测装置，其特征在于主控芯片(1)是STM32F103RBT6型号的ARM处理器。

8.根据权利要求2或3所述的交流电通断状态监测装置，其特征在于交流电网信号采集电路(5)的数量为一个或一个以上。

9.根据权利要求1所述的交流电通断状态检测装置，其特征在于电源电路(3)包括降压转换器TPS5430DDA、电感L1和电阻R1，降压转换器TPS5430DDA的VIN引脚作为电源电路(3)的输入端，降压转换器TPS5430DDA的PH引脚联接电感L1的一端、VSENSE引脚联接电阻R1的一端，电感L1的另一端与电阻R1的另一端联接并作为电源电路(3)的输出端，降压转换器TPS5430DDA的GND引脚和PWPD引脚均接电源地。

10.根据权利要求9所述的交流电通断状态监测装置，其特征在于电源电路(3)还包括瞬态电压抑制二极管SMAJ30CA，该电源电路(3)的输入端通过瞬态电压抑制二极管SMAJ30CA反向接电源地。