CN207217440U - 一种断路器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种断路器，包括：开关电源、光电开关、微控制单元MCU和电机驱动模块，其中，光电开关用于采集合闸/分闸位置信号，并将合闸/分闸位置信号发送至MCU；MCU通过处理合闸/分闸位置信号，再将动作信号发送至电机驱动模块，电机驱动模块根据接收到的动作信号驱使电机转动，进而控制断路器的分/合闸。使用光电开关采集断路器开关的合闸/分闸位置信号，微控制单元根据该位置信号作处理，控制电机驱动模块的转动从而带动断路器开关的分合闸，由于采用新款开关电源、省去常用的场效应管和三端稳压管，降低了使用成本，有效提高了断路器的使用效率。

Description

一种断路器

技术领域

本实用新型涉及电气设备技术领域，具体涉及一种断路器。

背景技术

根据供电网络智能化的需求，国家电网公司要求供电网络智能化。因此需要供电网络的终端执行机构——小型断路器或微型断路器执行上端信号具备跳闸、合闸功能。因此小型断路器目前的发展趋势是除了具备传统的手动分合闸及过流过载自动脱扣功能外，还需要具有电动分合闸功能，即自动分合闸功能，以实现远程控制。尤其结合智能电表，实现欠费自动跳闸断电，充费自动合闸送电的功能。

现有具有自动分合闸功能的电能表断路器，其线路设计中采样电路、控制电路中多数使用霍尔元件和场效应管，而霍尔元件的采集效率受温度和磁场影响较大，并且场效应管体积大、价格高，使得断路器内空间利用率低、成本高。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种断路器，以提高电能表外置断路器采样电路和控制电路的可靠性。

本实用新型提供了一种断路器，包括：光电开关、微控制单元(MicrocontrollerUnit，MCU)和电机驱动模块，其中，

光电开关用于采集合闸/分闸位置信号，并将合闸/分闸位置信号发送至MCU；MCU将合闸/分闸位置信号发送至电机驱动模块，电机驱动模块用于根据合闸/分闸位置信号转动，进而控制断路器的分/合闸。

可选地，还包括：开关电源，MCU与开关电源连接，用于向开关电源发送控制开关电源开启或者关断的电平信号。

可选地，在合闸/分闸位置信号控制电机驱动模块的第一指定引脚输入高电平时，电机驱动模块正转；在合闸/分闸位置信号控制电机驱动模块的第二指定引脚输入高电平时，电机驱动模块反转；在合闸/分闸位置信号控制第一指定引脚和第二指定引脚均输入高电平时，电机驱动模块刹车。

可选地，在MCU输出高电平时控制开关电源关闭；在MCU输出低电平时控制开关电源开启。

可选地，MCU还用于接收指示信号，并在指示信号指示断路器的状态稳定的持续时间大于预定阈值时，向开关电源发送用于控制开关电源开断的控制信号；其中，指示信号用于指示断路器的状态。

可选地，电机驱动模块为SGM42609电机驱动芯片。

可选地，MCU为STM8S芯片。

本实施例中提供的断路器，采用光电开关采集断路器开关的合闸/分闸位置信号，微控制单元根据该位置信号作处理，控制电机驱动模块的转动从而带动断路器开关的分合闸，由于采用芯片控制电机转动，省去常用的霍尔元件和场效应管，降低使用成本，有效提高断路器的使用效率。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本实用新型的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本实用新型进行任何限制，在附图中：

图1示出了本实用新型实施例中断路器的电路连接图；

图2示出了本实用新型实施例中断路器的光电开关电路图；

图3示出了本实用新型实施例中断路器的微控制单元MCU的电路图；

图4示出了本实用新型实施例中断路器的电机驱动模块的电路图；

图5示出了本实用新型实施例中断路器的开关电源的电路图；

图6示出了本实用新型实施例中断路器的开关电源、光电开关及其外围电路的电路连接图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请参阅图1，本实施例提供了一种断路器，包括光电开关10、微控制单元MCU20和电机驱动模块30，其中，光电开关10用于采集合闸/分闸位置信号，并将合闸/分闸位置信号发送至MCU20；MCU20将合闸/分闸位置信号发送至电机驱动模块30，电机驱动模块30用于根据合闸/分闸位置信号转动，进而控制断路器40的分/合闸。在具体实施例中，如图2所示，光电开关10电路包括光电传感器U4和光电传感器U5，光电传感器(U4和U5)的引脚1和引脚4接地，引脚2接电阻、二极管和4.5V直流电源；如图3所示，光电传感器(U4和U5)的两个引脚3分别接MCU20的两个引脚PA1和引脚PA2，光电开关10的两个光电传感器(U4和U5)收集到断路器的合闸/分闸位置信号经引脚3发送到MCU20；如图4所示，电机驱动模块30包括一个直流电机和一个驱动芯片U6，驱动芯片U6的引脚3和引脚4分别与MCU20的引脚PC7和引脚PC6连接，直流电机和驱动芯片U6连接，直流电机根据驱动芯片U6从MCU20接收到的断路器合闸/分闸位置信号进行转动，从而带动断路器开关的分闸/合闸。此外，驱动芯片U6的引脚6接电阻R29再接地，R29起到限流保护的作用，可以避免电机堵转、电流过大对线路的影响。

作为可选的实施方式，还包括：开关电源50，MCU20与开关电源50连接，用于向开关电源50发送控制开关电源50开启或者关断的电平信号。在具体实施例中，如图5所示，开关电源50包括一个开关电源芯片U3，其引脚ZC经由电阻R18与MCU20芯片引脚PC3连接，引脚ZC和电阻R18分别与电容C18连接，电容C18另一端接地。MCU20通过引脚PC3给开关电源芯片发送开启或关断的电平信号。

作为可选的实施方式，在合闸/分闸位置信号控制电机驱动模块30的第一指定引脚31输入高电平时，电机驱动模块30正转；在合闸/分闸位置信号控制电机驱动模块30的第二指定引脚32输入高电平时，电机驱动模块30反转；在合闸/分闸位置信号控制第一指定引脚31和第二指定引脚32均输入高电平时，电机驱动模块30刹车。在具体实施例中，请参考图3和图4，MCU20的引脚PC7与电机驱动模块30的第一指定引脚31，即引脚3连接，MCU20的引脚PC6与电机驱动模块30的第二指定引脚32，即引脚4连接。控制信号端ccl接收到外部通向的220V电平，光耦U1导通并向MCU20发送一个激励信号触发MCU20的启动，同时MCU20的引脚PA3从光电开关10接收断路器分闸位置信号，MCU20的引脚PC7输出高电平，PC6输出低电平或者不输出电平，驱动芯片接收该信号并控制直流电机正转，带动断路器40的开关使其合闸。控制信号端ccl未接收到外部通向的220V电平时，光耦U1断开，MCU20的引脚PA3从光电开关10接收断路器40合闸位置信号，MCU20的引脚PC6输出高电平，PC7输出低电平或者不输出电平，驱动芯片U6接收该信号并控制直流电机反转，带动断路器40的开关使其分闸。MCU20的引脚PC6和引脚PC7均输出高电平时，接收该信号并控制直流电机刹车，断路器40开关位置固定。

作为可选的实施方式，在MCU20输出高电平时控制开关电源50关闭；在MCU20输出低电平时控制开关电源50开启。请参考图5和图6，在具体实施例中，MCU20的引脚PC3输出高电平到电源开关芯片U3的引脚ZC，从而控制开关电源50的关断，输出5V直流电源或休眠，进入低功耗模式；MCU20的引脚PC3输出低电平到电源开关芯片U3的引脚ZC，此时开关电源50输出12V直流电源，正常工作。

作为可选的实施方式，MCU20还用于接收指示信号，并在指示信号指示断路器40的状态稳定的持续时间大于预定阈值时，向开关电源50发送用于控制开关电源50关断的控制信号；其中，指示信号用于指示断路器40的状态。在具体实施例中，MCU20接收光电开关10的状态信号和电机驱动模块30的状态信号并判断其状态信号的稳定持续时间是否超过预定时间，例如电机驱动模块处于刹车状态时，光电开关10指示断路器40处于合闸状态，稳定持续时间若超过5秒，则向开关电源50发送控制信号，控制开关电源50关闭。

作为可选的实施方式，电机驱动模块30为SGM42609电机驱动芯片。

作为可选的实施方式，MCU20为STM8S芯片。

在可选的实施例中，还包括一个手动/自动模式切换模块，如图3所示，在STM8S芯片的引脚PD2上接一个电路，由一个拨码开关控制断路器的手动/自动模式切换。

在可选的实施例中，还包括一个信号指示灯，由开关电源50供电，接在STM8S芯片的引脚PD3上，用于指示开关电源50处于正常模式或低功耗模式。

本实施例公开的断路器，采用光电开关采集断路器开关的合闸/分闸位置信号，微控制单元通过处理合闸/分闸位置信号，产生动作信号并将动作信号发送至电机驱动模块，电机驱动模块根据接收到的动作信号驱动电机转动，进而控制断路器的分/合闸，由于采用新款开关电源，省去常用的三端稳压管和场效应管，降低使用成本，有效提高断路器的使用效率。

虽然结合附图描述了本实用新型的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (7)

1.一种断路器，其特征在于，包括：光电开关(10)、微控制单元MCU(20)和电机驱动模块(30)；

其中，

所述光电开关(10)，用于采集合闸/分闸位置信号，并将所述合闸/分闸位置信号发送至所述MCU(20)；

所述MCU(20)将所述合闸/分闸位置信号发送至所述电机驱动模块(30)，所述电机驱动模块(30)用于根据所述合闸/分闸位置信号转动，进而控制所述断路器(40)的分/合闸。

2.根据权利要求1所述的断路器，其特征在于，还包括：

开关电源(50)，所述MCU(20)与所述开关电源(50)连接，用于向所述开关电源(50)发送控制所述开关电源(50)开启或者关断的电平信号。

3.根据权利要求1所述的断路器，其特征在于，在所述合闸/分闸位置信号控制所述电机驱动模块(30)的第一指定引脚(31)输入高电平时，所述电机驱动模块(30)正转；在所述合闸/分闸位置信号控制所述电机驱动模块(30)的第二指定引脚(32)输入高电平时，所述电机驱动模块(30)反转；在所述合闸/分闸位置信号控制所述第一指定引脚(31)和所述第二指定引脚(32)均输入高电平时，所述电机驱动模块(30)刹车。

4.根据权利要求1所述的断路器，其特征在于，在所述MCU(20)输出高电平时控制所述开关电源(50)关闭；在所述MCU(20)输出低电平时控制所述开关电源(50)开启。

5.根据权利要求1所述的断路器，其特征在于，所述MCU(20)还用于接收指示信号，并在所述指示信号指示所述断路器(40)的状态稳定的持续时间大于预定阈值时，向所述开关电源(50)发送用于控制所述开关电源(50)关断的控制信号；其中，所述指示信号用于指示所述断路器(40)的状态。

6.根据权利要求1所述的断路器，其特征在于，所述电机驱动模块(30)为SGM42609电机驱动芯片。

7.根据权利要求1至5中任一所述的断路器，其特征在于，所述MCU(20)为STM8S芯片。