CN207853190U - 一种带电自锁的开关柜安全防护装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种开关柜安全防护装置，特别涉及一种带电自锁的开关柜安全防护装置。本实用新型包括控制电路、信号调理电路以及供电电路，所述控制电路的信号输入端与信号调理电路的信号输出端相连，控制电路的信号输出端与继电器电路的信号输入端相连，信号调理电路的信号输入端与用于检测电信号的电磁感应线圈的信号输出端相连，所述继电器电路的信号输出端通过电磁铁与机械锁相连接，供电电路用于为控制电路、信号调理电路以及继电器电路供电。本实用新型是一种将电磁铁与开关柜机械锁相结合组成的一种内部带电自锁的装置，本实用新型不仅结构简单，使用方便，而且能够防止人员误操作而引发电力安全事故，是一种安全可靠的安全防护装置。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种开关柜安全防护装置，特别涉及一种带电自锁的开关柜安全防护装置。
背景技术
现有的电力行业在对高压开关柜体进行检修时，由于高压开关柜经常处于带电状态，使得在维修时，维修点与带电位置接近，所以在维修时容易引起误碰电导致事故的发生，且由于带电体与非带电部位接近，经常会引起操作者心理恐慌，导致操作者身体不稳定而引起误碰电事故的发生，像变电站这类常年保持带电的设施中，安全防控就显得极为重要。
目前的变电站开关柜缺少有效的防护装置，以提高人员以及变电站安全，因此亟需提出一种带电自锁的开关柜安全防护装置。
实用新型内容
本实用新型为了克服上述现有技术的不足，提供了一种带电自锁的开关柜安全防护装置，本实用新型的结构简单、使用方便、能够有效地防止电力安全事故的发生。
为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术措施：
一种带电自锁的开关柜安全防护装置包括控制电路、信号调理电路以及供电电路，所述控制电路的信号输入端与信号调理电路的信号输出端相连，控制电路的信号输出端与继电器电路的信号输入端相连，所述信号调理电路的信号输入端与用于检测电信号的电磁感应线圈的信号输出端相连，所述继电器电路的信号输出端通过电磁铁与机械锁相连接，所述供电电路用于为控制电路、信号调理电路以及继电器电路供电。
本实用新型还可以通过以下技术措施进一步实现。
优选的，所述电磁铁内设置有一根可伸缩的锁芯，所述锁芯远离电磁铁的一端伸入至机械锁中。
优选的，所述控制电路包括单片机，所述单片机的型号为stc12c5a60s2，stc12c5a60s2芯片的引脚2与信号调理电路相连接，stc12c5a60s2芯片的引脚25与继电器电路相连接，stc12c5a60s2芯片的引脚41与供电电路相连接。
优选的，所述信号调理电路包括运算放大器，所述运算放大器的芯片型号为TL071，TL071芯片的引脚2分别连接第二滑动电阻R2的滑动端以及第四电阻R4的一端，所述第二滑动电阻R2的一端连接第三电阻R3的一端，第三电阻R3的另一端接地，所述第二滑动电阻R2的另一端连接电源，所述第四电阻R4的另一端分别连接TL071芯片的引脚6、第十电容C10的一端、第五滑动电阻R5的一端，所述第五滑动电阻R5的滑动端连接stc12c5a60s2芯片的引脚2，所述第五滑动电阻R5的另一端通过第六电阻R6接地，TL071芯片的引脚7分别连接第九电容C9的一端以及电源，所述第九电容C9的另一端以及第十电容C10的另一端均接地，TL071芯片的引脚3通过电桥与电磁感应线圈相连。
进一步的，所述电磁感应线圈包括第八电容C8和第一电感L1，所述第八电容C8的一端以及第一电感L1的一端均连接电桥的一端，所述第八电容C8的另一端连接电桥的另一端，所述第一电感L1的另一端与外部接口相连接。
进一步的，所述继电器电路包括第一三极管Q1，所述第一三极管Q1的基极分别连接第七电阻R7的一端以及第八电阻R8的一端，所述第八电阻R8的另一端与stc12c5a60s2芯片的引脚25相连，所述第七电阻R7的另一端分别与第三二极管D3的正极、第一三极管Q1的发射极以及型号为HK4100F的继电器的引脚5相连接，所述第三二极管D3的负极连接电源，第一三极管Q1的集电极接地，所述继电器的引脚1连接外部接口。
更进一步的，所述供电电路包括供电芯片，所述供电芯片的型号为LM117芯片，所述LM117芯片的引脚3分别连接第三电容C3的一端、外部接口并接地，所述第三电容C3的另一端分别与第一电容C1的一端、第二电容C2的一端、第一发光二极管D1的负极并接地，所述第一发光二极管D1的正极与第一电阻R1的一端相连，所述第一电阻R1的另一端分别与第一电容C1的另一端、第二电容C2的另一端、LM117芯片的引脚2以及电源相连接。
本实用新型的有益效果在于：
1)、本实用新型包括控制电路、信号调理电路、电磁感应线圈、继电器电路、电磁铁、机械锁以及供电电路，本安全防护装置设置于机柜内部，本实用新型是一种将电磁铁与开关柜机械锁相结合组成的一种内部带电自锁的装置，本实用新型不仅结构简单，使用方便，而且能够有效的防止人员误操作而引发电力安全事故，是一种安全可靠的安全防护装置。
2)、所述控制电路包括单片机，所述单片机的型号为stc12c5a60s2，stc12c5a60s2芯片的成本低廉，处理信号速度快，可靠性高；所述信号调理电路包括运算放大器，所述运算放大器的芯片型号为TL071，TL071芯片是一款低噪音JFET输入运算放大器，TL071芯片的输入阻抗很高，它对微小的电压变化极为灵敏；所述供电芯片的型号为LM117芯片，LM117芯片的供电稳定，能够为各个电路提供稳定的电力支持。
附图说明
图1为本实用新型的结构图；
图2为本实用新型的结构原理框图；
图3为本实用新型的控制电路的原理图；
图4为本实用新型的信号调理电路和电磁感应线圈的原理图；
图5为本实用新型的继电器电路的原理图；
图6为本实用新型的供电电路的原理图。
图中的附图标记含义如下：
10—控制电路 20—信号调理电路 30—电磁感应线圈
40—继电器电路 50—电磁铁 60—机械锁
70—供电电路
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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，本领域普通技术人员在没有做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。
如图1、2所示，一种带电自锁的开关柜安全防护装置包括控制电路10、信号调理电路20以及供电电路70，所述控制电路10的信号输入端与信号调理电路20的信号输出端相连，控制电路10的信号输出端与继电器电路40的信号输入端相连，所述信号调理电路20的信号输入端与用于检测电信号的电磁感应线圈30的信号输出端相连，所述继电器电路40的信号输出端通过电磁铁50与机械锁60相连接，所述供电电路70用于为控制电路10、信号调理电路20以及继电器电路40供电。所述电磁铁50内设置有一根可伸缩的锁芯，所述锁芯远离电磁铁50的一端伸入至机械锁60中。
所述电磁铁50放置于机械锁60附近。
如图3所示，所述控制电路10包括单片机，所述单片机的型号为stc12c5a60s2，stc12c5a60s2芯片的引脚2与信号调理电路20相连接，stc12c5a60s2芯片的引脚25与继电器电路40相连接，stc12c5a60s2芯片的引脚41与供电电路70相连接。
如图4所示，所述信号调理电路20包括运算放大器，所述运算放大器的芯片型号为TL071，TL071芯片的引脚2分别连接第二滑动电阻R2的滑动端以及第四电阻R4的一端，所述第二滑动电阻R2的一端连接第三电阻R3的一端，第三电阻R3的另一端接地，所述第二滑动电阻R2的另一端连接电源，所述第四电阻R4的另一端分别连接TL071芯片的引脚6、第十电容C10的一端、第五滑动电阻R5的一端，所述第五滑动电阻R5的滑动端连接stc12c5a60s2芯片的引脚2，所述第五滑动电阻R5的另一端通过第六电阻R6接地，TL071芯片的引脚7分别连接第九电容C9的一端以及电源，所述第九电容C9的另一端以及第十电容C10的另一端均接地，TL071芯片的引脚3通过电桥与电磁感应线圈30相连。
如图4所示，所述电磁感应线圈30包括第八电容C8和第一电感L1，所述第八电容C8的一端以及第一电感L1的一端均连接电桥的一端，所述第八电容C8的另一端连接电桥的另一端，所述第一电感L1的另一端与外部接口相连接。
电磁感应线圈30是通过线圈检测器来拾取交流电线发出的电磁场，交流电线的电磁场通过电磁感应线圈30产生电压，电压经电桥整流后送至运算放大器TL071的同相输入脚进行放大。
运算放大器TL071是一款低噪音JFET输入运算放大器，电压开环增益约为100dB，具有低谐波失真，低输出偏置电流和偏置电压，运算放大器TL071的输入阻抗很高，它对微小的电压变化极为灵敏。反相输入引脚用于将可调电阻设置成可调电压，第三电阻R3在可调电阻旋到头时可起到保护作用，第四电阻R4是反馈电阻，控制运算放大器TL071的输出电压大小。
第五滑动电阻R5为可调电阻，经过运算放大器TL071放大的电压信号，经第五滑动电阻R5调节后送至单片机的AD信号输入脚P1.5，经过内部滤波采样处理，获取电压大小。单片机通过分析电压，判断出开关柜是否带电，进而通过继电器电路40来控制继电器的开合，继电器动作后，电磁铁50的锁芯会做相应收缩，进而控制机械锁60，起到稳定的安全防护控制。
如图5所示，所述继电器电路40包括第一三极管Q1，所述第一三极管Q1的基极分别连接第七电阻R7的一端以及第八电阻R8的一端，所述第八电阻R8的另一端与stc12c5a60s2芯片的引脚25相连，所述第七电阻R7的另一端分别与第三二极管D3的正极、第一三极管Q1的发射极以及型号为HK4100F的继电器的引脚5相连接，所述第三二极管D3的负极连接电源，第一三极管Q1的集电极接地，所述继电器的引脚1连接外部接口。
如图6所示，所述供电电路70包括供电芯片，所述供电芯片的型号为LM117芯片，所述LM117芯片的引脚3分别连接第三电容C3的一端、外部接口并接地，所述第三电容C3的另一端分别与第一电容C1的一端、第二电容C2的一端、第一发光二极管D1的负极并接地，所述第一发光二极管D1的正极与第一电阻R1的一端相连，所述第一电阻R1的另一端分别与第一电容C1的另一端、第二电容C2的另一端、LM117芯片的引脚2以及电源相连接。
本实用新型在使用时，可以与现有技术中的软件配合来进行使用。下面结合现有技术中的软件对本实用新型的工作原理进行描述，但是必须指出的是：与本实用新型相配合的软件不是本实用新型的创新部分，也不是本实用新型的组成部分。
本实用新型把一个电磁铁50放置于机械锁60附近，电磁铁50中有一根可伸缩的锁芯，当安全防护装置从开关柜内部触点检测到带电信号时，电磁感应线圈30会将该电压信号传至信号调理电路20，所述信号调理电路20对电压进行处理后，将处理后的电压送入至单片机中进行处理，处理之后经过继电器电路40控制电磁铁50的锁芯伸缩进机械锁60，从而控制开关柜，如果电磁铁50接收到电信号则伸出锁芯从内部锁死机械锁60，此时无法从开关柜外部打开柜门；当电磁铁50失去电信号之后会将锁芯收回，此时开关柜能从外部打开。本实用新型能够有效的防止人员误操作而引发电力安全事故，是一种行之有效的安全防护装置。
Claims (7)
1.一种带电自锁的开关柜安全防护装置，其特征在于：包括控制电路(10)、信号调理电路(20)以及供电电路(70)，所述控制电路(10)的信号输入端与信号调理电路(20)的信号输出端相连，控制电路(10)的信号输出端与继电器电路(40)的信号输入端相连，所述信号调理电路(20)的信号输入端与用于检测电信号的电磁感应线圈(30)的信号输出端相连，所述继电器电路(40)的信号输出端通过电磁铁(50)与机械锁(60)相连接，所述供电电路(70)用于为控制电路(10)、信号调理电路(20)以及继电器电路(40)供电。
2.如权利要求1所述的一种带电自锁的开关柜安全防护装置，其特征在于：所述电磁铁(50)内设置有一根可伸缩的锁芯，所述锁芯远离电磁铁(50)的一端伸入至机械锁(60)中。
3.如权利要求1或2所述的一种带电自锁的开关柜安全防护装置，其特征在于：所述控制电路(10)包括单片机，所述单片机的型号为stc12c5a60s2，stc12c5a60s2芯片的引脚2与信号调理电路(20)相连接，stc12c5a60s2芯片的引脚25与继电器电路(40)相连接，stc12c5a60s2芯片的引脚41与供电电路(70)相连接。
4.如权利要求3所述的一种带电自锁的开关柜安全防护装置，其特征在于：所述信号调理电路(20)包括运算放大器，所述运算放大器的芯片型号为TL071，TL071芯片的引脚2分别连接第二滑动电阻R2的滑动端以及第四电阻R4的一端，所述第二滑动电阻R2的一端连接第三电阻R3的一端，第三电阻R3的另一端接地，所述第二滑动电阻R2的另一端连接电源，所述第四电阻R4的另一端分别连接TL071芯片的引脚6、第十电容C10的一端、第五滑动电阻R5的一端，所述第五滑动电阻R5的滑动端连接stc12c5a60s2芯片的引脚2，所述第五滑动电阻R5的另一端通过第六电阻R6接地，TL071芯片的引脚7分别连接第九电容C9的一端以及电源，所述第九电容C9的另一端以及第十电容C10的另一端均接地，TL071芯片的引脚3通过电桥与电磁感应线圈(30)相连。
5.如权利要求4所述的一种带电自锁的开关柜安全防护装置，其特征在于：所述电磁感应线圈(30)包括第八电容C8和第一电感L1，所述第八电容C8的一端以及第一电感L1的一端均连接电桥的一端，所述第八电容C8的另一端连接电桥的另一端，所述第一电感L1的另一端与外部接口相连接。
6.如权利要求5所述的一种带电自锁的开关柜安全防护装置，其特征在于：所述继电器电路(40)包括第一三极管Q1，所述第一三极管Q1的基极分别连接第七电阻R7的一端以及第八电阻R8的一端，所述第八电阻R8的另一端与stc12c5a60s2芯片的引脚25相连，所述第七电阻R7的另一端分别与第三二极管D3的正极、第一三极管Q1的发射极以及型号为HK4100F的继电器的引脚5相连接，所述第三二极管D3的负极连接电源，第一三极管Q1的集电极接地，所述继电器的引脚1连接外部接口。
7.如权利要求6所述的一种带电自锁的开关柜安全防护装置，其特征在于：所述供电电路(70)包括供电芯片，所述供电芯片的型号为LM117芯片，所述LM117芯片的引脚3分别连接第三电容C3的一端、外部接口并接地，所述第三电容C3的另一端分别与第一电容C1的一端、第二电容C2的一端、第一发光二极管D1的负极并接地，所述第一发光二极管D1的正极与第一电阻R1的一端相连，所述第一电阻R1的另一端分别与第一电容C1的另一端、第二电容C2的另一端、LM117芯片的引脚2以及电源相连接。
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