CN208061886U - 重合闸开关运动智能控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种重合闸开关运动智能控制系统，包括主控模块、电源管理模块、省电模块、控制信号及监控信号模块和马达驱动模块，其特征在于：所述主控模块分别与电源管理模块、省电模块、马达驱动模块、控制信号与监控信号模块电路连接，所述电源管理模块分别与省电模块、马达驱动模块电路连接，同时也介绍了该系统的控制方法。该重合闸开关采用马达运动的规划管理和优化的电源设计，应用高速的MCU作控制运算、检测，将所有计算检测及集于一身，精确度更高，并且具备学习功能，除了增加电机和运动器件的寿命以外，还能缩短合闸、分闸的时间，而且整个过程噪声小，系统运行更加顺畅。

Description

重合闸开关运动智能控制系统

技术领域

本实用新型涉及重合闸技术领域，尤其是一种重合闸开关运动智能控制系统。

背景技术

重合闸在运动的过程中有四个位置需要检测。大部分厂家都是采用霍尔传感器、微动开关等等作为位置检测，同时也普遍采用简易开关电源，造成可靠性不佳的问题。在新的重合闸设计中，采用一种全新的技术作位置检测、反馈，没有用位置传感器，进一步增强了系统的可靠性，和现在市场上所有的重合闸匀速运动相比，性能明显提升。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种控制精度高、运行稳定和使用寿命长的重合闸开关运动智能控制系统，能够避免采用霍尔传感器引起的电磁干扰而引起的不动作或误动作，使其系统进一步的简化，更增加系统的稳定性。

本实用新型的技术方案为：一种重合闸开关运动智能控制系统，包括主控模块、电源管理模块、省电模块、控制信号及监控信号模块和马达驱动模块，其特征在于：所述主控模块分别与电源管理模块、省电模块、马达驱动模块、控制信号与监控信号模块电路连接，所述电源管理模块分别与省电模块、马达驱动模块电路连接。

一种重合闸开关运动智能控制系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1对重合闸进行上电，根据用户欠费状态，输入控制信号，使得电表箱外置重合闸在用户欠费时执行分闸动作，在用户续费时执行合闸动作；

S2如在执行分、合闸动作时出现故障，则启动报警功能，完成分、合闸动作后，进入省电模式。

所述步骤S1中，出厂前根据对重合闸进行开关动作的预定位置，对所配置马达动作过程中的旋转速度、时间进行反复测试，确保通过马达驱动手柄进行完整动作，同时将该标准动作拟合成马达驱动电流变化曲线，在马达实际执行分、合闸动作时，以对应的马达驱动电流变化曲线作为运动参照。

所述步骤S1中，马达驱动电流变化曲线分为用于分闸的马达驱动电流变化曲线以及用于合闸的马达驱动电流变化曲线。

所述步骤S1中，根据所接收的控制信号是否达到既定值来执行分、合闸动作。

所述步骤S1中，执行分/合闸动作的具体步骤为：

S11当所接收的控制信号并非既定值时，保持重合闸分/合闸的初始状态并进入省电模式；

S12如该控制信号到达既定值，则判断属于自动或手动模式，如为手动模式，则手动进行重合闸分/合闸动作，如为自动模式，则自动进行重合闸分/合闸动作。

所述步骤S2中，故障报警的具体步骤为：

S21在日常进行完整的合闸或分闸动作，如操作成功，则属于正常状态，如操作不成功，则进入下一步骤；

S22重复操作3次，如有一次操作成功，则保持正常状态，如操作不成功，则进入故障报错状态，进行红色LED闪烁报警。

本实用新型的有益效果为：该重合闸开关采用马达运动的规划管理和优化的电源设计，应用高速的MCU作控制运算、检测，将所有计算检测及集于一身，精确度更高，并且具备学习功能，除了增加电机和运动器件的寿命以外，还能缩短合闸、分闸的时间，而且整个过程噪声小，系统运行更加顺畅。

附图说明

图1为本实用新型的电路框图。

图2为本实用新型电源管理模块A部分的电路图；

图3为本实用新型电源管理模块B部分的电路图；

图4为本实用新型主控模块的电路图；

图5为本实用新型第二接口的电路图；

图6为本实用新型省电模块的电路图；

图7为本实用新型控制信号与监控信号模块的电路图；

图8为本实用新型马达驱动模块的电路图。

图9为本实用新型分闸时的马达驱动电流变化曲线图；

图10为本实用新型合闸时的马达驱动电流变化曲线图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：

如图1所示，一种重合闸开关运动智能控制系统，包括主控模块、电源管理模块、省电模块、控制信号及监控信号模块和马达驱动模块，其特征在于：所述主控模块分别与电源管理模块、省电模块、马达驱动模块、控制信号与监控信号模块电路连接，所述电源管理模块分别与省电模块、马达驱动模块电路连接。

如图2、3所示，所述电源管理模块包括VCC端，所述VCC端分别连接稳压二极管D18负极端和二极管D9负极端，稳压二极管D18正极端接地，二极管D9正极端与三极管Q4的发射极连接，三极管Q4的集电极与电阻R11的一端连接，三极管Q4的基极分别与稳压二极管D8的负极和电阻R15的一端连接，电阻R15的另一端连接在电阻R11和三极管Q4的集电极之间，稳压二极管D8的正极接地，电阻R11的另一端与电阻R4一端连接，电阻R4的另一端分别与电阻R1和晶闸管Q1的A端连接，电阻R1与第一接口（电源接口）3端相连，第一接口（电源接口）1端接地，晶闸管的G端与二极管D2的负极端连接，二极管D2的正极端与三极管Q3的集电极连接，三极管Q3的发射极分别与电阻R5和电阻R30的一端连接，三极管Q3的基极分别与电阻R30的另一端和电阻R16的一端连接，电阻R5的另一端与晶闸管Q1的A端连接，晶闸管Q1的G端和K端之间连接有电容C14，电阻R16的另一端连接至三极管Q6的集电极，三极管Q6的发射极接地，三极管Q6的基极通过电阻R18连接至D_power端，晶闸管Q1的K端与二极管D1的正极端连接，自二极管D1的正极端到第一接口（电源接口）的接地端之间串联设置有电阻R6和电阻R12，自二极管D1的负极端到第一接口（电源接口）的接地端之间设置有极性电容C2；

二极管D1的负极端与N-MOS管Q2的漏极连接，N-MOS管Q2的栅极与电阻R10一端连接，电阻R10与芯片U1的DRV端连接，自N-MOS管Q2的漏极至芯片U1的VCC端之间串联设置有电阻R7和电阻R13，N-MOS管Q2的源极分别与电阻R2、R3和R9连接，电阻R9的另一端与芯片U1的CS端连接，电阻R2、R3为并联设置后分别与芯片U1的GND端、电感L1的一端连接，两个二极管D3和D4并联设置且正极端接地及负极端设置在电阻R2和电感L1之间，芯片U1的FB端分别与电阻R14和电阻R17连接，电阻R14的另一端分别与二极管D6的负极端和电容C3一端连接，电阻R17的另一端与芯片U1的2端之间设置有电容C4，电容C3另一端连接至电阻R17和电容C4之间的接线，自电阻R13到芯片U1的VCC端之间的导线上依次连接有电容C5和电阻R19一端，电阻R19另一端连接至二极管D10的负极端，二极管D10的正极端通过接线分别与二极管D6的正极端和电感L1连接，电感L1分别与接地的极性电容C1和电阻R8连接，极性电容C1和电阻R8之间的接线上设置有12V端，电阻R8的另一端分别与二极管D5的正极、稳压二极管D7的负极连接，稳压二极管D7的正极接地，二极管D5的负极与VCC端连接；

如图4、5所示，所述主控模块包括芯片U2，芯片U2的1端接地，芯片U2的5端与电源管理模块的D_power端连接，与芯片U2的16端通过接线与省电模块的3.3V电压端连接且该接线并联电容C8和极性电容C9后接地，芯片U2的15端（PC1）、14端（PC0）和4端（RST）分别与第二接口（主控接口）的2、3、4端连接，第二接口（主控接口）的1端与VCC端连接且5端接地，芯片U2的10端连接手/自动切换键SW1后接地，芯片U2的2端（AIN0）与电阻R32一端连接，电阻R32另一端串联设置有可变电阻RV1，芯片U2的3端（AIN1）与可变电阻的1端连接，可变电阻的3端接地，芯片U2的9端通过电阻R31连接至三极管Q7的基极，三极管Q7的发射极接地，三极管Q7的集电极与发光二极管D19的负极连接，发光二极管D19的正极连接至控制信号及监控信号模块的VV端，芯片U2的12端、13端分别与控制信号及监控信号模块的b_FC端、b_KC端连接，芯片U2的11端、7端、8端分别与马达驱动模块的b_level端、b_FZ端和b_HZ端连接；

如图6所示，所述省电模块包括芯片U4，芯片U4的VOUT端与3.3V电压端连接，芯片U4的GND端接地，芯片U4的GND端和VOUT端之间设置有电容C16，芯片U4的VIN端与VCC端连接且芯片U4的VIN端和GND端之间设置有电容C15；

如图7所示，所述控制信号及监控信号模块包括第三接口（控制接口）和第四接口（监控接口），第三接口（控制接口）的2端与二极管D12正极连接，二极管D12负极依次串联电阻R20、R21并连接至发光二极管D11正极，稳压二极管D13和电阻R22并联后一端接地且接地端与电容C7一端连接，稳压二极管D13的正极接地，稳压二极管D13和电阻R22并联后另一端与发光二极管D11负极连接并引出b_KC端，电阻R21和发光二极管D11正极之间的接线与电容C7另一端并引出VV端，第四接口（监控接口）的1端、2端和第三接口（控制接口）的1端通过接线连接且该接线与二极管D14的正极相连，二极管D14的负极依次串联电阻R23、R24，稳压二极管D15、电阻R26、电容C11并联设置后一端接地且另一端与电阻R24连接并引出b_FC端，稳压二极管D15的正极接地；

如图8所示，所述马达驱动模块包括芯片U3，芯片U3的1端连接电阻R25后接地，芯片U3的2端连接电阻R27后引出b_FZ端，芯片U3的3端连接电阻R28后引出b_HZ端，芯片U3的8端和6端之间并联设置有电容C12和MG1，芯片U3的7端通过接线与电容C13连接且该接线连接至电源管理模块的12V端，芯片U3的5端通过接线分别与电容C13、电阻R29连接并引出b_level端，电阻R29另一端接地。

所述芯片U1、U2、U3、U4分别采用IC-6、HR7P169B、SGD2021、HT7533芯片。

一种重合闸开关运动智能控制系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1对重合闸进行上电，根据用户欠费状态，通过控制信号KC使得电表箱外置重合闸在用户欠费时执行分闸动作，在用户续费时执行合闸动作；

S2如在执行分、合闸动作时出现故障，则根据监控信号FC启动报警功能，完成分、合闸动作后，进入省电模式。

所述步骤S1中，出厂前根据对重合闸进行开关动作的预定位置，对所配置马达动作过程中的旋转速度、时间进行反复测试，确保通过马达驱动手柄进行完整动作，同时将该标准动作拟合成马达驱动电流变化曲线，在马达实际执行分、合闸动作时，以对应的马达驱动电流变化曲线作为运动参照。

所述步骤S1中，马达驱动电流变化曲线分为用于分闸的马达驱动电流变化曲线（如图9所示）以及用于合闸的马达驱动电流变化曲线（如图10所示），合闸和分闸的马达驱动电流变化曲线为含有不同行走段的加减速多段柔性曲线组合，精确度和位置之比能做到1‰秒。

所述步骤S1中，根据所接收的控制信号是否达到既定值（为1）来执行分、合闸动作。

所述步骤S1中，执行分/合闸动作的具体步骤为：

S11当所接收的控制信号并非既定值时，保持重合闸分/合闸的初始状态并进入省电模式；

S12如该控制信号到达既定值，则判断属于自动或手动模式，如为手动模式，则手动进行重合闸分/合闸动作，如为自动模式，则自动进行重合闸分/合闸动作。

所述步骤S2中，故障报警的具体步骤为：

S21在日常进行完整的合闸或分闸动作，如操作成功，则属于正常状态，如操作不成功，则进入下一步骤；

S22重复操作3次，如有一次操作成功，则保持正常状态，如操作不成功，则进入故障报错状态，进行红色LED闪烁报警。

上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理和最佳实施例，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。

Claims (3)

1.一种重合闸开关运动智能控制系统，包括主控模块、电源管理模块、省电模块、控制信号及监控信号模块和马达驱动模块，其特征在于：所述主控模块分别与电源管理模块、省电模块、马达驱动模块、控制信号与监控信号模块电路连接，所述电源管理模块分别与省电模块、马达驱动模块电路连接。

2.根据权利要求1所述的重合闸开关运动智能控制系统，其特征在于：所述电源管理模块包括VCC端，所述VCC端分别连接稳压二极管D18负极端和二极管D9负极端，稳压二极管D18正极端接地，二极管D9正极端与三极管Q4的发射极连接，三极管Q4的集电极与电阻R11的一端连接，三极管Q4的基极分别与稳压二极管D8的负极和电阻R15的一端连接，电阻R15的另一端连接在电阻R11和三极管Q4的集电极之间，稳压二极管D8的正极接地，电阻R11的另一端与电阻R4一端连接，电阻R4的另一端分别与电阻R1和晶闸管Q1的A端连接，电阻R1与第一接口3端相连，第一接口1端接地，晶闸管的G端与二极管D2的负极端连接，二极管D2的正极端与三极管Q3的集电极连接，三极管Q3的发射极分别与电阻R5和电阻R30的一端连接，三极管Q3的基极分别与电阻R30的另一端和电阻R16的一端连接，电阻R5的另一端与晶闸管Q1的A端连接，晶闸管Q1的G端和K端之间连接有电容C14，电阻R16的另一端连接至三极管Q6的集电极，三极管Q6的发射极接地，三极管Q6的基极通过电阻R18连接至D_power端，晶闸管Q1的K端与二极管D1的正极端连接，自二极管D1的正极端到第一接口的接地端之间串联设置有电阻R6和电阻R12，自二极管D1的负极端到第一接口的接地端之间设置有极性电容C2；

二极管D1的负极端与N-MOS管Q2的漏极连接，N-MOS管Q2的栅极与电阻R10一端连接，电阻R10与芯片U1的DRV端连接，自N-MOS管Q2的漏极至芯片U1的VCC端之间串联设置有电阻R7和电阻R13，N-MOS管Q2的源极分别与电阻R2、R3和R9连接，电阻R9的另一端与芯片U1的CS端连接，电阻R2、R3为并联设置后分别与芯片U1的GND端、电感L1的一端连接，两个二极管D3和D4并联设置且正极端接地及负极端设置在电阻R2和电感L1之间，芯片U1的FB端分别与电阻R14和电阻R17连接，电阻R14的另一端分别与二极管D6的负极端和电容C3一端连接，电阻R17的另一端与芯片U1的2端之间设置有电容C4，电容C3另一端连接至电阻R17和电容C4之间的接线，自电阻R13到芯片U1的VCC端之间的导线上依次连接有电容C5和电阻R19一端，电阻R19另一端连接至二极管D10的负极端，二极管D10的正极端通过接线分别与二极管D6的正极端和电感L1连接，电感L1分别与接地的极性电容C1和电阻R8连接，极性电容C1和电阻R8之间的接线上设置有12V端，电阻R8的另一端分别与二极管D5的正极、稳压二极管D7的负极连接，稳压二极管D7的正极接地，二极管D5的负极与VCC端连接；

所述主控模块包括芯片U2，芯片U2的1端接地，芯片U2的5端与电源管理模块的D_power端连接，与芯片U2的16端通过接线与省电模块的3.3V电压端连接且该接线并联电容C8和极性电容C9后接地，芯片U2的15端(PC1)、14端(PC0)和4端(RST)分别与第二接口的2、3、4端连接，第二接口的1端与VCC端连接且5端接地，芯片U2的10端连接手/自动切换键SW1后接地，芯片U2的2端(AIN0)与电阻R32一端连接，电阻R32另一端串联设置有可变电阻RV1，芯片U2的3端(AIN1)与可变电阻的1端连接，可变电阻的3端接地，芯片U2的9端通过电阻R31连接至三极管Q7的基极，三极管Q7的发射极接地，三极管Q7的集电极与发光二极管D19的负极连接，发光二极管D19的正极连接至控制信号及监控信号模块的VV端，芯片U2的12端、13端分别与控制信号及监控信号模块的b_FC端、b_KC端连接，芯片U2的11端、7端、8端分别与马达驱动模块的b_level端、b_FZ端和b_HZ端连接；

所述省电模块包括芯片U4，芯片U4的VOUT端与3.3V电压端连接，芯片U4的GND端接地，芯片U4的GND端和VOUT端之间设置有电容C16，芯片U4的VIN端与VCC端连接且芯片U4的VIN端和GND端之间设置有电容C15；

所述控制信号及监控信号模块包括第三接口和第四接口，第三接口的2端与二极管D12正极连接，二极管D12负极依次串联电阻R20、R21并连接至发光二极管D11正极，稳压二极管D13和电阻R22并联后一端接地且接地端与电容C7一端连接，稳压二极管D13的正极接地，稳压二极管D13和电阻R22并联后另一端与发光二极管D11负极连接并引出b_KC端，电阻R21和发光二极管D11正极之间的接线与电容C7另一端并引出VV端，第四接口的1端、2端和第三接口的1端通过接线连接且该接线与二极管D14的正极相连，二极管D14的负极依次串联电阻R23、R24，稳压二极管D15、电阻R26、电容C11并联设置后一端接地且另一端与电阻R24连接并引出b_FC端，稳压二极管D15的正极接地；

所述马达驱动模块包括芯片U3，芯片U3的1端连接电阻R25后接地，芯片U3的2端连接电阻R27后引出b_FZ端，芯片U3的3端连接电阻R28后引出b_HZ端，芯片U3的8端和6端之间并联设置有电容C12和MG1，芯片U3的7端通过接线与电容C13连接且该接线连接至电源管理模块的12V端，芯片U3的5端通过接线分别与电容C13、电阻R29连接并引出b_level端，电阻R29另一端接地。

3.根据权利要求2所述的重合闸开关运动智能控制系统，其特征在于：所述芯片U1、U2、U3、U4分别采用IC-6、HR7P169B、SGD2021、HT7533芯片。