CN211577699U - 一种具备远程监控功能的智能开关 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种智能开关，尤其为一种具备远程监控功能的智能开关，包括“电源转换(AC220V‑DC5V/Others)”模块、“稳压器(DC5V/Others‑DC3.3V)”模块、零序互感器、漏电保护电路、CMOS或门、漏电保护选择开关、电流互感器、火线电流调理电路、电压互感器、电压调理电路、电能计量模块、继电器、继电器驱动电路、继电器反馈电路、中央处理器MCU、Micro‑USB电路等，本实用新型的智能开关不仅能提供保护功能，实时地采集设备的用电信息，并将用电信息实时地上传至云端等服务侧，以供用户远程查看，有助于服务侧在对这些用电信息进行分析后给出分析结果，从而指导用户的用电行为，真正做到安全用电，智慧用电。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种智能开关，尤其是一种具备远程监控功能的智能开关。
背景技术
电力物联网的发展将会随着国家电网于2019年发布《泛在电力物联网白皮书2019》而迎来快速发展，电力物联网的发展离不开智能型用电开关。随着社会进入大数据时代，企业和政府都加大了对云计算、物联网和宽带建设的重视，智能供配系统的建设进入了高速发展的阶段。
传统的开关不具备远程管理功能，需要工作人员现场进行控制，效率低且容易出错。
实用新型内容
本实用新型的一个目的是通过提出一种具备远程监控功能的智能开关，以解决上述背景技术中提出的缺陷。
本实用新型采用的技术方案如下：包括“电源转换(AC220V-DC5V/Others)”模块、“稳压器(DC5V/Others-DC3.3V)”模块、零序互感器、漏电保护电路、CMOS或门、漏电保护选择开关、电流互感器、火线电流调理电路、电压互感器、电压调理电路、电能计量模块、继电器、继电器驱动电路、继电器反馈电路、中央处理器MCU、Micro-USB电路、温度测量电路、EEPROM模块、双色LED红/绿模块、485电路，所述“电源转换(AC220V-DC5V/Others)”模块与所述“稳压器(DC5V/Others-DC3.3V)”模块串联，且所述“电源转换(AC220V-DC5V/Others)”模块并联有火线和零线进行供电，所述“稳压器(DC5V/Others-DC3.3V)”模块与中央处理器MCU的电源接口电连接，所述中央处理器MCU的通信接口外接485电路并通过485总线连接到4G网关。
作为本实用新型的一种优选技术方案：所述继电器与火线连接。
作为本实用新型的一种优选技术方案：所述继电器、所述继电器驱动电路和所述CMOS或门串联，所述CMOS或门和所述继电器反馈电路分别电性连接到中央处理器MCU的两个I\O引脚。
作为本实用新型的一种优选技术方案：所述漏电保护电路分别与CMOS或门和中央处理器MCU电连接，所述漏电保护电路与所述CMOS或门之间连接有漏电保护选择开关。
作为本实用新型的一种优选技术方案：所述中央处理器MCU的SPI总线接口电连接电能计量模块，所述电能计量模块分别电连接有漏电电流调理电路、火线电流调理电路和电压调理电路。
作为本实用新型的一种优选技术方案：所述电压调理电路上连接有电压互感器，所述火线电流调理电路上连接有电流互感器，所述漏电保护电路和所述漏电电流调理电路共用一个零序互感器。
作为本实用新型的一种优选技术方案：所述中央处理器MCU的两个IO口分别电连接双色LED红/绿模块的红色LED和绿色LED。
作为本实用新型的一种优选技术方案：所述中央处理器MCU的I2C接口电连接EEPROM模块。
作为本实用新型的一种优选技术方案：所述中央处理器MCU的ADC接口电连接温度测量电路。
作为本实用新型的一种优选技术方案：所述中央处理器MCU的USART接口电连接Micro-USB电路。
本实用新型利用电能测量模组采集的电能信息，判断是否有短路、漏电、过压、欠压等非正常工作条件，根据预设的阈值，出发对配电回路的控制，同时可以通过远程监控来呈现配电回路的电能参数、报警信息，下发相关阈值的配置信息。可以很好的减少使用中人力的参与，提高效率和安全性。
附图说明
图1为本实用新型优选实施例的总电路图；
图2为本实用新型优选实施例中电流检测和拨码开关相结合的电路示意图；
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，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。
参照图1-2，本实用新型优选实施例提供了一种具备远程监控功能的智能开关，包括“电源转换(AC220V-DC5V/Others)”模块、“稳压器(DC5V/Others-DC3.3V)”模块、零序互感器、漏电保护电路、CMOS或门、漏电保护选择开关、电流互感器、火线电流调理电路、电压互感器、电压调理电路、电能计量模块、继电器、继电器驱动电路、继电器反馈电路、中央处理器MCU、Micro-USB电路、温度测量电路、EEPROM模块、双色LED红/绿模块、485电路，“电源转换(AC220V-DC5V/Others)”模块与“稳压器(DC5V/Others-DC3.3V)”模块串联，且“电源转换(AC220V-DC5V/Others)”模块并联有火线和零线进行供电，“稳压器(DC5V/Others-DC3.3V)”模块与中央处理器MCU的电源接口电连接，中央处理器MCU的通信接口外接485电路并通过485总线连接到4G网关。
本实施例中：继电器与火线连接，继电器、继电器驱动电路和CMOS或门串联，CMOS或门和继电器反馈电路分别电性连接到中央处理器MCU的两个I\O引脚。漏电保护电路分别与CMOS或门和中央处理器MCU电连接，漏电保护电路与CMOS或门之间连接有漏电保护选择开关。中央处理器MCU的SPI总线接口电连接电能计量模块，电能计量模块分别电连接有漏电电流调理电路、火线电流调理电路和电压调理电路。电压调理电路上连接有电压互感器，火线电流调理电路上连接有电流互感器，漏电保护电路和漏电电流调理电路共用一个零序互感器中央处理器MCU的两个IO口分别电连接双色LED红/绿模块的红色LED和绿色LED。中央处理器MCU的I2C接口电连接EEPROM模块。中央处理器MCU的ADC接口电连接温度测量电路。中央处理器MCU的USART接口电连接Micro-USB电路。
“电源转换(AC220V-DC5V/Others)”模块，用于把所连接电网中的交流电，直接在智能开关内部整流为适合部分电路模块使用的直流电，此直流电稳定性要求较低；
“稳压器(DC5V/Others-DC3.3V)”模块，用于把上述模块中得到的直流电进一步调整为MCU、Micro-USB电路等可以使用的，较为稳定的3.3V直流电压；
零序互感器，用于测量电路中零序电流，作为漏电保护的判断依据和漏电流计算的输入；
漏电保护电路，用于快速判断漏电流是否超过设定阈值，进行硬件保护或者软件保护；
CMOS或门，用于漏电压的硬件保护和软件保护的逻辑组合，有任何一个要求漏电保护，则会通过此逻辑门输出保护指令；
漏电保护选择开关为2挡式，当把档位拨动到一侧时，可实现硬件电路直接发现漏电并实现跳闸功能，当把档位拨到另一侧时，可通过软件和MCU控制来实现跳闸功能；此开关不限于某一种形式，实现同样功能的设计都在本专利诉求范围之内；
电流互感器，用于采集流经智能开关的电流，利用了电磁感应原理，把采集的信号输出给火线电流调理电路，此电流互感器的精度可以达到1％，这样大大降低了生产加工难度；
火线电流调理电路，用于接收上述电流互感器的输入信号，把电流转化为数字信号输送给电能计量模块；
电压互感器，用于输入到智能开关的交流电压，相比较差分采样，互感器起到了高低电压的隔离作用，同时大大降低了生产加工难度，相比较锰铜方案还降低了成本；
电压调理电路，会把差分采样到的高电压进行降压处理，即保证了电压采集的准确，同时也保证了把高电压转换到安全范围之内；
电能计量模块，用于功率电流、漏电流、电压采样的信息的处理后，通过SPI通信送给中央处理器MCU；
继电器用于控制智能开关的通断，这个继电器的另一个特别之处是上面自带的拨动柄，拨到上方时实现电路导通，同时前盖相关开口处拨动柄下方外露的颜色为红色以警示注意用电安全，将拨动柄拨到下方时实现电路断开，同时前盖相关开口处拨动柄上方外露的颜色为绿色以告知输出电路断开，另外，也可以通过产品内部的机构设计和电路设计实现远程控制拨动柄的上下跳动；
继电器驱动电路，用于直接驱动上述继电器的通断，保证了软件对开关通断的控制，使智能开关的远程开合得以实现；
继电器反馈电路，用于监控继电器的通断，进而让中央处理器MCU快速且准确得知智能开关的通断状态；
中央处理器MCU，用于整个智能开关系统的中枢控制，即实现了智能开关内部的信息收集、逻辑控制，又实现了和外部的通信功能，根据内嵌算法，通过继电器模组对电力回路进行控制；
Micro-USB电路，用于对内部控制部分进行调试和嵌入式程序烧录；
温度测量电路，用于测试智能开关内部的温度，温度传感器通过接插件把温度转化为阻值，再通过该温度测量电路把阻值变化对应电压的变化输出给MCU；
EEPROM模块，用于电压、电流、温度等信息的存储，保证重要数据不丢失，随时可以调取；
双色LED红/绿模块，通过透明材质的导光帽实现内部控制电路的LED故障灯灯光发出；
485电路，连接中央处理器MCU和4G网关，实现远程监控功能。
本实施例的具备远程监控功能的智能开关以VG54123A芯片为核心的漏电检测模组的漏电流保护输出信号、MCU控制漏电流保护的输出信号，共同作为或门7S32F的输入。如果漏电保护选择开关闭合，则或门7S32F收到来自任何一方的漏电保护请求信号，都会输出漏电保护指令，通过继电器模组断开继电器即断开智能开关。
而在生产测试过程中，会把漏电保护选择开关断开，或门7S32F只有来自MCU的漏电保护信号，这样就可以设定任何漏电保护阈值，测试本开关的漏电检测准确性。
对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (10)
1.一种具备远程监控功能的智能开关，其特征在于，包括“电源转换(AC220V-DC5V/Others)”模块、“稳压器(DC5V/Others-DC3.3V)”模块、零序互感器、漏电保护电路、CMOS或门、漏电保护选择开关、电流互感器、火线电流调理电路、电压互感器、电压调理电路、电能计量模块、继电器、继电器驱动电路、继电器反馈电路、中央处理器MCU、Micro-USB电路、温度测量电路、EEPROM模块、双色LED红/绿模块、485电路，所述“电源转换(AC220V-DC5V/Others)”模块与所述“稳压器(DC5V/Others-DC3.3V)”模块串联，且所述“电源转换(AC220V-DC5V/Others)”模块并联有火线和零线进行供电，所述“稳压器(DC5V/Others-DC3.3V)”模块与中央处理器MCU的电源接口电连接，所述中央处理器MCU的通信接口外接485电路并通过485总线连接到4G网关。
2.根据权利要求1所述的具备远程监控功能的智能开关，其特征在于：所述继电器与火线连接。
3.根据权利要求2所述的具备远程监控功能的智能开关，其特征在于：所述继电器、所述继电器驱动电路和所述CMOS或门串联，所述CMOS或门和所述继电器反馈电路分别电性连接到中央处理器MCU的两个I\O引脚。
4.根据权利要求1所述的具备远程监控功能的智能开关，其特征在于：所述漏电保护电路分别与CMOS或门和中央处理器MCU电连接，所述漏电保护电路与所述CMOS或门之间连接有漏电保护选择开关。
5.根据权利要求1所述的具备远程监控功能的智能开关，其特征在于：所述中央处理器MCU的SPI总线接口电连接电能计量模块，所述电能计量模块分别电连接有漏电电流调理电路、火线电流调理电路和电压调理电路。
6.根据权利要求5所述的具备远程监控功能的智能开关，其特征在于：所述电压调理电路上连接有电压互感器，所述火线电流调理电路上连接有电流互感器，所述漏电保护电路和所述漏电电流调理电路共用一个零序互感器。
7.根据权利要求1所述的具备远程监控功能的智能开关，其特征在于：所述中央处理器MCU的两个IO口分别电连接双色LED红/绿模块的红色LED和绿色LED。
8.根据权利要求1所述的具备远程监控功能的智能开关，其特征在于：所述中央处理器MCU的I2C接口电连接EEPROM模块。
9.根据权利要求1所述的具备远程监控功能的智能开关，其特征在于：所述中央处理器MCU的ADC接口电连接温度测量电路。
10.根据权利要求1所述的具备远程监控功能的智能开关，其特征在于：所述中央处理器MCU的USART接口电连接Micro-USB电路。
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| CN116794491A (zh) * | 2023-08-22 | 2023-09-22 | 悦芯科技股份有限公司 | 一种协助远程调试的继电器矩阵软硬件系统 |
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2020
- 2020-03-05 CN CN202020257065.5U patent/CN211577699U/zh active Active
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| CN116794491B (zh) * | 2023-08-22 | 2023-11-24 | 悦芯科技股份有限公司 | 一种协助远程调试的继电器矩阵软硬件系统 |
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