CN213519787U - 一种断路器 - Google Patents

Abstract

一种断路器，包括负载电流感应器、MCU微处理器以及具有数据存储和数据读取功能的数据交互设备，在使用时负载电流感应器实时检测断路器进线侧的负载电流，将检测到的负载电流发送给MCU微处理器，MCU微处理器在获取到数据交互设备负载电流后，对获取到的电流进行临时存储，当获取到的负载电流小于预设下限值时，将临时存储的预设时间段内采集到的负载电流发送给数据交互设备数据交互设备，数据交互设备数据交互设备对这些数据进行存储，当数据交互设备数据交互设备检测到数据读取设备的数据读取操作时，数据交互设备将存储的负载电流发送给数据读取设备，数据读取设备可依据负载电流在预设时间段内的变化情况，确定断路器的跳闸原因。

Description

一种断路器

技术领域

本实用新型涉及数据读取设备技术领域，具体涉及一种实现数据读取的断路器。

背景技术

断路器是家庭或工业中必不可少的安全设备之一，其用于当用电负荷过高或者是用电设备短路时，进行跳闸保护。现有技术中，当用户使用的插座的连接负载中的某一个发生异常短路时，或者当用户在某几个插座上连接负载过多时，甚至上级断路器会因为过载或者短路跳闸。此时用户是无法知道到底用电设备过多了还是用电设备短路了。一般来说，用户所能做的只能是将所有这个断路器所连接的插座上用电器都拔下来，然后上电再一一排除尝试。在家用情况下，由于用电防护知识，有些用户会选择不拔负载直接再次合闸空开，但是如果断路器跳闸是由于过载造成的脱扣，这个操作并没有危险性，但当已经有用电设备短路情况发生了的时候，这个操作就会变得非常危险。有时，在工业应用中，如果跳闸的是更上级的断路器，由于此时下级断路器没有供电了，更无法通过传统的手段(电流检测)来获知到底是哪路开关发生了短路。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供一种断路器，以实现存储断路器跳闸之前预设时间段内负载电流的电流状况的存储和读取。

为实现上述目的，本实用新型实施例提供如下技术方案：

一种断路器，包括：

负载电流感应器、MCU微处理器以及具有数据存储和数据读取功能的数据交互设备；

所述负载电流感应器具有第一信号输出接口；

所述MCU微处理器具有第一信号采集接口和第二信号输出接口；

所述数据交互设备具有第三数据采集接口；

还包括：连接在所述第一信号输出接口和所述第一信号采集接口之间的第一信号传输线，所述第一信号输出接口用于提供负载电流感应器检测到的断路器进线侧的负载电流；

连接在所述第二信号输出接口与所述第三数据采集接口之间的第二信号传输线，所述第二信号输出接口用于在所述负载电流小于预设下限值时，输出预设时间段内、负载电流感应器检测到的负载电流，以使得所述数据交互设备获取并存储所述第二信号输出接口输出的负载电流，并在检测到数据读取设备的数据读取操作时，将存储的负载电流上传给所述数据读取设备。

可选的，上述断路器中，所述数据交互设备为具有无线数据交互功能的数据交互设备。

可选的，上述断路器中，所述数据交互设备为NFC芯片。

可选的，上述断路器中，还包括：

储能电路，用于为所述断路器中的用电元件提供工作电流。

可选的，上述断路器中，还包括：

设置在所述储能电路与所述断路器的进线接口之间的交直流转换电路，用于在所述进线接口有电流时，为所述述断路器中的用电元件提供工作电流、为所述储能电路充电。

可选的，上述断路器中，所述负载电流感应器为罗氏线圈。

可选的，上述断路器中，还包括：

设置在所述罗氏线圈与所述MCU微处理器之间的积分电路。

可选的，上述断路器中，还包括：

NFC通信控制MCU、整流电路和耦合感应线圈；

所述耦合感应线圈用于在感应磁场到变化时，输出与跟随磁场变化的感应电流；

所述电感的两端以及所述NFC通信控制MCU与所述整流电路的第一接口相连；

所述NFC芯片与所述整流电路的第二接口相连。

可选的，上述断路器中，所述罗氏线圈包括：

串联的第一线圈和第二线圈，所述第一线圈和第二线圈的绕线方向相反。

可选的，上述断路器中，所述罗氏线圈为PCB型罗氏线圈。

基于上述技术方案，本实用新型实施例提供的上述方案，在使用时负载电流感应器100实时检测断路器进线侧的负载电流，将检测到的负载电流发送给MCU微处理器，MCU微处理器在获取到所述负载电流后，对获取到的电流进行临时存储，存储临近预设时间段内采集到的负载电流，并实时对获取到的负载电流的大小进行判断，当获取到的负载电流小于预设下限值时，将临时存储的预设时间段内采集到的负载电流发送给所述数据交互设备，所述数据交互设备对这些数据进行存储，当所述数据交互设备检测到数据读取设备的数据读取操作时，数据交互设备将存储的负载电流发送给数据读取设备，数据读取设备即可依据负载电流在预设时间段内的变化情况，结合经验数据，确定所述断路器的跳闸原因。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种断路器的内部模块的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种断路器的使用方式的场景示意图；

图3为本申请另一实施例通的断路器的内部模块的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种积分电路的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的一种断路器的三维视图；

图6为本申请实施例提供的一种断路器的总装图正；

图7为本申请实施例提供的一种断路器的总装图斜视透视图；

图8为本申请实施例提供的一种断路器的测量附件装置后侧视图。

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。

本申请公开了一种能够实现数据读取的断路器，该断路器具有数据存储和数据读取功能，具体的，参见图1，所述段利器可以包括：

负载电流感应器100、MCU微处理器200以及具有数据存储和数据读取功能的数据交互设备300；

所述负载电流感应器具有第一信号输出接口；

所述MCU微处理器具有第一信号采集接口和第二信号输出接口；

所述数据交互设备具有第三数据采集接口；

还包括：连接在所述第一信号输出接口和所述第一信号采集接口之间的第一信号传输线，所述第一信号输出接口用于提供负载电流感应器检测到的断路器进线侧的负载电流；

连接在所述第二信号输出接口与所述第三数据采集接口之间的第二信号传输线，所述第二信号输出接口用于在所述负载电流小于预设下限值时，将预设时间段内、负载电流感应器检测到的负载电流，以使得所述数据交互设备获取并存储所述第二信号输出接口输出的负载电流，并在检测到数据读取设备的数据读取操作时，将存储的负载电流上传给所述数据读取设备。

在上述方案中，所述负载电流感应器100实时检测断路器进线侧的负载电流，将检测到的负载电流发送给MCU微处理器，MCU微处理器在获取到所述负载电流后，对获取到的电流进行临时存储，存储临近预设时间段内采集到的负载电流，并实时对获取到的负载电流的大小进行判断，当获取到的负载电流小于预设下限值时，将临时存储的预设时间段内采集到的负载电流发送给所述数据交互设备，所述数据交互设备对这些数据进行存储，当所述数据交互设备检测到数据读取设备的数据读取操作时，数据交互设备将存储的负载电流发送给数据读取设备，数据读取设备即可依据负载电流在预设时间段内的变化情况，结合经验数据，确定所述断路器的跳闸原因。

在上述方案中，所述数据交互设备在对获取到的负载电流数据进行存储时，是以覆盖方式进行存储的，即，其仅能存储一段预设时间段内的负载电流，当再次由MCU微处理器获取到负载电流时，会将已经存储的负载电流数据进行覆盖，以保证向所述数据读取设备上传的是本次跳闸之前预设时间段内负载电流的变化情况。

本申请上述实施例公开的技术方案中，所述数据交互设备可以为具有无线数据交互功能的数据交互设备，例如所述数据交互设备可以为NFC芯片，此时，所述数据读取设备可以为具有NFC芯片的手机或其他智能终端。NFC简单说就是通过频谱中无线频率部分的电磁感应耦合方式传递。NFC芯片之间进行非接触式点对点数据传输(在十厘米内)交换数据。该模式和红外线差不多，可用于数据交换，只是传输距离较短，传输创建速度较快，传输速度也快些，并且功耗低，并且NFC传输方案可以主体不加电，通过受体供电，比如本方案中，所述数据读取设备可以为具有NFC功能的手机，用的手机的NFC供电实现断路器内的NFC芯片中存储的数据的读取，参见图2，用户手持手机靠近所述断路器的NFC芯片，就可以实现负载电流数据的读取。

在本方案中，所述负载电流感应器的类型可以依据用户需求自行设定，例如其可以为罗氏线圈、或电流互感器，当其为罗氏线圈时，由于罗氏线圈的误差主要由绕线平整度，骨架横截面平整度，线圈接插口三方面造成，普通的罗氏线圈存在难以做到绕线均匀和横截面相等等问题，会影响测量精度，可以采用PCB型罗氏线圈，借助数控机床技术将印制线均匀布置在印刷电路板上，保证了制作出的罗氏线圈灵敏度，精度和稳定性都优于传统罗氏线圈，以将测量误差减到最低，理论上，能够达到1％的测量精度。

进一步的，当使用PCB型罗氏线圈时，为了提高线圈的抗干扰能力，在本方案中，所述PCB型罗氏线圈可以包括串联的第一线圈和第二线圈，所述第一线圈和第二线圈的绕线方向相反。所述第一线圈和第二线圈反向绕线，使线圈内电流产生的感应电压相加，同时有利于抗干扰。

在使用PCB型罗氏线圈时，最好需要考虑抗干扰，因此可在用于布置PCB型罗氏线圈的PCB电路板上增加一个小的屏蔽壳，以消除来自PCB型罗氏线圈外面的电场干扰。

在本申请实施例公开的技术方案中，在检测负载电流是否小于预设下限值时，可以通过所述MCU微处理器的内置逻辑判断电路来实现，也可以通过外置电路来实现，当通过外置电路来实现时，参见图3，所述断路器还包括：

AC/DC电源电路400、储能电路500和比较电路600；

所述AC/DC电源电路为交直流转换电路，用于采集断路器进线端交流电源线上的交流电，将交流电转换成直流电后供给MCU微处理器，为所述MCU微处理器提供工作电流，同时，其也可以为所述储能电路充电；

储能电路用于存储部分电能，当所述断路器进线端所连接的交流电源线断电时，向所述MCU微处理器以及断路器内其他用电器件释放电流，以供所述MCU微处理器以及其他用电器件继续工作一段时间；

所述比较电路用于通过比较方式判断所述负载电流感应器检测到的负载电流是否小于预设值，如果是，向所述MCU微处理器提供触发信号，所述MCU微处理器在获取到所述比较电路输出的触发信号后，执行动作：输出预设时间段内、负载电流感应器检测到的负载电流，以使得所述数据交互设备获取并存储所述第二信号输出接口输出的负载电流。

在实际使用过程中，流过所述断路器的电流往往会达到几十安，现有技术中自积分的罗氏线圈并不能很好的满足需求，本申请还可以在所述断路器内额外设置一个积分电路。所述积分电路的具体结构，可以参见图4，由图4所示，所述积分电路包括：

第一电阻R1，第一电容C1、第二电阻R2，运放器U，以及设置在所述运放器的第二输入端与输出端之间的反馈网络，所述反馈网络包括：第三电阻R3、第四电阻R3、第二电容C2、第三电容C3以及第五电阻R5；

具体的，所述第一电阻R1的第二端与所述运放器的第一输入端相连；

所述第二电阻R2的第一端与所述运放器的第二输入端相连；

所述第一电容的第一端与所述第一电阻的第二端相连，所述第一电容的第二端与所述第二电阻的第一端相连；

所述第三电阻的第一端与所述运放器的第二输入端相连；

所述第四电阻的第一端与所述第三电阻的第二端相连，所述第四电阻的第二端与所述运放器的输出端相连；

所述第二电容的第一端与所述第三电阻的第一端相连，所述第二电容的第二端与所述第四电阻的第二端相连；

所述第三电容的第一端与所述第三电阻的第二端相连；

所述第五电阻的第一端与所述第三电容的第二端相连，所述第五电阻的第二端接地。

图4中的虚框部分为本申请实施例提供的罗氏线圈的等效电路示意图。

参见图5、图6和图7，在本申请实施例公开的技术方案中，用于承载所述PCB型罗氏线圈的集成电路板可以设置在所述断路器的进线接口位置，所述NFC芯片的NFC线圈设置在所述断路器的背向卡槽的一面，参见图5和图7，所述PCB型罗氏线圈的第一线圈和第二线圈可以环绕所述断路器的进线接口位置，进线通过所述断路器的进线接口时，会穿过所述第一线圈和第二线圈，所述第一线圈和第二线圈会感应所述进线中的电流变化，生成与之匹配的大小的电流。

参见图8，本申请上述实施例公开的技术方案中，所述断路器的输入接口处设置有取电片，该取电片与断路器的输入接口电连接，AC/DC电源电路400通过该取电片获取交流电。所述断路器还设置有信号软线，所述信号软线卡在断路器的塑料卡槽中，用于实现断路器内各个模块之间的信号传递。

综上所述，本申请上述实施例提供的断路器具有以下效果：

一、可以在上级断路器跳闸不供电的情况下用手机读取负载电流数据。

二、通过数据采集设备可以向用户提供直观的负载电流数据，避免用户在断路器脱扣后盲目合闸，提高用电安全性。

三、不影响断路器的绝缘和安装。

四、电路相对传统架构非常简单，无需隔离。

五、通过手机读取负载电流数据，方便，简单。

六、不影响断路器的正常功能和使用。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种断路器，其特征在于，包括：

负载电流感应器、MCU微处理器以及具有数据存储和数据读取功能的数据交互设备；

所述负载电流感应器具有第一信号输出接口；

所述MCU微处理器具有第一信号采集接口和第二信号输出接口；

所述数据交互设备具有第三数据采集接口；

还包括：连接在所述第一信号输出接口和所述第一信号采集接口之间的第一信号传输线，所述第一信号输出接口用于提供负载电流感应器检测到的断路器进线侧的负载电流；

连接在所述第二信号输出接口与所述第三数据采集接口之间的第二信号传输线，所述第二信号输出接口用于在所述负载电流小于预设下限值时，输出预设时间段内、负载电流感应器检测到的负载电流，以使得所述数据交互设备获取并存储所述第二信号输出接口输出的负载电流，并在检测到数据读取设备的数据读取操作时，将存储的负载电流上传给所述数据读取设备。

2.根据权利要求1所述的断路器，其特征在于，所述数据交互设备为具有无线数据交互功能的数据交互设备。

3.根据权利要求2所述的断路器，其特征在于，所述数据交互设备为NFC芯片。

4.根据权利要求1所述的断路器，其特征在于，还包括：

储能电路，用于为所述断路器中的用电元件提供工作电流。

5.根据权利要求4所述的断路器，其特征在于，还包括：

设置在所述储能电路与所述断路器的进线接口之间的交直流转换电路，用于在所述进线接口有电流时，为所述述断路器中的用电元件提供工作电流、为所述储能电路充电。

6.根据权利要求1所述的断路器，其特征在于，所述负载电流感应器为罗氏线圈。

7.根据权利要求6所述的断路器，其特征在于，还包括：

设置在所述罗氏线圈与所述MCU微处理器之间的积分电路。

8.根据权利要求6所述的断路器，其特征在于，所述罗氏线圈包括：

串联的第一线圈和第二线圈，所述第一线圈和第二线圈的绕线方向相反。

9.根据权利要求6所述的断路器，其特征在于，所述罗氏线圈为PCB型罗氏线圈。

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