CN214953845U - 一种具有蓝牙通信和计量功能的低压断路器控制电路板 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种具有蓝牙通信和计量功能的低压断路器控制电路板，该控制电路板上设置有计量模块、蓝牙通信模块、电源供电模块、电压采集模块、电流采集模块、漏电采集模块、MCU控制模块、分闸脱扣模块，各模块均以插针焊接连接在控制电路板的PCB板上，通过PCB板上的铜导线实现模块间的导通；本实用新型设计的控制电路板，适用于低压塑壳断路器，使得断路器在实现传统断路器的功能作用的基础上，具备与手机客户端的通信的电路结构，而计量模块可以解决电压、电流采样误差大的问题，同时也为线路电能的测量和计算线损提供数据；该控制电路板设计简单，由于二次接线和监测设备的减少，配电箱的设计将变的十分简单。

Description

一种具有蓝牙通信和计量功能的低压断路器控制电路板

技术领域

本实用新型涉及一种具有蓝牙通信和计量功能的低压断路器控制电路板，属于低压断路器的技术领域。

背景技术

随着科技的进步，电力行业的发展迅速，用于防止人身触电以及由漏电电弧引起的火灾事故，从而避免经济损失和人身伤亡的断路器，是电力系统中重要的组成部件。其工作的正确性直接影响供电的安全性和可靠性。配电网里常用断路器作为用电输入电路的开关，因此低压塑壳断路器在电网中应用非常广泛。其主要优势在于：保护功能丰富(具备过载、短路、过欠压等保护功能)、动作值档位可调节、分断能力高、操作方便。目前市面上在售的低压塑壳断路器分为两类，其一为普通的塑壳断路器，具备开关、过载保护，短路保护功能。另一种为剩余电流动作断路器，在普通断路器的基础上，还具有漏电保护、自动重合闸功能。现有塑壳断路器普遍具有电压、电流采样精度误差较大，缺乏电能计量功能的问题，导致供电单位管理、控制的不便，往往需要额外配置电力负荷管理终端等设备，增加设备投资和二次接线的工作量，造成成本和安装空间的浪费。

实用新型内容

本实用新型针对目前市面上现有电子式塑壳断路器、剩余电流动作断路器、智能控制与保护开关等产品只具有漏电、短路、过载保护分合闸，无法对电能进行计量且通信功能薄弱的问题，设计了一种具有蓝牙通信和计量功能的低压断路器控制电路板，有效的提高了数据查询能力，降低了电力负荷管理成本和工作难度。

本实用新型采用以下技术方案：设计一种具有蓝牙通信和计量功能的低压断路器控制电路板，其特征在于，该控制电路板上设置有计量模块、蓝牙通信模块、电源供电模块、电压采集模块、电流采集模块、漏电采集模块、MCU控制模块、分闸脱扣模块，各模块均以插针焊接连接在控制电路板的PCB板上，通过PCB板上的铜导线实现模块间的导通；

电源供电模块包括三十号二极管(D30)、L78M05芯片(U5)、三十一号电容(C31)、三十二号电容(C32)、LB33芯片(UP2)、二十八号电容(C28)，外接电源+12V与三十号二极管(D30)阳极输入端串联，三十号二极管(D30)阴极输出端与L78M05芯片(U5)输入端1号引脚串联，L78M05芯片(U5)的输出端3号引脚与三十一号电容(C31)、三十二号电容(C32)的上端及LB33芯片(UP2)的1号引脚和3号引脚连接，L78M05芯片(U5)的GND引脚与三十一号电容(C31)和三十二号电容(C32)的下端连接；LB33芯片(UP2)的5号引脚与二十八号电容(C28)上端连接，二十八号电容(C28)下端与GND连接；三十一号电容(C31)的上端另引出有导电线，该引出的导电线为+5V直流电源输出端；二十八号电容(C28)的上端另引出有导电线，该引出的导电线为+3.3V直流电源输出端；外接电源+12V通过L78M05芯片(U5)进行电压转换以提供+5V直流电源，通过LB33芯片(UP2)进行电压转换以提供+3.3V直流电源；

A相电压采集模块包括二十一号电阻(Rv21)、二十六号电容(C26)、六十一号电阻(R61)，二十一号电阻(Rv21)的左端接入A相电压，二十一号电阻(Rv21)的右端与二十六号电容(C26)、六十一号电阻(R61)的上端及MCU控制模块中MCU芯片的PA4引脚连接，二十六号电容(C26)、六十一号电阻(R61)的下端并联后与GND连接；B相、C相电压采集模块与A相电压采集电路结构相同，B相、C相电压采集模块分别与MCU芯片的PA5引脚、PA6引脚连接；

A相电流采集模块包括整流桥(D23)、十七号电阻(R17)、十八号电阻(R18)、七号电容(C7)、三十五号电阻(R35)、十三号电容(C13)、三十二号电阻(R32)、MCP6004芯片(U2B)、三十六号电阻(R36)、三十七号电阻(R37)，整流桥(D23)的2号引脚与4号引脚接入A相电流的Ia+和Ia-，整流桥(D23)的3号引脚与十七号电阻(R17)、十八号电阻(R18)的上端连接；十七号电阻(R17)、十八号电阻(R18)的下端通过导线串联入七号电容(C7)，在十七号电阻(R17)与七号电容(C7)之间引出有导线，该导线与GND连接；在十八号电阻(R18)与七号电容(C7)之间引出有导线，该导线连接三十五号电阻(R35)的左端，三十五号电阻(R35)的右端与十三号电容(C13)左端、三十二号电阻(R32)左端及MCP6004芯片(U2B)的6号引脚连接，十三号电容(C13)右端、三十二号电阻(R32)右端及MCP6004芯片(U2B)的7号引脚均与三十六号电阻(R36)的左端连接，三十六号电阻(R36)的右端与MCU芯片的PA1引脚及三十七号电阻(R37)的左端连接，三十七号电阻(R37)的右端与GND连接；MCP6004芯片(U2B)的5号引脚、11号引脚分别与GND连接，MCP6004芯片(U2B)的4号引脚与电源供电模块的+5V直流电源连接；B相、C相电流采集模块与A相电流采集模块结构相同，B相、C相电流采集模块分别与MCU芯片的PA2引脚、PA3引脚连接；

漏电采集模块包括：插针连接器、八十号电阻(R80)、六十九号电阻(R69)、三十七号电容(C37)、开关二极管(D29)、六十六号电阻(R66)、三十八号电容(C38)、七十号电阻(R70)、MCP6004芯片(U2A)、七十三号电阻(R73)、六十七号电阻(R67)、三十五号电容(C35)，+12V接入到八十号电阻(R80)的右端，八十号电阻(R80)的左端连接插针连接器的2号插针，插针连接器的4号插针与3号插针分别与六十九号电阻(R69)的上、下两端连接；六十九号电阻(R69)和三十七号电容(C37)并联形成滤波电路，三十七号电容(C37)的上侧并联接入开关二极管(D29)的上端的一个引脚，六十九号电阻(R69)、三十七号电容(C37)下端及开关二极管(D29)的下端的两个引脚均接地；开关二极管(D29)上端的引脚与六十六号电阻(R66)的左端连接，六十六号电阻(R66)的右端与三十八号电容(C38)上端、MCP6004芯片(U2A)的3号引脚均连接，三十八号电容(C38)下端与七十号电阻(R70)下端并联后接地；七十号电阻(R70)上端与七十三号电阻(R73)的左端均与MCP6004芯片(U2A)的2号引脚连接，七十三号电阻(R73)的右端与MCP6004芯片(U2A)的1号引脚、六十七号电阻(R67)的左端均连接，六十七号电阻(R67)的右端与MCU芯片的PA0引脚及三十五号电容(C35)的上端均连接，三十五号电容(C35)下端与地线连接；

MCU控制模块包括晶振电路、复位电路、MCU芯片、供电模块，晶振电路由十一号电容(C11)、十四号电容(C14)和晶振(Y1)连接组成，将晶振(Y1)的1号引脚和2号引脚分别与MCU芯片的2号引脚和3号引脚连接；晶振(Y1)的1号引脚另引出导电线与十一号电容(C11)的右端相连，晶振(Y1)的2号引脚另引出导电线与十四号电容(C14)的右端相连，十一号电容(C11)、十四号电容(C14)的左端并联后接地；

复位电路包括三十九号电阻(R39)、十八号电容(C18)，三十九号电阻(R39)的左端与电源供电模块的+3.3V直流电源连接，三十九号电阻(R39)的右端引出有两根导电线，分别连接MCU芯片的10号引脚NRST和十八号电容(C18)的上端，十八号电容(C18)下端接地线；复位电路用于软件程序复位；

供电模块包括二十七号二极管(D27)、二十八号二极管(D28)、十六号电容(C16)、十七号电容(C17)，二十七号二极管(D27)、二十八号二极管(D28)的右端并联后与MCU芯片的4号引脚连接，二十七号二极管(D27)的左端接蓄电池的正极，二十八号二极管(D28)的左端接电源供电模块的+3.3V直流电源，二十八号二极管(D28)的左端另引出有导电线与十六号电容(C16)、十七号电容(C17)上端及与MCU芯片的6号引脚连接，十六号电容(C16)和十七号电容(C17)的下端与MCU芯片的7号引脚并联后接地；供电模块为MCU芯片提供工作电压；

蓝牙通信模块包括蓝牙芯片和和外围电路，电源供电模块的+3.3V直流电源连接发光二极管(DS4)左端的阳极，发光二极管(DS4)右端的阴极与十五号电阻(R15)左端串联，十五号电阻(R15)的右端与蓝牙芯片的LED引脚连接；电源供电模块的+3.3V直流电源连接二十三号电阻(R23)上端、开关(S2)的左端及P沟道MOS管(M2)的左上端引脚，二十三号电阻(R23)下端接P沟道MOS管(M2)的下端引脚，P沟道MOS管(M2)的右上端引脚与开关(S2)的右端引脚、二十四号电容(C24)、二十五号电容(C25)的上端及蓝牙芯片的VCC引脚连接，二十四号电容(C24)和二十五号电容(C25)的下端并联后接地；蓝牙芯片的引脚GND接地；蓝牙芯片的RXD、TXD引脚分别对应的与MCU芯片的PB10引脚、PB11引脚连接，用于传输数据；

计量模块包括ATT7022计量芯片、ATT7022计量芯片电流采样电路、ATT7022计量芯片电压采样电路；其中ATT7022计量芯片外围连接有晶振电路，具体的，四十一号电容(C41)、四十二号电容(C42)、晶振(Y2)串联，晶振(Y2)的两端各引出有一个导电线分别连接ATT7022计量芯片的OSCI引脚、OSCD引脚，四十三号电容(C43)与四十五号电容(C45)之间的连接导线上引出有一根导线，该引出的导线接地；

ATT7022计量芯片外围还连接有滤波电路，具体的，二十二号电容(C22)、三十三号电容(C33)的右端分别接ATT7022计量芯片的CS引脚和SCLK引脚，该两个电容左端并联后接地；四十一号电容(C41)、四十二号电容(C42)的右端并联后连接ATT7022计量芯片的VDD引脚，该两个电容的左端并联后接地；四十九号电容(C49)和五十号电容(C50)上端并联后连接ATT7022计量芯片的REFCAP引脚，该两个电容的下端并联后接地；上述三组电容构成的滤除干扰信号和减少纹波系数的滤波电路；

ATT7022计量芯片的DOUT、DIN、SCLK、CS、RESET、IRQ、REVP引脚通过插针分别与MCU芯片的DOUT、DIN、SCLK、CS、RESET、IRQ、REVP引脚对应连接，实现MCU芯片与计量芯片的工作；

ATT7022计量芯片A相电压采样电路包括八十九号电阻(R89)、五十五号电容(C55)、五十六号电容(C56)、九十号电阻(R90)，上述四个元件串联，五十五号电容(C55)、五十六号电容(C56)之间与八十九号电阻(R89)、五十五号电容(C55)之间通过导电线导通，且该引出的导电线在八十九号电阻(R89)的一端往外延伸并接地；在八十九号电阻(R89)、五十五号电容(C55)之间的导电线上引出有导电线，该引出的导电线与ATT7022计量芯片的V2P引脚连接；在五十六号电容(C56)、九十号电阻(R90)之间的导电线上引出有导电线，该引出的导电线与ATT7022计量芯片的V2N引脚连接；B、C相电压采样电路的结构与A相电压采样电路相同，B相电压采样电路分别与ATT7022计量芯片的V4P、V4N引脚连接，C相电压采样电路分别与ATT7022计量芯片的V6P、V6N引脚连接；

ATT7022计量芯片A相电流采样电路包括十三号电阻(R13)、十二号电阻(R12)、三十一号电阻(R31)、三十三号电阻(R33)、十九号电容(C19)、十二号电容(C12)，上述六个元件串联形成回路，十三号电阻(R13)、十二号电阻(R12)之间的导电线上引出有导电线，该引出的导电线接入A相电流的正极；三十一号电阻(R31)、三十三号电阻(R33)之间的导电线上引出有导电线，该引出的导电线接入A相电流的负极；十三号电阻(R13)、三十一号电阻(R31)之间的导电线上引出有导电线，该引出的导电线接地；十二号电阻(R12)、十二号电容(C12)之间的导电线上引出有导电线，该引出的导电线连接ATT7022计量芯片的V1P引脚；十九号电容(C19)、十二号电容(C12)之间的导电线上引出有导电线，该引出的导电线接地；十九号电容(C19)、三十三号电阻(R33)之间的导电线上引出有导电线，该引出的导电线连接ATT7022计量芯片的V1N引脚；B、C相电流采样电路结构与A相电流采样电路相同，B相电流采样电路分别与ATT7022计量芯片的V3P引脚、V3N引脚连接，C相电流采样电路分别与ATT7022计量芯片的V5P引脚、V5N引脚连接；

分闸脱扣模块的电路结构具体为：二极管(D22)上端的阳极接入+12V，二极管(D22)下端的阴极连接二极管(D24)上端的阴极和六号电容(C6)的上端以及脱扣器(J1)的接线端子的1号插针，六号电容(C6)的下端接GND，二极管(D24)下端的阳极接脱扣器(J1)的接线端子的2号插针和十六号电阻(R16)的左侧，十六号电阻(R16)的右侧接三极管(Q1)的2号引脚，三极管(Q1)的3号引脚接GND；三极管(Q1)的1号引脚接八号电容(C8)和二十五号电阻(R25)的上端、二十号电阻(R20)的左端，八号电容(C8)和二十五号电阻(R25)的下端并联后接GND；二十号电阻(R20)的右端接八十九号电阻(R89)的左端，八十九号电阻(R89)的右端接MCU芯片的PA11的TRIP引脚，通过MCU芯片的PA11的TRIP引脚的高低电平来实现脱扣分闸。

与现有技术相比，本发明有益效果在于：本实用新型设计的控制电路板，适用于低压塑壳断路器，使得断路器在实现传统断路器的功能作用的基础上，具备与手机客户端的通信的电路结构，而计量模块可以解决电压、电流采样误差大的问题，同时也为线路电能的测量和计算线损提供数据；该控制电路板设计简单，由于二次接线和监测设备的减少，配电箱的设计将变的十分简单。

附图说明

图1为本实用新型控制电路板一种实施例的电源供电模块电路结构示意图；

图2为本实用新型控制电路板一种实施例的电压采集模块电路结构示意图；

图3为本实用新型控制电路板一种实施例的电流采集模块电路结构示意图；

图4为本实用新型控制电路板一种实施例的漏电采集模块电路结构示意图；

图5为本实用新型控制电路板一种实施例的MCU控制模块电路结构示意图；

图6为本实用新型控制电路板一种实施例的液晶显示模块电路结构示意图；

图7为本实用新型控制电路板一种实施例的蓝牙通信模块电路结构示意图；

图8为本实用新型控制电路板一种实施例的ATT7022计量芯片及其外围电路结构示意图；

图9为本实用新型控制电路板一种实施例的ATT7022计量芯片A相电压采样电路图；

图10为本实用新型控制电路板一种实施例的ATT7022计量芯片A相电流采样电路图；

图11为本实用新型控制电路板一种实施例的分闸脱扣模块电路结构示意图；

图12为本实用新型控制电路板一种实施例的控制逻辑示意图。

具体实施方式

为使得本实用新型的发明目的、特征、优点能够更加的明显易懂，下面将结合附图对本实用新型总体结构和技术方案进行清楚完整的描述。

本实用新型提供一种具有蓝牙通信和计量功能的低压断路器控制电路板(简称控制电路板)，该控制电路板上设置有计量模块、蓝牙通信模块、电源供电模块、电压采集模块、电流采集模块、漏电采集模块、MCU控制模块、液晶显示模块、分闸脱扣模块，各模块均以插针焊接连接在控制电路板的PCB板上，通过PCB板上的铜导线实现模块间的导通。

电源供电模块(参见图1)包括三十号二极管D30、L78M05芯片U5、三十一号电容C31、三十二号电容C32、LB33芯片UP2、二十八号电容C28，外接电源+12V与三十号二极管D30阳极输入端串联，三十号二极管D30阴极输出端与L78M05芯片U5输入端1号引脚串联，L78M05芯片U5的输出端3号引脚与三十一号电容C31、三十二号电容C32的上端及LB33芯片UP2的1号引脚和3号引脚连接，L78M05芯片U5的GND引脚与三十一号电容C31和三十二号电容C32的下端连接；LB33芯片UP2的5号引脚与二十八号电容C28上端连接，二十八号电容C28下端与GND连接；三十一号电容C31的上端另引出有导电线，该引出的导电线为+5V直流电源输出端；二十八号电容C28的上端另引出有导电线，该引出的导电线为+3.3V直流电源输出端；外接电源+12V通过L78M05芯片U5进行电压转换以提供+5V直流电源，通过LB33芯片UP2进行电压转换以提供+3.3V直流电源；

A相电压采集模块(参见图2)包括二十一号电阻Rv21、二十六号电容C26、六十一号电阻R61，二十一号电阻Rv21的左端接入A相电压，二十一号电阻Rv21的右端与二十六号电容C26、六十一号电阻R61的上端及MCU控制模块中MCU芯片的PA4引脚连接，二十六号电容C26、六十一号电阻R61的下端并联后与GND连接。B相、C相电压采集模块与A相电压采集电路结构相同，B相、C相电压采集模块分别与MCU芯片的PA5引脚、PA6引脚连接。

A相电流采集模块(参见图3)包括整流桥D23、十七号电阻R17、十八号电阻R18、七号电容C7、三十五号电阻R35、十三号电容C13、三十二号电阻R32、MCP6004芯片U2B、三十六号电阻R36、三十七号电阻R37，整流桥D23的2号引脚与4号引脚接入A相电流的Ia+和Ia-，整流桥D23的3号引脚与十七号电阻R17、十八号电阻R18的上端连接；十七号电阻R17、十八号电阻R18的下端通过导线串联入七号电容C7，在十七号电阻R17与七号电容C7之间引出有导线，该导线与GND连接；在十八号电阻R18与七号电容C7之间引出有导线，该导线连接三十五号电阻R35的左端，三十五号电阻R35的右端与十三号电容C13左端、三十二号电阻R32左端及MCP6004芯片U2B的6号引脚连接，十三号电容C13右端、三十二号电阻R32右端及MCP6004芯片U2B的7号引脚均与三十六号电阻R36的左端连接，三十六号电阻R36的右端与MCU芯片的PA1引脚及三十七号电阻R37的左端连接，三十七号电阻R37的右端与GND连接；MCP6004芯片U2B的5号引脚、11号引脚分别与GND连接，MCP6004芯片U2B的4号引脚与电源供电模块的+5V直流电源连接。B相、C相电流采集模块与A相电流采集模块结构相同，B相、C相电流采集模块分别与MCU芯片的PA2引脚、PA3引脚连接。

漏电采集模块(参见图4)包括：插针连接器、八十号电阻R80、六十九号电阻R69、三十七号电容C37、开关二极管D29、六十六号电阻R66、三十八号电容C38、七十号电阻R70、MCP6004芯片U2A、七十三号电阻R73、六十七号电阻R67、三十五号电容C35，+12V接入到八十号电阻R80的右端，八十号电阻R80的左端连接插针连接器的2号插针，插针连接器的4号插针与3号插针分别与六十九号电阻R69的上、下两端连接；六十九号电阻R69和三十七号电容C37并联形成滤波电路，三十七号电容C37的上侧并联接入开关二极管D29的上端的一个引脚(3号引脚)，六十九号电阻R69、三十七号电容C37下端及开关二极管D29的下端的两个引脚(1、2号引脚)均接地；开关二极管D29上端的引脚与六十六号电阻R66的左端连接，六十六号电阻R66的右端与三十八号电容C38上端、MCP6004芯片U2A的3号引脚均连接，三十八号电容C38下端与七十号电阻R70下端并联后接地；七十号电阻R70上端与七十三号电阻R73的左端均与MCP6004芯片U2A的2号引脚连接，七十三号电阻R73的右端与MCP6004芯片U2A的1号引脚、六十七号电阻R67的左端均连接，六十七号电阻R67的右端与MCU芯片的PA0引脚及三十五号电容C35的上端均连接，三十五号电容C35下端与地线连接。

MCU控制模块(参见图5)包括晶振电路、复位电路、MCU芯片(型号STM32G070CBT6)、供电模块，晶振电路由十一号电容C11、十四号电容C14和晶振Y1(32.768KHz)连接组成，将晶振Y1的1号引脚和2号引脚分别与MCU芯片的2号引脚和3号引脚连接；晶振Y1的1号引脚另引出导电线与十一号电容C11的右端相连，晶振Y1的2号引脚另引出导电线与十四号电容C14的右端相连，十一号电容C11、十四号电容C14的左端并联后接地。

复位电路包括三十九号电阻R39、十八号电容C18，三十九号电阻R39的左端与电源供电模块的+3.3V直流电源连接，三十九号电阻R39的右端引出有两根导电线，分别连接MCU芯片的10号引脚NRST和十八号电容C18的上端，十八号电容C18下端接地线；复位电路用于软件程序复位。

供电模块包括二十七号二极管D27、二十八号二极管D28、十六号电容C16、十七号电容C17，二十七号二极管D27、二十八号二极管D28的右端并联后与MCU芯片的4号引脚连接，二十七号二极管D27的左端接蓄电池的正极(Vbatt)，二十八号二极管D28的左端接电源供电模块的+3.3V直流电源，二十八号二极管D28的左端另引出有导电线与十六号电容C16、十七号电容C17上端及与MCU芯片的6号引脚连接，十六号电容C16和十七号电容C17的下端与MCU芯片的7号引脚并联后接地。供电模块为MCU芯片提供工作电压。

液晶显示模块(参见图6)包括LCD液晶、电容Ca1、电容Ca2、电容Ca3、电阻Ra1、发光二极管1(提供背景光)、三极管V1，其中LCD液晶的CS1引脚与MCU芯片的PB3引脚连接，LCD液晶的RES引脚与MCU芯片的PB4引脚连接，LCD液晶的A0引脚与MCU芯片的PB5引脚连接，LCD液晶的SCLK引脚与MCU芯片的PB6引脚连接，LCD液晶的SDA引脚与MCU芯片的PB7引脚连接；LCD液晶的VDD引脚与电源供电模块的+3.3V直流电源及电容Ca1的左端连接，电容Ca1的右端与LCD液晶的VSS引脚、电容Ca3的右端及GND连接，电容Ca3的左端连接LCD液晶的VC引脚。电容Ca2的两端分别连接LCD液晶的V0引脚和XV0引脚；LCD液晶的A引脚与电阻Ra1左端连接，电阻Ra1的右端与发光二极管1的2号引脚连接，发光二极管1的1号引脚与电源供电模块的+5V直流电源连接，LCD液晶的K引脚与三极管V1的D管脚连接，三极管V1的G管脚与MCU芯片的LEDA引脚连接，三极管的S管脚与GND连接。液晶显示模型实现对当前三相电压、电流和功率的显示。

蓝牙通信模块(参见图7)包括蓝牙芯片和和外围电路，电源供电模块的+3.3V直流电源连接发光二极管DS4左端的阳极，发光二极管DS4右端的阴极与十五号电阻R15左端串联，十五号电阻R15的右端与蓝牙芯片的LED引脚连接；电源供电模块的+3.3V直流电源连接二十三号电阻R23上端、开关S2的左端及P沟道MOS管M2的左上端(S极)引脚，二十三号电阻R23下端接P沟道MOS管M2的下端(G极)引脚，P沟道MOS管M2的右上端(D极)引脚与开关S2的右端引脚、二十四号电容C24、二十五号电容C25的上端及蓝牙芯片的VCC引脚连接，二十四号电容C24和二十五号电容C25的下端并联后接地；蓝牙芯片的引脚GND接地；蓝牙芯片的RXD、TXD引脚分别对应的与MCU芯片的PB10引脚、PB11引脚连接，用于传输数据。

MCU控制模块与蓝牙通信模块之间设有数据接口两者通过数据插针连接，将塑壳断路器采集的有关数据进行传输；所述的蓝牙通信模块可以与手机客户端之间进行通信。

计量模块包括ATT7022计量芯片(参见图8)、ATT7022计量芯片电流采样电路、ATT7022计量芯片电压采样电路；其中ATT7022计量芯片外围连接有晶振电路，具体的，四十一号电容C41、四十二号电容C42、晶振Y2串联，晶振Y2的两端各引出有一个导电线分别连接ATT7022计量芯片的OSCI引脚、OSCD引脚，四十三号电容C43与四十五号电容C45之间的连接导线上引出有一根导线，该引出的导线接地。

ATT7022计量芯片外围还连接有滤波电路，具体的，二十二号电容C22、三十三号电容C33的右端分别接ATT7022计量芯片的CS引脚和SCLK引脚，该两个电容左端并联后接地；四十一号电容C41、四十二号电容C42的右端并联后连接ATT7022计量芯片的VDD引脚，该两个电容的左端并联后接地。四十九号电容C49和五十号电容C50上端并联后连接ATT7022计量芯片的REFCAP引脚，该两个电容的下端并联后接地；上述三组电容构成的滤除干扰信号和减少纹波系数的滤波电路。

ATT7022计量芯片的DOUT、DIN、SCLK、CS、RESET、IRQ、REVP引脚通过插针分别与MCU芯片的DOUT、DIN、SCLK、CS、RESET、IRQ、REVP引脚对应连接，实现MCU芯片与计量芯片的工作；

ATT7022计量芯片A相电压采样电路(参见图9)包括八十九号电阻R89、五十五号电容C55、五十六号电容C56、九十号电阻R90，上述四个元件串联，五十五号电容C55、五十六号电容C56之间与八十九号电阻R89、五十五号电容C55之间通过导电线导通，且该引出的导电线在八十九号电阻R89的一端往外延伸并接地；在八十九号电阻R89、五十五号电容C55之间的导电线上引出有导电线，该引出的导电线与ATT7022计量芯片的V2P(电压UA)引脚连接；在五十六号电容C56、九十号电阻R90之间的导电线上引出有导电线，该引出的导电线与ATT7022计量芯片的V2N(零线)引脚连接；B、C相电压采样电路的结构与A相电压采样电路相同，B相电压采样电路分别与ATT7022计量芯片的V4P(电压UB)、V4N(零线)引脚连接，C相电压采样电路分别与ATT7022计量芯片的V6P(电压UC)、V6N(零线)引脚连接。

ATT7022计量芯片A相电流采样电路(参见图10)包括十三号电阻R13、十二号电阻R12、三十一号电阻R31、三十三号电阻R33、十九号电容C19、十二号电容C12，上述六个元件串联形成回路，十三号电阻R13、十二号电阻R12之间的导电线上引出有导电线，该引出的导电线接入A相电流的正极(CurA+)；三十一号电阻R31、三十三号电阻R33之间的导电线上引出有导电线，该引出的导电线接入A相电流的负极(CurA-)；十三号电阻R13、三十一号电阻R31之间的导电线上引出有导电线，该引出的导电线接地；十二号电阻R12、十二号电容C12之间的导电线上引出有导电线，该引出的导电线连接ATT7022计量芯片的V1P引脚；十九号电容C19、十二号电容C12之间的导电线上引出有导电线，该引出的导电线接地；十九号电容C19、三十三号电阻R33之间的导电线上引出有导电线，该引出的导电线连接ATT7022计量芯片的V1N引脚。B、C相电流采样电路结构与A相电流采样电路相同，B相电流采样电路分别与ATT7022计量芯片的V3P引脚、V3N引脚连接，C相电流采样电路分别与ATT7022计量芯片的V5P引脚、V5N引脚连接。

分闸脱扣模块(参见图11)的电路结构具体为：二极管D22上端的阳极接入+12V，二极管D22下端的阴极连接二极管D24上端的阴极和六号电容C6的上端以及脱扣器J1的接线端子的1号插针，六号电容C6的下端接GND，二极管D24下端的阳极接J1脱扣器的接线端子的2号插针和十六号电阻R16的左侧，十六号电阻R16的右侧接三极管Q1(BCX56-16)的2号引脚，三极管Q1的3号引脚接GND；三极管Q1的1号引脚接八号电容C8和二十五号电阻R25的上端、二十号电阻R20的左端，八号电容C8和二十五号电阻R25的下端并联后接GND；二十号电阻R20的右端接八十九号电阻R89的左端，八十九号电阻R89的右端接MCU芯片的PA11的TRIP引脚，通过MCU芯片的PA11的TRIP引脚的高低电平来实现脱扣分闸。

本实用新型设计的控制电路板适用于三相断路器，该三相断路器的进线母排接入A相、B相、C相三根相线及零线，A相、B相、C相的进行母排中设置有电流互感器，用于采集IA、IB、IC电流；电流互感器为两组，一组电路互感器用于给电流采集模块提供三相输入电流，另一组用于给ATT7022计量芯片的三相电流采样电路分别提供三相输入电流；电压采集模块的三个三相电压输入端接进线母排上的A相、B相、C相三根相线，漏电采集模块的漏电输入端接电源板的12V；

ATT7022计量芯片通过三相电流采样电路和三相电压采样电路采集信号，并计算出实时功率，当实时功率超过MCU芯片内设定的功率设定值时，MCU芯片输出控制指令，产生脱扣信号来控制分闸脱扣器脱扣。分闸脱扣器接入到MCU芯片的PA11引脚，分闸脱扣器脱扣后，会将电动操作机构的卡扣顶开，实现跳闸。

蓝牙通信模块可通过热插拔更换并且可和手机客户端进行通信；

ATT7022计量功能模块可以测量各相以及合相的有功功率、无功功率、视在功率等参数。

低压断路器交流额定电压400V以下，额定电流小于800A。

控制电路板在接入电路后，通过电压采集模块采集电压信号，将采集到的信号提供给MCU控制模块进行分析处理，来实现电压的正常后异常的判断，从而进行动作。通过电流采集模块采集电流信号，将采集到的电流信号提供给MCU控制模块进行分析处理，来实现电流的正常和异常的判断，从而进行动作处理。计量模块是通过将采集过来的电压电流信号发送给计量芯片处理，来实现功率的计算。蓝牙通信模块是通过与MCU控制模块的电路连接来实现和手机控制端的蓝牙通信进行数据的传输。

参照上述描述以及说明书附图，将低压塑壳断路器的各部分连接好之后，可进行配电终断的保护功能和对电量的计算功能并进行相应的跳闸处理，同时可与手机终端进行通信传输相关数据，以上所述，近视本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，依据本实用新型的技术实质，对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换与改进等，均属于本实用新型技术方案的保护范围之内。

本实用新型未述及之处适用于现有技术。

Claims (3)

1.一种具有蓝牙通信和计量功能的低压断路器控制电路板，其特征在于，该控制电路板上设置有计量模块、蓝牙通信模块、电源供电模块、电压采集模块、电流采集模块、漏电采集模块、MCU控制模块、分闸脱扣模块，各模块均以插针焊接连接在控制电路板的PCB板上，通过PCB板上的铜导线实现模块间的导通；

电源供电模块包括三十号二极管(D30)、L78M05芯片(U5)、三十一号电容(C31)、三十二号电容(C32)、LB33芯片(UP2)、二十八号电容(C28)，外接电源+12V与三十号二极管(D30)阳极输入端串联，三十号二极管(D30)阴极输出端与L78M05芯片(U5)输入端1号引脚串联，L78M05芯片(U5)的输出端3号引脚与三十一号电容(C31)、三十二号电容(C32)的上端及LB33芯片(UP2)的1号引脚和3号引脚连接，L78M05芯片(U5)的GND引脚与三十一号电容(C31)和三十二号电容(C32)的下端连接；LB33芯片(UP2)的5号引脚与二十八号电容(C28)上端连接，二十八号电容(C28)下端与GND连接；三十一号电容(C31)的上端另引出有导电线，该引出的导电线为+5V直流电源输出端；二十八号电容(C28)的上端另引出有导电线，该引出的导电线为+3.3V直流电源输出端；外接电源+12V通过L78M05芯片(U5)进行电压转换以提供+5V直流电源，通过LB33芯片(UP2)进行电压转换以提供+3.3V直流电源；

A相电压采集模块包括二十一号电阻(Rv21)、二十六号电容(C26)、六十一号电阻(R61)，二十一号电阻(Rv21)的左端接入A相电压，二十一号电阻(Rv21)的右端与二十六号电容(C26)、六十一号电阻(R61)的上端及MCU控制模块中MCU芯片的PA4引脚连接，二十六号电容(C26)、六十一号电阻(R61)的下端并联后与GND连接；B相、C相电压采集模块与A相电压采集电路结构相同，B相、C相电压采集模块分别与MCU芯片的PA5引脚、PA6引脚连接；

A相电流采集模块包括整流桥(D23)、十七号电阻(R17)、十八号电阻(R18)、七号电容(C7)、三十五号电阻(R35)、十三号电容(C13)、三十二号电阻(R32)、MCP6004芯片(U2B)、三十六号电阻(R36)、三十七号电阻(R37)，整流桥(D23)的2号引脚与4号引脚接入A相电流的Ia+和Ia-，整流桥(D23)的3号引脚与十七号电阻(R17)、十八号电阻(R18)的上端连接；十七号电阻(R17)、十八号电阻(R18)的下端通过导线串联入七号电容(C7)，在十七号电阻(R17)与七号电容(C7)之间引出有导线，该导线与GND连接；在十八号电阻(R18)与七号电容(C7)之间引出有导线，该导线连接三十五号电阻(R35)的左端，三十五号电阻(R35)的右端与十三号电容(C13)左端、三十二号电阻(R32)左端及MCP6004芯片(U2B)的6号引脚连接，十三号电容(C13)右端、三十二号电阻(R32)右端及MCP6004芯片(U2B)的7号引脚均与三十六号电阻(R36)的左端连接，三十六号电阻(R36)的右端与MCU芯片的PA1引脚及三十七号电阻(R37)的左端连接，三十七号电阻(R37)的右端与GND连接；MCP6004芯片(U2B)的5号引脚、11号引脚分别与GND连接，MCP6004芯片(U2B)的4号引脚与电源供电模块的+5V直流电源连接；B相、C相电流采集模块与A相电流采集模块结构相同，B相、C相电流采集模块分别与MCU芯片的PA2引脚、PA3引脚连接；

漏电采集模块包括：插针连接器、八十号电阻(R80)、六十九号电阻(R69)、三十七号电容(C37)、开关二极管(D29)、六十六号电阻(R66)、三十八号电容(C38)、七十号电阻(R70)、MCP6004芯片(U2A)、七十三号电阻(R73)、六十七号电阻(R67)、三十五号电容(C35)，+12V接入到八十号电阻(R80)的右端，八十号电阻(R80)的左端连接插针连接器的2号插针，插针连接器的4号插针与3号插针分别与六十九号电阻(R69)的上、下两端连接；六十九号电阻(R69)和三十七号电容(C37)并联形成滤波电路，三十七号电容(C37)的上侧并联接入开关二极管(D29)的上端的一个引脚，六十九号电阻(R69)、三十七号电容(C37)下端及开关二极管(D29)的下端的两个引脚均接地；开关二极管(D29)上端的引脚与六十六号电阻(R66)的左端连接，六十六号电阻(R66)的右端与三十八号电容(C38)上端、MCP6004芯片(U2A)的3号引脚均连接，三十八号电容(C38)下端与七十号电阻(R70)下端并联后接地；七十号电阻(R70)上端与七十三号电阻(R73)的左端均与MCP6004芯片(U2A)的2号引脚连接，七十三号电阻(R73)的右端与MCP6004芯片(U2A)的1号引脚、六十七号电阻(R67)的左端均连接，六十七号电阻(R67)的右端与MCU芯片的PA0引脚及三十五号电容(C35)的上端均连接，三十五号电容(C35)下端与地线连接；

MCU控制模块包括晶振电路、复位电路、MCU芯片、供电模块，晶振电路由十一号电容(C11)、十四号电容(C14)和晶振(Y1)连接组成，将晶振(Y1)的1号引脚和2号引脚分别与MCU芯片的2号引脚和3号引脚连接；晶振(Y1)的1号引脚另引出导电线与十一号电容(C11)的右端相连，晶振(Y1)的2号引脚另引出导电线与十四号电容(C14)的右端相连，十一号电容(C11)、十四号电容(C14)的左端并联后接地；

复位电路包括三十九号电阻(R39)、十八号电容(C18)，三十九号电阻(R39)的左端与电源供电模块的+3.3V直流电源连接，三十九号电阻(R39)的右端引出有两根导电线，分别连接MCU芯片的10号引脚NRST和十八号电容(C18)的上端，十八号电容(C18)下端接地线；复位电路用于软件程序复位；

供电模块包括二十七号二极管(D27)、二十八号二极管(D28)、十六号电容(C16)、十七号电容(C17)，二十七号二极管(D27)、二十八号二极管(D28)的右端并联后与MCU芯片的4号引脚连接，二十七号二极管(D27)的左端接蓄电池的正极，二十八号二极管(D28)的左端接电源供电模块的+3.3V直流电源，二十八号二极管(D28)的左端另引出有导电线与十六号电容(C16)、十七号电容(C17)上端及与MCU芯片的6号引脚连接，十六号电容(C16)和十七号电容(C17)的下端与MCU芯片的7号引脚并联后接地；供电模块为MCU芯片提供工作电压；

蓝牙通信模块包括蓝牙芯片和外围电路，电源供电模块的+3.3V直流电源连接发光二极管(DS4)左端的阳极，发光二极管(DS4)右端的阴极与十五号电阻(R15)左端串联，十五号电阻(R15)的右端与蓝牙芯片的LED引脚连接；电源供电模块的+3.3V直流电源连接二十三号电阻(R23)上端、开关(S2)的左端及P沟道MOS管(M2)的左上端引脚，二十三号电阻(R23)下端接P沟道MOS管(M2)的下端引脚，P沟道MOS管(M2)的右上端引脚与开关(S2)的右端引脚、二十四号电容(C24)、二十五号电容(C25)的上端及蓝牙芯片的VCC引脚连接，二十四号电容(C24)和二十五号电容(C25)的下端并联后接地；蓝牙芯片的引脚GND接地；蓝牙芯片的RXD、TXD引脚分别对应的与MCU芯片的PB10引脚、PB11引脚连接，用于传输数据；

计量模块包括ATT7022计量芯片、ATT7022计量芯片电流采样电路、ATT7022计量芯片电压采样电路；其中ATT7022计量芯片外围连接有晶振电路，具体的，四十一号电容(C41)、四十二号电容(C42)、晶振(Y2)串联，晶振(Y2)的两端各引出有一个导电线分别连接ATT7022计量芯片的OSCI引脚、OSCD引脚，四十三号电容(C43)与四十五号电容(C45)之间的连接导线上引出有一根导线，该引出的导线接地；

ATT7022计量芯片外围还连接有滤波电路，具体的，二十二号电容(C22)、三十三号电容(C33)的右端分别接ATT7022计量芯片的CS引脚和SCLK引脚，该两个电容左端并联后接地；四十一号电容(C41)、四十二号电容(C42)的右端并联后连接ATT7022计量芯片的VDD引脚，该两个电容的左端并联后接地；四十九号电容(C49)和五十号电容(C50)上端并联后连接ATT7022计量芯片的REFCAP引脚，该两个电容的下端并联后接地；上述三组电容构成的滤除干扰信号和减少纹波系数的滤波电路；

ATT7022计量芯片的DOUT、DIN、SCLK、CS、RESET、IRQ、REVP引脚通过插针分别与MCU芯片的DOUT、DIN、SCLK、CS、RESET、IRQ、REVP引脚对应连接，实现MCU芯片与计量芯片的工作；

ATT7022计量芯片A相电压采样电路包括八十九号电阻(R89)、五十五号电容(C55)、五十六号电容(C56)、九十号电阻(R90)，上述四个元件串联，五十五号电容(C55)、五十六号电容(C56)之间与八十九号电阻(R89)、五十五号电容(C55)之间通过导电线导通，且该引出的导电线在八十九号电阻(R89)的一端往外延伸并接地；在八十九号电阻(R89)、五十五号电容(C55)之间的导电线上引出有导电线，该引出的导电线与ATT7022计量芯片的V2P引脚连接；在五十六号电容(C56)、九十号电阻(R90)之间的导电线上引出有导电线，该引出的导电线与ATT7022计量芯片的V2N引脚连接；B、C相电压采样电路的结构与A相电压采样电路相同，B相电压采样电路分别与ATT7022计量芯片的V4P、V4N引脚连接，C相电压采样电路分别与ATT7022计量芯片的V6P、V6N引脚连接；

ATT7022计量芯片A相电流采样电路包括十三号电阻(R13)、十二号电阻(R12)、三十一号电阻(R31)、三十三号电阻(R33)、十九号电容(C19)、十二号电容(C12)，上述六个元件串联形成回路，十三号电阻(R13)、十二号电阻(R12)之间的导电线上引出有导电线，该引出的导电线接入A相电流的正极；三十一号电阻(R31)、三十三号电阻(R33)之间的导电线上引出有导电线，该引出的导电线接入A相电流的负极；十三号电阻(R13)、三十一号电阻(R31)之间的导电线上引出有导电线，该引出的导电线接地；十二号电阻(R12)、十二号电容(C12)之间的导电线上引出有导电线，该引出的导电线连接ATT7022计量芯片的V1P引脚；十九号电容(C19)、十二号电容(C12)之间的导电线上引出有导电线，该引出的导电线接地；十九号电容(C19)、三十三号电阻(R33)之间的导电线上引出有导电线，该引出的导电线连接ATT7022计量芯片的V1N引脚；B、C相电流采样电路结构与A相电流采样电路相同，B相电流采样电路分别与ATT7022计量芯片的V3P引脚、V3N引脚连接，C相电流采样电路分别与ATT7022计量芯片的V5P引脚、V5N引脚连接；

分闸脱扣模块的电路结构具体为：二极管(D22)上端的阳极接入+12V，二极管(D22)下端的阴极连接二极管(D24)上端的阴极和六号电容(C6)的上端以及脱扣器(J1)的接线端子的1号插针，六号电容(C6)的下端接GND，二极管(D24)下端的阳极接脱扣器(J1)的接线端子的2号插针和十六号电阻(R16)的左侧，十六号电阻(R16)的右侧接三极管(Q1)的2号引脚，三极管(Q1)的3号引脚接GND；三极管(Q1)的1号引脚接八号电容(C8)和二十五号电阻(R25)的上端、二十号电阻(R20)的左端，八号电容(C8)和二十五号电阻(R25)的下端并联后接GND；二十号电阻(R20)的右端接八十九号电阻(R89)的左端，八十九号电阻(R89)的右端接MCU芯片的PA11的TRIP引脚，通过MCU芯片的PA11的TRIP引脚的高低电平来实现脱扣分闸。

2.根据权利要求1所述的一种具有蓝牙通信和计量功能的低压断路器控制电路板，其特征在于，该控制电路板还包括液晶显示模块，液晶显示模块以插针焊接连接在控制电路板的PCB板上，通过PCB板上的铜导线实现模块间的导通；具体的，液晶显示模块包括LCD液晶、电容(Ca1)、电容(Ca2)、电容(Ca3)、电阻(Ra1)、发光二极管(1)、三极管(V1)，其中LCD液晶的CS1引脚与MCU芯片的PB3引脚连接，LCD液晶的RES引脚与MCU芯片的PB4引脚连接，LCD液晶的A0引脚与MCU芯片的PB5引脚连接，LCD液晶的SCLK引脚与MCU芯片的PB6引脚连接，LCD液晶的SDA引脚与MCU芯片的PB7引脚连接；LCD液晶的VDD引脚与电源供电模块的+3.3V直流电源及电容(Ca1)的左端连接，电容(Ca1)的右端与LCD液晶的VSS引脚、电容(Ca3)的右端及GND连接，电容(Ca3)的左端连接LCD液晶的VC引脚；电容(Ca2)的两端分别连接LCD液晶的V0引脚和XV0引脚；LCD液晶的A引脚与电阻(Ra1)左端连接，电阻(Ra1)的右端与发光二极管(1)的2号引脚连接，发光二极管(1)的1号引脚与电源供电模块的+5V直流电源连接，LCD液晶的K引脚与三极管V1的D管脚连接，三极管V1的G管脚与MCU芯片的LEDA引脚连接，三极管的S管脚与GND连接。

3.根据权利要求1所述的一种具有蓝牙通信和计量功能的低压断路器控制电路板，其特征在于，MCU芯片的型号为STM32G070CBT6。

Images