CN217008990U - 一种四接线柱智能型空气开关 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种四接线柱智能型空气开关，包括空开本体，空开本体设有接线柱LN、接线柱LI、接线柱NI和接线柱PE，接线柱LI与接线柱LN通过导线连接，还包括主控模块、电源电路、主通断开关、电能计量模块，接线柱LI与接线柱LN之间设有总输入电流检测电路，总输入电流检测电路的输出端与电能计量模块的输入端连接，接线柱LN与主通断开关的一端连接，主通断开关的另一端与火线输出端子电连接，接线柱LN与主通断开关的一端之间设有输出电流检测电路，输出电流检测电路的输出端与电能计量模块的输入端连接，电能计量模块的输出端与主控模块的输入端连接，主控模块的输出端与主通断开关连接。本实用新型安全性较高。

Description

一种四接线柱智能型空气开关

技术领域

本实用新型涉及一种智能型空气开关，具体涉及一种四接线柱智能型空气开关。

背景技术

在智能型空气开关中，需要检测电路用电状态，上位机根据负载的电流变化从而分析得出所有线路的拓扑结构图，由于后级用电设备在上电瞬间会产生浪涌电流，或用电设备长时间使用后元器件出现老化受潮或者其他不可控原因时出现损坏，会导致电路出现短路、漏电、大电流导致温度过高而用电输入端电压供应不能及时得到切断，容易引起火灾或人身触电事故。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的至少一种缺陷，提供了一种四接线柱智能型空气开关，其安全性较高。

本实用新型的技术方案是这样实现的：本实用新型公开了一种四接线柱智能型空气开关，包括空开本体，所述空开本体设有用于接火线的接线柱LN、接线柱LI以及用于接零线的接线柱NI和用于接地线的接线柱PE，所述接线柱LI与接线柱LN通过导线连接，还包括主控模块、电源电路、主通断开关、电能计量模块，所述电源电路用于给整个智能型空气开关供电，所述接线柱LI与接线柱LN之间设有总输入电流检测电路，所述总输入电流检测电路的输出端与电能计量模块的第一输入端连接，所述接线柱LN与主通断开关的一端连接，所述主通断开关的另一端与火线输出端子电连接，所述接线柱LN与主通断开关的一端之间设有输出电流检测电路，所述输出电流检测电路的输出端与电能计量模块的第二输入端连接，所述电能计量模块的输出端与主控模块的输入端连接，所述主控模块的输出端与主通断开关连接，通过主控模块控制主通断开关的通断。

进一步地，本实用新型的四接线柱智能型空气开关还包括拓扑通断开关、拓扑负载，所述拓扑负载的一端与接线柱NI连接，拓扑负载的另一端与拓扑通断开关的一端连接，拓扑通断开关的另一端接地，拓扑通断开关与主控模块连接，通过主控模块控制拓扑通断开关的通断。

进一步地，拓扑负载与接线柱NI之间设有防浪涌器件。

进一步地，拓扑通断开关采用拓扑继电器，所述主控模块与拓扑继电器之间设有继电器驱动电路。

进一步地，所述主通断开关采用主继电器；所述主控模块与主继电器之间设有继电器驱动电路。

进一步地，本实用新型的四接线柱智能型空气开关还包括用于与上位机连接的通讯模块，所述通讯模块与主控模块连接，用于实现主控模块与上位机之间的通讯。

进一步地，总输入电流检测电路包括电阻R6、电阻R2、电阻R30以及电容C1和电容C2，所述电阻R6串联在接线柱LI与接线柱LN之间，所述电阻R2的一端与电阻R6的一端连接，电阻R2的另一端分别与电容C1的一端以及电能计量模块的输入端IAP连接，电容C1的另一端接地，所述电阻R30的一端与电阻R6的另一端连接，电阻R30的另一端分别与电容C2的一端以及电能计量模块的输入端IAN连接，电容C2的另一端接地；

输出电流检测电路包括电阻R14、电阻R13、电阻R16以及电容C6和电容C7，所述电阻R14串联在接线柱LN与主通断开关之间，所述电阻R13的一端与电阻R14的一端连接，电阻R13的另一端分别与电容C6的一端以及电能计量模块的输入端IBP连接，电容C6的另一端接地，所述电阻R16的一端与电阻R14的另一端连接，电阻R16的另一端分别与电容C7的一端以及电能计量模块的输入端IBN连接，电容C7的另一端接地；接线柱LN接地。

进一步地，所述电能计量模块的输出端与主控模块的输入端之间设有光耦隔离电路。

进一步地，本实用新型的四接线柱智能型空气开关还包括用于采集空气开关内部环境温度的温度检测电路，所述温度检测电路的输出端与主控模块连接。

所述电源电路包括隔离电源模块和非隔离电源电路，所述隔离电源模块用于将220V交流转换成5V直流；所述非隔离电源电路用于将220V交流转换成3.3V直流。

本实用新型至少具有如下有益效果：本实用新型的智能型空气开关具有电量检测、电流检测、短路检测、温度检测功能，可有效的控制因为电路损坏导致用电过程中出现的安全隐患，有效保护使用人的人身健康和财产安全。

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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本实用新型实施例提供的四接线柱智能型空气开关的主电路部分的电路示意图；

图2为本实用新型实施例提供的四接线柱智能型空气开关的电源电路的电路示意图；

图3为本实用新型实施例提供的四接线柱智能型空气开关的光耦隔离电路的电路示意图；

图4为本实用新型实施例提供的四接线柱智能型空气开关的温度检测电路的电路示意图；

图5为本实用新型实施例提供的四接线柱智能型空气开关的短路检测电路的电路示意图；

图6为本实用新型实施例提供的四接线柱智能型空气开关的继电器驱动电路的电路示意图；

图7为本实用新型实施例提供的四接线柱智能型空气开关的主控模块的一部分电路示意图；

图8为本实用新型实施例提供的四接线柱智能型空气开关的主控模块的另一部分电路示意图；

图9为本实用新型实施例提供的四接线柱智能型空气开关的显示模块的电路示意图。

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它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参见图1至图9，本实用新型实施例提供一种四接线柱智能型空气开关，包括空开本体，所述空开本体设有用于接火线的接线柱LN、接线柱LI以及用于接零线的接线柱NI和用于接地线的接线柱PE，所述接线柱LI与接线柱LN通过导线连接，还包括主控模块、电源电路、主通断开关、电能计量模块，所述电源电路用于给整个智能型空气开关供电，所述接线柱LI与接线柱LN之间设有总输入电流检测电路，所述总输入电流检测电路的输出端与电能计量模块的第一输入端连接，所述接线柱LN与主通断开关的一端连接，所述主通断开关的另一端与空开本体的火线输出端子即弹片(导电铜片，用于电气连接)电连接，所述接线柱LN与主通断开关的一端之间设有输出电流检测电路，所述输出电流检测电路的输出端与电能计量模块的第二输入端连接，所述电能计量模块的输出端与主控模块的输入端连接，所述主控模块的输出端与主通断开关连接，通过主控模块控制主通断开关的通断。

电能计量模块用于将采集到的电流、用电量信号传递给主控模块。

在实际使用过程中，若要求测量智能空开自身和用户端的总用电量则在LI端接火线，若只要求测量用户端的输出电量则在LN端接火线。LN plug是外部焊接的一个铜片端子。智能型空气开关对外设有电源输入接口、电源输出接口、程序调试接口。不需要测量智能空开本身的耗电量可以直接在LN接线柱接火线，需要同时测量到空开本身和用户端输出的耗电量可以在接线柱LI接火线。

进一步地，主控模块采用MCU模块。

进一步地，本实用新型的四接线柱智能型空气开关还包括拓扑通断开关、拓扑负载，所述拓扑负载的一端与接线柱NI连接，拓扑负载的另一端与拓扑通断开关的一端连接，拓扑通断开关的另一端接地，拓扑通断开关与主控模块连接，通过主控模块控制拓扑通断开关的通断。

进一步地，拓扑负载与接线柱NI之间设有防浪涌器件。拓扑负载包括电容C31与电阻R33，电容C31与电阻R33并联。

本实施例所述防浪涌器件为NTC热敏电阻，现有技术中NTC热敏电阻多用于抑制浪涌，在电路电源接通瞬间，电路中会产生比正常工作时高出许多倍的浪涌电流，而NTC热敏电阻器的初始阻值较大，可以抑制电路中过大的电流，从而保护其电源电路及负载，当电路进入正常工作状态时，NTC热敏电阻器由于通过电流而引起阻体温度上升，电阻值下降至很小，不会影响电路的正常工作。

进一步地，拓扑通断开关采用拓扑继电器JQ1，所述主控模块与拓扑继电器JQ1之间设有第一继电器驱动电路。

所述第一继电器驱动电路包括三极管Q2，三极管Q2的基极分别与电阻R35的一端、电阻R36的一端连接，电阻R35的另一端与主控模块连接，电阻R36的另一端接地，所述三极管Q2的发射极接地，所述三极管Q2的集电极与拓扑继电器JQ1线圈一端连接，所述拓扑继电器JQ1线圈另一端连接到5V电源。

拓扑继电器JQ1的公共触点接地，拓扑继电器JQ1的常开触点与拓扑负载一端连接。拓扑负载另一端与零线连接。

优选地，所述第一继电器驱动电路还包括二极管D7，所述二极管D7用于消除拓扑继电器JQ1线圈的反向感应电动势，所述二极管D7的负极连接5V电源，所述二极管D7的正极与拓扑继电器JQ1线圈一端以及三极管Q2的集电极连接。

进一步地，所述主通断开关采用主继电器JQ2；所述主控模块与主继电器JQ2之间设有第二继电器驱动电路。

所述第二继电器驱动电路包括三极管Q1，三极管Q1的基极分别与电阻R18的一端、电阻R20的一端、电阻R25的一端连接，电阻R18的另一端与主控模块连接，电阻R20的另一端接地，电阻R25的另一端连接电源，所述三极管Q1的发射极接地，所述三极管Q1的集电极与主继电器JQ2线圈一端连接，所述主继电器JQ2线圈另一端连接到5V电源。主继电器JQ2的公共触点连接输出火线，主继电器JQ2的常闭触点经电阻R14与接线柱LN连接。LO plug指输出的端子铜片，XI Socket指外部焊接到输出端子的一条电源线。

优选地，所述第二继电器驱动电路还包括二极管D6，所述二极管D6用于消除主继电器JQ2线圈的反向感应电动势，所述二极管D6的负极连接5V电源，所述二极管D6的正极与主继电器JQ2线圈一端以及三极管Q1的集电极连接。

进一步地，本实用新型的四接线柱智能型空气开关还包括用于与上位机连接的通讯模块，所述通讯模块与主控模块连接，用于实现主控模块与上位机之间的通讯。

进一步地，所述通讯模块可以采用WIFI模块。所述WIFI模块与主控模块电连接，上位机可以通过WIFI模块给主控模块发送控制信号，主控模块根据所述控制信号控制主通断开关、拓扑通断开关吸合或者断开。所述WIFI模块的VCC引脚分别与电容的一端以及三极管的漏极连接，三极管的源极连接电源，所述三极管的栅极分别与第二电阻的一端、第一电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端连接电源，第二电阻的另一端与主控模块的输出端连接。WIFI模块的型号为ESP8266。

进一步地，总输入电流检测电路包括电阻R6、电阻R2、电阻R30以及电容C1和电容C2，所述电阻R6串联在接线柱LI与接线柱LN之间，所述电阻R2的一端与电阻R6的一端连接，电阻R2的另一端分别与电容C1的一端以及电能计量模块U6的输入端IAP连接，电容C1的另一端接地，所述电阻R30的一端与电阻R6的另一端连接，电阻R30的另一端分别与电容C2的一端以及电能计量模块的输入端IAN连接，电容C2的另一端接地；

输出电流检测电路包括电阻R14、电阻R13、电阻R16以及电容C6和电容C7，所述电阻R14串联在接线柱LN与主通断开关之间，所述电阻R13的一端与电阻R14的一端连接，电阻R13的另一端分别与电容C6的一端以及电能计量模块的输入端IBP连接，电容C6的另一端接地，所述电阻R16的一端与电阻R14的另一端连接，电阻R16的另一端分别与电容C7的一端以及电能计量模块U6的输入端IBN连接，电容C7的另一端接地；接线柱LN接地。

本实施例的电能计量模块U6采用型号为HLW8112的电能计量芯片。

进一步地，本实用新型的四接线柱智能型空气开关还包括短路检测电路，所述短路检测电路包括整流桥堆BD2、运放U12以及用于检测火线输出端短路电流信号的电流互感器，所述整流桥堆BD2的一个AC输入端分别与电流互感器二次侧绕组L3的一端以及电阻R55的一端连接，所述整流桥堆BD2的另一个AC输入端分别与电流互感器二次侧绕组的另一端以及电阻R55的另一端连接，整流桥堆BD2的负极输出端接地，整流桥堆BD2的正极输出端分别与电阻R57的一端以及运放U12的同相输入端连接，电阻R57的另一端接地，运放U12的反相输入端通过电阻R56连接电源，运放U12的反相输入端分别与电阻R58的一端、电容C1的一端连接，电阻R58的另一端、电容C1的另一端接地，所述运放U12的输出端与主控模块的第三输入端连接并通过电阻R54上拉到电源。电流互感器的一次侧绕组设置在XI焊点至输出端子的一条电源线上，即继电器JQ2公共引脚4至外部输出端子的导线上。

运放U12的作用是将L3检测到的输出短路电流信号转换为电压信号传输给主控MCU检测。通过电流互感器L3检测输出端的短路的瞬间电流异常大电动感应式反馈给整流桥再到运放U12检测输出给主控MCU可以识别的电信号来判断输出端电路短路情况。

进一步地，所述电能计量模块的输出端与主控模块的输入端之间设有光耦隔离电路。

参见图2，所述电源电路包括隔离电源模块和非隔离电源电路，所述隔离电源模块U2用于将220V交流转换成5V直流，用于给主继电器、拓扑继电器供电；所述非隔离电源电路用于将220V交流转换成3.3V直流，用于给电能计量模块等供电。本实施例的非隔离电源电路采用型号为MP150的非隔离电源。

进一步地，本实用新型的四接线柱智能型空气开关还包括用于采集空气开关内部环境温度的温度检测电路，所述温度检测电路的输出端与主控模块连接。

参见图4，本实施例的温度检测电路包括热敏电阻RM1，热敏电阻RM1的一端连接电源，热敏电阻RM1的另一端分别与电阻R5的一端以及电阻R8的一端连接，电阻R5的另一端接地，电阻R8的另一端分别与电容C3的一端以及主控模块的输入端连接，电容C3的另一端接地。

进一步地，所述智能型空气开关还包括显示模块，所述显示模块与主控模块电连接。

尽管本文中较多的使用了诸如控制器、继电器、二极管、三极管、电阻、电容等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的，另外，本实用新型所涉请求保护的方案是在于各个硬件设备的选取和连接关系，而本领域技术人员，在获知本申请硬件方案时，是可以毫无异议得到相应程序的，所以本申请请求保护方案中，并不涉及程序的改进。最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种四接线柱智能型空气开关，包括空开本体，所述空开本体设有用于接火线的接线柱LN、接线柱LI以及用于接零线的接线柱NI和用于接地线的接线柱PE，所述接线柱LI与接线柱LN通过导线连接，其特征在于：还包括主控模块、电源电路、主通断开关、电能计量模块，所述电源电路用于给整个智能型空气开关供电，所述接线柱LI与接线柱LN之间设有总输入电流检测电路，所述总输入电流检测电路的输出端与电能计量模块的第一输入端连接，所述接线柱LN与主通断开关的一端连接，所述主通断开关的另一端与火线输出端子电连接，所述接线柱LN与主通断开关的一端之间设有输出电流检测电路，所述输出电流检测电路的输出端与电能计量模块的第二输入端连接，所述电能计量模块的输出端与主控模块的输入端连接，所述主控模块的输出端与主通断开关连接，通过主控模块控制主通断开关的通断。

2.如权利要求1所述的四接线柱智能型空气开关，其特征在于：还包括拓扑通断开关、拓扑负载，所述拓扑负载的一端与接线柱NI连接，拓扑负载的另一端与拓扑通断开关的一端连接，拓扑通断开关的另一端接地，拓扑通断开关与主控模块连接，通过主控模块控制拓扑通断开关的通断。

3.如权利要求2所述的四接线柱智能型空气开关，其特征在于：拓扑负载与接线柱NI之间设有防浪涌器件。

4.如权利要求2所述的四接线柱智能型空气开关，其特征在于：拓扑通断开关采用拓扑继电器，所述主控模块与拓扑继电器之间设有继电器驱动电路。

5.如权利要求1所述的四接线柱智能型空气开关，其特征在于：所述主通断开关采用主继电器；所述主控模块与主继电器之间设有继电器驱动电路。

6.如权利要求1所述的四接线柱智能型空气开关，其特征在于：还包括用于与上位机连接的通讯模块，所述通讯模块与主控模块连接，用于实现主控模块与上位机之间的通讯。

7.如权利要求1所述的四接线柱智能型空气开关，其特征在于：总输入电流检测电路包括电阻R6、电阻R2、电阻R30以及电容C1和电容C2，所述电阻R6串联在接线柱LI与接线柱LN之间，所述电阻R2的一端与电阻R6的一端连接，电阻R2的另一端分别与电容C1的一端以及电能计量模块的输入端IAP连接，电容C1的另一端接地，所述电阻R30的一端与电阻R6的另一端连接，电阻R30的另一端分别与电容C2的一端以及电能计量模块的输入端IAN连接，电容C2的另一端接地；

输出电流检测电路包括电阻R14、电阻R13、电阻R16以及电容C6和电容C7，所述电阻R14串联在接线柱LN与主通断开关之间，所述电阻R13的一端与电阻R14的一端连接，电阻R13的另一端分别与电容C6的一端以及电能计量模块的输入端IBP连接，电容C6的另一端接地，所述电阻R16的一端与电阻R14的另一端连接，电阻R16的另一端分别与电容C7的一端以及电能计量模块的输入端IBN连接，电容C7的另一端接地；接线柱LN接地。

8.如权利要求1所述的四接线柱智能型空气开关，其特征在于：所述电能计量模块的输出端与主控模块的输入端之间设有光耦隔离电路。

Images