CN217306355U - 一种全自动高压放电开关 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种全自动高压放电开关，包括ARM控制单元、电机驱动模块、电机、按键输入控制模块、远程遥控模块、电源电量测量模块、显示模块和电源模块；电机驱动模块的输出端与电机输入端电性连接，电机为直线电机，电机的输出端与电网电闸固定连接，电机驱动模块的输入端与ARM控制单元的输出端电性连接，ARM控制单元DA输出模拟控制电压给电机驱动模块，以控制电机的正反转和运行速度；按键输入控制模块与ARM控制单元的输入端电性连接；远程遥控模块与ARM控制单元的输入端电性连接；电源电量测量模块与ARM控制单元的输入端电信连接；显示模块与ARM控制单元的输出端电性连接，用于输出显示电源电量和电机工作状态。

Description

一种全自动高压放电开关

技术领域

本实用新型涉及高压放电开关技术领域，尤其涉及一种全自动高压放电开关。

背景技术

高压电力电缆在现代化建设中承担了非常重要的角色，工农业生产、人民群众生活用电日益增大，电力电缆也逐渐增多，同时，由于电缆敷设的特殊性，受自然环境的影响及其它人为因素，电缆故障率也逐年增加；为了减少损失，电缆故障检测就成了重中之重；在故障检测环节中，高压设备必不可少，它是构成电缆故障点粗定位和精确定点的能量之源；而充分放电，是使用高压设备前后都必不可少的操作步骤，以保证使用者的人身安全。

但在对100KV的直流试验高压源进行合闸时，常规的电子开关容易被击穿，而电网里面用的大型隔离开关又太大，不便于使用。基于上述不足，有必要开发一种安全高效的全自动高压放电开关。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出了一种可以对直流试验高压源进行安全高效合闸的全自动高压放电开关。

本实用新型的技术方案是这样实现的：本实用新型提供了一种全自动高压放电开关，包括ARM控制单元、电机驱动模块、电机、按键输入控制模块、远程遥控模块、电源电量测量模块、显示模块和电源模块；

电机驱动模块的输出端与电机输入端电性连接，电机为直线电机，电机的输出端与电网电闸固定连接，电机驱动模块的输入端与ARM控制单元的输出端电性连接，ARM控制单元DA输出模拟控制电压给电机驱动模块，以控制电机的正反转和运行速度；

按键输入控制模块与ARM控制单元的输入端电性连接；

远程遥控模块与ARM控制单元的输入端电性连接；

电源电量测量模块与ARM控制单元的输入端电信连接；

显示模块与ARM控制单元的输出端电性连接，用于输出显示电源电量和电机工作状态；

电源模块分别与ARM控制单元、电机驱动模块、按键输入控制模块、远程遥控模块、电源电量测量模块和显示模块电信连接，并为其提供工作电压。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述ARM控制单元具有若干DA信号输出端和若干使能信号输出端；所述电机驱动模块包括两个相同的驱动电路，两驱动电路的输出端分别与电机端口J1的两引脚电性连接；两驱动电路的DA信号输入端分别与ARM控制单元的DA信号输出端一一对应连接；两驱动电路的使能信号输入端分别与ARM控制单元的使能信号输出端一一对应连接。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述驱动电路包括功率放大器U1、二极管D1、二极管D2、电阻R1和电阻R2；功率放大器U1的引脚1与ARM控制单元的DA信号输出端电性连接；功率放大器U1的引脚2分别与电阻R1的一端和电阻R2的一端电性连接，电阻R1的另一端接地，电阻R2另一端分别与功率放大器U1的引脚6、二极管D1的正极、二极管D2的负极和电机端口J1的引脚电性连接；二极管D1的负极与功率放大器U1的引脚5电性连接；二极管D2的正极分别与功率放大器U1的引脚3和引脚4电性连接、并接地；功率放大器U1的引脚7与ARM控制单元的使能信号输出端电性连接。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述按键输入模块包括若干按键KEY和限流电阻，各按键KEY的一端分别与+3.3V电源及一限流电阻的一端电性连接，限流电阻的另一端与ARM控制单元的通用输入输出端口电性连接，各按键KEY的另一端接地。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述远程遥控模块4具有信号接收端和信号发射端，信号接收端与ARM控制单元的通用输入端电性连接，信号发射端与信号接收端信号连接；信号接收端将信号发射端发出的指令信号传输至ARM控制单元，用于控制电机转动。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述电源电量测量模块包括电压测试单元J1、第一采样电阻和运算放大器U2，所述电源模块包括电池；电压测试单元J1与电池电性连接，其输入端分别与第一采样电阻的两端电性连接，第一采样电阻的两端分别与运算放大器U2的同相输入端和反相输入端电性连接；运算放大器U2的输出端与ARM控制单元的输入端电性连接。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述显示模块包括显示芯片U3，显示芯片U3包括模式选择端IM、片选端/CS、重置端/RES、串并行使能端D/C/SCL、写使能端WR、读使能端RD和若干并行输入端口；上述各端口分别与ARM控制单元的通用输入输出端口一一对应电性连接。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述电源模块还包括电桥D3、三级管Q1、第一稳压芯片U4和第二稳压芯片U5；电桥D3的输入端与电池电性连接，电桥D3的第一输出端分别与电容C1的一端、电容C2的一端、电阻R10的一端和三极管Q1的发射极电性连接；电桥D3的第二输出端分别与电容C1的另一端、电容C2的另一端连接后接地；电阻R10的另一端分别与三极管Q1的基极、第一稳压芯片U4的引脚3和二极管D5的负极电性连接，第一稳压芯片U4的引脚1分别与电阻R11的一端、电阻R12的一端、电容C3的一端、电阻R13的一端及二极管D4的正极电性连接，电阻R11的另一端、电阻R12的另一端与电容C3的另一端均接地，第一稳压芯片U4的引脚2分别与电阻R48的另一端、二极管D4的负极、三极管Q1的集电极和二极管D5的正极电性连接；第一稳压芯片U4作为+5V电源输出，第一稳压芯片U4的引脚2还与电容C4的一端、电容C5的一端及第二稳压芯片U5的引脚2电性连接，第二稳压芯片U5的引脚3分别与电容C6的一端和电容C7的一端电性连接，电容C4的另一端、电容C5的另一端、电容C6的另一端、电容C7的另一端及第二稳压芯片U5的引脚1均接地，第二稳压芯片U5的引脚3作为+3.3V电源输出。

本实用新型的一种全自动高压放电开关相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)本实用新型通过设置电机驱动模块和电机，电机驱动模块的输出端与电机输入端电性连接，电机为直线电机，电机的输出端与电网电闸固定连接，电机驱动模块的输入端与ARM控制单元的输出端电性连接，ARM控制单元DA输出模拟控制电压给电机驱动模块，以控制电机的正反转和运行速度；采用驱动直线电机，由直线电机对直流试验高压源进行分合闸，即提高了分合闸效率，也保证了操作的安全性。

(2)设置按键输入控制模块和远程遥控模块，按键输入控制模块与ARM控制单元的输入端电性连接；远程遥控模块与ARM控制单元的输入端电性连接；在对直流试验高压源进行分合闸时，即可现场操作，也可远程遥控操作。

(3)设置电源电量测量模块和显示模块，电源电量测量模块与ARM控制单元的输入端电信连接；显示模块与ARM控制单元的输出端电性连接，用于输出显示电源电量和电机工作状态；可实时显示电池的电量状态。

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他的附图。

图1为本实用新型的一种全自动高压放电开关的结构框架图；

图2为本实用新型的一种全自动高压放电开关中按键输入模块的接线图；

图3为本实用新型的一种全自动高压放电开关中电机驱动模块的接线图；

图4为本实用新型的一种全自动高压放电开关中电源电量测量模块的接线图；

图5为本实用新型的一种全自动高压放电开关中显示模块的接线图；

图6为本实用新型的一种全自动高压放电开关中电源模块的接线图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，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方式，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型的一种全自动高压放电开关，包括ARM控制单元1、电机驱动模块2、电机、按键输入控制模块3、远程遥控模块4、电源电量测量模块5、显示模块6和电源模块7；电机驱动模块2的输出端与电机输入端电性连接，电机图中未展示，可采用现有技术，为直线电机，电机的输出端与电网电闸固定连接，电机驱动模块2的输入端与ARM控制单元1的输出端电性连接；按键输入控制模块3与ARM控制单元1的输入端电性连接；远程遥控模块4与ARM控制单元1的输入端电性连接；电源电量测量模块5与ARM控制单元1的输入端电信连接；显示模块6与ARM控制单元1的输出端电性连接；电源模块7分别与ARM控制单元1、电机驱动模块2、按键输入控制模块3、远程遥控模块4、电源电量测量模块5和显示模块6电信连接，并为其提供工作电压。

本实用新型使用时，ARM控制单元1可以采用意法半导体的STM32系列单片机来实现，ARM控制单元1DA输出模拟控制电压给电机驱动模块2，以控制直线电机的正反转和运行速度；按键输入控制模块3和远程遥控模块4可以进行控制输入，在对直流试验高压源进行分合闸时，安全试验时候要求按下一次按键，完成3次合闸分闸，方便采集高压试验数据，直线电机控制一个行程开关，做直线运动；电源电量测量模块5用于采集电源电池的电量；显示模块6用于显示电源电池的电量；由于采用驱动直线电机，由直线电机对直流试验高压源进行分合闸，即提高了分合闸效率，也保证了操作的安全性。

如图2所示，按键输入模块3包括若干按键KEY和限流电阻，各按键KEY的一端分别与+3.3V电源及一限流电阻的一端电性连接，限流电阻的另一端与ARM控制单元1的通用输入输出端口电性连接，各按键KEY的另一端接地。远程遥控模块4可采用现有技术，远程遥控模块4具有信号接收端和信号发射端，信号接收端与ARM控制单元1的通用输入端电性连接，信号发射端与信号接收端信号连接；信号接收端将信号发射端发出的指令信号传输至ARM控制单元1。按键输入模块3和远程遥控模块4均可以向ARM控制单元1输入控制信号，以控制电机运行。

如图3所示，ARM控制单元1具有若干DA信号输出端和若干使能信号输出端；电机驱动模块2包括两个相同的驱动电路，两驱动电路的输出端分别与电机端口J1的两引脚电性连接；两驱动电路的DA信号输入端分别与ARM控制单元1的DA信号输出端一一对应连接；两驱动电路的使能信号输入端分别与ARM控制单元1的使能信号输出端一一对应连接。

驱动电路包括功率放大器U1、二极管D1、二极管D2、电阻R1和电阻R2；功率放大器U1可采用的型号为OPA548，功率放大器U1的引脚1与ARM控制单元1的DA信号输出端电性连接；功率放大器U1的引脚2分别与电阻R1的一端和电阻R2的一端电性连接，电阻R1的另一端接地，电阻R2另一端分别与功率放大器U1的引脚6、二极管D1的正极、二极管D2的负极和电机端口J1的引脚电性连接；二极管D1的负极与功率放大器U1的引脚5电性连接；二极管D2的正极分别与功率放大器U1的引脚3和引脚4电性连接、并接地；功率放大器U1的引脚7与ARM控制单元1的使能信号输出端电性连接。

如图4所示，电源电量测量模块5包括电压测试单元J1、第一采样电阻和运算放大器U2，所述电源模块7包括电池，电池图中未展示；运算放大器U2可采用型号为AD8250ARMZ，电压测试单元J1与电池电性连接，其输入端分别与第一采样电阻的两端电性连接，第一采样电阻的两端分别与运算放大器U2的同相输入端和反相输入端电性连接；运算放大器U2的输出端与ARM控制单元1的输入端电性连接。

如图5所示，显示模块6包括显示芯片U3，显示芯片U3包括模式选择端IM、片选端/CS、重置端/RES、串并行使能端D/C/SCL、写使能端WR、读使能端RD和若干并行输入端口；上述各端口分别与ARM控制单元1的通用输入输出端口一一对应电性连接。显示芯片U3采用ILI9341，本实用新型中，仅用作输出显示功能，采用8线16bit进行显示，故使用了16个并行输入端口。

如图6所示，电源模块8还包括电桥D3、三级管Q1、第一稳压芯片U4和第二稳压芯片U5；电桥D3的输入端与电池电性连接，电桥D3的第一输出端分别与电容C1的一端、电容C2的一端、电阻R10的一端和三极管Q1的发射极电性连接；电桥D3的第二输出端分别与电容C1的另一端、电容C2的另一端连接后接地；电阻R10的另一端分别与三极管Q1的基极、第一稳压芯片U4的引脚3和二极管D5的负极电性连接，第一稳压芯片U4的引脚1分别与电阻R11的一端、电阻R12的一端、电容C3的一端、电阻R13的一端及二极管D4的正极电性连接，电阻R11的另一端、电阻R12的另一端与电容C3的另一端均接地，第一稳压芯片U4的引脚2分别与电阻R48的另一端、二极管D4的负极、三极管Q1的集电极和二极管D5的正极电性连接；第一稳压芯片U4作为+5V电源输出，第一稳压芯片U4的引脚2还与电容C4的一端、电容C5的一端及第二稳压芯片U5的引脚2电性连接，第二稳压芯片U5的引脚3分别与电容C6的一端和电容C7的一端电性连接，电容C4的另一端、电容C5的另一端、电容C6的另一端、电容C7的另一端及第二稳压芯片U5的引脚1均接地，第二稳压芯片U5的引脚3作为+3.3V电源输出。三极管Q1设置在第一稳压芯片U4的输入端，一方面可以保护第一稳压芯片U4，另一方面稳压源稳定输出后，三极管Q1作为一个恒流源工作。第一稳压芯片U4的引脚2和引脚3之间的二极管D5能够在意外掉电时，与电阻R11、R12和R13配合，消耗电容C3储存的能量，避免引脚2的电压远高于引脚1和引脚3，造成第一稳压芯片U4的损坏。电容C1、C2、C4、C5、C6和C7均起到去耦作用。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种全自动高压放电开关，其特征在于：包括ARM控制单元(1)、电机驱动模块(2)、电机、按键输入控制模块(3)、远程遥控模块(4)、电源电量测量模块(5)、显示模块(6)和电源模块(7)；

电机驱动模块(2)的输出端与电机输入端电性连接，电机为直线电机，电机的输出端与电网电闸固定连接，电机驱动模块(2)的输入端与ARM控制单元(1)的输出端电性连接，ARM控制单元(1)DA输出模拟控制电压给电机驱动模块(2)，以控制电机的正反转和运行速度；

按键输入控制模块(3)与ARM控制单元(1)的输入端电性连接；

远程遥控模块(4)与ARM控制单元(1)的输入端电性连接；

电源电量测量模块(5)与ARM控制单元(1)的输入端电信连接；

显示模块(6)与ARM控制单元(1)的输出端电性连接，用于输出显示电源电量和电机工作状态；

电源模块(7)分别与ARM控制单元(1)、电机驱动模块(2)、按键输入控制模块(3)、远程遥控模块(4)、电源电量测量模块(5)和显示模块(6)电信连接，并为其提供工作电压。

2.如权利要求1所述的一种全自动高压放电开关，其特征在于：所述ARM控制单元(1)具有若干DA信号输出端和若干使能信号输出端；所述电机驱动模块(2)包括两个相同的驱动电路，两驱动电路的输出端分别与电机端口J1的两引脚电性连接；两驱动电路的DA信号输入端分别与ARM控制单元(1)的DA信号输出端一一对应连接；两驱动电路的使能信号输入端分别与ARM控制单元(1)的使能信号输出端一一对应连接。

3.如权利要求2所述的一种全自动高压放电开关，其特征在于：所述驱动电路包括功率放大器U1、二极管D1、二极管D2、电阻R1和电阻R2；功率放大器U1的引脚1与ARM控制单元(1)的DA信号输出端电性连接；功率放大器U1的引脚2分别与电阻R1的一端和电阻R2的一端电性连接，电阻R1的另一端接地，电阻R2另一端分别与功率放大器U1的引脚6、二极管D1的正极、二极管D2的负极和电机端口J1的引脚电性连接；二极管D1的负极与功率放大器U1的引脚5电性连接；二极管D2的正极分别与功率放大器U1的引脚3和引脚4电性连接、并接地；功率放大器U1的引脚7与ARM控制单元(1)的使能信号输出端电性连接。

4.如权利要求1所述的一种全自动高压放电开关，其特征在于：所述按键输入控制模块(3)包括若干按键KEY和限流电阻，各按键KEY的一端分别与+3.3V电源及一限流电阻的一端电性连接，限流电阻的另一端与ARM控制单元(1)的通用输入输出端口电性连接，各按键KEY的另一端接地。

5.如权利要求1所述的一种全自动高压放电开关，其特征在于：所述远程遥控模块(4)具有信号接收端和信号发射端，信号接收端与ARM控制单元(1)的通用输入端电性连接，信号发射端与信号接收端信号连接；信号接收端将信号发射端发出的指令信号传输至ARM控制单元(1)，用于控制电机转动。

6.如权利要求1所述的一种全自动高压放电开关，其特征在于：所述电源电量测量模块(5)包括电压测试单元J1、第一采样电阻和运算放大器U2，所述电源模块(7)包括电池；电压测试单元J1与电池电性连接，其输入端分别与第一采样电阻的两端电性连接，第一采样电阻的两端分别与运算放大器U2的同相输入端和反相输入端电性连接；运算放大器U2的输出端与ARM控制单元(1)的输入端电性连接。

7.如权利要求1所述的一种全自动高压放电开关，其特征在于：所述显示模块(6)包括显示芯片U3，显示芯片U3包括模式选择端IM、片选端/CS、重置端/RES、串并行使能端D/C/SCL、写使能端WR、读使能端RD和若干并行输入端口；上述各端口分别与ARM控制单元(1)的通用输入输出端口一一对应电性连接。

8.如权利要求6所述的一种全自动高压放电开关，其特征在于：所述电源模块(7)还包括电桥D3、三级管Q1、第一稳压芯片U4和第二稳压芯片U5；电桥D3的输入端与电池电性连接，电桥D3的第一输出端分别与电容C1的一端、电容C2的一端、电阻R10的一端和三极管Q1的发射极电性连接；电桥D3的第二输出端分别与电容C1的另一端、电容C2的另一端连接后接地；电阻R10的另一端分别与三极管Q1的基极、第一稳压芯片U4的引脚3和二极管D5 的负极电性连接，第一稳压芯片U4的引脚1分别与电阻R11的一端、电阻R12的一端、电容C3的一端、电阻R13的一端及二极管D4的正极电性连接，电阻R11的另一端、电阻R12的另一端与电容C3的另一端均接地，第一稳压芯片U4的引脚2分别与电阻R48的另一端、二极管D4的负极、三极管Q1的集电极和二极管D5的正极电性连接；第一稳压芯片U4作为+5V电源输出，第一稳压芯片U4的引脚2还与电容C4的一端、电容C5的一端及第二稳压芯片U5的引脚2电性连接，第二稳压芯片U5的引脚3分别与电容C6的一端和电容C7的一端电性连接，电容C4的另一端、电容C5的另一端、电容C6的另一端、电容C7的另一端及第二稳压芯片U5的引脚1均接地，第二稳压芯片U5的引脚3作为+3.3V电源输出。

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