專利名稱：智能監(jiān)控模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及低壓電器領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種電子式的智能監(jiān)控模塊。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)在居民住宅配電、低壓電器保護(hù)現(xiàn)場很少采用電子式監(jiān)控模塊。即便使用，一般是功能齊全的則體積相對都較大，或體積小的則功能簡單，雖可對各種過電流信號進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，實(shí)現(xiàn)多種低壓電器保護(hù)特性和眾多輔助功能，并當(dāng)監(jiān)控模塊發(fā)出動(dòng)作指令時(shí)，能通過磁通脫扣器或電操機(jī)構(gòu)快速分?jǐn)嘈⌒蛿嗦菲骰蛐￠_關(guān)，但已不能滿足日益發(fā)展的智能配電系統(tǒng)的需求。新的智能住宅系統(tǒng)及許多用電場合需要體積小、性能可靠性高，結(jié)構(gòu)緊湊，能更清晰地顯示小型斷路器現(xiàn)場工作狀況，能實(shí)時(shí)與遠(yuǎn)端進(jìn)行通信，而且?guī)в幸欢ūO(jiān)控能力的緊湊型智能監(jiān)控模塊。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提出一種結(jié)構(gòu)緊湊的智能監(jiān)控模塊，能夠在數(shù)據(jù)采集、計(jì)算以及實(shí)時(shí)監(jiān)控、通信等方面具有更高的精度、更快的實(shí)時(shí)響應(yīng)、更高的可靠性、更強(qiáng)的通信適配能力和抗干擾能力。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，揭示了一種智能監(jiān)控模塊，它包括外殼、旋鈕手柄、一組按鍵、液晶顯示器、顯示微動(dòng)開關(guān)板、主板和采樣通信電源板。外殼由左右兩個(gè)殼身組合而成，夕卜殼內(nèi)具有插板槽。旋鈕手柄安裝在外殼的頂部中間位置。一組按鍵安裝在外殼的頂部，與旋轉(zhuǎn)手柄相鄰，位于旋轉(zhuǎn)手柄的第一側(cè)。液晶顯示器安裝在外殼的頂部，與旋轉(zhuǎn)手柄相鄰，位于旋轉(zhuǎn)手柄的第二側(cè)。顯示微動(dòng)開關(guān)板連接到一組按鍵和液晶顯示器。主板安裝在外殼內(nèi)的插板槽上，主板上具有DSP處理單元與離線存儲器單元，主板與顯示微動(dòng)開關(guān)板電連接。采樣通信電源板安裝在外殼內(nèi)的插板槽上，采樣通信電源板上具有檢測單元、通信單元和電源模塊，采樣通信電源板與主板在插板槽上相向?qū)Σ濉８鶕?jù)一個(gè)實(shí)施例，外殼的側(cè)壁上具有一組開口，一組開口內(nèi)安裝接口，包括通信接口、電源接口和采樣及操作接口，都連接到連接到采樣通信電源。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，外殼的底部具有一組散熱孔。通信接口和采樣及操作接口位于外殼的第一側(cè)壁。電源接口位于外殼的第二側(cè)壁，第二側(cè)壁與第一側(cè)壁相對。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，DSP處理單元在智能監(jiān)控模塊上電時(shí)先檢查GPIOAO引腳與GPIOAl引腳的電平狀態(tài)，根據(jù)GPIOAO引腳與GPIOAl引腳的電平狀態(tài)進(jìn)入相應(yīng)的工作模式。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，GPIOAO引腳用于三極與四極判斷，GPIOAl引腳用于運(yùn)行與測試校正狀態(tài)的判斷。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，主板通過第一組合接口和扁平電纜與顯示微動(dòng)開關(guān)板電連接，第一組合接口集成按鍵、微動(dòng)與顯示接口。主板通過第二組合接口與采樣通信電源板對插連接，第二組合接口組合電源、采樣、通信與操作接口。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，檢測單元包括絕對值轉(zhuǎn)換與檢波電路與溫度檢測電路。絕對值轉(zhuǎn)換與檢波電路包括包括二個(gè)運(yùn)算放大器和二個(gè)由±5V電壓和電阻組成的輔助電路。溫度檢測電路包括±5V電壓和一個(gè)溫度傳感器。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，通信模塊包括收發(fā)切換電路和RS485驅(qū)動(dòng)器。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，電源模塊是單端反激式電源，包括依次相連的限流限壓電路、差模共模濾波電路、整流濾波電路、集成開關(guān)芯片、高頻變壓器和輸出濾波電路，其中輸出濾波電路的輸出信號經(jīng)過電壓偏差電路和光耦隔離電路反饋給集成開關(guān)芯片，電壓偏差電路還接收基準(zhǔn)電壓輸入。本發(fā)明的智能監(jiān)控模塊采用小型模塊化的硬件設(shè)計(jì)和整體性的布局，而且結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、緊湊，顯示清晰，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。同時(shí)這種模塊化的硬件設(shè)計(jì)使得本智能監(jiān)控模塊具有快速的時(shí)間響應(yīng)和很強(qiáng)的抗干擾能力。這樣，通過模塊電路合理的設(shè)計(jì)，關(guān)鍵元器 件的選型，高頻變壓器的有效設(shè)計(jì)，以及抗干擾和發(fā)射性能的改進(jìn)設(shè)計(jì)，為低壓電器小型斷路器或小開關(guān)整體性能的提高奠定了可靠的基礎(chǔ)。該模塊還具有通信適配能力，成為新一代可通信低壓電器配電系統(tǒng)中的一種緊湊型智能監(jiān)控模塊。


本發(fā)明的上述的以及其他的特征、性質(zhì)和優(yōu)勢將通過下面結(jié)合附圖和實(shí)施例的描述而變得更加明顯，在附圖中，相同的附圖標(biāo)記始終表示相同的特征，其中圖I揭示了根據(jù)本發(fā)明的智能監(jiān)控模塊的一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。圖2揭示了根據(jù)本發(fā)明的智能監(jiān)控模塊的一實(shí)施例中的DSP處理單元的電路結(jié)構(gòu)。圖3揭示了根據(jù)本發(fā)明的智能監(jiān)控模塊的一實(shí)施例中的離線存儲器單元的電路結(jié)構(gòu)。圖4揭示了根據(jù)本發(fā)明的智能監(jiān)控模塊的一實(shí)施例中的絕對值轉(zhuǎn)換與檢波電路的電路結(jié)構(gòu)。圖5揭示了根據(jù)本發(fā)明的智能監(jiān)控模塊的一實(shí)施例中的±5V電壓源的電路結(jié)構(gòu)。圖6揭示了根據(jù)本發(fā)明的智能監(jiān)控模塊的一實(shí)施例中的溫度檢測電路的電路結(jié)構(gòu)。圖7揭示了根據(jù)本發(fā)明的智能監(jiān)控模塊的一實(shí)施例中的通信模塊的電路結(jié)構(gòu)。圖8揭示了根據(jù)本發(fā)明的智能監(jiān)控模塊的一實(shí)施例中的電源模塊的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提出一種智能監(jiān)控模塊，包括如下的部件外殼，夕卜殼由左右兩個(gè)殼身組合而成，夕卜殼內(nèi)具有插板槽。旋鈕手柄，安裝在外殼的頂部中間位置。一組按鍵，安裝在外殼的頂部，與旋轉(zhuǎn)手柄相鄰，位于旋轉(zhuǎn)手柄的第一側(cè)。液晶顯示器，安裝在外殼的頂部，與旋轉(zhuǎn)手柄相鄰，位于旋轉(zhuǎn)手柄的第二側(cè)。顯示微動(dòng)開關(guān)板，連接到一組按鍵和液晶顯示器。主板，安裝在外殼內(nèi)的插板槽上，主板上具有DSP處理單元與離線存儲器單元，主板與顯示微動(dòng)開關(guān)板電連接。采樣通信電源板，安裝在外殼內(nèi)的插板槽上，采樣通信電源板上具有檢測單元、通信單元和電源模塊，采樣通信電源板與主板在插板槽上相向?qū)Σ?。外殼的底部具有一組散熱孔。外殼的側(cè)壁上具有一組開口。該一組開口內(nèi)安裝接口，包括通信接口、電源接口和采樣及操作接口，上述的通信接口、電源接口和采樣及操作接口都連接到采樣通信電源板。其中通信接口和采樣及操作接口位于外殼的第一側(cè)壁。電源接口位于外殼的第二側(cè)壁，第二側(cè)壁與第一側(cè)壁相對。主板通過第一組合接口和扁平電纜與顯示微動(dòng)開關(guān)板電連接，第一組合接口集成按鍵、微動(dòng)與顯示接口。主板通過第二組合接口與采樣通信電源板對插連接，第二組合接口組合電源、采樣、通信與操作接口。DSP處理單元在智能監(jiān)控模塊上電時(shí)先檢查GPIOAO引腳與GPIOAl引腳的電平狀 態(tài)，根據(jù)GPIOAO引腳與GPIOAl引腳的電平狀態(tài)進(jìn)入相應(yīng)的工作模式。GPIOAO引腳用于三極與四極判斷，GPIOAl引腳用于運(yùn)行與測試校正狀態(tài)的判斷。檢測單元包括絕對值轉(zhuǎn)換與檢波電路與溫度檢測電路，絕對值轉(zhuǎn)換與檢波電路包括二個(gè)運(yùn)算放大器和二個(gè)由±5V電壓和電阻組成的輔助電路。溫度檢測電路包括±5V電壓和一個(gè)溫度傳感器。通信模塊包括收發(fā)切換電路和RS485驅(qū)動(dòng)器。電源模塊是單端反激式電源，包括依次相連的限流限壓電路、差模共模濾波電路、整流濾波電路、集成開關(guān)芯片、高頻變壓器和輸出濾波電路，其中輸出濾波電路的輸出信號經(jīng)過電壓偏差電路和光耦隔離電路反饋給集成開關(guān)芯片，電壓偏差電路還接收基準(zhǔn)電壓輸入。圖I-圖8揭示了根據(jù)本發(fā)明的智能監(jiān)控模塊的一個(gè)具體實(shí)現(xiàn)。該智能監(jiān)控模塊采用模塊化設(shè)計(jì)，不僅具有電流檢測、長延時(shí)、短延時(shí)、監(jiān)控和機(jī)械壽命指示等傳統(tǒng)低壓電器相關(guān)功能，通過采集配電系統(tǒng)中某一支路中的三相電流等電參數(shù)，根據(jù)功能設(shè)置進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，及時(shí)指示小型斷路器或小開關(guān)脫扣，起到保護(hù)智能配電系統(tǒng)安全運(yùn)行的作用。該智能監(jiān)控模塊可在液晶顯示面板上直接顯示相關(guān)數(shù)據(jù)，如故障電流、過載預(yù)報(bào)警、電流不平衡、斷相、溫度、機(jī)械壽命等信息。在通信方面，該智能監(jiān)控模塊內(nèi)置通信功能，通過RS485通信接口采用Modbus通信協(xié)議接入相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)，與遠(yuǎn)端進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，使該模塊具有很強(qiáng)的通信適配能力。同時(shí)電源部分采用開關(guān)電源技術(shù)與電磁兼容技術(shù)，使該模塊不僅具有很寬的工作電壓，而且具有很強(qiáng)的抗干擾能力，能適應(yīng)智能配電系統(tǒng)低壓電器的各種現(xiàn)場環(huán)境并安全可靠地工作。參考圖I所示,該智能監(jiān)控模塊100包括外殼102,外殼102由左右兩個(gè)殼身組合而成,夕卜殼內(nèi)具有插板槽。外殼102的大小尺寸與小型斷路器或小開關(guān)相仿，厚度約為18mm。外殼102的底部具有一組散熱孔103。散熱孔103有利于內(nèi)部器件的散熱，確保了智能監(jiān)控模塊100的長時(shí)間工作的能力。旋鈕手柄104安裝在外殼102的頂部中間位置。旋轉(zhuǎn)手柄104由小型斷路器或小開關(guān)聯(lián)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)手柄104向上表示開關(guān)合閘，向下表示開關(guān)分閘。一組按鍵106安裝在外殼102的頂部，與旋轉(zhuǎn)手柄104相鄰，位于旋轉(zhuǎn)手柄104的第一側(cè)。一組按鍵106可以包括復(fù)位和循環(huán)兩個(gè)按鍵，按鍵操作時(shí)可伴有蜂鳴聲，復(fù)位按鍵可復(fù)位和初始化智能模塊的工作狀態(tài)。循環(huán)按鍵可循環(huán)顯示各參數(shù)及工作狀態(tài)，如各相電流值、三相電流不平衡率、斷相率、智能監(jiān)控模塊內(nèi)工作溫度、上一次發(fā)生故障的某一相電流值以及小型斷路器或小開關(guān)機(jī)械壽命等。液晶顯示器108安裝在外殼102的頂部，與旋轉(zhuǎn)手柄104相鄰，位于旋轉(zhuǎn)手柄104的第二側(cè)。液晶顯示器108可以是16 X 16mm的IXD段碼方式、寬工作溫度范圍的液晶顯示器，可顯示開關(guān)故障報(bào)警信息，液晶顯示器108可以帶背光燈。顯示微動(dòng)開關(guān)板110，連接到一組按鍵106和液晶顯示器108。主板112，安裝在外殼102內(nèi)的插板槽上，主板上具有DSP處理單元與離線存儲器單元，主板與顯示微動(dòng)開關(guān)板110電連接。 采樣通信電源板114，安裝在外殼內(nèi)的插板槽上，采樣通信電源板114上具有檢測單元、通信單元和電源模塊，采樣通信電源板114與主板112在插板槽上相向?qū)Σ?。采樣通信電源?14與主板112可以采用有兩角插針對插固定的，使得連接牢固。外殼102的側(cè)壁上具有一組開口。該一組開口內(nèi)安裝接口，包括通信接口 116、電源接口 118和采樣及操作接口 120，上述的通信接口 116、電源接口 118和采樣及操作接口 120都連接到采樣通信電源板114。其中通信接口 116和采樣及操作接口 120位于外殼102的第一側(cè)壁。電源接口 118位于外殼102的第二側(cè)壁，第二側(cè)壁與第一側(cè)壁相對。該智能監(jiān)控模塊可與小型斷路器或小開關(guān)配合使用(如配合使用在VB60帶選擇性保護(hù)家用主開關(guān)上)。主板112上的DSP處理單元完成A、B、C、N相電流信號的采樣處理、按鍵和顯示處理、運(yùn)算比較、通信數(shù)據(jù)處理、監(jiān)控、狀態(tài)信息掉電保護(hù)等功能。液晶顯示器108與一組按鍵106作為整個(gè)智能監(jiān)控模塊的輸入輸出單元，為實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互提供了一個(gè)良好的接口，液晶顯示器108能夠循環(huán)顯示電流等各參數(shù)、報(bào)警顯示機(jī)械壽命與各狀態(tài)、故障顯示故障信息、通信顯示通信在線狀態(tài)。采樣通信電源板114上的檢測單元完成對各相電流的信號檢測，A/D采樣后傳送給DSP處理單元處理。采樣通信電源板114上的通信單元通過RS485接口采用Modbus通信協(xié)議與外部通信。采樣通信電源板114上的電源模塊采用開關(guān)電源將220V交流市電變換為模塊所需的多路直流電源。圖2揭示了根據(jù)本發(fā)明的智能監(jiān)控模塊的一實(shí)施例中的DSP處理單元的電路結(jié)構(gòu)。在智能監(jiān)控模塊100上電工作時(shí)DSP處理單元會首先檢查引腳GPIOAO與引腳GPIOAl的電平狀態(tài)，以此為依據(jù)進(jìn)入相應(yīng)的工作模式，圖2中同樣示出了模塊工作模式接口。其中，引腳GPIOAO作為小型斷路器或小開關(guān)型式的三極與四極判斷。引腳GPIOAl作為模塊處于運(yùn)行與測試校正狀態(tài)的判斷，模塊的測試校正狀態(tài)用于電流互感器的精度校正，校正完后應(yīng)使模塊處于運(yùn)行狀態(tài)。DSP處理單元位于主板102上，采用了 Freescale的DSP芯片MC56F8025完成信號的檢測與運(yùn)算并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入輸出。為了實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵數(shù)據(jù)的離線存儲，還提供了一個(gè)離線存儲器單元。圖3揭示了根據(jù)本發(fā)明的智能監(jiān)控模塊的一實(shí)施例中的離線存儲器單元的電路結(jié)構(gòu)。離線存儲器單元采用了基于I2C總線協(xié)議的鐵電式存儲器芯片F(xiàn)M24CL04。液晶顯示器108采用寬溫定制的段碼IXD，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)刷新顯示，若使用DSP處理單元直接驅(qū)動(dòng)外部IO實(shí)現(xiàn)液晶顯示器108的刷新掃描，將會占用DSP處理單元大量的系統(tǒng)資源。為了降低處理核心的工作負(fù)荷，保證數(shù)據(jù)處理的實(shí)時(shí)性，主板上使用了專用的段碼式液晶掃描芯片HT1621B驅(qū)動(dòng)寬溫液晶顯示。小型斷路器或小開關(guān)上脫扣器的分合閘位置信號通過可聯(lián)動(dòng)的旋鈕手柄經(jīng)由模塊內(nèi)微動(dòng)開關(guān)輸入至DSP處理單元的引腳GPI0A2(圖中未示出)。一組按鍵106中的復(fù)位和循環(huán)兩個(gè)按鍵分別實(shí)現(xiàn)參數(shù)切換和軟復(fù)位功能，分別連接至DPS處理單元的引腳GPIOA3(圖中未示出)和引腳GPI0A4(圖中未示出)。主板112通過第一組合接口和扁平電纜與顯示微動(dòng)開關(guān)板110電連接。第一組合接口集成按鍵、微動(dòng)與顯示接口。主板112通過第二組合接口與采樣通信電源板114對插連接，第二組合接口組合+3. 3V電源、采樣、通信與操作接口。在采樣通信電源板114上還安裝有互感器、操作接口，互感器和操作接口連接到裝在小型斷路器或小開關(guān)上的操作機(jī)構(gòu)，根據(jù)電流檢測情況對其實(shí)施分、合閘操作，也可通過通信操作。檢測單元位于采樣通信電源板114上。檢測單元的電流檢測硬件與軟件校正程序緊密結(jié)合，確保各相電流的檢測范圍為20A 1000A，精度達(dá)到100A的1%以內(nèi)。檢測單元利用A、B、C、N相電流空心互感器信號經(jīng)由互感器、操作接口輸入，再經(jīng)由絕對值轉(zhuǎn)換與檢波電路，通過第二組合接口(集成了+3.3V電源、采樣、通信)輸出至DSP處理單元的AD 口中的ANAO、ANAl、ANA2、ANA3進(jìn)行采樣(上述的DSP處理單元的AD 口中的ANAO、ANAl、ANA2.ANA3沒有在圖中示出)。檢測單元包括絕對值轉(zhuǎn)換與檢波電路與溫度檢測電路。圖4揭示了根據(jù)本發(fā)明的智能監(jiān)控模塊的一實(shí)施例中的絕對值轉(zhuǎn)換與檢波電路的電路結(jié)構(gòu)。它包括二個(gè)由±5V電壓和電阻組成的輔助電路。圖5揭示了根據(jù)本發(fā)明的智能監(jiān)控模塊的一實(shí)施例中的±5V電壓源的電路結(jié)構(gòu)。該電壓源中由+5V電壓經(jīng)ICL7660產(chǎn)生而提供絕對值轉(zhuǎn)換與檢波電路所需的-5V電壓。圖6揭示了根據(jù)本發(fā)明的智能監(jiān)控模塊的一實(shí)施例中的溫度檢測電路的電路結(jié)構(gòu)。溫度檢測電路實(shí)現(xiàn)模塊內(nèi)溫度的檢測，溫度檢測電路采用溫度傳感器LM35實(shí)現(xiàn)。溫度檢測電路包括一個(gè)±5V電壓和一個(gè)溫度傳感器，例如LM35。溫度檢測電路的輸出信號經(jīng)一片0P07A芯片構(gòu)成的電壓跟隨器(電壓跟隨器在圖中沒有示出)對LM35的采樣信號進(jìn)行跟蹤，保持溫度采樣信號的穩(wěn)定性，最后通過第二組合接口(集成了 +3. 3V電源、采樣、通信)輸出進(jìn)行采樣。通信電路位于采樣通信電源板114上。通信模塊包括收發(fā)切換電路和RS485驅(qū)動(dòng)器。圖7揭示了根據(jù)本發(fā)明的智能監(jiān)控模塊的一實(shí)施例中的通信模塊的電路結(jié)構(gòu)。通信模塊包括收發(fā)自動(dòng)切換電路和RS485驅(qū)動(dòng)器。通信模塊采用了基于半雙工的485總線方式，使用MAX485驅(qū)動(dòng)總線，由于通信速率較低，IO端子不夠用，故采用由TXD端子直接控制收發(fā)切換電路實(shí)現(xiàn)RS485的收發(fā)切換，還可以由此節(jié)約一個(gè)IO端子。如圖7所示，其中RxD和TxD是來自DSP處理單元的串口信號，根據(jù)DPS處理單元的芯片標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)MAX485處于接收態(tài)時(shí)，A、B線的差分電壓為V0H，在485總線上顯示一個(gè)IDLE狀態(tài)。當(dāng)有低電平信號需要被發(fā)送時(shí)，TxD顯現(xiàn)低電平，此時(shí)VTl導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)器MAX485的RE與DE引腳均為高電平，驅(qū)動(dòng)器處于發(fā)送態(tài)，該低電平信號將驅(qū)動(dòng)MAX485在485總線上產(chǎn)生一個(gè)差分電平，即A、B線差分電壓為V0L。當(dāng)有高電平信號需要被發(fā)送時(shí)，TxD顯現(xiàn)高電平，此時(shí)VTl截止，驅(qū)動(dòng)器MAX485的RE與DE引腳均為低電平，驅(qū)動(dòng)器處于接收態(tài)，此時(shí)A、B線上的差分電壓為V0H，即相當(dāng)于發(fā)送了一個(gè)高電平(或停止位Stop bit)。當(dāng)沒有信號需要發(fā)送時(shí)，TxD會顯現(xiàn)高電平，此時(shí)驅(qū)動(dòng)器處于接收態(tài)，持續(xù)地監(jiān)聽著485總線上的數(shù)據(jù)信號，接收到的數(shù)據(jù)經(jīng)由RO發(fā)送至DSP的串口 RxD。
圖8揭示了根據(jù)本發(fā)明的智能監(jiān)控模塊的一實(shí)施例中的電源模塊的結(jié)構(gòu)框圖。電源模塊在采樣通信電源板114上。由于電源模塊與前述的絕對值轉(zhuǎn)換與檢波電路以及的收發(fā)切換電路、RS485驅(qū)動(dòng)器共處，需要電路合理搭配與布局，既要作到強(qiáng)、弱電有效分離，又要防止信號相互間串?dāng)_。電源模塊采用IC-TNY274芯片的開關(guān)電源技術(shù)，提供該智能監(jiān)控模塊所需的電源。電源模塊的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為單端反激式，結(jié)構(gòu)框圖如圖8所示。該電源模塊包括依次相連的限流限壓電路802、差模共模濾波電路804、整流濾波電路806、集成開關(guān)芯片808、高頻變壓器810和輸出濾波電路812，其中輸出濾波電路812的輸出信號經(jīng)過電壓偏差電路814和光耦隔離電路816反饋給集成開關(guān)芯片808，電壓偏差電路814還接收基準(zhǔn)電壓輸入818。根據(jù)上述的電源模塊，交流220V經(jīng)限流、限壓，以及差模、共模濾波的電源噪聲濾波器LF后再通過橋式整流器整流與濾波，再輸入到集成開關(guān)電源芯片和高頻變壓器中進(jìn)行控制。輸入端電源濾波電路的作用一方面是濾除由電網(wǎng)傳來的雜波電壓，凈化輸入電源，另一方面也阻止高頻開關(guān)電源的振蕩電壓竄入電網(wǎng)，干擾其它電器。市電經(jīng)整流和電容濾波后，形成直流高電壓(308V)，因此不需要偏置繞組，供給開關(guān)電源芯片IC-TNY274，構(gòu)成DC/DC變換 器，它將輸入的直流高壓變成脈寬可調(diào)的高頻脈沖電壓，經(jīng)高頻變壓器降壓后再進(jìn)行半波整流和濾波，變成所需要的直流電壓輸出互為隔離的電源。其間，快恢復(fù)二極管和TVS管組成RD箝位電路，吸收功率器件在關(guān)斷過程中由于變壓器漏感產(chǎn)生的電壓尖峰過沖，不但有效的提高了 EMI，而且提高了效率。電路的工作頻率為132kHz，振蕩元件已固化在開關(guān)電源芯片內(nèi)，高頻變壓器次級繞組有三路，一路為專供通信使用的+5V，另二路為共地的+5V與+3. 3V。其中共地+5V經(jīng)由芯片ICL7660生成一路-5V電源同時(shí)供檢測部分絕對值轉(zhuǎn)換與檢波電路使用。選擇+3. 3V、輸出電流大的這一繞組進(jìn)行PWM脈寬調(diào)制，再由并聯(lián)基準(zhǔn)電源和光電耦合器、電壓偏差比較組成電路完成取樣反饋工作，從而更容易提高其它幾路的交叉負(fù)載調(diào)整率。此電源模塊具有體積小，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高的特點(diǎn)，輸入電壓范圍寬，多路隔離輸出、是一種高EMC和EMI性能的開關(guān)電源解決方案。本發(fā)明的智能監(jiān)控模塊采用小型模塊化的硬件設(shè)計(jì)和整體性的布局，而且結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、緊湊，顯示清晰，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。同時(shí)這種模塊化的硬件設(shè)計(jì)使得本智能監(jiān)控模塊具有快速的時(shí)間響應(yīng)和很強(qiáng)的抗干擾能力。這樣，通過模塊電路合理的設(shè)計(jì)，關(guān)鍵元器件的選型，高頻變壓器的有效設(shè)計(jì)，以及抗干擾和發(fā)射性能的改進(jìn)設(shè)計(jì)，為低壓電器小型斷路器或小開關(guān)整體性能的提高奠定了可靠的基礎(chǔ)。該模塊還具有通信適配能力，成為新一代可通信低壓電器配電系統(tǒng)中的一種緊湊型智能監(jiān)控模塊。上述實(shí)施例是提供給熟悉本領(lǐng)域內(nèi)的人員來實(shí)現(xiàn)或使用本發(fā)明的，熟悉本領(lǐng)域的人員可在不脫離本發(fā)明的發(fā)明思想的情況下，對上述實(shí)施例做出種種修改或變化，因而本發(fā)明的保護(hù)范圍并不被上述實(shí)施例所限，而應(yīng)該是符合權(quán)利要求書提到的創(chuàng)新性特征的最大范圍。
權(quán)利要求
1.一種智能監(jiān)控模塊，其特征在于，包括 外殼，由左右兩個(gè)殼身組合而成，所述外殼內(nèi)具有插板槽； 旋鈕手柄，安裝在外殼的頂部中間位置； 一組按鍵，安裝在外殼的頂部，與旋轉(zhuǎn)手柄相鄰，位于旋轉(zhuǎn)手柄的第一側(cè)； 液晶顯示器，安裝在外殼的頂部，與旋轉(zhuǎn)手柄相鄰，位于旋轉(zhuǎn)手柄的第二側(cè)； 顯示微動(dòng)開關(guān)板，連接到所述一組按鍵和液晶顯示器； 主板，安裝在外殼內(nèi)的插板槽上，主板上具有DSP處理單元與離線存儲器單元，主板與顯示微動(dòng)開關(guān)板電連接； 采樣通信電源板，安裝在外殼內(nèi)的插板槽上，采樣通信電源板上具有檢測單元、通信單 元和電源模塊，所述采樣通信電源板與主板在插板槽上相向?qū)Σ濉?br> 2.如權(quán)利要求I所述的智能監(jiān)控模塊，其特征在于，所述外殼的側(cè)壁上具有一組開口，所述一組開口內(nèi)安裝接口，包括 通信接口，連接到所述采樣通信電源板； 電源接口，連接到所述采樣通信電源板； 采樣及操作接口，連接到所述采樣通信電源板。
3.如權(quán)利要求2所述的智能監(jiān)控模塊，其特征在于， 所述外殼的底部具有一組散熱孔； 所述通信接口和采樣及操作接口位于外殼的第一側(cè)壁； 所述電源接口位于外殼的第二側(cè)壁，第二側(cè)壁與第一側(cè)壁相對。
4.如權(quán)利要求I所述的智能監(jiān)控模塊，其特征在于， 所述DSP處理單元在所述智能監(jiān)控模塊上電時(shí)先檢查GPIOAO引腳與GPIOAl引腳的電平狀態(tài)，根據(jù)所述GPIOAO引腳與GPIOAl引腳的電平狀態(tài)進(jìn)入相應(yīng)的工作模式。
5.如權(quán)利要求4所述的智能監(jiān)控模塊，其特征在于， 所述GPIOAO引腳用于三極與四極判斷； 所述GPIOAl引腳用于運(yùn)行與測試校正狀態(tài)的判斷。
6.如權(quán)利要求I所述的智能監(jiān)控模塊，其特征在于， 所述主板通過第一組合接口和扁平電纜與顯示微動(dòng)開關(guān)板電連接，所述第一組合接口集成按鍵、微動(dòng)與顯示接口 ； 所述主板通過第二組合接口與采樣通信電源板對插連接，所述第二組合接口組合電源、采樣、通信與操作接口。
7.如權(quán)利要求I所述的智能監(jiān)控模塊，其特征在于，所述檢測單元包括絕對值轉(zhuǎn)換與檢波電路與溫度檢測電路， 所述絕對值轉(zhuǎn)換與檢波電路包括兩個(gè)串聯(lián)的電壓源電路，每一個(gè)電壓源電路包括一個(gè)±5V電壓源和由電阻組成的輔助電路； 所述溫度檢測電路包括一個(gè)±5V電壓源和一個(gè)溫度傳感器。
8.如權(quán)利要求I所述的智能監(jiān)控模塊，其特征在于， 所述通信模塊包括收發(fā)切換電路和RS485驅(qū)動(dòng)器。
9.如權(quán)利要求I所述的智能監(jiān)控模塊，其特征在于，所述電源模塊是單端反激式電源，包括依次相連的限流限壓電路、差模共模濾波電路、整流濾波電路、集成開關(guān)芯片、高頻變壓器和輸出濾波電路，其中輸出濾波電路的輸出信號經(jīng)過電壓偏差電路和光耦隔離電路反饋給·集成開關(guān)芯片，所述電壓偏差電路還接收基準(zhǔn)電壓輸入。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種智能監(jiān)控模塊，包括如下的部件外殼，外殼由左右兩個(gè)殼身組合而成，外殼內(nèi)具有插板槽。旋鈕手柄，安裝在外殼的頂部中間位置。一組按鍵，安裝在外殼的頂部，與旋轉(zhuǎn)手柄相鄰，位于旋轉(zhuǎn)手柄的第一側(cè)。液晶顯示器，安裝在外殼的頂部，與旋轉(zhuǎn)手柄相鄰，位于旋轉(zhuǎn)手柄的第二側(cè)。顯示微動(dòng)開關(guān)板，連接到一組按鍵和液晶顯示器。主板，安裝在外殼內(nèi)的插板槽上，主板上具有DSP處理單元與離線存儲器單元，主板與顯示微動(dòng)開關(guān)板電連接。采樣通信電源板，安裝在外殼內(nèi)的插板槽上，采樣通信電源板上具有檢測單元、通信單元和電源模塊，采樣通信電源板與主板在插板槽上相向?qū)Σ濉?br> 文檔編號H02J13/00GK102832598SQ20111016127
公開日2012年12月19日 申請日期2011年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月15日
發(fā)明者施惠冬, 談?dòng)栏?申請人:上海電科電器科技有限公司, 法泰電器(江蘇)股份有限公司, 上海電器陶瓷廠有限公司