專利名稱：通用保護(hù)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用電安全保護(hù)裝置，尤其涉及一種通用保護(hù)器。
背景技術(shù)：
保護(hù)器是指針對(duì)用電設(shè)備提供用電安全保護(hù)的裝置，它內(nèi)置有智能的防高壓裝置，在電器遭遇瞬間高電壓等異常情況下，會(huì)智能啟動(dòng)內(nèi)部保護(hù)裝置，確保后端用電設(shè)備的用電安全。目前現(xiàn)有的保護(hù)器的模擬量輸入要采用單獨(dú)設(shè)立的A\D轉(zhuǎn)換模塊對(duì)信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的信號(hào)再送至處理芯片進(jìn)行處理，這樣一來其實(shí)時(shí)較差，不能滿足要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種實(shí)時(shí)性好的通用保護(hù)器。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種通用保護(hù)器，包括模擬量輸入電路，用于接收模擬的采樣電流信號(hào)、漏電電阻信號(hào)和采樣電壓信號(hào)， 并將其放大后輸出；邏輯動(dòng)作開關(guān)量輸入電路，用于接收并行輸入的數(shù)字的邏輯動(dòng)作信號(hào)，并將其串行輸出；內(nèi)置有模數(shù)轉(zhuǎn)換器的第一單片機(jī)，用于將接收到的所述采樣電流信號(hào)、所述漏電電阻信號(hào)和所述采樣電壓信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，根據(jù)數(shù)字化的采樣電流信號(hào)、漏電電阻信號(hào)、 采樣電壓信號(hào)和所述邏輯動(dòng)作信號(hào)對(duì)應(yīng)判斷后端用電設(shè)備正否工作正常，如果工作異常， 則輸出對(duì)應(yīng)的邏輯動(dòng)作控制信號(hào)至繼電器輸出電路，同時(shí)將處理結(jié)果輸出至第二單片機(jī)；繼電器輸出電路，用于接收所述第一單片機(jī)輸出的所述邏輯動(dòng)作控制信號(hào)，并據(jù)此控制對(duì)應(yīng)的繼電器產(chǎn)生相應(yīng)的邏輯動(dòng)作；參數(shù)設(shè)置開關(guān)量輸入電路，用于輸入?yún)?shù)設(shè)置開關(guān)量；第二單片機(jī)，用于接收所述參數(shù)設(shè)置開關(guān)量輸入電路輸入的參數(shù)設(shè)置開關(guān)量，對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，同時(shí)接收所述第一單片機(jī)輸出的處理結(jié)果并將其發(fā)送至顯示屏實(shí)時(shí)顯示。本發(fā)明的通用保護(hù)器，所述第一單片機(jī)包括型號(hào)為C8051F410的單片機(jī)，所述第二單片機(jī)包括型號(hào)為STC90C58的單片機(jī)及其外圍電路，所述第一單片機(jī)的第23管腳和第 24管腳分別對(duì)應(yīng)與所述第二單片機(jī)的第12管腳和第15管腳相連。本發(fā)明的通用保護(hù)器，所述模擬量輸入電路包含若干路采樣電流信號(hào)輸入電路、 若干路漏電電阻信號(hào)輸入電路、放大電路和至少一路采樣電壓信號(hào)輸入電路，其中，每路所述采樣電流信號(hào)輸入電路包括第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、 第一電容和第一穩(wěn)壓管，第一電阻的一端和第二電阻的一端相連作為模擬的采樣電流信號(hào)的輸入端，第一電阻的另一端分別與第三電阻的一端、第四電阻的一端和第一電容的一端相連，第四電阻的另一端與第一穩(wěn)壓管的輸出端作為模擬的采樣電流信號(hào)的輸出端，而第二電阻的另一端、第三電阻的另一端、第一電容的另一端以及第一穩(wěn)壓管的輸入端均接地；每路所述漏電電阻信號(hào)輸入電路包括第五電阻、第六電阻、第七電阻、第一二極管、第二二極管和第二穩(wěn)壓管，第五電阻的一端和第六電阻的一端相連作為模擬的漏電電阻信號(hào)的輸入端，第六電阻的另一端分別與第二二極管的輸入端以及第七電阻的一端相連，第二二極管的輸出端與第一二極管的輸出端相連，第七電阻的另一端與第二穩(wěn)壓管的輸出端相連作為模擬的漏電電阻信號(hào)的輸出端，第五電阻的另一端、第一二極管的輸入端以及第二穩(wěn)壓管的輸入端均接地；放大電路由若干個(gè)型號(hào)為L(zhǎng)M224的運(yùn)算放大器構(gòu)成，所述運(yùn)算放大器的同向輸入端對(duì)應(yīng)與所述若干路采樣電流信號(hào)輸入電路和所述若干路漏電電阻信號(hào)輸入電路的輸出端相連，所述運(yùn)算放大器的反向輸入端與其輸出端相連后作為放大電路的輸出端，與所述第一單片機(jī)的信號(hào)輸入端對(duì)應(yīng)相連。本發(fā)明的通用保護(hù)器，所述邏輯動(dòng)作開關(guān)量輸入電路包括若干路第一光耦隔離電路和兩個(gè)型號(hào)為74LS166的并入串出移位寄存器，每路所述第一光耦隔離電路的輸出端與所述并入串出移位寄存器的并行輸入端對(duì)應(yīng)相連，其中一個(gè)并入串出移位寄存器的輸出端與另一個(gè)并入串出移位寄存器的第1管腳相連，該另一個(gè)并入串出移位寄存器的輸出端作為所述邏輯動(dòng)作開關(guān)量輸入電路的串行輸出端。本發(fā)明的通用保護(hù)器，所述繼電器輸出電路包括依次相連的型號(hào)為74LS164的串入并出移位寄存器、型號(hào)為SN74HC574的D觸發(fā)器和若干路結(jié)構(gòu)相同的繼電器電路，每路繼電器電路包括依次相連的第二光耦隔離電路、三極管開關(guān)電路和輸出繼電器，所述串入并出移位寄存器的第1管腳和第2管腳與所述第一單片機(jī)的第沈管腳相連，所述串入并出移位寄存器的第8管腳與所述第一單片機(jī)的第25管腳相連。本發(fā)明的通用保護(hù)器，所述參數(shù)設(shè)置開關(guān)量輸入電路包括若干路第三光耦隔離電路，每路所述第三光耦隔離電路的對(duì)應(yīng)與所述第二單片機(jī)的信號(hào)輸入端相連。本發(fā)明的通用保護(hù)器，還包括與所述第二單片機(jī)相連的通訊接口，所述通訊接口包括若干路第四光耦隔離電路、以及MAX485芯片及其外圍電路。本發(fā)明的通用保護(hù)器，還包括與上述電路設(shè)置于同一電路板上的電源電路。本發(fā)明的通用保護(hù)器的處理器是由第一單片機(jī)和第二單片機(jī)構(gòu)成的雙處理器結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)的輸入輸出處理則由第一單片機(jī)和第二單片機(jī)結(jié)合完成，而且模擬量輸入的模數(shù)轉(zhuǎn)換直接由內(nèi)置有模數(shù)轉(zhuǎn)換器的第一單片機(jī)片內(nèi)完成，因此，通用保護(hù)器的實(shí)時(shí)處理能力得到了提高。


圖1為本發(fā)明的通用保護(hù)器的電路框圖；圖2為本發(fā)明的通用保護(hù)器的第二單片機(jī)部分的電路原理圖；圖3為本發(fā)明的通用保護(hù)器的第一單片機(jī)部分的電路原理圖；圖4為本發(fā)明的通用保護(hù)器的顯示器接口部分的電路原理圖；圖5為本發(fā)明的通用保護(hù)器的通訊接口部分的電路原理圖；圖6為本發(fā)明的通用保護(hù)器的繼電器輸出電路部分的電路原理圖；圖7為本發(fā)明的通用保護(hù)器的模擬量輸入電路部分的電路原理圖8為本發(fā)明的通用保護(hù)器的邏輯動(dòng)作開關(guān)量輸入電路部分的電路原理圖；圖9為本發(fā)明的通用保護(hù)器的參數(shù)設(shè)置開關(guān)量輸入電路部分的電路原理圖；圖10為本發(fā)明的通用保護(hù)器的電源部分的電路原理圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)描述參考圖1所示，本實(shí)施例的通用保護(hù)器主要包括模擬量輸入電路，用于接收模擬的采樣電流信號(hào)、漏電電阻信號(hào)和采樣電壓信號(hào)，并將其放大后輸出；邏輯動(dòng)作開關(guān)量輸入電路，用于接收并行輸入的數(shù)字的邏輯動(dòng)作信號(hào)，并將其串行輸出；內(nèi)置有模數(shù)轉(zhuǎn)換器的第一單片機(jī)，用于將接收到的采樣電流信號(hào)、漏電電阻信號(hào)和采樣電壓信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，根據(jù)數(shù)字化的采樣電流信號(hào)、漏電電阻信號(hào)、采樣電壓信號(hào)和邏輯動(dòng)作信號(hào)對(duì)應(yīng)判斷后端用電設(shè)備正否工作正常，如果工作異常，則輸出對(duì)應(yīng)的邏輯動(dòng)作控制信號(hào)至繼電器輸出電路， 同時(shí)將處理結(jié)果輸出至第二單片機(jī)；繼電器輸出電路，用于接收第一單片機(jī)輸出的邏輯動(dòng)作控制信號(hào)，并據(jù)此控制對(duì)應(yīng)的繼電器產(chǎn)生相應(yīng)的邏輯動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)各類用電設(shè)備的短路、斷相過載、過壓、欠壓、漏電閉鎖等故障實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能；參數(shù)設(shè)置開關(guān)量輸入電路，用于輸入?yún)?shù)設(shè)置開關(guān)量；第二單片機(jī)，用于接收參數(shù)設(shè)置開關(guān)量輸入電路輸入的參數(shù)設(shè)置開關(guān)量，對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，同時(shí)接收第一單片機(jī)輸出的處理結(jié)果并將其發(fā)送至顯示屏實(shí)時(shí)顯示；通訊接口，用于實(shí)現(xiàn)通用保護(hù)器與上位機(jī)之間的通訊，從而實(shí)現(xiàn)遙測(cè)、遙信(比如遠(yuǎn)程查看開關(guān)狀態(tài))、遙調(diào)、遙控；以及與上述電路設(shè)置于同一電路板上且用于為這些電路供電的電源電路(圖中未畫出)。參考圖2和圖4所示，第一單片機(jī)為型號(hào)為C8051F410的單片機(jī)，第二單片機(jī)為型號(hào)為STC90C58的單片機(jī)及其外圍電路，第一單片機(jī)的第23管腳和第M管腳分別對(duì)應(yīng)與第二單片機(jī)的第12管腳和第15管腳相連。結(jié)合圖3和圖2所示，顯示屏是型號(hào)為0CMJ4X8C的液晶顯示屏。結(jié)合圖5和圖2所示，還包括與第二單片機(jī)相連的通訊接口，通訊接口包括若干路第四光耦隔離電路、以及MAX485芯片及其外圍電路。結(jié)合圖6和圖4所示，繼電器輸出電路包括依次相連的型號(hào)為74LS164的串入并出移位寄存器、型號(hào)為SN74HC574的D觸發(fā)器和若干路結(jié)構(gòu)相同的繼電器電路，每路繼電器電路包括依次相連的第二光耦隔離電路、三極管開關(guān)電路和輸出繼電器，串入并出移位寄存器的第1管腳和第2管腳與第一單片機(jī)的第沈管腳相連，串入并出移位寄存器的第8管腳與第一單片機(jī)的第25管腳相連。結(jié)合圖7和圖4所示，模擬量輸入電路包含6路采樣電流信號(hào)輸入電路、2路漏電電阻信號(hào)輸入電路、放大電路和1路采樣電壓信號(hào)輸入電路(圖中未畫出)，其中，每路采樣電流信號(hào)輸入電路包括第一電阻(例如R48)、第二電阻(例如R30)、第三電阻(例如R49)、 第四電阻(例如R20)、第一電容(例如C4)和第一穩(wěn)壓管(例如Z4)，第一電阻的一端和第二電阻的一端相連作為模擬的采樣電流信號(hào)的輸入端，第一電阻的另一端分別與第三電阻的一端、第四電阻的一端和第一電容的一端相連，第四電阻的另一端與第一穩(wěn)壓管的輸出端作為模擬的采樣電流信號(hào)的輸出端，而第二電阻的另一端、第三電阻的另一端、第一電容的另一端以及第一穩(wěn)壓管的輸入端均接地。
每路漏電電阻信號(hào)輸入電路包括第五電阻(例如R35)、第六電阻(例如R3)、第七電阻(例如R36)、第一二極管(例如Z7)、第二二極管(例如Z8)和第二穩(wěn)壓管(例如Z5)， 第五電阻的一端和第六電阻的一端相連作為模擬的漏電電阻信號(hào)的輸入端，第六電阻的另一端分別與第二二極管的輸入端以及第七電阻的一端相連，第二二極管的輸出端與第一二極管的輸出端相連，第七電阻的另一端與第二穩(wěn)壓管的輸出端相連作為模擬的漏電電阻信號(hào)的輸出端，第五電阻的另一端、第一二極管的輸入端以及第二穩(wěn)壓管的輸入端均接地。放大電路由若12個(gè)型號(hào)為L(zhǎng)M2M的運(yùn)算放大器構(gòu)成，其中9個(gè)運(yùn)算放大器的同向輸入端對(duì)應(yīng)與采樣電流信號(hào)輸入電路和若干路漏電電阻信號(hào)輸入電路的輸出端相連，運(yùn)算放大器的反向輸入端與其輸出端相連后作為放大電路的輸出端，與第一單片機(jī)的信號(hào)輸入端對(duì)應(yīng)相連，而其他的3個(gè)運(yùn)算放大器作為擴(kuò)展備用。結(jié)合圖8和圖4所示，邏輯動(dòng)作開關(guān)量輸入電路包括13路第一光耦隔離電路和兩個(gè)型號(hào)為74LS166的并入串出移位寄存器，每路第一光耦隔離電路的輸出端與并入串出移位寄存器的并行輸入端對(duì)應(yīng)相連，其中一個(gè)并入串出移位寄存器的輸出端與另一個(gè)并入串出移位寄存器的第1管腳相連，該另一個(gè)并入串出移位寄存器的輸出端作為邏輯動(dòng)作開關(guān)量輸入電路的串行輸出端。結(jié)合圖9和圖2所示，參數(shù)設(shè)置開關(guān)量輸入電路包括5路第三光耦隔離電路，每路第三光耦隔離電路的對(duì)應(yīng)與第二單片機(jī)的信號(hào)輸入端相連。結(jié)合圖10所示，電源電路包括有型號(hào)為MYD03-12S05的電源模塊構(gòu)成的開關(guān)電源、由型號(hào)為DY05S05S-1W電源模塊構(gòu)成的5V電源、12V穩(wěn)壓電源和24V穩(wěn)壓電源。為了抗干擾，現(xiàn)有保護(hù)器的開關(guān)電源一般與繼電器輸出電路等其他電路所在電路板隔離，即其開關(guān)電源設(shè)在與繼電器輸出電路等其他電路所在電路板之外的電路板上，這樣就會(huì)增大保護(hù)器的體積。而本實(shí)施例的通用保護(hù)器的開關(guān)電源與繼電器輸出電路等其他同在一個(gè)電路板，從而減小了保護(hù)器的體積，也約了成本，但由于電路上多處設(shè)置有光耦隔離電路，通用保護(hù)器的開關(guān)電源并不會(huì)對(duì)同在一個(gè)電路板的其他電路造成干擾。以上的實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通工程技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種通用保護(hù)器，其特征在于，包括模擬量輸入電路，用于接收模擬的采樣電流信號(hào)、漏電電阻信號(hào)和采樣電壓信號(hào)，并將其放大后輸出；邏輯動(dòng)作開關(guān)量輸入電路，用于接收并行輸入的數(shù)字的邏輯動(dòng)作信號(hào)，并將其串行輸出；內(nèi)置有模數(shù)轉(zhuǎn)換器的第一單片機(jī)，用于將接收到的所述采樣電流信號(hào)、所述漏電電阻信號(hào)和所述采樣電壓信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，根據(jù)數(shù)字化的采樣電流信號(hào)、漏電電阻信號(hào)、采樣電壓信號(hào)和所述邏輯動(dòng)作信號(hào)對(duì)應(yīng)判斷后端用電設(shè)備正否工作正常，如果工作異常，則輸出對(duì)應(yīng)的邏輯動(dòng)作控制信號(hào)至繼電器輸出電路，同時(shí)將處理結(jié)果輸出至第二單片機(jī)；繼電器輸出電路，用于接收所述第一單片機(jī)輸出的所述邏輯動(dòng)作控制信號(hào)，并據(jù)此控制對(duì)應(yīng)的繼電器產(chǎn)生相應(yīng)的邏輯動(dòng)作；參數(shù)設(shè)置開關(guān)量輸入電路，用于輸入?yún)?shù)設(shè)置開關(guān)量；第二單片機(jī)，用于接收所述參數(shù)設(shè)置開關(guān)量輸入電路輸入的參數(shù)設(shè)置開關(guān)量，對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，同時(shí)接收所述第一單片機(jī)輸出的處理結(jié)果并將其發(fā)送至顯示屏實(shí)時(shí)顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通用保護(hù)器，其特征在于，所述第一單片機(jī)包括型號(hào)為 C8051F410的單片機(jī)，所述第二單片機(jī)包括型號(hào)為STC90C58的單片機(jī)及其外圍電路，所述第一單片機(jī)的第23管腳和第M管腳分別對(duì)應(yīng)與所述第二單片機(jī)的第12管腳和第15管腳相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的通用保護(hù)器，其特征在于，所述模擬量輸入電路包含若干路采樣電流信號(hào)輸入電路、若干路漏電電阻信號(hào)輸入電路、放大電路和至少一路采樣電壓信號(hào)輸入電路，其中，每路所述采樣電流信號(hào)輸入電路包括第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第一電容和第一穩(wěn)壓管，第一電阻的一端和第二電阻的一端相連作為模擬的采樣電流信號(hào)的輸入端，第一電阻的另一端分別與第三電阻的一端、第四電阻的一端和第一電容的一端相連， 第四電阻的另一端與第一穩(wěn)壓管的輸出端作為模擬的采樣電流信號(hào)的輸出端，而第二電阻的另一端、第三電阻的另一端、第一電容的另一端以及第一穩(wěn)壓管的輸入端均接地；每路所述漏電電阻信號(hào)輸入電路包括第五電阻、第六電阻、第七電阻、第一二極管、第二二極管和第二穩(wěn)壓管，第五電阻的一端和第六電阻的一端相連作為模擬的漏電電阻信號(hào)的輸入端，第六電阻的另一端分別與第二二極管的輸入端以及第七電阻的一端相連，第二二極管的輸出端與第一二極管的輸出端相連，第七電阻的另一端與第二穩(wěn)壓管的輸出端相連作為模擬的漏電電阻信號(hào)的輸出端，第五電阻的另一端、第一二極管的輸入端以及第二穩(wěn)壓管的輸入端均接地；放大電路由若干個(gè)型號(hào)為L(zhǎng)M224的運(yùn)算放大器構(gòu)成，所述運(yùn)算放大器的同向輸入端對(duì)應(yīng)與所述若干路采樣電流信號(hào)輸入電路和所述若干路漏電電阻信號(hào)輸入電路的輸出端相連，所述運(yùn)算放大器的反向輸入端與其輸出端相連后作為放大電路的輸出端，與所述第一單片機(jī)的信號(hào)輸入端對(duì)應(yīng)相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的通用保護(hù)器，其特征在于，所述邏輯動(dòng)作開關(guān)量輸入電路包括若干路第一光耦隔離電路和兩個(gè)型號(hào)為74LS166的并入串出移位寄存器，每路所述第一光耦隔離電路的輸出端與所述并入串出移位寄存器的并行輸入端對(duì)應(yīng)相連，其中一個(gè)并入串出移位寄存器的輸出端與另一個(gè)并入串出移位寄存器的第1管腳相連，該另一個(gè)并入串出移位寄存器的輸出端作為所述邏輯動(dòng)作開關(guān)量輸入電路的串行輸出端。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的通用保護(hù)器，其特征在于，所述繼電器輸出電路包括依次相連的型號(hào)為74LS164的串入并出移位寄存器、型號(hào)為SN74HC574的D觸發(fā)器和若干路結(jié)構(gòu)相同的繼電器電路，每路繼電器電路包括依次相連的第二光耦隔離電路、三極管開關(guān)電路和輸出繼電器，所述串入并出移位寄存器的第1管腳和第2管腳與所述第一單片機(jī)的第沈管腳相連，所述串入并出移位寄存器的第8管腳與所述第一單片機(jī)的第25管腳相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的通用保護(hù)器，其特征在于，所述參數(shù)設(shè)置開關(guān)量輸入電路包括若干路第三光耦隔離電路，每路所述第三光耦隔離電路的對(duì)應(yīng)與所述第二單片機(jī)的信號(hào)輸入端相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的通用保護(hù)器，其特征在于，還包括與所述第二單片機(jī)相連的通訊接口，所述通訊接口包括若干路第四光耦隔離電路、以及MAX485芯片及其外圍電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的通用保護(hù)器，其特征在于，還包括與上述電路設(shè)置于同一電路板上的電源電路。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種通用保護(hù)器，包括模擬量輸入電路、邏輯動(dòng)作開關(guān)量輸入電路、內(nèi)置有模數(shù)轉(zhuǎn)換器的第一單片機(jī)、繼電器輸出電路、參數(shù)設(shè)置開關(guān)量輸入電路和第二單片機(jī)?？梢?，本發(fā)明的通用保護(hù)器的處理器是由第一單片機(jī)和第二單片機(jī)構(gòu)成的雙處理器結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)的輸入輸出處理則由第一單片機(jī)和第二單片機(jī)結(jié)合完成，而且模擬量輸入的模數(shù)轉(zhuǎn)換直接由內(nèi)置有模數(shù)轉(zhuǎn)換器的第一單片機(jī)片內(nèi)完成，因此，通用保護(hù)器的實(shí)時(shí)處理能力得到了提高。
文檔編號(hào)H02H3/22GK102412552SQ20111035052
公開日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2011年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月8日
發(fā)明者李放 申請(qǐng)人:淮南萬泰電子股份有限公司