專利名稱：一種智能磁保持微型斷路器及其控制方法
一種智能磁保持微型斷路器及其控制方法技術領域
本發明屬于一種斷路器裝置，尤其涉及小型斷路器裝置領域的智能磁保持微型斷路器。
背景技術：
微型斷路器是建筑電氣終端配電裝置引中使用最廣泛的一種終端保護電器。微型斷路器只是一種機械開關電器，裝置功能有限，正常操作只能是手動的。不能滿足配電系統信息化、網絡化、智能化和多功能化程度不斷提高的要求，開發一種多功能智能型微型斷路器已是大勢所趨，也是微型斷路器的發展方向。
磁保持繼電器是近幾年發展起來的一種新型繼電器，也是一種自動開關。磁保持繼電器最早是主要用于IC卡預付費電表、集中抄表系統中。磁保持繼電器雖然是一種自動開關，但需要有控制電路配合才能實際使用，而現有的磁保持繼電器尤其缺乏完善的手自動相互協調的操作功能。
在物聯網到來的時代，智能家居逐漸走進普通百姓家庭，亟需要發展性能可靠、結構簡單、制造簡便、成本低廉，既滿足普通百姓使用習慣，又能提供智能控制的家用微型斷路器。發明內容
本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，在低壓一極(IP)微型斷路器外型標準下，提供一種手動操作優先并且與遠程操作相互協調的智能磁保持微型斷路器及其控制方法。
本發明采取的技術方案為一種智能磁保持微型斷路器，包括殼體、磁保持繼電器、驅動電路，驅動電路接受控制信號后驅動磁保持繼電器動作；磁保持繼電器包括動簧組合、靜簧組合、撥桿、推動片、磁鋼組合；磁鋼組合轉動時帶動撥桿，再通過推動片使動簧組合、靜簧組合的觸頭閉合或者斷開，還設有中央處理器、通信芯片、電壓狀態電路，通信芯片與中央處理器連接，用于中央處理器與外部的信息交互；中央處理器與驅動電路連接，用于向驅動電路發送的控制信號； 電壓狀態電路一端與動簧組合的延伸導線連接，另一端與中央處理器連接，用于向中央處理器發送磁保持繼電器的動作狀態信號；撥桿經殼體上的通孔向外伸出，用于手動操作。
動作狀態信號為電壓信號，電壓狀態電路包括兩個電阻和轉換器，第一電阻的一端接到市電火線，另一端接到第二電阻和轉化器的輸入端；第二電阻的另一端接地；轉化器的輸出端與中央處理器連接，轉換器將兩個電阻分壓產生的電壓轉換為中央處理器的輸入電壓。
轉換器包括三個電阻和一個三極管，第一電阻的一端作為輸入端，另一端與第二電阻和三極管的基極連接；第二電阻的另一端接地；三極管的發射極與第三電阻的一端連接，并作為轉換器的輸出端，三極管的集電極接地；第三電阻的另一端接轉換器電源。
轉換器中的第二電阻和三極管可由光藕替代，起到強電與中央處理器之間的隔離作用。
還設有電源模塊，電源模塊用于向殼體內電路或者模塊供電。電源模塊包括電容降壓模塊、全波整流模塊、濾波模塊和穩壓模塊，電容降壓模塊通過限流實現與市電火線連接；全波整流模塊能夠增大電流以便減小電容降壓模塊中高壓電容體積。
一種智能磁保持微型斷路器的控制方法，在市電供電情況下，包括如下步驟接受遠程控制端操作命令，判斷是否為閉合命令，如果是，則繼續判斷是否有手動斷開記錄，如果是，則向遠程控制端發送手動斷開記錄，然后結束；如果否，則執行閉合命令并向遠程控制端反饋執行結果，然后結束；如果不是閉合命令，則繼續判斷是否為斷開命令，如果否，則結束；如果是，則繼續判斷是否有手動斷開記錄，如果是，則向遠程控制端發送手動斷開記錄，然后結束；如果否，則執行斷開命令并向遠程控制端反饋執行結果，然后結束。
手動斷開記錄的生成與清除步驟如下手動操作斷開斷路器時，生成手動斷開記錄并通知遠程控制端；手動操作閉合斷路器時，清除手動斷開記錄并通知遠程控制端。
在市電由斷電恢復供電的情況下，手動斷開記錄的生成與清除流程如下判斷斷路器是否斷開，如果否，則繼續判斷是否有手動斷開記錄，如果是，則清除手動斷開記錄并通知遠程控制端，然后結束；如果否，則結束；如果斷路器是斷開，則繼續判斷是否有手動斷開記錄，如果是，則結束；如果否，則生成手動斷開記錄并通知遠程控制端，然后結束。
磁保持繼電器是本發明的關鍵部件，現有成熟技術的磁保持繼電器額定電流為 80A，但外型不能滿足本發明的外型要求，必須將磁保持繼電器的零件與殼體內部結構設計成總體，才能保證殼體外型完全兼容低壓一極(IP)微型斷路器外型標準；微型斷路器標準 (GB10963. 1-2005)對觸點分斷能力有明確的指標要求和實驗規范，而磁保持繼電器標準 (JB/T10923-2010)對觸點分斷能力的指標要低于微型斷路器標準，因此在現有磁保持繼電器標準上，對于本發明的過載保護只能依靠采用軟件方法簡化硬件電路由電子控制部分來互補實現；雖然磁保持繼電器磁保持繼電器其觸點開、合狀態平時由永久磁鐵所產生的磁力所保持。當繼電器的觸點需要開或合狀態時，只需要用正(反)直流脈沖電壓激勵線圈，繼電器在瞬間就完成了開與合的狀態轉換。但直流脈沖電壓的電壓為9V(7. 5V-13. 5V)、電流 100mA、脈沖寬度為80-100ms，本發明要在有限的空間內設計出滿足要求的電源；電子部分的設計難點是小型化，像計量、中央處理器的小型化可以通過芯片選型來解決，但電源的小型化設計是不能靠選型來解決的，需要創造性的設計。
與現有技術相比，本發明采用微型斷路器的外型標準，通過將額定電流80A的磁保持繼電器組件直接在智能磁保持微型斷路器殼體內組裝，不僅提高強電部分與弱點部分的抗干擾能力，而且有效節省了微型斷路器殼體內的空間。突破了微型斷路器機械開關的模式，采用磁保持繼電器技術替換機械開關，通過殼體與磁保持繼電器的一體化融合設計， 留出空間用于電子部分的安裝。
本發明在功能上實現了正常狀態下的手動操作優先并且與遠程操作相互協調 ’異常情況下的保護，即市電斷電后恢復供電，手動斷開記錄的清除與添加。
說明書附1為現有低壓一極(IP)微型斷路器外形圖。
圖2為本發明結構示意圖。
圖3為本發明電路結構框圖。
圖4為本發明電壓狀態電路原理圖。
圖5為本發明中電源電路原理圖。
圖6為市電供電情況下斷路器的控制方法流程圖。
圖7為市電由斷電恢復供電的情況下手動斷開記錄的生成與清除流程圖。
具體實施方式
參見
圖1，本發明的外形沿用現有低壓一極(IP)微型斷路器外形，由基座和上蓋通過鉚釘裝配成一體，符合國家標準GB10963規定的方式嵌入導軌，通過卡板的彈性與導軌固定，實現與既有低壓一極(IP)微型斷路器外形和安裝方式的完全兼容。
參見圖2、圖3，一種智能磁保持微型斷路器，包括殼體、磁保持繼電器、驅動電路， 驅動電路接受控制信號后驅動磁保持繼電器動作；磁保持繼電器包括動簧組合2、靜簧組合1、撥桿4、推動片3、磁鋼組合6、繞有線圈的鐵芯8、軛鐵組合5、轉軸7 ；磁鋼組合6轉動時帶動撥桿4，再通過推動片3使動簧組合2、靜簧組合1的觸頭閉合或者斷開，智能控制器 11包括中央處理器、通信芯片、驅動電路、電源模塊、電壓狀態電路。
通信芯片與中央處理器連接，用于中央處理器與外部的信息交互，通信芯片設有接口(A、B)；中央處理器與驅動電路連接，用于向驅動電路發送的控制信號，驅動電路通過引線10與磁保持繼電器連接；電壓狀態電路一端通過引線9與動簧組合2的延伸導線連接，另一端與中央處理器連接，用于向中央處理器發送磁保持繼電器的動作狀態信號；撥桿 4經殼體上的通孔向外伸出，用于手動操作。通信芯片選用485芯片，中央處理器選用宏晶公司的 STC11F04E。
參見圖2、圖4，動作狀態信號為電壓信號，電壓狀態電路包括兩個電阻R1、R2和轉換器，電阻Rl的一端接到市電火線Lout，即通過引線9與動簧組合2的延伸導線連接，另一端接到電阻R2和轉化器的輸入端；電阻R2的另一端接地N ；轉化器的輸出端與中央處理器連接，轉換器將兩個電阻R1、R2分壓產生的電壓轉換為中央處理器的輸入電壓。
轉換器包括三個電阻R3、R4、R5和一個三極管G，電阻R3的一端作為轉換器的輸入端，另一端與電阻R4和三極管G的基極連接；電阻R4的另一端接地；三極管G的發射極與電阻R5連接，并作為轉換器的輸出端，三極管G的集電極接地；電阻R5的另一端接轉換器電源。
轉換器中的電阻R4和三極管G可由光藕替代，起到強電與中央處理器之間的隔離作用。
參見圖2、圖3、圖5，還設有電源模塊，電源模塊用于向殼體內電路或者模塊供電。 電源模塊通過引線12連接市電火線Lin，電源模塊包括電容降壓模塊、全波整流模塊、濾波模塊和穩壓模塊，電容降壓模塊通過限流實現與市電火線連接；全波整流模塊能夠增大電流以便減小電容降壓模塊中高壓電容體積，從而實現在現有低壓一極(IP)微型斷路器的狹小空間內設置電源的目的。
參見圖6，一種智能磁保持微型斷路器的控制方法，在市電供電情況下，包括如下流程在步驟S601，斷路器接受遠程控制端操作命令；在步驟S602，判斷是否為閉合命令， 如果是，進入步驟S604，如果否，則進入步驟S603。
在步驟S604，判斷是否有手動斷開記錄，如果是，則進入步驟S609，如果否，則進入步驟S608。
在步驟S609，向遠程控制端發送手動斷開記錄；進入步驟S610，流程結束；在步驟 S608，執行閉合命令并向遠程控制端反饋執行結果；進入步驟S610，流程結束。
在步驟S603，判斷是否為斷開命令，如果是，則進入步驟S605，如果否，則進入步驟S610，流程結束。
在步驟S605，判斷是否有手動斷開記錄，如果是，進入步驟S607，如果否，則進入步驟S606。
在步驟S607，向遠程控制端發送手動斷開記錄；進入步驟S610，流程結束；在步驟 S606，執行斷開命令并向遠程控制端反饋執行結果；進入步驟S610，流程結束。
在市電供電情況下，手動斷開記錄的生成與清除步驟如下手動操作斷開斷路器時，生成手動斷開記錄并通知遠程控制端；手動操作閉合斷路器時，清除手動斷開記錄并通知遠程控制端。
參見圖7，在市電由斷電恢復供電的情況下，手動斷開記錄的生成與清除流程如下在步驟S701，市電由斷電恢復供電；在步驟S702，判斷斷路器是否斷開，如果否，進入步驟S704，如果是，進入步驟S703。
在步驟S704，判斷是否有手動斷開記錄，如果是，進入步驟S705，清除手動斷開記錄并通知遠程控制端；進入步驟S707，流程結束；如果否，進入步驟S707，流程結束。
在步驟S703，判斷是否有手動斷開記錄，如果是，進入步驟S707，流程結束；如果否，進入步驟S706，生成手動斷開記錄并通知遠程控制端；進入步驟S707，流程結束。
本發明實現了手動斷開優先于遠程控制閉合，解決了現地檢修與遠程控制沖突時存在的安全隱患。除上述實施例外，本發明還可以有其他實施方式，凡采用等同替換或等效變換形成的技術方案，均落在本發明要求的保護范圍之內。
權利要求
1.一種智能磁保持微型斷路器，包括殼體、磁保持繼電器、驅動電路，驅動電路接受控制信號后驅動磁保持繼電器動作；磁保持繼電器包括動簧組合、靜簧組合、撥桿、推動片、磁鋼組合；磁鋼組合轉動時帶動撥桿，再通過推動片使動簧組合、靜簧組合的觸頭閉合或者斷開，其特征在于還設有中央處理器、通信芯片、電壓狀態電路，通信芯片與中央處理器連接，用于中央處理器與外部的信息交互；中央處理器與驅動電路連接，用于向驅動電路發送的控制信號；電壓狀態電路一端與動簧組合的延伸導線連接，另一端與中央處理器連接，用于向中央處理器發送磁保持繼電器的動作狀態信號；撥桿經殼體上的通孔向外伸出，用于手動操作。
2.根據權利要求1所述的智能磁保持微型斷路器，其特征在于動作狀態信號為電壓信號，電壓狀態電路包括兩個電阻和轉換器，第一電阻的一端接到市電火線，另一端接到第二電阻和轉化器的輸入端；第二電阻的另一端接地；轉化器的輸出端與中央處理器連接， 轉換器將兩個電阻分壓產生的電壓轉換為中央處理器的輸入電壓。
3.根據權利要求2所述的智能磁保持微型斷路器，其特征在于轉換器包括三個電阻和一個三極管，第一電阻的一端作為輸入端，另一端與第二電阻和三極管的基極連接；第二電阻的另一端接地；三極管的發射極與第三電阻的一端連接，并作為轉換器的輸出端，三極管的集電極接地；第三電阻的另一端接轉換器電源。
4.根據權利要求3所述的智能磁保持微型斷路器，其特征在于轉換器中的第二電阻和三極管可由光藕替代，起到強電與中央處理器之間的隔離作用。
5.根據權利要求1至4中任何一項所述的智能磁保持微型斷路器，其特征在于還設有電源模塊，電源模塊用于向殼體內電路或者模塊供電。
6.根據權利要求5所述的智能磁保持微型斷路器，其特征在于電源模塊包括電容降壓模塊、全波整流模塊、濾波模塊和穩壓模塊，電容降壓模塊通過限流實現與火線連接；全波整流模塊能夠增大電流以便減小電容降壓模塊中高壓電容的體積。
7.一種智能磁保持微型斷路器的控制方法，其特征在于在市電供電情況下，包括如下步驟接受遠程控制端操作命令，判斷是否為閉合命令，如果是，則繼續判斷是否有手動斷開記錄，如果是，則向遠程控制端發送手動斷開記錄，然后結束；如果否，則執行閉合命令并向遠程控制端反饋執行結果，然后結束；如果不是閉合命令，則繼續判斷是否為斷開命令，如果否，則結束；如果是，則繼續判斷是否有手動斷開記錄，如果是，則向遠程控制端發送手動斷開記錄，然后結束；如果否，則執行斷開命令并向遠程控制端反饋執行結果，然后結束。
8.根據權利要求7所述的智能磁保持微型斷路器的控制方法，其特征在于手動斷開記錄的生成與清除步驟如下手動操作斷開斷路器時，生成手動斷開記錄并通知遠程控制端；手動操作閉合斷路器時，清除手動斷開記錄并通知遠程控制端。
9.根據權利要求7所述的智能磁保持微型斷路器的控制方法，其特征在于在市電由斷電恢復供電的情況下，手動斷開記錄的生成與清除步驟如下判斷斷路器是否斷開，如果否，則繼續判斷是否有手動斷開記錄，如果是，則清除手動斷開記錄并通知遠程控制端，然后結束；如果否，則結束；如果斷路器是斷開，則繼續判斷是否有手動斷開記錄，如果是，則結束；如果否，則生成手動斷開記錄并通知遠程控制端，然后結束。
全文摘要
本發明公開了一種智能磁保持微型斷路器及其控制方法，包括殼體、磁保持繼電器、驅動電路，驅動電路接受控制信號后驅動磁保持繼電器動作；磁保持繼電器包括動簧組合、靜簧組合、撥桿、推動片、磁鋼組合；磁鋼組合轉動時帶動撥桿，再通過推動片使動簧組合、靜簧組合的觸頭閉合或者斷開，還設有中央處理器、通信芯片、電壓狀態電路，撥桿經殼體上的通孔向外伸出，用于手動操作。本發明突破了傳統的微型斷路器設計理念，在功能上實現了正常狀態下的手動操作優先并且與遠程操作相互協調；異常情況下的保護，即市電斷電后恢復供電，手動斷開記錄的清除與添加。
文檔編號H01H71/32GK102522272SQ20111044180
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月26日 優先權日2011年12月26日
發明者劉鎮陽 申請人:劉鎮陽, 南京覓丹電子信息有限公司