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CN117116716A - 一种多通道直流可调式新型智能电子断路器 - Google Patents

一种多通道直流可调式新型智能电子断路器 Download PDF

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CN117116716A CN202310985625.7A CN202310985625A CN117116716A CN 117116716 A CN117116716 A CN 117116716A CN 202310985625 A CN202310985625 A CN 202310985625A CN 117116716 A CN117116716 A CN 117116716A
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China
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electronic circuit
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周振勃
黄哲
韦卓允
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Jiahong Electric Shenzhen Co ltd
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Jiahong Electric Shenzhen Co ltd
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Abstract

本发明提出一种多通道直流可调式新型智能电子断路器,具体涉及于电路保护技术领域,其包括MCU模块;与所述MCU模块连接的电源;与所述MCU模块连接的电流调节旋钮KNOB,分别连接所述电源和MCU模块的至少一项智能保险丝,且所述智能保险丝对应通道连接负载;分别对应与所述智能保险丝连接的一次性保险丝;内置于MCU模块中的蓝牙单元,通过设置MCU模块,并在MCU模块上设计电流调节旋钮KNOB,在各连接有负载的通路上设计智能保险丝,使本发明提出的多通道直流可调式新型智能电子断路器对短路保护响应时间提高了一个级别,从us级达到ns级。

Description

一种多通道直流可调式新型智能电子断路器
技术领域
本发明涉及电路保护技术领域,尤其涉及一种多通道直流可调式新型智能电子断路器。
背景技术
随5G通讯技术以及物联网技术的发展,使得传统的家庭用电类型逐步增加,例如在物联网技术未成熟前,家庭用电一般为电视、冰箱、空调、灯以及抽油烟机等,而随着物联网技术的发展,现有家庭用电还增加了窗帘、电灯控制等一系列智能产品,而这些技术基本是基于HPLC技术来实现家庭物联网布局的,故而也形成的家庭用电组/电路组,但目前家庭电路组对于负载保护响应时间慢,通常为us级别,并且数据采集类型少,例如电压及电流的采集,从而导致无法精准检测家庭电路组的各负载情况,且无法对各负载起到有效的保护。
发明内容
为了解决上述问题,本发明提出一种多通道直流可调式新型智能电子断路器,以更加确切地解决上述目前家庭电路组对于负载保护响应时间慢,通常为us级别,并且数据采集类型少的问题。
本发明通过以下技术方案实现的:
本发明提出一种多通道直流可调式新型智能电子断路器,包括:
MCU模块;
电源,与所述MCU模块连接;
电流调节旋钮KNOB,与所述MCU模块连接,
至少一项智能保险丝,分别连接所述电源和MCU模块,且所述智能保险丝对应通道连接负载;
一次性保险丝,分别对应与所述智能保险丝连接;
蓝牙单元,内置于MCU模块中;
通过所述电子断路器执行多通道独立电流可调方法,其方法为:
当各通道采用电流调节旋钮KNOB调节到相应电流阈值时,MCU模块会采集智能保险丝中通过的电流值,当所述电流值达到预设的电流阈值时会输出故障信号,MCU模块根据故障信号和预设跳闸时间进行跳闸控制;
在正常运行时可通过每路独立的按键进行打开和关闭通道,同时也可进行复位操作,智能保险丝在负载短路时可快速关断通路,其关断响应时间为200ns;
MCU模块采集智能保险丝中的数据信号,并对所述数据信号进行数据处理,所述数据信号包括但不限于为电流、电压、温度和事件,所述数据处理包括计算出负载的消耗功率、智能保险丝中的工作温度、判断是否过流或短路保护;
MCU模块判断数据信号中的通路中出现过流,MCU模块控制智能保险丝的通断,且若是出现负载短路,智能保险丝可自行快速关闭,在整个通路中若智能保险丝失效,且通路中出现过载或短路现象,一次性保险丝起最后一道防线把整个通路切断。
进一步地,所述电流调节旋钮KNOB分别可调节电流阈值为2A、3A、4A、6A、8A、10A。
进一步地,多通道直流可调式新型智能电子断路器还包括信号输入端和信号输出端,外部设备可通过所述信号输入端对电子断路器进行指令设置,所述信号输出端根据输入的指令输出相应的状态。
进一步地,多通道直流可调式新型智能电子断路器还包括用电倾斜单元,所述用电倾斜单元设置于MCU模块内且包括有:微机、至少一个驱动电路和与其数量匹配的负载、蓝牙单元,其中,
所述微机分别与驱动电路和蓝牙单元连接;
所述驱动电路与对应匹配的mos管串联后连接负载;
所述蓝牙单元连接所有的mos管并串联与mos管匹配的负载。
进一步地,所述微机包括蓝牙信号输入部、控制部、存储部以及与驱动电路数量匹配的驱动输出部,所述控制部与MCU连接,其中,所述蓝牙信号输入部、控制部、存储部和驱动输出部相互连接。
进一步地,所述MCU模块通过信号输入端和信号输出端输出与接收PLC信号,形成用电回路的信号流,通过所述信号流形成实时电路图,并将所述实时电路图通过蓝牙单元输出至用户终端。
进一步地,所述MCU模块通过信号输入端和信号输出端输出与接收的PLC信号为二进制信号,通过高低电平协议信号的PLC信号从所述信号输出端输出再从信号输入端接收判断是否发生高低电平变化;
若是,则判定通路存在故障,由MCU模块根据数据信号判定具体故障,并采用蓝牙单元发送故障信号至用户终端。
进一步地,所述MCU模块判定通路中存在高低电平变化,则获取高低电平变化的PLC信号二进制序列,将所述PLC信号二进制序列与预设的序列进行比对,确定出二进制序列中故障点位,根据所述故障点位从通路中确认故障电路点,最终通过MCU模块将所述故障电路点发送至用户终端。
进一步地,多通道直流可调式新型智能电子断路器还包括精准测量口BT,所述精准测量口BT与MCU模块连接。
进一步地,多通道直流可调式新型智能电子断路器还包括按键KEY和蓝光灯LED,所述按键KEY和蓝光灯LED分别与MCU模块连接。
本发明的有益效果:
(1)通过设置MCU模块,并在MCU模块上设计电流调节旋钮KNOB,在各连接有负载的通路上设计智能保险丝,使本发明提出的多通道直流可调式新型智能电子断路器对短路保护响应时间提高了一个级别,从us级达到ns级。
(2)通过设置用电倾斜单元,实现当某一通路出现短路等故障时能够切换用电输出,特别是遇到家庭大型耗电器材(如热水器)开启时,能够实现智能调节供电方式,保障家庭用电稳定。
(3)通过MCU模块根据高低电平协议信号的PLC信号从所述信号输出端输出再从信号输入端接收判断是否发生高低电平变化,来监控家庭电路组是否发生电路故障,同时还能根据PLC信号二进制序列与预设序列的比对,确定故障点,方便后期电工的维修。
附图说明
图1为本发明的多通道直流可调式新型智能电子断路器的一实施例的电路结构框图;
图2为本发明的多通道直流可调式新型智能电子断路器的另一实施例的电路结构框图;
图3为本发明的多通道直流可调式新型智能电子断路器的又一实施例的电路结构框图。
本申请为目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。
具体实施方式
为了更加清楚完整的说明本发明的技术方案,下面结合附图对本发明作进一步说明。
请参考图1,本发明提出一种多通道直流可调式新型智能电子断路器,包括:
MCU模块;
电源,与所述MCU模块连接;
电流调节旋钮KNOB,与所述MCU模块连接,
至少一项智能保险丝,分别连接所述电源和MCU模块,且所述智能保险丝对应通道连接负载;
一次性保险丝,分别对应与所述智能保险丝连接;
蓝牙单元,内置于MCU模块中;
通过所述电子短路器执行多通道独立电流可调方法,其方法为:
当各通道采用电流调节旋钮KNOB调节到相应电流阈值时,MCU模块会采集智能保险丝中通过的电流值,当所述电流值达到预设的电流阈值时会输出故障信号,MCU模块根据故障信号和预设跳闸时间进行跳闸控制;
在正常运行时可通过每路独立的按键进行打开和关闭通道,同时也可进行复位操作,智能保险丝在负载短路时可快速关断通路,其关断响应时间为200ns;
MCU模块采集智能保险丝中的数据信号,并对所述数据信号进行数据处理,所述数据信号包括但不限于为电流、电压、温度和事件,所述数据处理包括计算出负载的消耗功率、智能保险丝中的工作温度、判断是否过流或短路保护;
MCU模块判断数据信号中的通路中出现过流,MCU模块控制智能保险丝的通断,且若是出现负载短路,智能保险丝可自行快速关闭,在整个通路中若智能保险丝失效,且通路中出现过载或短路现象,一次性保险丝起最后一道防线把整个通路切断。
在具体实施的过程中,DC/DC为电源部分,主要功能为把24V转换为3.3V电源供给整个系统。KNOB为电流调节旋钮,每个通道都有相对应的独立的电流调节旋钮,电流调节旋钮有六个档位,分别可调节电流阈值为2A、3A、4A、6A、8A、10A,当通道调节到相应电流阈值时,MCU模块会采集智能保险丝中通过的电流值,当此电流值达到设置的电流阈值时会输出故障信号,指示灯输出状态信号,同时MCU模块会根据设置的跳闸时间进行跳闸控制,进而保护后面的负载。在正常运行时可通过每路独立的按键进行打开和关闭通道,同时也可进行复位操作。智能保险丝在负载短路时可快速关断通路,避免事故的发生,其关断响应时间为200ns。MCU模块可同时采集智能保险丝中的电流、电压、温度和事件等信号,并对相应信号进行数据处理,如可以计算出负载的消耗功率、智能保险丝中的工作温度、判断是否过流或短路保护,若是通路中出现过流,MCU模块可控制智能保险丝的通断,若是出现负载短路,智能保险丝可自行快速关闭,在整个通路中若智能保险丝失效,且通路中出现过载或短路现象,一次性保险丝起最后一道防线把整个通路切断,进而保护后级负载。MCU模块内置有蓝牙功能,可与外部蓝牙设备配对并传输数据。信号输入输出端为外部设备可通过输入端对断路器进行指令设置,输出端则根据输入的指令输出相应的状态,所述精准测量口BT与MCU模块连接,用于精准测量电流和电压等值,按键KEY和蓝光灯LED,所述按键KEY和蓝光灯LED分别与MCU模块连接,用于实现开关功能。
参考附图2,在一个实施例中,多通道直流可调式新型智能电子断路器,还包括用电倾斜单元,所述用电倾斜单元设置于MCU模块内且包括有:微机、至少一个驱动电路和与其数量匹配的负载、蓝牙单元,其中,
所述微机分别与驱动电路和蓝牙单元连接;
所述驱动电路与对应匹配的mos管串联后连接负载;
所述蓝牙单元连接所有的mos管并串联与mos管匹配的负载。
优选地,在本实施例中通过蓝牙单元接收MCU模块输入的数据信号,并通过蓝牙将数据信号发送至微机,进而微机控制三个驱动电路,驱动电路优选分别包括第一驱动电路D1、第二驱动电路D2和第三驱动电路D3、该第一驱动电路D1、第二驱动电路D2和第三驱动电路D3分别对应连接第一mos管A1、第二mos管A2、第三mos管A3,最终通过第一mos管A1、第二mos管A2、第三mos管A3连接第一负载LOAD1、第二负载LOAD2和第三负载LOAD3,其中在mos管与负载连接之间设置有智能保险丝F1和一次性保险丝F2。
实现当某一通路出现短路等故障时能够切换用电输出,特别是遇到家庭大型耗电器材(如热水器)开启时,能够实现智能调节供电方式,保障家庭用电稳定。
在具体实施的步骤中,用电倾斜单元通过MCU模块的精准测量口BT测量电流与电压,且用电倾斜单元通过驱动电路与微机对负载的电流,当通过精准测量口BT确定某一负载电流需要量大时(具体为通过与预设电流值进行比对的方式),通过mos管进行开关切换。该mos管连接在电线与不同于负载LOAD1、LOAD2、LOAD3的负载之间。这样,通过增加在判定中使用的电流阈值与其他mos管的电流阈值不同的开关,能够增加使电线电流值的最大值降低的次数。
参考附图3,优选的,微机包括蓝牙信号输入部、控制部、存储部以及与驱动电路数量匹配的驱动输出部,所述控制部与MCU连接,其中,所述蓝牙信号输入部、控制部、存储部和驱动输出部相互连接。
在具体实施的过程中,存储部内设计算机程序,通过计算机程序进行预设电流值、电流值比对以及驱动电路切换指令等的过程,其图3中的输入部还用于获取精准测量口BT测量的电流值。
在一个实施例中,所述MCU模块通过信号输入端和信号输出端输出与接收PLC信号,形成用电回路的信号流,通过所述信号流形成实时电路图,并将所述实时电路图通过蓝牙单元输出至用户终端。
具体的,所述MCU模块通过信号输入端和信号输出端输出与接收的PLC信号为二进制信号,通过高低电平协议信号的PLC信号从所述信号输出端输出再从信号输入端接收判断是否发生高低电平变化;
若是,则判定通路存在故障,由MCU模块根据数据信号判定具体故障,并采用蓝牙单元发送故障信号至用户终端。
所述MCU模块判定通路中存在高低电平变化,则获取高低电平变化的PLC信号二进制序列,将所述PLC信号二进制序列与预设的序列进行比对,确定出二进制序列中故障点位,根据所述故障点位从通路中确认故障电路点,最终通过MCU模块将所述故障电路点发送至用户终端。
其中,PLC信号二进制序列例如“-0011010111101000100111011111011101-”当将PLC信号二进制序列与预设的序列进行比对,例如比对“-0011010111101000100111011111011101-”“-0011010111000000100111011111011101-”即可确认出其中的“1010”出现了“0000”的变化,进而根据PLC信号二进制序列的整个通路线位置,定位出故障电路点。
当然,本发明还可有其它多种实施方式,基于本实施方式,本领域的普通技术人员在没有做出任何创造性劳动的前提下所获得其他实施方式,都属于本发明所保护的范围。

Claims (10)

1.一种多通道直流可调式新型智能电子断路器,其特征在于,包括:
MCU模块;
电源,与所述MCU模块连接;
电流调节旋钮KNOB,与所述MCU模块连接,
至少一项智能保险丝,分别连接所述电源和MCU模块,且所述智能保险丝对应通道连接负载;
一次性保险丝,分别对应与所述智能保险丝连接;
蓝牙单元,内置于MCU模块中;
通过所述电子断路器执行多通道独立电流可调方法,其方法为:
当各通道采用电流调节旋钮KNOB调节到相应电流阈值时,MCU模块会采集智能保险丝中通过的电流值,当所述电流值达到预设的电流阈值时会输出故障信号,MCU模块根据故障信号和预设跳闸时间进行跳闸控制;
在正常运行时可通过每路独立的按键进行打开和关闭通道,同时也可进行复位操作,智能保险丝在负载短路时可快速关断通路,其关断响应时间为200ns;
MCU模块采集智能保险丝中的数据信号,并对所述数据信号进行数据处理,所述数据信号包括但不限于为电流、电压、温度和事件,所述数据处理包括计算出负载的消耗功率、智能保险丝中的工作温度、判断是否过流或短路保护;
MCU模块判断数据信号中的通路中出现过流,MCU模块控制智能保险丝的通断,且若是出现负载短路,智能保险丝可自行快速关闭,在整个通路中若智能保险丝失效,且通路中出现过载或短路现象,一次性保险丝起最后一道防线把整个通路切断。
2.根据权利要求1所述的多通道直流可调式新型智能电子断路器,其特征在于,所述电流调节旋钮KNOB分别可调节电流阈值为2A、3A、4A、6A、8A、10A。
3.根据权利要求1所述的多通道直流可调式新型智能电子断路器,其特征在于,还包括信号输入端和信号输出端,外部设备可通过所述信号输入端对电子断路器进行指令设置,所述信号输出端根据输入的指令输出相应的状态。
4.根据权利要求1所述的多通道直流可调式新型智能电子断路器,其特征在于,还包括用电倾斜单元,所述用电倾斜单元设置于MCU模块内且包括有:微机、至少一个驱动电路和与其数量匹配的负载、蓝牙单元,其中,
所述微机分别与驱动电路和蓝牙单元连接;
所述驱动电路与对应匹配的mos管串联后连接负载;
所述蓝牙单元连接所有的mos管并串联与mos管匹配的负载。
5.根据权利要求4所述的多通道直流可调式新型智能电子断路器,其特征在于,所述微机包括蓝牙信号输入部、控制部、存储部以及与驱动电路数量匹配的驱动输出部,所述控制部与MCU连接,其中,所述蓝牙信号输入部、控制部、存储部和驱动输出部相互连接。
6.根据权利要求1或5所述的多通道直流可调式新型智能电子断路器,其特征在于,所述MCU模块通过信号输入端和信号输出端输出与接收PLC信号,形成用电回路的信号流,通过所述信号流形成实时电路图,并将所述实时电路图通过蓝牙单元输出至用户终端。
7.根据权利要求6所述的多通道直流可调式新型智能电子断路器,其特征在于,所述MCU模块通过信号输入端和信号输出端输出与接收的PLC信号为二进制信号,通过高低电平协议信号的PLC信号从所述信号输出端输出再从信号输入端接收判断是否发生高低电平变化;
若是,则判定通路存在故障,由MCU模块根据数据信号判定具体故障,并采用蓝牙单元发送故障信号至用户终端。
8.根据权利要求7所述的多通道直流可调式新型智能电子断路器,其特征在于,所述MCU模块判定通路中存在高低电平变化,则获取高低电平变化的PLC信号二进制序列,将所述PLC信号二进制序列与预设的序列进行比对,确定出二进制序列中故障点位,根据所述故障点位从通路中确认故障电路点,最终通过MCU模块将所述故障电路点发送至用户终端。
9.根据权利要求1所述的多通道直流可调式新型智能电子断路器,其特征在于,还包括精准测量口BT,所述精准测量口BT与MCU模块连接。
10.根据权利要求1所述的多通道直流可调式新型智能电子断路器,其特征在于,还包括按键KEY和蓝光灯LED,所述按键KEY和蓝光灯LED分别与MCU模块连接。
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