一种基于蓝牙芯片控制的智能断路器Word下载.docx
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4.根据权利要求1所述的一种基于蓝牙芯片控制的智能断路器,其特征在于,所述电机驱动电路包括驱动芯片U1,所述驱动芯片U1的输入端连接蓝牙MCU,驱动芯片U1的两个输出端连接电机,在驱动芯片U1的两个输出端之间连接有抑制器TVSM1。
5.根据权利要求4所述的一种基于蓝牙芯片控制的智能断路器,其特征在于,所述驱动芯片U1的型号为PN7705。
6.根据权利要求1所述的一种基于蓝牙芯片控制的智能断路器,其特征在于,所述电流配对电路包括过零点导通可控硅芯片U3、电阻RH1、R10、R11、R13、R14、Rua1、电容Cctr1、
Cua1以及三极管Q1,所述三极管Q1的基极通过电阻RH1连接蓝牙芯片,电阻连接在三极管Q1的基极和发射极之间,三极管Q1的集电极连接过零点导通可控硅芯片U3的第二端,所述过零点导通可控硅芯片U3的第一端通过电阻R11连接电源,过零点导通可控硅芯片U3的第四端接公共地GND,电阻R13与电容Cctr1并联在过零点导通可控硅芯片U3的第四端和第六端之间,过零点导通可控硅芯片U3的第六端通过电阻R10、Rua1连接电源输入端,电容Cua1与电阻Rua1并联。
7.根据权利要求1所述的一种基于蓝牙芯片控制的智能断路器,其特征在于,所述电机位置检测电路包括位置检测开关U5、U6以及电阻R15、R16、R17,所述位置检测开关U5包括用于检测电机驱动时自由位置的第一检测端以及用于检测电机驱动时合闸位置的第二检测端,所述电阻R15一端连接电源端,另一端连接位置检测开关U5的第二检测端,所述电阻R16一端连接电源端,另一端连接位置检测开关U5的第一检测端;
所述位置检测开关U6包括用于检测电机驱动时分闸位置的第二检测端,所述位置检测开关U6的第二检测端通过电阻
R17连接电源端。
8.根据权利要求1~7任一项所述的一种基于蓝牙芯片控制的智能断路器,其特征在于,还包括与蓝牙芯片连接的用于断路器合闸手柄位置检测的手柄位置检测电路,所述手柄位置检测电路包括位置检测开关U7以及电阻R19,所述位置检测开关U7包括用于检测断路器合闸手柄位置的第二检测端,所述位置检测开关U6的第二检测端通过电阻R19连接电源端。
9.根据权利要求1~7任一项所述的一种基于蓝牙芯片控制的智能断路器,其特征在于,还包括与蓝牙芯片连接的用于断路器模式选择检测的模式选择检测电路,所述模式选择检测电路包括电阻R18、电容C24以及微动开关S1,所述电阻R18一端连接电源端,另一端连接蓝牙芯片、电容C24的一端以及微动开关S1的一端,所述电容C24的另一端连接公共地,所述微动开关S1的另一端连接公共地。
权利要求书2/2页
10.根据权利要求1~7任一项所述的一种基于蓝牙芯片控制的智能断路器,其特征在于,还包括与蓝牙芯片连接的断路器指示灯控制电路,所述断路器指示灯控制电路包括发光二极管DS以及电阻R20,所述发光二极管DS正极连接电源端,另一端串接电阻R20后连接蓝牙芯片。
技术领域
[0001]本实用新型涉及蓝牙通讯领域,尤其涉及一种基于蓝牙芯片控制的智能断路器。
背景技术
[0002]现有市场上的电能表外置断路器基本为线控模式,缺乏交互控制功能,无法实现远程控制与状态监测。
蓝牙智能断路器最为新兴的电力物联网末端设备,具有很大的发展空间。
在传统的微型断路器基础上增加了通讯控制功能,为后续的信息化、网络化、智能化和多功能化的实现提供了一种可行方案。
[0003]但目前的厂家一般使用蓝牙模块再加主控芯片的方式来实现电操部分的控制,成本较高,占用空间大,不利于布局。
甚至有些厂家将微电流识别自动配对电路与蓝牙模块整合成一个较大的模块使用,导致整合后模块整体体积大,很难放进断路器电操部分;
不利于微型智能断路器的小型化设计。
实用新型内容
[0004]为解决上述问题,本实用新型提出一种基于蓝牙芯片控制的智能断路器。
[0005]一种基于蓝牙芯片控制的智能断路器,包括用于供电的开关电源电路以及与开关电源电路连接的蓝牙MCU,还包括与蓝牙MCU连接的用于根据断路器控制指令驱动电机实现断路器闭合或断开的电机驱动电路、用于对断路器信息完成电流编码并与智能电能表匹配的电流配对电路、以及用于电机驱动位置检测的电机位置检测电路。
[0006]优选的,所述开关电源电路包括连接在电源输入端的电流采样电路、变压电路以及与变压电路连接的电源芯片电路,所述电源芯片电路的输出端连接蓝牙MCU。
[0007]优选的,所述电源芯片电路包括与变压电路连接的电源芯片U2,所述电源芯片U2的型号为PN6360。
[0008]优选的,所述电机驱动电路包括驱动芯片U1,所述驱动芯片U1的输入端连接蓝牙
MCU,驱动芯片U1的两个输出端连接电机,在驱动芯片U1的两个输出端之间连接有抑制器
TVSM1。
[0009]优选的,所述驱动芯片U1的型号为PN7705。
[0010]优选的,所述电流配对电路包括过零点导通可控硅芯片U3、电阻RH1、R10、R11、
R13、R14、Rua1、电容Cctr1、Cua1以及三极管Q1,所述三极管Q1的基极通过电阻RH1连接蓝牙芯片,电阻连接在三极管Q1的基极和发射极之间,三极管Q1的集电极连接过零点导通可控硅芯片U3的第二端,所述过零点导通可控硅芯片U3的第一端通过电阻R11连接电源,过零点导通可控硅芯片U3的第四端接公共地GND,电阻R13与电容Cctr1并联在过零点导通可控硅芯片U3的第四端和第六端之间,过零点导通可控硅芯片U3的第六端通过电阻R10、Rua1连接电源输入端,电容Cua1与电阻Rua1并联。
[0011]优选的,所述电机位置检测电路包括位置检测开关U5、U6以及电阻R15、R16、R17,所述位置检测开关U5包括用于检测电机驱动时自由位置的第一检测端以及用于检测电机
驱动时合闸位置的第二检测端,所述电阻R15一端连接电源端,另一端连接位置检测开关U5的第二检测端,所述电阻R16一端连接电源端,另一端连接位置检测开关U5的第一检测端;
所述位置检测开关U6包括用于检测电机驱动时分闸位置的第二检测端,所述位置检测开关
U6的第二检测端通过电阻R17连接电源端。
[0012]优选的,还包括与蓝牙芯片连接的用于断路器合闸手柄位置检测的手柄位置检测电路,所述手柄位置检测电路包括位置检测开关U7以及电阻R19,所述位置检测开关U7包括用于检测断路器合闸手柄位置的第二检测端,所述位置检测开关U6的第二检测端通过电阻
R19连接电源端。
[0013]优选的,还包括与蓝牙芯片连接的用于断路器模式选择检测的模式选择检测电路,所述模式选择检测电路包括电阻R18、电容C24以及微动开关S1,所述电阻R18一端连接电源端,另一端连接蓝牙芯片、电容C24的一端以及微动开关S1的一端,所述电容C24的另一端连接公共地,所述微动开关S1的另一端连接公共地。
[0014]优选的,还包括与蓝牙芯片连接的断路器指示灯控制电路,所述断路器指示灯控制电路包括发光二极管DS以及电阻R20,所述发光二极管DS正极连接电源端,另一端串接电阻R20后连接蓝牙芯片。
[0015]通过使用本实用新型,可以实现以下效果:
[0016]1.直接使用蓝牙芯片控制断路器电操机构,节省了主控芯片的成本,使用更方便,减少外围电路,器件占用空间更少,便于控制板设计;
节省了蓝牙模块方案与主控芯片的通讯时间,蓝牙芯片配对时间更短、响应速度更快;
[0017]2.由蓝牙芯片控制微电流配对电路,将断路器的MAC地址等信息完成电流编码,智能电能表检测到微电流后,识别断路器的MAC地址等信息,通过蓝牙模块与其完成绑定,通过该自动配对的方式,可以避免电能表配对串户的问题。
[0018]3.通过电机位置检测电路实现电机驱动位置检测,通过手柄位置检测电路实现手柄位置检测,通过模式选择检测电路实现断路器模式选择检测,通过断路器指示灯控制电路实现断路器指示灯控制。
附图说明
[0019]下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
[0020]图1是智能电表和智能断路器的连接示意图;
[0021]图2是本实用新型实施例一种基于蓝牙芯片的智能断路器的结构示意图;
[0022]图3是本实用新型实施例一种基于蓝牙芯片的智能断路器中蓝牙芯片的电路图;
[0023]图4是本实用新型实施例一种基于蓝牙芯片的智能断路器中开关电源电路的电路图;
[0024]图5是本实用新型实施例一种基于蓝牙芯片的智能断路器中电机驱动电路的电路图;
[0025]图6是本实用新型实施例一种基于蓝牙芯片的智能断路器中电流配对电路的电路图;
[0026]图7是本实用新型实施例一种基于蓝牙芯片的智能断路器中电机位置检测电路的
电路图;
[0027]图8是本实用新型实施例一种基于蓝牙芯片的智能断路器中手柄位置检测电路的电路图;
[0028]图9是本实用新型实施例一种基于蓝牙芯片的智能断路器中模式选择检测电路的电路图;
[0029]图10是本实用新型实施例一种基于蓝牙芯片的智能断路器中断路器指示灯控制电路的电路图。
具体实施方式
[0030]以下结合附图,对本实用新型的技术方案作进一步的描述,但本实用新型并不限于这些实施例。
[0031]本实用新型实施例提出一种基于蓝牙芯片的智能断路器,区别于其他使用蓝牙模块的方式,直接使用蓝牙芯片控制断路器电操机构,节省了主控芯片的成本,使用更方便,减少外围电路,器件占用空间更少,便于控制板设计。
[0032]图1是智能电表和智能断路器的连接示意图,如图1所示,智能电表2和智能断路器
1均与市电连接。
智能电表包括电表主板,在电表主板上设置蓝牙模块201和电流识别模块
202。
智能断路器1包括电流配对电路101以及主控制板102。
智能断路器1接收智能电表2的控制指令实现断路器闭合或断开的控制。
[0033]图2是本实用新型实施例一种基于蓝牙芯片的智能断路器的结构示意图,如图2所示,一种基于蓝牙芯片的智能断路器包括用于供电的开关电源电路101以及与开关电源电路连接的蓝牙MCU103,还包括与蓝牙MCU103连接的用于根据断路器控制指令驱动电机实现断路器闭合或断开的电机驱动电路104、用于对断路器信息完成电流编码并与智能电能表匹配的电流配对电路105、以及用于电机驱动位置检测的电机位置检测电路106。
[0034]如图3所示,蓝牙芯片103的27脚、28脚、29脚、30脚用于芯片下载程序,仿真调试;
8脚为复位脚26脚为模式按键检测脚;
25脚为LED灯控制脚;
20、21、4、5脚为微动开关检测脚,用于检测当前断路器的电机驱动位置和手柄的当前位置;
12脚为电源检测脚,用于输入
220V电源电压检测;
6、7脚为电机驱动;
10脚为故障检测;
23、24脚用于ESAM加密;
32脚为天线;
2、3脚高速晶振;
9脚低速晶振。
[0035]蓝牙芯片本身具备充足的引脚功能,一般都有PWM波驱动、IO口中断检测、多组的普通IO口等,若将蓝牙芯片只做为串口模块,是对蓝牙芯片功能的浪费。
本实用新型设计直接使用蓝牙芯片来驱动外围电路,对比其他使用蓝牙模块的方案,节省了主控芯片,无需考虑主芯片与蓝牙芯片之间的通讯协议问题。
在基本蓝牙工程的基础上,添加运用层程序代码,直接控制微型智能断路器实现反复重合闸功能。
节省主控芯片和外围电路的同时,还能更进一步的降低智能断路器的待机功耗。
[0036]开关电源电路包括连接在电源输入端的电流采样电路、变压电路以及与变压电路连接的电源芯片电路,所述电源芯片电路的输出端连接蓝牙MCU。
电源芯片电路包括与变压电路连接的电源芯片U2,所述电源芯片U2的型号为PN6360。
[0037]如图4所示,电阻R6、R7、R8、二极管Z2和电容C7构成输入电流采样电路,ADC_AC连接蓝牙芯片的12脚,对其进行ADC采样,当没有输入电压/电压过低时,禁止电机驱动,同时
上报故障状态。
开关电源电路还包括连接器J1、变阻器RV3、二极管D7、Z1、D1、D2、D3、D5、电阻R1、R2、R3、R5、R9、R12、电容C1、C3、C4、C5、C6、C8、C9以及变压器T1。
[0038]如图5所示,电机驱动电路包括驱动芯片U1,所述驱动芯片U1的输入端连接蓝牙
驱动芯片U1的型号为PN7705。
[0039]驱动芯片U1PN7705内部集成电流采样电阻可检测驱动电流大小,一旦检测到电流大于芯片设置的驱动限流阈值后,芯片关闭输出,且FAULT会下拉到地,经过25us时间后,芯片重新正常工作,如此循环工作,可保护电机,防止驱动过程中损坏。
[0040]如图6所示,电流配对电路包括过零点导通可控硅芯片U3、电阻RH1、R10、R11、R13、
R14、Rua1、电容Cctr1、Cua1以及三极管Q1,所述三极管Q1的基极通过电阻RH1连接蓝牙芯片,电阻连接在三极管Q1的基极和发射极之间,三极管Q1的集电极连接过零点导通可控硅芯片U3的第二端,所述过零点导通可控硅芯片U3的第一端通过电阻R11连接电源,过零点导通可控硅芯片U3的第四端接公共地GND,电阻R13与电容Cctr1并联在过零点导通可控硅芯片U3的第四端和第六端之间,过零点导通可控硅芯片U3的第六端通过电阻R10、Rua1连接电源输入端,电容Cua1与电阻Rua1并联。
[0041]过零点导通可控硅芯片U3为过零点导通可控硅,作为自动配对时大电容Cua1的接入开关;
当Control使能高电平后,在下次电流过零点来临时,U3的4脚和6脚将导通,配对电路Cua1和Rua1和R10等并联接入220V电源,将在电路中产生电流波形。
蓝牙芯片11脚通过控制Control使能,可产生编码电流。
[0042]蓝牙芯片控制微电流配对电路,将断路器的MAC地址等信息完成电流编码,智能电能表检测到微电流后,识别断路器的MAC地址等信息,通过蓝牙模块与其完成绑定。
通过该自动配对的方式,可以避免电能表配对串户的问题。
[0043]如图7所示,电机位置检测电路包括位置检测开关U5、U6以及电阻R15、R16、R17,所述位置检测开关U5包括用于检测电机驱动时自由位置的第一检测端以及用于检测电机驱动时合闸位置的第二检测端,所述电阻R15一端连接电源端,另一端连接位置检测开关U5的第二检测端,所述电阻R16一端连接电源端,另一端连接位置检测开关U5的第一检测端;
所述位置检测开关U6包括用于检测电机驱动时分闸位置的第二检测端,所述位置检测开关U6的第二检测端通过电阻R17连接电源端。
[0044]其中,Place_In输出电机驱动时合闸位置;
Place_Off输出电机驱动时分闸位置。
根据位置检测开关U5、U6的状态实现电机位置检测。
[0045]优选的,如图8所示,还包括与蓝牙芯片连接的用于断路器合闸手柄位置检测的手柄位置检测电路,所述手柄位置检测电路包括位置检测开关U7以及电阻R19,所述位置检测开关U7包括用于检测断路器合闸手柄位置的第二检测端,所述位置检测开关U6的第二检测端通过电阻R19连接电源端。
[0046]其中,Place_Free输出电机驱动时自由位置,根据位置检测开关U7的状态实现断路器合闸手柄位置检测。
[0047]优选的,如图9所示,还包括与蓝牙芯片连接的用于断路器模式选择检测的模式选择检测电路,所述模式选择检测电路包括电阻R18、电容C24以及微动开关S1,所述电阻R18一端连接电源端,另一端连接蓝牙芯片、电容C24的一端以及微动开关S1的一端,所述电容
C24的另一端连接公共地,所述微动开关S1的另一端连接公共地。
[0048]其中,Key:
断路器模式选择开关检测,根据微动开关S1的状态实现断路器模式选择的检测。
断路器模式包括手动模式和自动模式两种模式。
[0049]优选的,如图10所示,还包括与蓝牙芯片连接的断路器指示灯控制电路,所述断路器指示灯控制电路包括发光二极管DS以及电阻R20,所述发光二极管DS正极连接电源端,另一端串接电阻R20后连接蓝牙芯片。
[0050]蓝牙芯片输出LED_RED实现断路器指示灯控制。
[0051]本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代,但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
图1
图2
图3
图4
图5
图6
图7
图8
图9
图10
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- 一种 基于 蓝牙 芯片 控制 智能 断路器