開關器件巡檢儀的製作方法

2023-10-23 10:42:07 2

專利名稱：開關器件巡檢儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及開關器件，如熔斷器、溫度繼電器等的檢測儀器，具體為一種開關 器件巡檢儀。
背景技術：
在工業整流領域，目前應用最多的功率器件仍以二極體和晶閘管為主，根據整流 裝置運行的可靠性需要，一般每一個二極體或晶閘管都需要串聯一個熔斷器作為過電流保 護，對於一些大電流整流裝置，同一整流橋臂往往需要多個二極體或晶閘管並聯，加上每一 整流橋臂的溫度繼電器信號，系統需要採集的開關器件量數目眾多，多的可達到80多個 點。雖然採用PLC等產品可以完成信號採集及報警、保護的邏輯功能，但從採集器件應用和 工藝實現的經濟性上顯然不盡合理。發明內容本實用新型解決現有的開關器件檢測儀器結構不甚合理、採集數量少的問題，提 供一種開關器件巡檢儀。該開關器件巡檢儀可合理解決多路快速熔斷器或溫度繼電器開關 量的採集，並對故障快速熔斷器或溫度繼電器的位置、單快熔故障、多快熔故障、臂過熱等 信號進行報警指示。本實用新型是採用如下技術方案實現的開關器件巡檢儀，包括殼體和內部電路， 內部電路由信號採集單元、CPU處理單元和通信單元構成，信號採集單元由行陣電路和列 陣電路組成，行陣電路包括多個光電耦合器(光電耦合器數量的最大值由CPU處理單元中 的CPU相應埠的線端數量決定)，行陣電路中各光電耦合器的發光二極體的陽極分別經電 阻與電源相連，行陣電路中各光電耦合器的發光二極體的陰極與CPU處理單元中的CPU的 檢測信號輸出端相連，行陣電路各光電耦合器的光敏三極體的集電極經同一電阻與電源相 連，行陣電路各光電耦合器的光敏三極體的發射極作為行陣電路的輸出引出殼體；列陣電 路包括數量與行陣電路中的光電耦合器數量相同的光電耦合器，列陣電路中各光電耦合器 的發光二極體的陰極接地，列陣電路中各光電耦合器的發光二極體的陽極作為列陣電路的 輸出引出殼體，列陣電路中各光電耦合器的光敏三極體的發射極接地，列陣電路中各光電 耦合器的光敏三極體的集電極與CPU處理單元中的CPU的採集信號輸入端相連，同時列陣 電路中各光電耦合器的光敏三極體的集電極分別經箝位電阻與電源相連。CPU處理單元主要由單片機及其外部電路組成，其結構是所屬領域技術人員容易 實現的。CPU處理單元的作用為以一定的時間周期循環的向檢測信號輸出埠發送檢測信 號，同時採集信號輸入埠接收快速熔斷器或溫度繼電器輔助觸點傳回來的信號，當檢測 到採集信號輸入埠有信號傳送回來時，該單元在相應軟體的支持下將做出一系列處理， 將相應快速熔斷器或溫度繼電器的位置、故障類型以報文的形式發送至通信單元。信號採集單元構成一個行陣輸出數量X列陣輸出數量的矩陣，使用時快速熔斷 器或溫度繼電器的觸點兩端分別與對應的行陣輸出端和列陣輸出端相連。該單元的作用為接收CPU處理單元發來的檢測信號，同時將快速熔斷器輔助觸點或溫度繼電器輔助觸點的 信號傳回CPU處理單元。該單元採用光電耦合器來作為信號傳輸的主要器件，其目的是將 傳輸的信號經過光電耦合器隔離後，發送給快速熔斷器的輔助觸點，返回信號又經過光電 耦合器隔離才傳回給CPU處理單元，這樣可以最大限度的過濾掉主迴路中的幹擾信號，以 保證信號的準確性。通信單元具備RS485通訊接口，用於該巡檢儀與外部控制器如PLC系統的數字通 訊，及時將巡檢內容上傳，以完成整個整流裝置控制。主要由信號發送、接收電路和485通 信器件組成，通信採用標準的MODBUS通信協議，其結構是所屬領域技術人員容易實現的。 當上位機通過該單元給CPU處理單元傳送來要查巡的快速熔斷器狀態數據時，CPU處理單 元給信號採集單元發送檢測信號，同時接收巡檢結果，經過處理後將巡檢結果通過該單元 以報文形式上傳給上位機。本實用新型給出了一種基於高速單片機的嵌入式多路開關器件巡檢儀，該產品可 對整流裝置的每一整流橋臂的快熔和溫度繼電器狀態進行循環檢測，根據程序可顯示當前 巡檢的臂號、單快熔報警指示、多快熔報警指示、臂過熱報警指示、運行指示，並可顯示故障 信息點器件所在整流裝置的空間位置，方便運行及維護人員儘快查找出故障點。可對多 達80路快速熔斷器開關量、溫度繼電器開關量進行集中信號採集及處理；在廣州、北京、深 圳、成都、武漢、瀋陽、杭州及大連快軌等多條地鐵線路整流器中，已成功安裝試用了該巡檢 儀，取代了原有設計，各開關量的採集採用矩陣式結構，最大限度節省線路布局，大大簡化 了線路布局，節約了線材成本，加強了信號傳輸過程中的抗電磁幹擾能力，應用效果很好。
圖1為本實用新型所述的開關器件巡檢儀的結構框圖；圖2為CPU處理單元的一種具體電路原理圖；圖3為信號採集單元的電路原理圖；圖4為通信單元的一種具體電路原理圖；圖5為本實用新型的使用連接狀態圖。
具體實施方式
結合附圖對本實用新型進一步詳細描述如下開關器件巡檢儀，包括殼體和內部電路，內部電路由信號採集單元、CPU處理單元 和通信單元構成，信號採集單元由行陣電路和列陣電路組成，行陣電路包括多個光電耦合 器U2、U3，行陣電路中各光電耦合器的發光二極體的陽極分別經電阻R2-R9與電源(5伏) 相連，行陣電路中各光電耦合器的發光二極體的陰極分別與CPU處理單元中的CPU的檢測 信號輸出端P10-P17相連，行陣電路各光電耦合器的光敏三極體的集電極經同一電阻RlO 與電源( 伏)相連，行陣電路各光電耦合器的光敏三極體的發射極H1-H8作為行陣電路 的輸出引出殼體；列陣電路包括數量與行陣電路中的光電耦合器數量相同的光電耦合器 U4、U5，列陣電路中各光電耦合器的發光二極體的陰極接地，列陣電路中各光電耦合器的發 光二極體的陽極L1-L8作為列陣電路的輸出引出殼體，列陣電路中各光電耦合器的光敏三 極管的發射極接地，列陣電路中各光電耦合器的光敏三極體的集電極與CPU處理單元中的CPU的採集信號輸入端P20-P27相連，同時列陣電路中各光電耦合器的光敏三極體的集電 極分別經箝位電阻R11-R18與電源(5伏)相連。使用時，按圖5將該巡檢儀與快速熔斷器或溫度繼電器的觸點相連。圖5中，1是 電源，2是該巡檢儀，3是觸點。本具體實施方式
，CPU處理單元主要由單片機AT89C51及其外部電路組成，其原理 見圖2。單片機AT89C51以Ρ0(ΓΡ03 口和Pl 口為檢測信號輸出端，以Ρ04 Ρ07 口和Ρ2 口 為採集信號輸入端。本實施例，僅在Pl 口和Ρ2 口之間連接了 8X8信號採集矩陣。需要時 在Ρ0(ΓΡ03 口和Ρ04>07 口之間也可連接4X4信號採集矩陣。CPU處理單元的主要作用為 以一定的時間周期循環的向Ρ0(ΓΡ03 口和Pl 口發送檢測信號(低電平有效)，同時Ρ04>07 口和Ρ2 口接收快速熔斷器輔助觸點傳回來的信號(如有輔助觸點動作，傳回來的信號為低 電平，無信號時由於箝位電阻的存在為高電平)，當檢測到Ρ04>07 口和Ρ2 口有信號傳送回 來時，該單元將做出一系列處理，將相應快速熔斷器的位置、故障類型以報文的形式(通過 RXD、TXD端)發送至通信單元。信號採集單元主要由採集電阻和光電耦合器組成，其連接及原理見圖3。該單元由 一個8X8矩陣64位組成，可以同時測量64位的信號。需要時在Ρ0(ΓΡ03 口和Ρ04>07 口 之間還可連接4X4矩陣16位信號採集矩陣，增至可測量80位的信號。該單元的作用為接 收CPU處理單元發來的檢測信號(U2、U3)，同時將快速熔斷器輔助觸點的信號傳回CPU處理 單元(U4、TO)。該單元採用光電耦合器(U2 U5)來作為信號傳輸的主要器件，其目的是將傳 輸的信號經過光電耦合器隔離後，發送給快速熔斷器的輔助觸點，返回信號又經過光電耦 合器隔離才傳回給CPU處理單元，這樣可以最大限度的過濾掉主迴路中的幹擾信號，以保 證信號的準確性。通信單元主要由信號發送、接收電路和485通信器件組成，通信採用標準的 MODBUS通信協議。圖4給出了一種常用通信單元的電路原理圖。該單元中，UAl為信號接 收隔離器件，UA2為信號發送隔離電路，UA3為485通信器件，當上位機通過UA3、UA1給CPU 處理單元傳送來要查巡快速熔斷器狀態數據時，CPU處理單元給信號採集單元發送巡檢信 號，同時接收巡檢結果，經過處理後將巡檢結果通過RXD、TXD端傳送給通信單元，再經過通 信單元以報文形式由UA2、UA3上傳給上位機。快速熔斷器或溫度繼電器的觸點3兩端分別與對應的行陣輸出端和列陣輸出端 相連。給系統供電，巡檢儀開始定時對各觸點3進行巡環檢測，當有任一個節點閉合即該快 速熔斷器損壞時，巡檢儀可實時在顯示屏上顯示該快速熔斷器所在的位置並通過通信單元 上傳上位機。
權利要求1. 一種開關器件巡檢儀，包括殼體和內部電路，其特徵為內部電路由信號採集單 元、CPU處理單元和通信單元構成，信號採集單元由行陣電路和列陣電路組成，行陣電路 包括多個光電耦合器(U2、U3)，行陣電路中各光電耦合器的發光二極體的陽極分別經電阻 (R2-R9)與電源相連，行陣電路中各光電耦合器的發光二極體的陰極分別與CPU處理單元 中的CPU的檢測信號輸出端(P10-P17)相連，行陣電路各光電耦合器的光敏三極體的集電 極經同一電阻(RlO)與電源相連，行陣電路各光電耦合器的光敏三極體的發射極(H1-H8) 作為行陣電路的輸出引出殼體；列陣電路包括數量與行陣電路中的光電耦合器數量相同的 光電耦合器(U4、TO)，列陣電路中各光電耦合器的發光二極體的陰極接地，列陣電路中各 光電耦合器的發光二極體的陽極(L1-L8)作為列陣電路的輸出引出殼體，列陣電路中各光 電耦合器的光敏三極體的發射極接地，列陣電路中各光電耦合器的光敏三極體的集電極與 CPU處理單元中的CPU的採集信號輸入端(P20-P27)相連，同時列陣電路中各光電耦合器的 光敏三極體的集電極分別經箝位電阻(Rl 1-R18 )與電源相連。
專利摘要本實用新型涉及開關器件，如熔斷器、溫度繼電器等的檢測儀器，具體為一種開關器件巡檢儀。解決現有的開關器件檢測儀器結構、採集數量少不甚合理的問題。該開關器件巡檢儀包括殼體和內部電路，內部電路由信號採集單元、CPU處理單元和通信單元構成，信號採集單元由行陣電路和列陣電路組成，行陣電路由採集電阻和光電耦合器組成，行陣電路各光電耦合器的光敏三極體的發射極作為行陣電路的輸出引出殼體，列陣電路由採集電阻和光電耦合器組成，列陣電路中各光電耦合器的發光二極體的陽極作為列陣電路的輸出引出殼體。本實用新型各開關量的採集採用矩陣式結構，最大限度節省線路布局，節約了線材成本，加強了信號傳輸過程中的抗電磁幹擾能力。
文檔編號G01R31/327GK201837710SQ20102059892
公開日2011年5月18日 申請日期2010年11月10日 優先權日2010年11月10日
發明者張西哲, 牛一疆, 賀莉, 趙芳 申請人:永濟新時速電機電器有限責任公司