專利名稱：開關(guān)柜狀態(tài)顯示控制儀的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及的是一種適用于中置柜、手車柜、固定柜、環(huán)網(wǎng)柜等多種開關(guān)柜的 工作狀態(tài)指示的開關(guān)柜狀態(tài)顯示控制儀。屬于顯示儀技術(shù)領域。
背景技術(shù)：
長期以來，開關(guān)柜的狀態(tài)指示都采用一次電路模擬指示牌，今年來國外陸續(xù)研發(fā) 了一系列的電子開關(guān)柜狀態(tài)顯示儀，它含有放大電路、單片機、A/D轉(zhuǎn)換器等但是由于不帶 通訊或者通訊規(guī)約不統(tǒng)一，無法進行遠程通訊功能。同時價格昂貴、維修不方便。智能開關(guān)狀態(tài)顯示儀是適用于各種高低壓開關(guān)柜配套使用的一種新型多功能模 擬動態(tài)顯示與控制裝置，具有功能完善、結(jié)構(gòu)緊湊、顯示形象直觀、反應靈敏可靠的特點，能 夠取代安裝于開關(guān)柜上的傳統(tǒng)的一次回路模擬指示牌、電磁式開關(guān)狀態(tài)顯示器、接地指示 器及除濕加熱控制器等諸多元件，可減少元件數(shù)量，簡化開關(guān)柜結(jié)構(gòu)。該系列產(chǎn)品性能穩(wěn) 定，安裝方便，使用壽命長，并具有優(yōu)異的環(huán)境耐受能力與電磁兼容性能，能夠長期安全可 靠運行。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型提出的是一種開關(guān)柜狀態(tài)顯示控制儀，其的目旨在克服現(xiàn)有技術(shù)中的 不足之處。采用單片機技術(shù)實現(xiàn)對開關(guān)柜中各種元件工作狀態(tài)的采集、除濕、加熱控制，并 通過RS-485總線與后臺監(jiān)控計算機組網(wǎng)通信，便于實現(xiàn)對于多臺開關(guān)柜組成的系統(tǒng)的遠 程監(jiān)控。本實用新型的技術(shù)解決方案其特征是包括溫/濕度傳感器、電源電路、信號采 樣電路、電量取樣電路、開關(guān)量采樣電路、語音電路、閥值判斷電路、邏輯控制電路、顯示電 路、繼電器輸出電路、通訊電路，其中溫/濕度傳感器的信號輸出端連接信號采樣電路的信 號輸入端，信號采樣電路的信號輸出端連接邏輯控制電路的第一信號輸入端，邏輯控制電 路的第二信號輸入端與閥值判斷電路的信號輸出端，邏輯控制電路的輸出/輸入端與通訊 電路的輸入/輸出端對應相接，邏輯控制電路的信號輸出端分別與顯示電路、語音電路、繼 電器輸出電路的信號輸入端對應相接，電量取樣電路的信號輸出端與閥值判斷電路的信號 輸入端對應相接，開關(guān)量采樣電路的信號輸出端與邏輯控制電路的第三信號輸入端對應相 接，電源電路的電源輸出端分別與電量取樣電路、邏輯控制電路、顯示電路、繼電器輸出電 路、通訊電路和語音電路的電源輸入端對應相接；所述的信號采樣電路包括兩個信號放大 電路、兩個電壓鉗位電路，信號放大電路的輸出端與電壓鉗位電路的輸入端相連接；所述的 電量取樣電路分三路，每一路包括A/D轉(zhuǎn)換隔離電路與電壓比較器電路，A/D轉(zhuǎn)換隔離電路 的輸出端與電壓比較器電路的輸入端相連接；所述的邏輯控制電路包括信號處理器、數(shù)據(jù) 存儲單元、震蕩器，其中信號處理器的輸出端與數(shù)據(jù)存儲單元的輸入端相連接，震蕩器的輸 入端與信號處理器的輸入端相連接。本實用新型的優(yōu)點開關(guān)柜狀態(tài)顯示控制儀內(nèi)部采用高性能DSP數(shù)字處理器，數(shù)字顯示環(huán)境狀態(tài)和工作狀態(tài)。開關(guān)柜狀態(tài)顯示控制儀設有RS485通訊接口，通過通訊接口 可遠程讀取開關(guān)柜狀態(tài)顯示控制儀內(nèi)全部數(shù)據(jù)或遠程控制其動作。設有八路開入信號和四 路繼電器輸入信號用于顯示斷路器狀態(tài)和控制開關(guān)柜的附屬設備。優(yōu)點有帶電顯示及閉 鎖、溫濕度智能控制、斷路器分合狀態(tài)指示、儲能指示、接地開關(guān)狀態(tài)指示、手車位置指示、 分合閘回路完好指示、語音防誤操作指示、遠方/本地操作、遠程通信等多種功能，各種功 能可以自由組合。本產(chǎn)品采用單片機技術(shù)實現(xiàn)對開關(guān)柜中各種元件工作狀態(tài)的采集、除濕、 加熱控制，并通過RS-485總線與后臺監(jiān)控計算機組網(wǎng)通信，便于實現(xiàn)對于多臺開關(guān)柜組成 的系統(tǒng)的遠程監(jiān)控，易推廣。結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、使用靈活、便于維修的開關(guān)柜狀態(tài)顯示控制儀。
圖1是開關(guān)柜狀態(tài)顯示控制儀的邏輯方框圖。圖2是信號采樣電路電氣原理方框圖。圖3是電量取樣電路電氣原理方框圖。圖4是開關(guān)量采樣電路電氣原理方框圖。圖5是邏輯控制電路電氣原理框圖。圖6是顯示電路電氣原理方框圖。圖7是繼電器輸出電路電氣原理方框圖。圖中的1是溫/濕度傳感器、2是電源電路、3是信號采樣電路、4是電量取樣電路、 5是開關(guān)量采樣電路、6是語音電路、7是閥值判斷電路、8是邏輯控制電路、9是顯示電路、10 是繼電器輸出電路、11是通訊電路、12是信號放大電路、13是電壓鉗位電路、14是A/D轉(zhuǎn)換 隔離電路、15是電壓比較器電路、16是開關(guān)A/D轉(zhuǎn)換電路、17是開關(guān)量信號隔離電路、18是 信號處理器、19是數(shù)據(jù)存儲單元、20是震蕩器、21是數(shù)碼管顯示電路、22是驅(qū)動隔離電路、 23是輸出繼電器電路。
具體實施方式
對照附圖1，其結(jié)構(gòu)是用以提供將溫度與濕度的狀態(tài)轉(zhuǎn)換變?yōu)槟M電量信號的溫 /濕度傳感器1的信號輸出端連接信號采樣電路3的信號輸入端，用以將溫度與濕度的狀態(tài) 轉(zhuǎn)換為模擬電量信號進行采集；信號采樣電路3的信號輸出端連接邏輯控制電路8的第一 信號輸入端，連接后對信號進行顯示驅(qū)動與程序邏輯判斷，如果發(fā)生了信號量大于程序閥 值量的情況下由邏輯控制電路8包含的信號處理器向所述的顯示電路9、繼電器輸出電路 10、語音電路6輸出驅(qū)動信號，用于顯示故障信息與語音提示。同時向通過繼電器輸出電路 10輸出繼電器驅(qū)動信號通過輸出繼電器的合/分閘來控制外部輔助設備的啟動，同時起到 調(diào)節(jié)開關(guān)柜內(nèi)的環(huán)境溫度和濕度的作用；邏輯控制電路8的第二信號輸入端與閥值判斷電 路7的信號輸出端；邏輯控制電路8的輸出/輸入端與通訊電路11的輸入/輸出端對應相 接，允許后臺監(jiān)控計算機組網(wǎng)后進行遠程的數(shù)據(jù)采集和控制；邏輯控制電路8的信號輸出 端分別與顯示電路9、語音電路6、繼電器輸出電路10的信號輸入端對應相接；電量取樣電 路4的信號輸出端與閥值判斷電路7的信號輸入端對應相接；開關(guān)量采樣電路5的信號輸 出端與邏輯控制電路8的第三信號輸入端對應相接，對信號進行周期采樣和閥值邏輯程序 的判斷后，向顯示電路9、輸出驅(qū)動信號。向現(xiàn)場人員提供聲光提示；電源電路的電源輸出 端分別與電量取樣電路4、邏輯控制電路8、顯示電路9、繼電器輸出電路10、通訊電路11和 語音電路6的電源輸入端對應相接。[0014]對照附圖2，信號采樣電路的結(jié)構(gòu)是由信號放大電路12、電壓鉗位電路13所組成。 信號放大電路12的輸出端與電壓鉗位電路13的輸入端相連接。其中信號放大電路12用 于獲取由溫/濕度傳感器1輸出的電量信號，并把它給放大。電壓鉗位電路13用于對放 大后的信號進行電壓鉗位穩(wěn)定在3V以下，防止以外信號如果電壓高于檢測范圍后對邏輯 控制電路的沖擊，防止信號異常后電壓高于檢測范圍對單片機的IO 口的沖擊，保證單片機 的IO 口的電壓取樣值在規(guī)定的合理范圍內(nèi)。電壓鉗位電路13將信號提供給邏輯控制電路 的輸入端后，由邏輯控制電路對信號進行傅里葉積數(shù)展開后的周期采樣和邏輯程序的判斷 后，向顯示電路、語音電路、繼電器輸出電路、輸出驅(qū)動信號。最后通過驅(qū)動繼電器的輸出使 連接在繼電器輸出電路的附屬設備工作后用來調(diào)節(jié)開關(guān)柜內(nèi)的環(huán)境溫度和濕度。工作時，溫/濕度傳感器的輸出模擬信號通過信號放大電路12中的分壓電阻RZ3、 RZ4、RZ8和分壓電阻RZlO分壓后，經(jīng)高頻濾波電容CZl和CZ2輸入到放大器UZlA的同相 端。根據(jù)反饋電阻RZ2與RZl以及反饋電阻RZ6與RZ7的比值來進行信號放大，一般放大 倍數(shù)為10。放大后的信號通過電壓鉗位電路中的兩個鉗位二極管DZ1、DZ2進行電壓鉗位 輸出給邏輯控制電路。對照附圖3，電量取樣電路用以將開關(guān)柜接入的電壓數(shù)據(jù)提供給閥值判斷電路。其 結(jié)構(gòu)包括A/D轉(zhuǎn)換隔離電路14與電壓比較器電路15，A/D轉(zhuǎn)換隔離電路14的輸出端與電 壓比較器電路15的輸入端相連接。其中A/D轉(zhuǎn)換隔離電路14用于將開關(guān)柜接入的電壓數(shù) 據(jù)從模擬量轉(zhuǎn)換為直流量同時起到隔離保護作用。電壓比較器電路15用于通過一個給定 的電壓閥值信號通過對比來判斷電壓狀態(tài)，同時將信號狀態(tài)量提供給邏輯控制電路8，對信 號進行周期采樣和邏輯程序的判斷后，顯示電路、語音電路、輸出驅(qū)動信號。向現(xiàn)場人員提 供報警提示。工作時，開關(guān)柜中三項電壓信號中的A電壓信號經(jīng)過整流二極管DA11、B電壓信 號經(jīng)過整流二極管DB11、C電壓信號經(jīng)過整流二極管DCll進行半波整流后經(jīng)過電阻RA11、 RBlURCll分壓后來驅(qū)動三個光藕UA11、UB11、UC11、導通。光藕導通后將隔離后的電壓信 號量輸出給三個電壓比較器UAA、UBA、UCA的反相端與由電源輸出的基準電壓進行對比后， 如果超出了限定的基準閥值后輸出高電平給邏輯控制電路。對照附圖4，開關(guān)量采樣電路用于將開關(guān)柜接入的外部設備的開入量提供給邏輯 控制電路，其結(jié)構(gòu)包括8組相互獨立的外部設備的開關(guān)輸入量，每組開關(guān)輸入量由開關(guān)量 A/D轉(zhuǎn)換電路16與開關(guān)量信號隔離電路17組成。開關(guān)量A/D轉(zhuǎn)換電路16的輸出端與開關(guān) 量信號隔離電路17的輸入端相連接。通過開關(guān)量A/D轉(zhuǎn)換電路16將開關(guān)量信號由交流信 號轉(zhuǎn)換為直流信號，再由開關(guān)量信號隔離電路17將直流信號隔離后提供給邏輯控制電路8 進行邏輯判斷。1-8 組開關(guān)輸入量分別經(jīng)分壓電阻 RXl 1 RXl 1、RX21、RX31、RX41、RX51、RX61、RX71、 RX81分壓后，分別經(jīng)整流電路BD1、BD2、BD3、BD4、BD5、BD16、BD7、BD8整流后輸出直流信 號，直流信號分別經(jīng)分壓電阻RXlU RX12、RX13、RX14、RX15、RX16、RX17、RX18分壓后分別 驅(qū)動開關(guān)量信號隔離電路中的光藕皿1、皿2、皿3、皿4、皿5、皿6、皿7、皿8導通。將隔離后 開關(guān)量信號輸入給邏輯控制電路8。對照附圖5，邏輯控制電路用于將由信號采樣電路、閥閥值判斷電路、開關(guān)量采樣 電路輸出的信號量進行采集和邏輯判斷后提供給顯示電路、通訊電路、繼電器輸出電路以 5及語音電路。閥值判斷電路的輸出端分別與邏輯控制電路的輸入端和顯示電路中的數(shù)碼管 顯示電路相連接；用于將開關(guān)柜接入的電壓數(shù)據(jù)從模擬量轉(zhuǎn)換為直流量同時起到光電隔離 保護作用。邏輯控制電路的結(jié)構(gòu)包括信號處理器18、數(shù)據(jù)存儲單元19、震蕩器20。信號處理 器18的輸出端與數(shù)據(jù)存儲單元19的輸入端相連接。震蕩器20的輸入端與信號處理器18 的輸入端相連接。其中信號處理器18，用于依照邏輯程序的的算法對采樣的數(shù)值進行算術(shù) 計算與邏輯判斷。同時輸出對應的邏輯信號。數(shù)據(jù)存儲單元19用于對信號處理器在對信 號進行邏輯處理后對相應的事件進行存儲，將存儲信息向通訊電路11輸出。震蕩器20用 于為信號處理器18提供震蕩頻率。通訊電路11用以將邏輯控制電路8中的數(shù)據(jù)存儲單元 中的數(shù)據(jù)通過RS485通訊方式進行通訊采集。邏輯控制電路的輸入端與信號采樣電路的輸出端相連接后對信號進行顯示驅(qū)動 與程序邏輯判斷，如果發(fā)生了信號量大于程序閥值量的情況下由邏輯控制電路包含的信號 處理器向所述的顯示電路、繼電器輸出電路、語音電路、輸出驅(qū)動信號，用于顯示故障信息 與語音提示。同時向通過繼電器輸出電路輸出繼電器驅(qū)動信號通過輸出繼電器的合/分閘 來控制外部輔助設備的啟動，同時來起到調(diào)節(jié)開關(guān)柜內(nèi)的環(huán)境溫度和濕度的作用。邏輯控制電路的輸出端與通訊電路的輸入端相連接。允許后臺監(jiān)控計算機組網(wǎng)后 進行遠程的數(shù)據(jù)采集和控制。對照附圖6，顯示電路將開關(guān)柜狀態(tài)顯示控制儀的工作和環(huán)境狀態(tài)依據(jù)相應的單 位顯示。顯示電路的結(jié)構(gòu)包括數(shù)碼管顯示電路21，數(shù)碼管顯示電路21用以接受由邏輯控制 電路8提供的顯示數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后向顯示數(shù)碼管提供顯示的驅(qū)動信號。鍵盤電路用以向信號處 理器輸入設定信號。顯示數(shù)碼管、用于將狀態(tài)量輸出顯示。語音電路用以將開關(guān)柜的狀態(tài)信息和線路中的故障信息通過語音來提示。對照附圖7，繼電器輸出電路的結(jié)構(gòu)包括驅(qū)動隔離電路22、輸出繼電器電路23。驅(qū) 動隔離電路22的輸出端與輸出繼電器電路23的輸入端相連接。驅(qū)動隔離電路22用以接 受由邏輯控制電路提供的輸出繼電器提供驅(qū)動信號，隔離后向輸出繼電器電路23輸出。輸 出繼電器電路23用以控制輸出繼電器的工作狀態(tài)和保護繼電器的線圈。
權(quán)利要求一種開關(guān)柜狀態(tài)顯示控制儀，其特征是包括溫/濕度傳感器、電源電路、信號采樣電路、電量取樣電路、開關(guān)量采樣電路、語音電路、閥值判斷電路、邏輯控制電路、顯示電路、繼電器輸出電路、通訊電路，其中溫/濕度傳感器的信號輸出端連接信號采樣電路的信號輸入端，信號采樣電路的信號輸出端連接邏輯控制電路的第一信號輸入端，邏輯控制電路的第二信號輸入端與閥值判斷電路的信號輸出端，邏輯控制電路的輸出/輸入端與通訊電路的輸入/輸出端對應相接，邏輯控制電路的信號輸出端分別與顯示電路、語音電路、繼電器輸出電路的信號輸入端對應相接，電量取樣電路的信號輸出端與閥值判斷電路的信號輸入端對應相接，開關(guān)量采樣電路的信號輸出端與邏輯控制電路的第三信號輸入端對應相接，電源電路的電源輸出端分別與電量取樣電路、邏輯控制電路、顯示電路、繼電器輸出電路、通訊電路和語音電路的電源輸入端對應相接；所述的信號采樣電路包括兩個信號放大電路、兩個電壓鉗位電路，信號放大電路的輸出端與電壓鉗位電路的輸入端相連接；所述的電量取樣電路分三路，每一路包括A/D轉(zhuǎn)換隔離電路與電壓比較器電路，A/D轉(zhuǎn)換隔離電路的輸出端與電壓比較器電路的輸入端相連接；所述的邏輯控制電路包括信號處理器、數(shù)據(jù)存儲單元、震蕩器，其中信號處理器的輸出端與數(shù)據(jù)存儲單元的輸入端相連接，震蕩器的輸入端與信號處理器的輸入端相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種開關(guān)柜狀態(tài)顯示控制儀，其特征是信號放大電路包括分 壓電阻、反饋電阻、高頻濾波電容、放大器，其中分壓電阻與高頻濾波電容和放大器的正極 相接；放大器的輸出端與反饋電阻相接；電壓鉗位電路由鉗位二極管進行電壓鉗位輸出給 邏輯控制電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種開關(guān)柜狀態(tài)顯示控制儀，其特征是繼電器輸出電路包括 驅(qū)動隔離電路、輸出繼電器電路，其中驅(qū)動隔離電路的輸出端與輸出繼電器電路的輸入端 相連接。
專利摘要本實用新型是一種開關(guān)柜狀態(tài)顯示控制儀，包括溫/濕度傳感器、電源電路、信號采樣電路、電量取樣電路、開關(guān)量采樣電路、語音電路、閥值判斷電路、邏輯控制電路、顯示電路、繼電器輸出電路、通訊電路，用于各種高低壓開關(guān)柜配套使用的一種模擬動態(tài)顯示與控制裝置。優(yōu)點有帶電顯示及閉鎖、溫濕度智能控制、斷路器分合狀態(tài)指示、儲能指示、接地開關(guān)狀態(tài)指示、手車位置指示、分合閘回路完好指示、語音防誤操作指示、遠方/本地操作、遠程通信等多種功能，各種功能自由組合。采用單片機技術(shù)實現(xiàn)對開關(guān)柜中各種元件工作狀態(tài)的采集、除濕、加熱控制，通過RS-485總線與后臺監(jiān)控計算機組網(wǎng)通信，實現(xiàn)對于多臺開關(guān)柜組成的系統(tǒng)的遠程監(jiān)控，易推廣。
文檔編號G05B19/418GK201716582SQ201020252738
公開日2011年1月19日 申請日期2010年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月8日
發(fā)明者周喜章, 王青云 申請人:南京康尼科技實業(yè)有限公司