一种智能微型断路器控制系统的制作方法

1.本实用新型属于低压电器技术领域，具体涉及一种智能微型断路器控制系统。


背景技术：

2.5g通讯是国家重点支持发展的战略产业，5g网络建设方兴正艾。而目前在配电行业中的普通微型插入式断路器存在以下问题：现有断路器，不能实现单机的自动控制及位置位置检测；而且还不能实现防盗用功能。基于上述缺点，使得现有的微型插入式断路器不能满足5g通讯机柜小型化，智能化以及防盗用的需求，故急需定制设计专门满足5g需求的微型断路器产品。


技术实现要素：

3.为解决上述问题，本实用新型的目的在于，提供一种智能微型断路器，该智能微型断路器结构紧凑，智能化程度高，且在未授权状态下不能使用。
4.本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：
5.一种智能微型断路器控制系统，包括处理器、指令输入终端、i/o模块、驱动模块、位置监测模块；所述处理器与指令输入终端通信连接；所述i/o模块连接在处理器与驱动模块之间；所述驱动模块安装在断路器内并用于驱使断路器进行位置切换；所述位置监测模块与处理器电连接并用于监测断路器位置；所述断路器位置包括合闸位置、自由位置、脱扣位置、分闸位置；
6.所述处理器用于在接收到指令输入终端发送的授权信号后，通过i/o模块发送驱动指令，控制驱动模块运行并驱使断路器进行位置切换；
7.所述处理器还用于在未接收到指令输入终端发送的授权信号时，通过i/o模块发送驱动指令，控制驱动模块运行并驱使断路器切换为脱扣位置，此时断路器分闸，处于脱扣锁定状态，不能对断路器进行手动分闸或合闸；
8.所述处理器还用于在接收到位置监测模块发送的断路器到达目标位置的信号时，通过i/o模块发送停止指令，控制驱动模块停止运行。
9.进一步的，在处理器接收到指令输入终端发送的授权信号时，处理器通过i/o模块发送驱动指令，使驱动模块运行并驱使断路器切换为自由位置后停止，此时断路器可以手动或自动分合闸。
10.进一步的，在处理器接收到指令输入终端发送的授权信号时所述断路器处于合闸位置时，断路器合闸；所述断路器处于脱扣位置时，断路器脱扣且分闸；所述断路器处于分闸位置时，断路器分闸；所述自由位置为断路器在合闸位置与脱扣位置或合闸位置与分闸位置之间切换过程中的过渡状态，该状态下，断路器依然处于合闸状态或分闸状态或脱扣状态。
11.进一步的，在处理器接收到指令输入终端发送的授权信号时，在断路器由自由位置切换到其它断路器位置后，位置监测模块将检测到的断路器位置信号发送给处理器，处
理器控制驱动模块反向运行并驱使断路器切换到自由位置后停止。
12.进一步的，在处理器接收到指令输入终端发送的授权信号时，所述断路器其可在脱扣，合闸，分闸位置间双向切换。
13.进一步的，所述断路器包括控制断路器分合闸的操作机构以及能在断路器内左右移动的按钮结构，所述驱动模块包括马达组件、内手柄、齿轮、摆杆；所述马达组件与处理器电连接并能在处理器控制下转动；所述内手柄可转动的安装在断路器内，内手柄两端通过拉杆分别与操作机构和按钮结构连接并能通过转动带动操作结构分合闸；所述齿轮安装在断路器内并能在马达组件驱动下转动，齿轮转动时既能推动内手柄转动，进而带动操作机构合闸；所述摆杆设置在齿轮与断路器操作机构之间并能在齿轮带动下击打操作机构使其脱扣并分闸。
14.进一步的，所述位置监测模块包括用于监测脱扣位置的霍尔元件一，用于监测自由位置的微断开关，用于监测合闸位置霍尔元件二，用于监测分闸位置的霍尔元件三，安装在按钮机构上与霍尔元件二及霍尔元件三位置对应的磁铁一，以及安装在齿轮上与霍尔元件一位置对应的磁铁二；当磁铁一正对霍尔元件二时，断路器处于合闸位置；当磁铁一正对霍尔元件三时，断路器处于合闸位置；当磁铁二正对霍尔元件一时，断路器处于脱扣位置；当齿轮拨动微断开关时，断路器处于自由位置。
15.所述分闸位置，指在手动操作下，按钮机构拉动内手柄逆时针转动并通过跳扣拉杆带动操作机构顺时针转动实现动触头与静触头的分闸时，断路器的位置状态；或者指在自动操作下，马达组件驱动齿轮逆时针转动，齿轮上的凸筋随齿轮逆时针转动并推动摆杆向左摆动并击打操作机构，使操作机构脱扣后，进一步推动内手柄逆时针转动让位，操作机构在其主拉簧的作用下实现动触头与静触头的分闸时，断路器的位置状态；
16.所述合闸位置，指在手动操作下，按钮机构推动内手柄转动并通过跳扣拉杆带动操作机构转动实现动触头与静触头的合闸时，断路器的位置状态；或者指在自动操作下，马达组件驱动齿轮顺时针转动一定角度后推动内手柄顺时针转动，内手柄转动又通过跳扣拉杆推动操作机构逆时针转动实现动触头与静触头的合闸时，断路器的位置状态；
17.实现动触头与静触头的分闸；
18.所述脱扣位置：是指在自动操作下，马达组件驱动齿轮逆时针转动，齿轮上的凸筋随齿轮逆时针转动并推动摆杆向左摆动并击打操作机构，使操作机构脱扣后，马达组件停止时，断路器的状态；
19.所述分闸位置、合闸位置、脱扣位置之间可进行双向切换；
20.所述自由位置：是指断路器在分闸位置、合闸位置、脱扣位置两两之间相互切换过程中的过渡位置，可由该位置切换到分闸位置、合闸位置、脱扣位置之一的位置，且只有在自由位置下，断路器才能进行手动操作。
21.本实用新型结构紧凑，安装简单，智能化程度高，且在未授权状态下不能使用，单机功能强大，能自动检测断路器的位置位置，动作稳定可靠。
附图说明
22.下面结合附图对本实用新型做进一步详细说明。
23.图1为本实用新型智能微型断路器控制系统的连接示意图；
24.图2为本实用新型智能微型断路器控制系统控制流程图；
25.图3为本实用新型智能微型断路器控制系统中断路器的结构图；
26.图4为本实用新型智能微型断路器控制系统中断路器在脱扣状态下的结构图；
27.图5为本实用新型智能微型断路器控制系统中断路器在分闸状态下处于自由位置时的结构图；
28.图6为本实用新型智能微型断路器控制系统中断路器在合闸状态下处于自由位置时的结构图；
29.图7为本实用新型智能微型断路器控制系统中断路器在合闸状态下的结构图；
30.图8为本实用新型智能微型断路器控制系统的驱动模块中齿轮的结构示意图；
31.图中所示：1-按钮、2-短拉杆、3-磁铁一、4-滑块、5-长拉杆、6-马达组件、7-内手柄、8-操作机构、9-摆杆、10-磁铁二、11-齿轮、12-pcb控制板、121-霍尔元件一、122-微断开关、123-霍尔元件二、124-霍尔元件三、13-基座、14-跳扣拉杆、15-动触头。
具体实施方式
32.以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。
33.须知，本说明书附图所绘的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
34.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
35.实施例：
36.如图1所示，本实用新型的一种智能微型断路器控制系统，包括处理器、指令输入终端、i/o模块、驱动模块、位置监测模块。
37.所述处理器与指令输入终端通信连接。处理器为可编程逻辑控制器(简称，plc)、中央处理器(central processing unit，简称cpu)、网络处理器(network processor，简称np)等通用处理器。
38.所述i/o模块连接在处理器与驱动模块之间。
39.所述驱动模块安装在断路器内并用于驱使断路器进行位置切换。
40.所述位置监测模块与处理器电连接并用于监测断路器位置；所述断路器位置包括合闸位置、自由位置、脱扣位置、分闸位置。
41.所述处理器用于在接收到指令输入终端发送的授权信号后，通过i/o模块发送驱动指令，控制驱动模块运行并驱使断路器进行位置切换。
42.所述处理器还用于在未接收到指令输入终端发送的授权信号时，通过i/o模块发送驱动指令，控制驱动模块运行并驱使断路器切换为脱扣位置，此时断路器分闸，处于脱扣锁定状态，不能对断路器进行手动分闸或合闸。
43.所述处理器还用于在接收到位置监测模块发送的断路器到达目标位置的信号时，通过i/o模块发送停止指令，控制驱动模块停止运行。
44.进一步的，在处理器接收到指令输入终端发送的授权信号时，处理器通过i/o模块发送驱动指令，使驱动模块运行并驱使断路器切换为自由位置后停止，此时断路器可以手动或自动分合闸。
45.进一步的，在处理器接收到指令输入终端发送的授权信号时所述断路器处于合闸位置时，断路器合闸；所述断路器处于脱扣位置时，断路器脱扣且分闸；所述断路器处于分闸位置时，断路器分闸；所述自由位置为断路器在合闸位置与脱扣位置或合闸位置与分闸位置之间切换过程中的过渡状态，该状态下，断路器依然处于合闸状态或分闸状态或脱扣状态。
46.进一步的，在处理器接收到指令输入终端发送的授权信号时，在断路器由自由位置切换到其它断路器位置后，位置监测模块将检测到的断路器位置信号发送给处理器，处理器控制驱动模块反向运行并驱使断路器切换到自由位置后停止。
47.进一步的，在处理器接收到指令输入终端发送的授权信号时，所述断路器其可在脱扣，合闸，分闸位置间双向切换。
48.如图2-8所示，本实用新型所应用的断路器结构如下：
49.所示断路器,包括基座13，在基座133内分别设有使断路器分闸或合闸的操作机构8，驱动模块，按钮机构，以及用于控制马达组件6运行的pcb控制板12（处理器、i/o模块、位置监测模块都安装在pcb控制板12上）。除以上常规结构外还包括常规断路器所具有的静触头、动触头15、过载保护机构、短路保护机构、电流采样装置、灭弧系统、进线端子、出线端子等，这些结构都是常规机构，故不做具体描述。所述操作机构8也为现有断路器所用结构，主要包括触头基架、动触头15、锁扣、跳扣、锁扣扭簧、主拉簧。
50.所述驱动模块具体包括内手柄7、齿轮11、摆杆9、扭簧、复位拉簧、马达组件6。
51.所述内手柄7可转动安装在基座13中，内手柄7转动后能通过跳扣拉杆14带动操作机构8转动使断路器分闸或合闸并通过长拉杆5与按钮机构联动（跳扣拉杆14一端连接在跳扣上，另一端连接在内手柄7上，内手柄7可拉动操作机构8转动，进而使动触头15与静触头分离或贴合，实现断路器分闸或合闸；长拉杆5一端可转动的连接在内手柄7上，另一端可转动的连接在滑块4左端）；在内手柄7侧面设有v型避空槽。
52.所述齿轮11可转动的套装在内手柄7外，所述齿轮11既能在马达组件6驱动下（转动）推动摆杆9击打操作机构8（的锁扣）使操作机构8脱扣（齿轮11逆时针转动，推动摆杆9击打在动触头操作机8的锁扣上，使锁扣与跳扣分离脱扣，动触头15就会在主拉簧拉动下转动并远离静触头），也能在马达组件6驱动下推动内手柄7转动后带操作机构8使断路器分闸或合闸。在齿轮11前侧面对应于避空槽701的位置设有伸入避空槽701内并用于推动内手柄7转动的凸筋一1101；在齿轮11侧壁上设有位于凸筋一1101后侧的凸筋二1102，所述凸筋二1102能随齿轮11逆时针转动一定角度后能击打在摆杆9上，摆杆9在凸筋二1102击打下向左摆动后击打在操作机构8上，使其脱扣，此时，磁铁二10正对霍尔元件一121，齿轮11处于脱
扣位置；在齿轮11侧壁设有位于凸筋一1101正后方并位于凸筋二1102下侧的凸筋三1103；所述凸筋三1103能随齿轮11（顺时针）转动并拨动微断开关122后停止转动，此时齿轮11处于自由位置。
53.所述摆杆9可左右摆动的安装在齿轮11与操作机构8之间（准确的说是安装在齿轮11与锁扣之间）。摆杆9与操作机构8的锁扣位置对应，摆杆9在凸筋二1102的击打下朝向锁扣方向摆动并击打在锁扣上预设的一根柱体上，进而推动锁扣转动，使锁扣与跳扣脱扣解锁，之后动触头15就在主拉簧拉动下顺时针转动并远离静触头，使断路器分闸。
54.所述扭簧的一端安装在内手柄7后部，另一端安装在基座13内预设的安装槽内。扭簧用于在自动分闸或脱扣后，辅助推动内手柄7逆时针转动，进而推动滑块4及按钮1向外滑动（向右滑动），使按钮1伸出断路器外。
55.所述复位弹簧拉装在摆杆9与基座13之间并能使发生摆动后的摆杆9复位（摆杆9复位要在齿轮11回到自由位置后才能实现）。在凸筋二1102随齿轮11顺时针转动到与摆杆9不接触后，复位弹簧即可拉动摆杆9复位。
56.所述马达组件6包括马达以及安装在马达转轴上的蜗杆；所述马达组件6与处理器电连接并能在处理器控制下转动；所述蜗杆与齿轮11啮合。
57.所述位置监测模块包括用于监测脱扣位置的霍尔元件一121，用于监测自由位置的微断开关122，用于监测合闸位置霍尔元件二123，用于监测分闸位置的霍尔元件三124，安装在按钮机构（的滑块4）上与霍尔元件二123及霍尔元件三124位置对应的磁铁一3，以及安装在齿轮11上与霍尔元件一121位置对应的磁铁二10；当磁铁一3正对霍尔元件二123时，断路器处于合闸位置；当磁铁一3正对霍尔元件三124时，断路器处于合闸位置；当磁铁二10正对霍尔元件一121时，断路器处于脱扣位置；当齿轮11（的凸筋三1103）拨动微断开关122时，断路器处于自由位置。
58.磁铁一3可拆卸的安装在按钮机构的滑块4上并能随按钮机构的滑块4左右移动并能分别移动到霍尔元件二123与霍尔元件三124正上方。断路器合闸时，磁铁一3正对霍尔元件二123，即此时滑块4处于合闸位置；断路器分闸时，磁铁一3正对霍尔元件三124，即此时滑块4处于分闸位置。
59.所述磁铁二10安装在齿轮11上并能随齿轮11转动，与霍尔元件一121位置对应，磁铁二10可拆卸的安装在齿轮11前侧壁上并位于凸筋二1102与凸筋三1103之间。操作机构8脱扣时，磁铁二10正对霍尔元件一121，齿轮11处于脱扣位置。
60.所述霍尔元件一121、微断开关122、霍尔元件二123、霍尔元件三124由左至右依次焊接在pcb控制板12上并与分别pcb控制板12上的处理器电连接，将采集电信号传输给处理器。霍尔元件一121位于齿轮11左上方（磁铁二10安装在齿轮11外侧并随齿轮11转动后可正对霍尔元件一121）；微断开关122位于齿轮11右上方。霍尔元件二123位于基座槽13左端上方；霍尔元件三124基座槽131右端上方。
61.所述按钮机构包括活动安装在基座13右下端的按钮1，可左右滑动的安装在按钮1与马达组件6之间的滑块4，以及两端可转动连接在滑块4和按钮1上的短拉杆2。
62.所述pcb控制板12也为现有低压断路器常用控制板（处理器、i/o模块、位置监测模块都安装在pcb控制板12上），用于控制马达组件6的启动与停止，同时还用于接收并处理霍尔元件一121、微断开关122、霍尔元件二123、霍尔元件三124发送的信号，之后控制马达组
件6的启动与停止。其上还可以设置信号接收器、控制器、存储器、显示器等常规计算机部件。
63.所述智能微型断路器控制系统的控制原理如下：
64.（1）处理器判定指令输入终端是否发出授权信号；
65.（2）若处理器接收到指令输入终端发送的授权信号：
66.a. 处理器通过i/o模块发送驱动指令，控制驱动模块中的马达组件6转动并带动齿轮11转动，使齿轮11由脱扣位置向自由位置转动，齿轮11拨动位置监测模块中的微断开关122，微断开关122将信号反馈给处理器，处理器发送指令控制马达组件6停止运行，断路器到达自由位置；
67.b.之后断路器即可手动推拉按钮机构，通过按钮机构带动内手柄7转动并驱动操作机构进行分合闸；或通过指令输入终端发送指令给处理器，处理器控制驱动模块的马达组件6运行使齿轮11与内手柄7转动并带动操作机构，使断路器自动进行分闸或合闸，在霍尔元件二123或霍尔元件三124检测到磁铁一3后，将信号反馈给处理器，处理器发送指令控制马达组件6停止运行，断路器到达合闸位置或分闸位置；
68.c.在断路器到达合闸位置或分闸位置后，处理器发送指令控制马达组件6反向运行，使齿轮11反向转动，直至齿轮11拨动位置监测模块中的微断开关122，微断开关122将信号反馈给处理器，处理器发送指令控制马达组件6停止运行，断路器到达自由位置；
69.（3）若处理器未接收到指令输入终端发送的授权信号，处理器就自动通过i/o模块发送驱动指令，控制驱动模块中的马达组件6运行，使齿轮11转动直至推动摆杆9击打操作机构，使操作结构脱扣分闸，在霍尔元件一121检测到磁铁二10后，将信号反馈给处理器，处理器发送指令控制马达组件6停止运行（马达组件6不会再次启动使齿轮11回到自由位置），断路器到达脱扣位置，此时断路器分闸，处于脱扣锁定状态，不能对断路器进行手动分闸或合闸。
70.需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包含一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
71.本实用新型的保护范围不限于具体实施方式所公开的技术方案，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同替换、改进等，均落入本实用新型的保护范围。