专利名称：开关器件巡检仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及开关器件，如熔断器、温度继电器等的检测仪器，具体为一种开关 器件巡检仪。
背景技术：
在工业整流领域，目前应用最多的功率器件仍以二极管和晶闸管为主，根据整流 装置运行的可靠性需要，一般每一个二极管或晶闸管都需要串联一个熔断器作为过电流保 护，对于一些大电流整流装置，同一整流桥臂往往需要多个二极管或晶闸管并联，加上每一 整流桥臂的温度继电器信号，系统需要采集的开关器件量数目众多，多的可达到80多个 点。虽然采用PLC等产品可以完成信号采集及报警、保护的逻辑功能，但从采集器件应用和 工艺实现的经济性上显然不尽合理。发明内容本实用新型解决现有的开关器件检测仪器结构不甚合理、采集数量少的问题，提 供一种开关器件巡检仪。该开关器件巡检仪可合理解决多路快速熔断器或温度继电器开关 量的采集，并对故障快速熔断器或温度继电器的位置、单快熔故障、多快熔故障、臂过热等 信号进行报警指示。本实用新型是采用如下技术方案实现的开关器件巡检仪，包括壳体和内部电路， 内部电路由信号采集单元、CPU处理单元和通信单元构成，信号采集单元由行阵电路和列 阵电路组成，行阵电路包括多个光电耦合器(光电耦合器数量的最大值由CPU处理单元中 的CPU相应端口的线端数量决定)，行阵电路中各光电耦合器的发光二极管的阳极分别经电 阻与电源相连，行阵电路中各光电耦合器的发光二极管的阴极与CPU处理单元中的CPU的 检测信号输出端相连，行阵电路各光电耦合器的光敏三极管的集电极经同一电阻与电源相 连，行阵电路各光电耦合器的光敏三极管的发射极作为行阵电路的输出引出壳体；列阵电 路包括数量与行阵电路中的光电耦合器数量相同的光电耦合器，列阵电路中各光电耦合器 的发光二极管的阴极接地，列阵电路中各光电耦合器的发光二极管的阳极作为列阵电路的 输出引出壳体，列阵电路中各光电耦合器的光敏三极管的发射极接地，列阵电路中各光电 耦合器的光敏三极管的集电极与CPU处理单元中的CPU的采集信号输入端相连，同时列阵 电路中各光电耦合器的光敏三极管的集电极分别经箝位电阻与电源相连。CPU处理单元主要由单片机及其外部电路组成，其结构是所属领域技术人员容易 实现的。CPU处理单元的作用为以一定的时间周期循环的向检测信号输出端口发送检测信 号，同时采集信号输入端口接收快速熔断器或温度继电器辅助触点传回来的信号，当检测 到采集信号输入端口有信号传送回来时，该单元在相应软件的支持下将做出一系列处理， 将相应快速熔断器或温度继电器的位置、故障类型以报文的形式发送至通信单元。信号采集单元构成一个行阵输出数量X列阵输出数量的矩阵，使用时快速熔断 器或温度继电器的触点两端分别与对应的行阵输出端和列阵输出端相连。该单元的作用为接收CPU处理单元发来的检测信号，同时将快速熔断器辅助触点或温度继电器辅助触点的 信号传回CPU处理单元。该单元采用光电耦合器来作为信号传输的主要器件，其目的是将 传输的信号经过光电耦合器隔离后，发送给快速熔断器的辅助触点，返回信号又经过光电 耦合器隔离才传回给CPU处理单元，这样可以最大限度的过滤掉主回路中的干扰信号，以 保证信号的准确性。通信单元具备RS485通讯接口，用于该巡检仪与外部控制器如PLC系统的数字通 讯，及时将巡检内容上传，以完成整个整流装置控制。主要由信号发送、接收电路和485通 信器件组成，通信采用标准的MODBUS通信协议，其结构是所属领域技术人员容易实现的。 当上位机通过该单元给CPU处理单元传送来要查巡的快速熔断器状态数据时，CPU处理单 元给信号采集单元发送检测信号，同时接收巡检结果，经过处理后将巡检结果通过该单元 以报文形式上传给上位机。本实用新型给出了一种基于高速单片机的嵌入式多路开关器件巡检仪，该产品可 对整流装置的每一整流桥臂的快熔和温度继电器状态进行循环检测，根据程序可显示当前 巡检的臂号、单快熔报警指示、多快熔报警指示、臂过热报警指示、运行指示，并可显示故障 信息点器件所在整流装置的空间位置，方便运行及维护人员尽快查找出故障点。可对多 达80路快速熔断器开关量、温度继电器开关量进行集中信号采集及处理；在广州、北京、深 圳、成都、武汉、沈阳、杭州及大连快轨等多条地铁线路整流器中，已成功安装试用了该巡检 仪，取代了原有设计，各开关量的采集采用矩阵式结构，最大限度节省线路布局，大大简化 了线路布局，节约了线材成本，加强了信号传输过程中的抗电磁干扰能力，应用效果很好。
图1为本实用新型所述的开关器件巡检仪的结构框图；图2为CPU处理单元的一种具体电路原理图；图3为信号采集单元的电路原理图；图4为通信单元的一种具体电路原理图；图5为本实用新型的使用连接状态图。
具体实施方式
结合附图对本实用新型进一步详细描述如下开关器件巡检仪，包括壳体和内部电路，内部电路由信号采集单元、CPU处理单元 和通信单元构成，信号采集单元由行阵电路和列阵电路组成，行阵电路包括多个光电耦合 器U2、U3，行阵电路中各光电耦合器的发光二极管的阳极分别经电阻R2-R9与电源(5伏) 相连，行阵电路中各光电耦合器的发光二极管的阴极分别与CPU处理单元中的CPU的检测 信号输出端P10-P17相连，行阵电路各光电耦合器的光敏三极管的集电极经同一电阻RlO 与电源( 伏)相连，行阵电路各光电耦合器的光敏三极管的发射极H1-H8作为行阵电路 的输出引出壳体；列阵电路包括数量与行阵电路中的光电耦合器数量相同的光电耦合器 U4、U5，列阵电路中各光电耦合器的发光二极管的阴极接地，列阵电路中各光电耦合器的发 光二极管的阳极L1-L8作为列阵电路的输出引出壳体，列阵电路中各光电耦合器的光敏三 极管的发射极接地，列阵电路中各光电耦合器的光敏三极管的集电极与CPU处理单元中的CPU的采集信号输入端P20-P27相连，同时列阵电路中各光电耦合器的光敏三极管的集电 极分别经箝位电阻R11-R18与电源(5伏)相连。使用时，按图5将该巡检仪与快速熔断器或温度继电器的触点相连。图5中，1是 电源，2是该巡检仪，3是触点。本具体实施方式
，CPU处理单元主要由单片机AT89C51及其外部电路组成，其原理 见图2。单片机AT89C51以Ρ0(ΓΡ03 口和Pl 口为检测信号输出端，以Ρ04 Ρ07 口和Ρ2 口 为采集信号输入端。本实施例，仅在Pl 口和Ρ2 口之间连接了 8X8信号采集矩阵。需要时 在Ρ0(ΓΡ03 口和Ρ04>07 口之间也可连接4X4信号采集矩阵。CPU处理单元的主要作用为 以一定的时间周期循环的向Ρ0(ΓΡ03 口和Pl 口发送检测信号(低电平有效)，同时Ρ04>07 口和Ρ2 口接收快速熔断器辅助触点传回来的信号(如有辅助触点动作，传回来的信号为低 电平，无信号时由于箝位电阻的存在为高电平)，当检测到Ρ04>07 口和Ρ2 口有信号传送回 来时，该单元将做出一系列处理，将相应快速熔断器的位置、故障类型以报文的形式(通过 RXD、TXD端)发送至通信单元。信号采集单元主要由采集电阻和光电耦合器组成，其连接及原理见图3。该单元由 一个8X8矩阵64位组成，可以同时测量64位的信号。需要时在Ρ0(ΓΡ03 口和Ρ04>07 口 之间还可连接4X4矩阵16位信号采集矩阵，增至可测量80位的信号。该单元的作用为接 收CPU处理单元发来的检测信号(U2、U3)，同时将快速熔断器辅助触点的信号传回CPU处理 单元(U4、TO)。该单元采用光电耦合器(U2 U5)来作为信号传输的主要器件，其目的是将传 输的信号经过光电耦合器隔离后，发送给快速熔断器的辅助触点，返回信号又经过光电耦 合器隔离才传回给CPU处理单元，这样可以最大限度的过滤掉主回路中的干扰信号，以保 证信号的准确性。通信单元主要由信号发送、接收电路和485通信器件组成，通信采用标准的 MODBUS通信协议。图4给出了一种常用通信单元的电路原理图。该单元中，UAl为信号接 收隔离器件，UA2为信号发送隔离电路，UA3为485通信器件，当上位机通过UA3、UA1给CPU 处理单元传送来要查巡快速熔断器状态数据时，CPU处理单元给信号采集单元发送巡检信 号，同时接收巡检结果，经过处理后将巡检结果通过RXD、TXD端传送给通信单元，再经过通 信单元以报文形式由UA2、UA3上传给上位机。快速熔断器或温度继电器的触点3两端分别与对应的行阵输出端和列阵输出端 相连。给系统供电，巡检仪开始定时对各触点3进行巡环检测，当有任一个节点闭合即该快 速熔断器损坏时，巡检仪可实时在显示屏上显示该快速熔断器所在的位置并通过通信单元 上传上位机。
权利要求1. 一种开关器件巡检仪，包括壳体和内部电路，其特征为内部电路由信号采集单 元、CPU处理单元和通信单元构成，信号采集单元由行阵电路和列阵电路组成，行阵电路 包括多个光电耦合器(U2、U3)，行阵电路中各光电耦合器的发光二极管的阳极分别经电阻 (R2-R9)与电源相连，行阵电路中各光电耦合器的发光二极管的阴极分别与CPU处理单元 中的CPU的检测信号输出端(P10-P17)相连，行阵电路各光电耦合器的光敏三极管的集电 极经同一电阻(RlO)与电源相连，行阵电路各光电耦合器的光敏三极管的发射极(H1-H8) 作为行阵电路的输出引出壳体；列阵电路包括数量与行阵电路中的光电耦合器数量相同的 光电耦合器(U4、TO)，列阵电路中各光电耦合器的发光二极管的阴极接地，列阵电路中各 光电耦合器的发光二极管的阳极(L1-L8)作为列阵电路的输出引出壳体，列阵电路中各光 电耦合器的光敏三极管的发射极接地，列阵电路中各光电耦合器的光敏三极管的集电极与 CPU处理单元中的CPU的采集信号输入端(P20-P27)相连，同时列阵电路中各光电耦合器的 光敏三极管的集电极分别经箝位电阻(Rl 1-R18 )与电源相连。
专利摘要本实用新型涉及开关器件，如熔断器、温度继电器等的检测仪器，具体为一种开关器件巡检仪。解决现有的开关器件检测仪器结构、采集数量少不甚合理的问题。该开关器件巡检仪包括壳体和内部电路，内部电路由信号采集单元、CPU处理单元和通信单元构成，信号采集单元由行阵电路和列阵电路组成，行阵电路由采集电阻和光电耦合器组成，行阵电路各光电耦合器的光敏三极管的发射极作为行阵电路的输出引出壳体，列阵电路由采集电阻和光电耦合器组成，列阵电路中各光电耦合器的发光二极管的阳极作为列阵电路的输出引出壳体。本实用新型各开关量的采集采用矩阵式结构，最大限度节省线路布局，节约了线材成本，加强了信号传输过程中的抗电磁干扰能力。
文档编号G01R31/327GK201837710SQ20102059892
公开日2011年5月18日 申请日期2010年11月10日 优先权日2010年11月10日
发明者张西哲, 牛一疆, 贺莉, 赵芳 申请人:永济新时速电机电器有限责任公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
