一种配电箱的控制系统 |
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| 申请号 | CN201710786537.9 | 申请日 | 2017-09-04 | 公开(公告)号 | CN107450406A | 公开(公告)日 | 2017-12-08 |
| 申请人 | 福建通力达实业有限公司; | 发明人 | 钟李锋; 黄祥辉; 陈建善; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种配电箱的控制系统，包括控制 电路 、电源电路、通讯电路、存储电路、串口调试电路、加密电路、 电流 检测电路和 电压 检测电路，所述控制电路包括控 制芯 片，所述电源电路分别连接控制芯片、通讯电路、串口调试电路和加密电路，控制芯片分别连通讯电路、存储电路、串口调试电路、加密电路、电流检测电路和电压检测电路，所述电流检测电路和电压检测电路分别用于与配电箱的输出端连接，串口调试电路用于与上位机连接，通讯电路用于与对应的外接设备通讯连接，控制芯片用于与配电箱内的 开关 设备连接。能够对配电箱内的开关设备进行智能控制，确保用电安全。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种配电箱的控制系统，其特征在于，包括控制电路、电源电路、通讯电路、存储电路、串口调试电路、加密电路、电流检测电路和电压检测电路，所述控制电路包括控制芯片，所述电源电路分别连接控制芯片、通讯电路、串口调试电路和加密电路，控制芯片分别连通讯电路、存储电路、串口调试电路、加密电路、电流检测电路和电压检测电路，所述电流检测电路和电压检测电路分别用于与配电箱的输出端连接，串口调试电路用于与上位机连接，通讯电路用于与对应的外接设备通讯连接，控制芯片用于与配电箱内的开关设备连接。 |
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| 说明书全文 | 一种配电箱的控制系统技术领域[0001] 本发明涉及智能控制技术领域，尤其涉及一种配电箱的控制系统。 背景技术[0002] 配电箱是运用于电能分配的电气设备，安装于电路的干路，并将电能分配至电路的各个支路，在有特定需求或特定支路负载过载时，切断该支路，以保护电路系统的负载设备不受损害，同时使其他支路的负载设备正常工作。 [0003] 传统的配电箱都是采用手动控制空气断路器、漏电断路器等开关设备。随着人们生活智能化的发展，人们已经不能满足于对配电箱的手动控制。因此，如何对配电箱进行智能控制，已经成为人们迫切希望解决的问题。 发明内容[0004] 本发明所要解决的技术问题是：提供一种配电箱的控制系统，能够对配电箱进行智能控制。 [0005] 为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为： [0006] 一种配电箱的控制系统，包括控制电路、电源电路、通讯电路、存储电路、串口调试电路、加密电路、电流检测电路和电压检测电路，所述控制电路包括控制芯片，所述电源电路分别连接控制芯片、通讯电路、串口调试电路和加密电路，控制芯片分别连通讯电路、存储电路、串口调试电路、加密电路、电流检测电路和电压检测电路，所述电流检测电路和电压检测电路分别用于与配电箱的输出端连接，串口调试电路用于与上位机连接，通讯电路用于与对应的外接设备通讯连接，控制芯片用于与配电箱内的开关设备连接。 [0007] 本发明的有益效果在于：电流检测电路对配电箱的输出电流进行检测，并将检测到的电流数据传输至控制芯片，电压检测电路对配电箱的输出电压进行检测，并将检测到的电压数据传输至控制芯片，控制芯片根据电压数据和电路数据对配电箱内的开关设备进行智能控制，例如当线路出现短路导致过流时，控制开端设备断开以切断电源输出。控制芯片的还可将接收的数据和分析处理得到的数据通过通讯电路发送给对应的子系统或者服务器，实现远程控制。对于要与控制芯片通讯的设备，通过设置加密电路进行验证，验证通过后才允许进行通讯连接。还可通过串口调试电路与上位机通讯，实现打印、系统调试和升级等功能。附图说明 [0009] 图2为本发明实施例一的配电箱的控制系统的模块连接示意图； [0010] 图3为本发明实施例一的配电箱的控制系统的第一电源电路的电路图； [0011] 图4为本发明实施例一的配电箱的控制系统的第二电源电路的电路图； [0012] 图5为本发明实施例一的配电箱的控制系统的第三电源电路的电路图； [0013] 图6为本发明实施例一的配电箱的控制系统的电源指示灯的电路图； [0014] 图7为本发明实施例一的配电箱的控制系统的控制芯片的电路图； [0015] 图8为本发明实施例一的配电箱的控制系统的外设程序启动电路的电路图； [0016] 图9为本发明实施例一的配电箱的控制系统的电源滤波电路的电路图； [0017] 图10为本发明实施例一的配电箱的控制系统的RTC时钟电路的电路图； [0019] 图12为本发明实施例一的配电箱的控制系统的看门狗电路的电路图； [0020] 图13为本发明实施例一的配电箱的控制系统的Flash存储器及其外围电路的电路图； [0021] 图14为本发明实施例一的配电箱的控制系统的加密电路的电路图； [0022] 图15为本发明实施例一的配电箱的控制系统的以太网电路的电路图； [0023] 图16为本发明实施例一的配电箱的控制系统的串口调试电路的电路图； [0024] 图17为本发明实施例一的配电箱的控制系统的程序下载电路的电路图； [0025] 图18为本发明实施例一的配电箱的控制系统的程序升级电路的电路图； [0026] 图19为本发明实施例一的配电箱的控制系统的无线通讯电路的电路图； [0027] 图20为本发明实施例一的配电箱的控制系统的485通讯电路的电路图； [0028] 图21为本发明实施例一的配电箱的控制系统的485通讯电源电路的电路图； [0029] 图22为本发明实施例一的配电箱的控制系统的485通讯指示灯电路的电路图。 [0030] 标号说明： [0031] 1、电源电路；2、通讯电路；21、无线通讯电路；22、以太网电路；3、存储电路；4、串口调试电路；5、加密电路；6、电流检测电路；7、电压检测电路；8、控制芯片；9、复位电路，10、485通讯电路；11、485通讯指示灯； [0032] 12、485通讯电源电路；13、备用电池电路；14、程序下载电路；15、程序升级电路。 具体实施方式[0033] 为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。 [0034] 本发明最关键的构思在于：依据配电箱的输出电压和输出电流控制配电箱中开关设备。 [0035] 请参照图1和2，本发明提供： [0036] 一种配电箱的控制系统，包括控制电路、电源电路1、通讯电路2、存储电路3、串口调试电路4、加密电路5、电流检测电路6和电压检测电路7，所述控制电路包括控制芯片8，所述电源电路1分别连接控制芯片8、通讯电路2、串口调试电路4和加密电路5，控制芯片8分别连通讯电路2、存储电路3、串口调试电路4、加密电路5、电流检测电路6和电压检测电路7，所述电流检测电路6和电压检测电路7分别用于与配电箱的输出端连接，串口调试电路4用于与上位机连接，通讯电路2用于与对应的外接设备通讯连接，控制芯片8用于与配电箱内的开关设备连接。 [0037] 从上述描述可知，本发明的有益效果在于：能够对配电箱内的开关设备进行智能控制，确保用电安全。还可与其他设备进行通讯连接，实现远程控制和数据共享，并且对要通讯连接的设备进行验证，确保数据传输安全可靠。 [0038] 进一步的，还包括复位电路9，所述复位电路9与控制芯片8的控制端连接。 [0039] 从上述描述可知，通过复位电路监测控制芯片是否正常工作，并在控制芯片出现异常时重启控制电路。 [0040] 进一步的，所述复位电路9为看门狗电路。 [0041] 从上述描述可知，相比普通的复位电路，看门狗电路能够实现超时自动复位，是本发明复位电路的优选设计。 [0042] 进一步的，所述通讯电路2包括无线通讯电路21和以太网电路22。 [0043] 从上述描述可知，控制芯片可通过以太网电路连接外部网络，也可以通过无线通讯电路与相关子系统的无线模块进行通讯。 [0044] 进一步的，还包括485通讯电路10和485通讯指示灯11，所述485通讯电路10的输入端分别连接控制芯片8的输出端和485通讯指示灯11。 [0045] 从上述描述可知，还设置有485通讯电路，并且设置485通讯指示灯用以指示485通讯电路是否正常工作。 [0046] 进一步的，所述存储电路3包括Flash存储器。 [0047] 从上述描述可知，Flash存储器用于存储控制电路中系统启动与运行的文件，系统启动时，控制芯片会加载存储电路中的数据，此时控制芯片正常启动。 [0048] 进一步的，还包括电源指示灯，所述电源指示灯与电源电路1的输出端连接。 [0049] 从上述描述可知，通过电源指示灯可提示降压电路是否输出正常，具体的，电源电路有多个的输出端，输出不同的电压，以为控制电路等其他电路提供匹配的电源。 [0051] 从上述描述可知，除了SPI接口和USB接口，控制芯片还可集成有串口、RMII口、IIC口等功能模块，以实现不同的连接需求。 [0052] 进一步的，还包括程序下载电路14和程序升级电路15，所述程序下载电路14的输出端和程序升级电路15的输出端分别连接控制芯片8的USB接口，程序下载电路14的输入端用于与上位机连接，程序升级电路的输入端15用于与移动存储设备连接。 [0053] 从上述描述可知，通过程序下载电路，控制芯片可从上位机获取程序并进行安装，通过程序升级电路可从移动存储设备获取升级安装包进行程序升级。 [0054] 进一步的，还包括备用电池电路13，所述RTC时钟电路包括主RTC时钟电路和次RTC时钟电路，所述备用电池电路13与所述次RTC时钟电路连接。 [0056] 请参照图1至图22，本发明的实施例一为： [0057] 一种配电箱的控制系统，包括控制电路、电源电路、通讯电路、存储电路、串口调试电路、加密电路、复位电路、485通讯电路、电流检测电路和电压检测电路。所述电源电路用于为安全监测装置中的其他电路供电。所述通讯电路包括无线通讯电路和以太网通讯电路。 [0058] 所述电源电路包括输出电压为3.3V的第一电源电路、输出电压为1.8V的第二电源电路和输出电压为1.2V的第三电源电路。如图3所示为第一电源电路的电路图，外部电源的5.0V输出经过肖特基管D2降压至4.75V后经过降压芯片U1，降压芯片U1输出经过电感L1后，输出为3.3V。如图4所示为第二电源电路的电路图，外部电源的5V输出经过降压芯片U2，降压芯片U2的输出再经过电感L2后，输出为1.8V。如图5所示为第三电源电路的电路图，外部电源的5V输出经过降压芯片U3，降压芯片U3的输出经过电感L4后，输出为1.2V。第一电源电路和第二电源电路的输出端分别连接电源指示灯，具体的电源指示灯电路如图6所示。 [0059] 所述控制电路包括集成有RTC时钟电路、AD采样电路、SPI接口、USB接口、串口、RMII接口、IIC接口等功能的控制芯片U4、外设程序启动电路以及电源滤波电路。所述控制芯片U4如图7所示，图8所示为外设程序启动电路的电路图。电源滤波电路的输入端分别连接第一电源电路的输出端、第二电源电路的输出端和第三电源电路的输出端，电源滤波电路的输出端连接控制芯片的供电端。外设程序启动电路与控制芯片U4的控制端连接。电流检测电路的输入端和电压检测电路的输入端分别连接配电箱的输出端，电流检测电路的输出端和电压检测电路的输出端分别连接控制芯片U4的输入端，用于将检测的电流数据和电压数据传输至控制芯片U4。控制芯片的输出端连接配电箱的空气断路器、漏电断路器等开关设备。图9所示为电源滤波电路的电路图。图10所示为RTC电路(即时钟晶振电路)的电路图，具体的，RTC时钟电路包括主RTC时钟电路(如图10左图所示)和次RTC时钟电路(如图10右图所示)，所述次RTC时钟电路的供电端与备用电池电路连接，在断电时可采用备用电池供电，如图11所示为备用电池电路的电路图。 [0060] 所述复位电路为看门狗电路，如图12所是为看门狗电路的电路图。控制芯片U4的PB2_PW0引脚给看门狗芯片U5定时的电平变化，如果控制芯片U4卡死，或者控制芯片U4没有定时给看门狗芯片U5电平变化，看门狗芯片U5则会通过nRST引脚给控制芯片U4复位信号，最终使整个装置复位重启。 [0061] 所述存储电路为Flash存储器，Flash存储器通过相关外围电路与控制芯片U4的IO口连接，用于存储控制芯片U4所有的启动与运行的文件，系统启动时，控制芯片U4会加载Flash存储器中的数据，此时控制芯片U4正常启动。如图13所示为Flash存储器及其外围电路的电路图。 [0062] 所述加密电路与控制芯片U4的IO口连接，加密电路如图14所示。本实施例的控制系统与新的子系统通讯时，会发送随机数给子系统，并通过加密电路中的加密芯片计算出结果，当子系统返回的结果与密电路算出结果一致，方可进行下一步通讯，实现对子系统的验证。优选的，加密芯片的算法为SHA-256Hash算法，该算法为不可逆算法。 [0063] 所述以太网电路具体如图15所示，控制芯片U4通过RMII口与以太网电路的芯片U7通讯，芯片U7输出信号至外部网络。所述以太网电路支持10M/100M网络自适应。 [0064] 所述串口调试电路与控制芯片U4的IO口连接，具体的，串口调试电路的电路图如图16所示。控制芯片U4通过TXD0、RXD0引脚与上位机通讯来打印系统运行的提示信息。上位机也可以通过TXD0、RXD0控制控制芯片U4运行各种操作。 [0065] 所述程序下载电路如图17所示，程序升级电路如图18所示。所述控制芯片U4的USB接口通过程序下载电路与上位机连接，如图17所示为程序下载电路的电路图，上位机通过UDO0、UDO1将程序下载到Flash存储器中。控制芯片U4的USB接口还通过程序升级电路与U盘等移动存储设备连接，如图18所示为程序升级电路的电路图，U盘等移动存储设备通过UDH0、UDH1将程序下载到Flash存储器中。程序升级电路也可以接外部的USB的Device设备。 [0066] 所述无线通讯电路如图19所示，控制芯片U4通过SPI口与无线通讯电路的无线模块J4连接，对无线模块J4进行控制，无线模块J4再与子系统的无线模块进行通讯。 [0067] 所述485通讯电路如图20所示，控制芯片U4的RXD1与TXD1输出引脚分别经过光耦U9和光耦U11，光耦U9和光耦U11的输出经过芯片U10，最后芯片U10输出485差分信号外接485通讯口。所述485通讯电路采用输出电压为5V的485通讯电源电路供电，所述85通讯电源电路如图21所示，具体的，4.75V的电压经过芯片U12，芯片U12输出5V电压至485通讯电路的供电端。 [0068] 所述485通讯指示灯电路连接485通讯电路的输入端，如图22所示为485通讯指示灯电路的电路图，控制芯片U4输出的RXD1、TXD1分别经过三极管Q2和三极管Q1控制指示灯LED6和指示灯LED5，当有数据通讯时，指示灯LED6和指示灯LED5会闪烁提示。 [0070] 上述外设程序启动电路采用2位拨码开关，可以设置4种启动方式。 [0071] 上述无线通讯模块，是一款高性能物联网无线收发器，其特殊的FSK/GFSK/GMSK调制方式可大大增加通信距离，可广泛应用于各种场合的短距离物联网无线通信领域。其具有体积小、功耗低、传输距离远、抗干扰能力强等特点。频率范围为423-510MHz，发射功率为13±1DBm，接收最高灵敏度为-118dbm，接收电流小于等于14mA，低功耗休眠电流小于等于 2uA。以太网电路支持自动MDI/MDIX功能来简化网络安装和降低系统维护成本，改善系统性能，在硬件中断销指示链接时，能够对速度和双工状态更改。提供媒体独立接口(MII)或减少媒体独立接口(RMII)与不同类型的10/100Mb媒体访问控制(MAC)。旨在使用5级非屏蔽双绞线或光纤电缆连接到其他局域网设备。PECL接口与外部支持100base-fx纤维光学收发器。485通讯电路可以连接子系统，可以同时连接32个下端子系统。 [0072] 综上所述，本发明提供的配电箱的控制系统，能够对配电箱内的开关设备进行智能控制，确保用电安全。还可与其他设备进行通讯连接，实现远程控制和数据共享，并且对要通讯连接的设备进行验证，确保数据传输安全可靠。还具有打印、系统调试、系统升级、系统复位等功能。 |
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