CN105742131A - 微型断路器执行装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种微型断路器执行装置，包括一壳体，所述壳体内设置有：电机及对微型断路器执行装置进行分闸或合闸动作的传动装置；所述壳体内还包括控制模块，所述控制模块包括控制单元、信号收发单元、判读当前微型断路器执行装置状态的状态检测单元、检测微型断路器执行装置是否摆动到位的位置检测单元和自动重分合闸控制单元；另外，本发明还提供一种微型断路器执行装置的控制方法，本发明能够执行远程接收到的分闸或合闸指令，采用本发明微型断路器执行装置的控制方法能确保微型断路器执行装置摆动到位，避免因负载过大而对本发明微型断路器执行装置造成损坏，具有保护重要设备和整个电路的作用。

Description

微型断路器执行装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种微型断路器执行装置，尤其涉及一种具有自动重分闸和重合闸功能的微型断路器执行装置及其控制方法。

背景技术

在通信和电力领域，微型断路器执行装置是保证用电安全和电路切换的关键部件，这些领域中大部分具有自动控制室，即无人看守，若通过发送指令来控制微型断路器执行装置对微型断路器的通断，一旦微型断路器执行装置没有执行指令操作或者在接收到指令后没有在规定时间内精确的分合闸，则有可能会造成远端操作人员的误判，从而造成巨大的损失。尤其对于远程控制来说，一旦遇到指令发送***中断、延迟或干扰等不稳定现象，则会导致微型断路器执行装置不能精确地控制微型断路器，最终导致微型断路器分合闸的失败，严重时则会导致设备损坏或整个电路的烧坏，给厂家造成重大的经济损失。另外，微型断路器执行装置中还存在驱动装置，如电机，一旦电机因电流过大而烧坏电机或没有合闸到位，便无法利用微型断路器执行装置达到控制微型断路器通断的目的。

有鉴于此，有必要提供一种改进的微型断路器执行装置及其控制方法以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有自动重分闸和重合闸功能的微型断路器执行装置及其控制方法。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种微型断路器执行装置，包括一壳体，所述壳体内设置有：

一电机，所述电机具有一电机轴，所述电机轴上设置有一主动齿轮，所述电机为微型断路器执行装置进行分闸和合闸的动力源；

一传动装置，所述传动装置包括一与主动齿轮相互啮合的从动齿轮、设置于从动齿轮外侧表面上且等分于齿顶圆的转动体及卡扣所述转动体摆动以使微型断路器执行装置分闸或合闸的卡扣体；所述壳体内还设置有控制模块，所述控制模块包括：

一信号收发单元，用于接收远程发送的分闸和合闸指令，并将最终分合闸状态的信号发出；

一控制单元，用于对远程接收到的指令和微型断路器执行装置内部逻辑的判读，并控制电机的正转、反转和启停；

一状态检测单元，当所述信号收发单元接收到远程控制指令时，所述状态检测单元向控制单元发送当前微型断路器执行装置的分合闸状态以供控制单元进行判读；

一位置检测单元，当所述控制单元控制电机转动时，所述位置检测单元通过检测所述转动体来判断卡扣体是否摆动到位；

一自动重分合闸控制单元，当位置检测单元检测到卡扣体未摆动到位时，所述自动重分合闸控制单元给电机发送卡扣体复位信号，并重新进行合闸或分闸动作。

作为本发明的进一步改进，所述状态检测单元包括至少一个距离传感器及连接于距离传感器一端的检测端，所述距离传感器能够向所述控制单元发出当前所述微型断路器执行装置所处的分合闸状态。

作为本发明的进一步改进，所述卡扣体包括卡扣于所述转动体的第一摆动臂、连接第一摆动臂上的手柄、及自手柄向后延伸的第二摆动臂，所述第二摆动臂的底端设有与所述距离传感器相对的磁铁。

作为本发明的进一步改进，所述位置检测单元包括：

一微动开关，当所述卡扣体摆动至特定位置时，所述微动开关向所述控制单元发送停转信号；

一电机过流检测电路，当所述电机动作时的电流超过设定阈值时，所述电机过流检测电路向控制单元发送信号；

一电机超时检测电路，当所述电机动作时的时间超过设定阈值时，所述电机超时检测电路向控制单元发送信号。

作为本发明的进一步改进，所述电机在动作时的电流阈值为800mA时，默以电机在分合闸动作过程中过流。

作为本发明的进一步改进，当所述电机驱动分合闸动作过程的时间阈值为4s时，默以分合闸动作超时。

作为本发明的进一步改进，当所述电机在动作过程中超过电流阈值，则进入自动重分合闸控制单元，所述自动重分合闸控制单元具有重分合闸次数设定子单元和警告信号输出子单元。

作为本发明的进一步改进，当所述分合闸动作超过时间阈值时，则进入自动重分合闸控制单元，所述自动重分合闸控制单元具有重分合闸次数设定子单元和警告信号输出子单元。

本发明还提供一种微型断路器执行装置的控制方法，其步骤为：

1）初始化；

2）信号收发单元接收到合闸或分闸控制指令，由状态检测单元检测微型断路器执行装置是否处于分闸或合闸状态，若微型断路器处于分闸状态，且信号收发单元接收到合闸控制指令；或者若微型断路器处于合闸状态，且信号收发单元接收到分闸控制指令，则执行步骤3）；若信号收发单元接收到的分合闸指令正好为微型断路器此时的合分闸状态，则执行步骤12）；

3）控制单元控制电机转动，进行分闸或合闸动作时，电机为逆时针旋转；进行分闸动作时，电机为顺时针旋转；

4）控制单元是否检测到电机停转信号，若是，则分别执行步骤11）和步骤12）；若否，则执行步骤5）；

5）电机过流检测电路是否检测到电机动作时的电流超过电流阈值，若是，则向控制单元发送信号，并执行步骤7）；若否，则执行步骤6）；

6）电机超时检测电路是否检测到电机分合闸动作过程的时间超过时间阈值，若是，则向控制单元发送信号，并执行步骤7）；若否，则继续执行步骤3）；

7）启动自动重分合闸控制单元，使电机复位并重新进行分闸或合闸动作，用户通过重分合闸次数设定子单元设定重分合闸的次数；

8）重分合闸是否到位，即控制单元是否接收到电机停转信号并且微型断路器执行装置处于分闸或合闸的时间超过1s，若是，则执行步骤12）；若否，则执行步骤9）；

9）继续复位并进行重新合闸或分闸，判读重分合闸次数是否超过用户设定的次数，若是，则执行步骤10）；若否，则继续执行步骤7）；

10）由信号收发单元向远程控制端发出警告信号；

11）控制单元接收到电机停转信号，电机停转；

12）微型短路器执行装置分闸或合闸结束。

本发明的有益效果是：本发明涉及一种微型断路器执行装置，能够向远程控制端收发分合闸指令和传送最终状态信息，所述状态检测单元通过判断当前微型断路器执行装置当前状态，再传送信号至控制单元以驱动电机转动以带动传动装置从而进行相应的合分闸动作，并将最终结果发送至远程控制端，本发明微型断路器执行装置能够进行远程自动控制，且能够安装于高危间室，无需控制人员进入，避免对控制人员身体健康造成威胁。而且远程自动控制也能降低企业运营成本，提高工作效率。

另外，所述位置检测单元能够实时检测到传动装置的具***置，并当电机执行的电流过大或合分闸动作过程时间较长，则自动进入自动重分合闸控制单元，并重新进行分合闸控制，避免因负载过重而对本发明微型断路器执行装置造成损坏，具有保护重要设备和整个电路的作用。

附图说明

图1是本发明微型断路器执行装置的立体示意图。

图2是本发明微型断路器执行装置的另一角度立体示意图。

图3是本发明微型断路器执行装置的模块组成图。

图4是本发明微型断路器执行装置的距离传感器检测原理图。

图5是本发明微型断路器执行装置的位置检测单元检测原理图。

图6是本发明微型断路器执行装置的电机过流检测电路图。

图7是本发明微型断路器执行装置的控制方法的流程图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细描述。

参见图1-2。本发明涉及一种微型断路器执行装置100，所述微型断路器执行装置100包括一壳体10。所述壳体10内具有电机20、连接电机20的传动装置30、所述电机20具有一电机轴（未标号），所述电机轴上设置有一主动齿轮21，所述电机20作为微型断路器执行装置100进行分闸和合闸的动力源，所述电机20内部还具有两根电机控制线（未标号），设定两根电机控制线的电压的逻辑值分别为低低、高低、低高和高高来控制电机20的状态为待机、正转、反转和停转。

所述传动装置30包括一与所述主动齿轮21相互啮合的从动齿轮31、设置于所述从动齿轮31外侧表面上且等分于齿顶圆的转动体32及定位于所述转动体32上的卡扣体33。所述卡扣体33能够所述电机20的下左右摆动。

所述从动齿轮31外侧表面上设有向外凸出的肋条34，所述肋条34等分于从动齿轮31齿顶圆。所述肋条34上设有撑杆35，所述撑杆35上套设有所述转动体32，所述转动体32能够相对撑杆35转动。在本发明图示的实施方式中，所述转动体32的个数为4个，且等分于从动齿轮31的外侧表面上。当所述微型断路器执行装置100进行分闸动作时，所述电机20带动主动齿轮21作顺时针旋转，从动齿轮31作逆时针旋转，使得卡扣体33转向至右端；当所述微型断路器执行装置100进行合闸动作时，所述电机20带动主动齿轮21作逆时针旋转，从动齿轮31作顺时针旋转，使得卡扣体33转向至左端。在实施本微型断路器执行装置100进行合闸或分闸时，所述卡扣体33卡扣于微型断路器的开关手柄（未图示），以带动微型断路器进行合闸或分闸，当带动多极微型断路器进行分合闸动作时，所述电机20所需要的扭力不一样，当带动单极微型断路器进行分合闸动作时，在本发明图示的实施方式中，所述电机20的型号为XLJ-37HMB；当带动多极微型断路器进行分合闸动作时，所述电机20的型号为XLJ-57HMB。

所述卡扣体33包括卡扣于所述转动体的第一摆动臂331、连接第一摆动臂332上的手柄332、及自手柄332向后延伸的第二摆动臂333，所述第二摆动臂333的底端设有磁铁334。所述第一摆动臂332与所述第二摆动臂333相互平行。当所述卡扣体33转至左端或右端时，所述磁铁334与所述距离传感器正好相对，即与所述距离传感器的距离最近。

参见图3，所述壳体10内还具有控制所述微型断路器执行装置100的控制模块200，所述控制模块200包括信号收发单元、状态检测单元、位置检测单元、自动重分合闸控制单元、控制单元。所述状态检测单元包括至少一个距离传感器（未标号）及连接于距离传感器一端的检测端。参见图4，为所述状态检测单元的距离传感器检测原理图。在本实施方式中，所述距离传感器为霍尔传感器，个数为2个分别为Q2和Q3，且相对设置于卡扣体33的左右两部。当所述距离传感器相对设置于所述卡扣体33摆动到左右两极限位置，即所述磁铁335与所述距离传感器正好相对时，默以卡扣体33摆动到位，当所述卡扣体33摆动到左极限位置，所述磁铁335与所述位于左部距离传感器相对时，此时Q2距离传感器pos0检测端能够检测到卡扣体33的位置，并向所述控制单元发送当前微型断路器执行装置100正处于分闸状态；相反地，当所述卡扣体33摆动到右极限位置，所述磁铁335与所述位于右部距离传感器相对时，此时Q3距离传感器pos1检测端能够检测到卡扣体33的位置，并向所述控制单元发送当前微型断路器执行装置100正处于合闸状态。

所述位置检测单元包括一微动开关K1、一电机过流检测电路及电机超时检测电路。所述微动开关K1与所述电机过流检测电路相连，所述电机过流检测电路相连与所述电机超时检测电路相连。当远程控制端发出分闸或合闸控制指令时，所述控制单元根据所述状态检测单元检测获得的当前微型断路器执行装置100所处分合闸状态，判读是否需要控制电机20进行分合闸动作。若微型断路器执行装置100处于分闸状态，且信号收发单元接收到合闸控制指令；或者若微型断路器处于合闸状态，且信号收发单元接收到分闸控制指令，所述控制单元控制电机20进行相应的转动。在本实施方式中，所述控制单元为单片机MSP430G2553。

参见图5，为所述位置检测单元检测原理图。当电机20带动所述卡扣体33摆动到位，即所述转动体32正好抵触到所述微动开关K1时，此时METER01与地短接，所述微动开关K1向控制单元发送停转信号，并由所述控制单元控制电机20停转；当电机20带动所述卡扣体33未摆动到位，此时METER00与地短接，则所述控制单元判断电机20是否处于转动过流或者超时。

参见图6，为所述电机过流检测电路图，用于检测所述电机20动作时的电流是否过大。当所述距离传感器向所述控制单元发出当前微型断路器执行装置100的分合闸状态后，所述控制单元根据当前微型断路器执行装置100的状态控制所述电机20正转或反转，图中DJ_B和DJ_A分别为电机20正反转控制信号线，所述电机20带动外部卡扣体33摆动时具有一定电流，具体电流值与所述微型断路器执行装置100分闸或合闸所需的扭力有关。当所述电机20出现故障或卡扣体33被外部人为破坏时，电流会增大，在本实施例方式中，经过测试，当进行分闸或合闸时电机20的电流值大于800mA时，默以所述电机20过流。所述电机过流检测电路检测过程中，通过电阻R15来将电流信号转换为电压信号，并经过放大器U7后进入控制单元进行电压值的判读。若所述控制单元判读所述电机20转动未过流，则由所述控制单元判断所述电机20在转动时是否超时。

所述电机超时检测电路，用于检测所述微型断路器执行装置100是否在规定时间内完成分合闸动作。当所述距离传感器向所述控制单元发出当前微型断路器执行装置100状态，且所述控制单元向所述电机20控制线发送正转和反转的信号时，所述控制单元开始计时，并驱动所述电机20进行分闸或合闸动作，所述电机超时检测电路每5ms检测是否微动开关K1发送停转信号至控制单元，若超过4s微动开关K1仍未发出停转信号，即微型断路器执行装置100完成分闸或合闸信号，此时默以电机20分闸或合闸超时。

当所述电机20在分合闸过程中过流或分合闸超时后，所述微型断路器执行装置100启动自动重合闸单元。所述自动重分合闸控制单元具有重分合闸次数设定子单元和警告信号输出子单元。用户可以通过设定重分合闸次数来确定所述微型断路器执行装置100进行重新分闸或合闸的次数。若所述微型断路器执行装置100重分合闸成功，即所述距离传感器连续检测到卡扣体33摆动到位的时间超过1s，整个分闸或合闸过程结束；若所述微型断路器执行装置100重分合闸不成功，即所述距离传感器未检测到卡扣体33摆动到位，则所述警告信号输出子单元输出警告信号。

所述微型断路器执行装置100还包括信号收发单元，用于接收远程控制端发送的分闸或合闸指令，并由微型断路器执行装置100内部的控制单元进行控制和执行，所述信号收发单元还能将最终分合闸状态的信号或警告信号发出至远程控制端。

参见图7，为本发明控制方法的流程图。所述微型断路器执行装置100的分合闸控制方法具有如下步骤：

1）初始化；

2）由信号收发单元接收到远程控制端发送的合闸或分闸指令，由状态检测单元检测微型断路器执行装置100是否处于分闸或合闸状态，若微型断路器处于分闸状态，且信号收发单元接收到合闸控制指令；或者若微型断路器处于合闸状态，且信号收发单元接收到分闸控制指令，则执行步骤3）；若信号收发单元接收到的分合闸指令正好为微型断路器此时的合分闸状态，则执行步骤12）；

3）控制单元通过设定电机20内部的两根电机控制线分别为“高低”或“低高”电平，使得电机20作相应的转动。进行合闸动作时，电机20为逆时针旋转；进行分闸动作时，电机20为顺时针旋转；

4）控制单元是否接收到所述电机20的停转信号，若是，则分别执行步骤11）和步骤12）；若否，则执行步骤5）；

5）由电机过流检测电路是否检测到电机20过流，若是，则执行步骤7）；若否，则执行步骤6）；

6）由电机超时检测电路是否检测到分合闸超时，若是，则执行步骤7）；若否，则继续执行步骤3）；

7）启动自动重分合闸控制单元，使得卡扣体33复位，并进行重分闸动作，用户可通过重分合闸次数设定子单元设定重分合闸次数；

8）重分合闸是否成功，即控制单元是否接收到电机停转信号并且微型断路器执行装置100处于合闸或分闸的时间超过1s，若是，则执行步骤12）；若否，则执行步骤9）；

9）继续重新进行合闸或分闸动作，控制单元判读重分合闸次数是否超过用户设定的次数，若是，则执行步骤10）；若否，则继续执行步骤7）；

10）由信号收发单元发出警告信号至控制单元；

11）控制单元接收到电机停转检测子电路发送的电机20停转信号，电机20停转；

12）分合闸结束。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种微型断路器执行装置，包括一壳体，所述壳体内设置有：

一电机，所述电机具有一电机轴，所述电机轴上设置有一主动齿轮，所述电机为微型断路器执行装置进行分闸和合闸的动力源；

其特征在于：所述壳体内还设置有一传动装置，所述传动装置包括一与主动齿轮相互啮合的从动齿轮、设置于从动齿轮外侧表面上且等分于从动齿轮齿顶圆的转动体及卡扣所述转动体摆动以使微型断路器执行装置分闸或合闸的卡扣体；所述壳体内还设置有控制模块，所述控制模块包括：

一信号收发单元，用于接收远程发送的分闸和合闸指令，并将最终分合闸状态的信号发出；

一控制单元，用于对远程接收到的指令和微型断路器执行装置内部逻辑的判读，并控制电机的正转、反转和启停；

一状态检测单元，当所述信号收发单元接收到远程控制指令时，所述状态检测单元向控制单元发送当前微型断路器执行装置的分合闸状态以供控制单元进行判读；

一位置检测单元，当所述控制单元控制电机转动时，所述位置检测单元通过检测所述转动体来判断卡扣体是否摆动到位；

一自动重分合闸控制单元，当位置检测单元检测到卡扣体未摆动到位时，所述自动重分合闸控制单元给电机发送卡扣体复位信号，并重新进行合闸或分闸动作。

2.根据权利要求1所述的微型断路器执行装置，所述状态检测单元包括至少一个距离传感器及连接于距离传感器一端的检测端，所述距离传感器能够向所述控制单元发出当前所述微型断路器执行装置的分合闸状态。

3.根据权利要求1所述的微型断路器执行装置，所述卡扣体包括卡扣于所述转动体的第一摆动臂、连接第一摆动臂上的手柄、及自手柄向后延伸的第二摆动臂，所述第二摆动臂的底端设有与所述距离传感器相对的磁铁。

4.根据权利要求1所述的微型断路器执行装置，所述位置检测单元包括：

一微动开关，当所述卡扣体摆动至特定位置时，所述微动开关向所述控制单元发送停转信号；

一电机过流检测电路，当所述电机动作时的电流超过设定阈值时，所述电机过流检测电路向控制单元发送信号；

一电机超时检测电路，当所述电机动作时的时间超过设定阈值时，所述电机超时检测电路向控制单元发送信号。

5.根据权利要求4所述的微型断路器执行装置，所述电机在动作时的电流阈值为800mA时，默以电机在分合闸动作过程中过流。

6.根据权利要求4所述的微型断路器执行装置，当所述电机驱动分合闸动作过程的时间阈值为4s时，默以分合闸动作超时。

7.根据权利要求5所述的微型断路器执行装置，当所述电机在动作过程中超过电流阈值，则进入自动重分合闸控制单元，所述自动重分合闸控制单元具有重分合闸次数设定子单元和警告信号输出子单元。

8.根据权利要求6所述的微型断路器执行装置，当所述分合闸动作超过时间阈值时，则进入自动重分合闸控制单元，所述自动重分合闸控制单元具有重分合闸次数设定子单元和警告信号输出子单元。

9.一种微型断路器执行装置的控制方法，具有如权利要求1-8中的任一项所述的微型断路器执行装置，其步骤为：

1）初始化；

2）信号收发单元接收到合闸或分闸控制指令，由状态检测单元检测微型断路器执行装置是否处于分闸或合闸状态，若微型断路器处于分闸状态，且信号收发单元接收到合闸控制指令；或者若微型断路器处于合闸状态，且信号收发单元接收到分闸控制指令，则执行步骤3）；若信号收发单元接收到的分合闸指令正好为微型断路器此时的合分闸状态，则执行步骤12）；

3）控制单元控制电机转动，进行分闸或合闸动作时，电机为逆时针旋转；进行分闸动作时，电机为顺时针旋转；

4）控制单元是否检测到电机停转信号，若是，则分别执行步骤11）和步骤12）；若否，则执行步骤5）；

5）电机过流检测电路是否检测到电机动作时的电流超过电流阈值，若是，则向控制单元发送信号，并执行步骤7）；若否，则执行步骤6）；

6）电机超时检测电路是否检测到电机分合闸动作过程的时间超过时间阈值，若是，则向控制单元发送信号，并执行步骤7）；若否，则继续执行步骤3）；

7）启动自动重分合闸控制单元，使电机复位并重新进行分闸或合闸动作，用户能够通过重分合闸次数设定子单元设定重分合闸的次数；

8）重分合闸是否到位，即控制单元是否接收到电机停转信号并且微型断路器执行装置处于分闸或合闸的时间超过1s，若是，则执行步骤12）；若否，则执行步骤9）；

9）继续复位并进行重新合闸或分闸，判读重分合闸次数是否超过用户设定的次数，若是，则执行步骤10）；若否，则继续执行步骤7）；

10）由信号收发单元向远程控制端发出警告信号；

11）控制单元接收到电机停转信号，电机停转；

12）微型短路器执行装置分闸或合闸结束。