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1、(10)申请公布号 CN 102412552 A (43)申请公布日 2012.04.11 C N 1 0 2 4 1 2 5 5 2 A *CN102412552A* (21)申请号 201110350521.6 (22)申请日 2011.11.08 H02H 3/22(2006.01) H02H 3/05(2006.01) (71)申请人淮南万泰电子股份有限公司 地址 232089 安徽省淮南市潘集区平圩工业 园 (72)发明人李放 (74)专利代理机构北京双收知识产权代理有限 公司 11241 代理人王菊珍 解政文 (54) 发明名称 通用保护器 (57) 摘要 本发明公开了一种通用保护。
2、器，包括模拟量 输入电路、逻辑动作开关量输入电路、内置有模数 转换器的第一单片机、继电器输出电路、参数设置 开关量输入电路和第二单片机。可见，本发明的通 用保护器的处理器是由第一单片机和第二单片机 构成的双处理器结构，数据的输入输出处理则由 第一单片机和第二单片机结合完成，而且模拟量 输入的模数转换直接由内置有模数转换器的第一 单片机片内完成，因此，通用保护器的实时处理能 力得到了提高。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 4 页 附图 6 页 CN 102412565 A 1/2页 2 1.一种通用保护器，其特征在于。
3、，包括： 模拟量输入电路，用于接收模拟的采样电流信号、漏电电阻信号和采样电压信号，并将 其放大后输出； 逻辑动作开关量输入电路，用于接收并行输入的数字的逻辑动作信号，并将其串行输 出； 内置有模数转换器的第一单片机，用于将接收到的所述采样电流信号、所述漏电电阻 信号和所述采样电压信号进行模数转换，根据数字化的采样电流信号、漏电电阻信号、采样 电压信号和所述逻辑动作信号对应判断后端用电设备正否工作正常，如果工作异常，则输 出对应的逻辑动作控制信号至继电器输出电路，同时将处理结果输出至第二单片机； 继电器输出电路，用于接收所述第一单片机输出的所述逻辑动作控制信号，并据此控 制对应的继电器产生相应的。
4、逻辑动作； 参数设置开关量输入电路，用于输入参数设置开关量； 第二单片机，用于接收所述参数设置开关量输入电路输入的参数设置开关量，对整个 控制系统的参数进行设置，同时接收所述第一单片机输出的处理结果并将其发送至显示屏 实时显示。 2.根据权利要求1所述的通用保护器，其特征在于，所述第一单片机包括型号为 C8051F410的单片机，所述第二单片机包括型号为STC90C58的单片机及其外围电路，所述 第一单片机的第23管脚和第24管脚分别对应与所述第二单片机的第12管脚和第15管脚 相连。 3.根据权利要求2所述的通用保护器，其特征在于，所述模拟量输入电路包含若干路 采样电流信号输入电路、若干路漏。
5、电电阻信号输入电路、放大电路和至少一路采样电压信 号输入电路，其中， 每路所述采样电流信号输入电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一 电容和第一稳压管，第一电阻的一端和第二电阻的一端相连作为模拟的采样电流信号的输 入端，第一电阻的另一端分别与第三电阻的一端、第四电阻的一端和第一电容的一端相连， 第四电阻的另一端与第一稳压管的输出端作为模拟的采样电流信号的输出端，而第二电阻 的另一端、第三电阻的另一端、第一电容的另一端以及第一稳压管的输入端均接地； 每路所述漏电电阻信号输入电路包括第五电阻、第六电阻、第七电阻、第一二极管、第 二二极管和第二稳压管，第五电阻的一端和第六电阻的一端相连。
6、作为模拟的漏电电阻信 号的输入端，第六电阻的另一端分别与第二二极管的输入端以及第七电阻的一端相连，第 二二极管的输出端与第一二极管的输出端相连，第七电阻的另一端与第二稳压管的输出端 相连作为模拟的漏电电阻信号的输出端，第五电阻的另一端、第一二极管的输入端以及第 二稳压管的输入端均接地； 放大电路由若干个型号为LM224的运算放大器构成，所述运算放大器的同向输入端对 应与所述若干路采样电流信号输入电路和所述若干路漏电电阻信号输入电路的输出端相 连，所述运算放大器的反向输入端与其输出端相连后作为放大电路的输出端，与所述第一 单片机的信号输入端对应相连。 4.根据权利要求3所述的通用保护器，其特征在。
7、于，所述逻辑动作开关量输入电路包 括若干路第一光耦隔离电路和两个型号为74LS166的并入串出移位寄存器，每路所述第一 权 利 要 求 书CN 102412552 A CN 102412565 A 2/2页 3 光耦隔离电路的输出端与所述并入串出移位寄存器的并行输入端对应相连，其中一个并入 串出移位寄存器的输出端与另一个并入串出移位寄存器的第1管脚相连，该另一个并入串 出移位寄存器的输出端作为所述逻辑动作开关量输入电路的串行输出端。 5.根据权利要求4所述的通用保护器，其特征在于，所述继电器输出电路包括依次相 连的型号为74LS164的串入并出移位寄存器、型号为SN74HC574的D触发器和若。
8、干路结构 相同的继电器电路，每路继电器电路包括依次相连的第二光耦隔离电路、三极管开关电路 和输出继电器，所述串入并出移位寄存器的第1管脚和第2管脚与所述第一单片机的第26 管脚相连，所述串入并出移位寄存器的第8管脚与所述第一单片机的第25管脚相连。 6.根据权利要求5所述的通用保护器，其特征在于，所述参数设置开关量输入电路包 括若干路第三光耦隔离电路，每路所述第三光耦隔离电路的对应与所述第二单片机的信号 输入端相连。 7.根据权利要求6所述的通用保护器，其特征在于，还包括与所述第二单片机相连的 通讯接口，所述通讯接口包括若干路第四光耦隔离电路、以及MAX485芯片及其外围电路。 8.根据权利要。
9、求7所述的通用保护器，其特征在于，还包括与上述电路设置于同一电 路板上的电源电路。 权 利 要 求 书CN 102412552 A CN 102412565 A 1/4页 4 通用保护器 技术领域 0001 本发明涉及一种用电安全保护装置，尤其涉及一种通用保护器。 背景技术 0002 保护器是指针对用电设备提供用电安全保护的装置，它内置有智能的防高压装 置，在电器遭遇瞬间高电压等异常情况下，会智能启动内部保护装置，确保后端用电设备的 用电安全。目前现有的保护器的模拟量输入要采用单独设立的AD转换模块对信号进行模 数转换，转换后的信号再送至处理芯片进行处理，这样一来其实时较差，不能满足要求。 发。
10、明内容 0003 本发明的目的在于提供一种实时性好的通用保护器。 0004 为达到上述目的，本发明提供了一种通用保护器，包括： 0005 模拟量输入电路，用于接收模拟的采样电流信号、漏电电阻信号和采样电压信号， 并将其放大后输出； 0006 逻辑动作开关量输入电路，用于接收并行输入的数字的逻辑动作信号，并将其串 行输出； 0007 内置有模数转换器的第一单片机，用于将接收到的所述采样电流信号、所述漏电 电阻信号和所述采样电压信号进行模数转换，根据数字化的采样电流信号、漏电电阻信号、 采样电压信号和所述逻辑动作信号对应判断后端用电设备正否工作正常，如果工作异常， 则输出对应的逻辑动作控制信号至继。
11、电器输出电路，同时将处理结果输出至第二单片机； 0008 继电器输出电路，用于接收所述第一单片机输出的所述逻辑动作控制信号，并据 此控制对应的继电器产生相应的逻辑动作； 0009 参数设置开关量输入电路，用于输入参数设置开关量； 0010 第二单片机，用于接收所述参数设置开关量输入电路输入的参数设置开关量，对 整个控制系统的参数进行设置，同时接收所述第一单片机输出的处理结果并将其发送至显 示屏实时显示。 0011 本发明的通用保护器，所述第一单片机包括型号为C8051F410的单片机，所述第 二单片机包括型号为STC90C58的单片机及其外围电路，所述第一单片机的第23管脚和第 24管脚分别对。
12、应与所述第二单片机的第12管脚和第15管脚相连。 0012 本发明的通用保护器，所述模拟量输入电路包含若干路采样电流信号输入电路、 若干路漏电电阻信号输入电路、放大电路和至少一路采样电压信号输入电路，其中， 0013 每路所述采样电流信号输入电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、 第一电容和第一稳压管，第一电阻的一端和第二电阻的一端相连作为模拟的采样电流信 号的输入端，第一电阻的另一端分别与第三电阻的一端、第四电阻的一端和第一电容的一 端相连，第四电阻的另一端与第一稳压管的输出端作为模拟的采样电流信号的输出端，而 第二电阻的另一端、第三电阻的另一端、第一电容的另一端以及第一稳压管的输。
13、入端均接 说 明 书CN 102412552 A CN 102412565 A 2/4页 5 地； 0014 每路所述漏电电阻信号输入电路包括第五电阻、第六电阻、第七电阻、第一二极 管、第二二极管和第二稳压管，第五电阻的一端和第六电阻的一端相连作为模拟的漏电电 阻信号的输入端，第六电阻的另一端分别与第二二极管的输入端以及第七电阻的一端相 连，第二二极管的输出端与第一二极管的输出端相连，第七电阻的另一端与第二稳压管的 输出端相连作为模拟的漏电电阻信号的输出端，第五电阻的另一端、第一二极管的输入端 以及第二稳压管的输入端均接地； 0015 放大电路由若干个型号为LM224的运算放大器构成，所述运算。
14、放大器的同向输入 端对应与所述若干路采样电流信号输入电路和所述若干路漏电电阻信号输入电路的输出 端相连，所述运算放大器的反向输入端与其输出端相连后作为放大电路的输出端，与所述 第一单片机的信号输入端对应相连。 0016 本发明的通用保护器，所述逻辑动作开关量输入电路包括若干路第一光耦隔离电 路和两个型号为74LS166的并入串出移位寄存器，每路所述第一光耦隔离电路的输出端与 所述并入串出移位寄存器的并行输入端对应相连，其中一个并入串出移位寄存器的输出端 与另一个并入串出移位寄存器的第1管脚相连，该另一个并入串出移位寄存器的输出端作 为所述逻辑动作开关量输入电路的串行输出端。 0017 本发明的。
15、通用保护器，所述继电器输出电路包括依次相连的型号为74LS164的串 入并出移位寄存器、型号为SN74HC574的D触发器和若干路结构相同的继电器电路，每路继 电器电路包括依次相连的第二光耦隔离电路、三极管开关电路和输出继电器，所述串入并 出移位寄存器的第1管脚和第2管脚与所述第一单片机的第26管脚相连，所述串入并出移 位寄存器的第8管脚与所述第一单片机的第25管脚相连。 0018 本发明的通用保护器，所述参数设置开关量输入电路包括若干路第三光耦隔离电 路，每路所述第三光耦隔离电路的对应与所述第二单片机的信号输入端相连。 0019 本发明的通用保护器，还包括与所述第二单片机相连的通讯接口，所述。
16、通讯接口 包括若干路第四光耦隔离电路、以及MAX485芯片及其外围电路。 0020 本发明的通用保护器，还包括与上述电路设置于同一电路板上的电源电路。 0021 本发明的通用保护器的处理器是由第一单片机和第二单片机构成的双处理器结 构，数据的输入输出处理则由第一单片机和第二单片机结合完成，而且模拟量输入的模数 转换直接由内置有模数转换器的第一单片机片内完成，因此，通用保护器的实时处理能力 得到了提高。 附图说明 0022 图1为本发明的通用保护器的电路框图； 0023 图2为本发明的通用保护器的第二单片机部分的电路原理图； 0024 图3为本发明的通用保护器的第一单片机部分的电路原理图； 00。
17、25 图4为本发明的通用保护器的显示器接口部分的电路原理图； 0026 图5为本发明的通用保护器的通讯接口部分的电路原理图； 0027 图6为本发明的通用保护器的继电器输出电路部分的电路原理图； 0028 图7为本发明的通用保护器的模拟量输入电路部分的电路原理图； 说 明 书CN 102412552 A CN 102412565 A 3/4页 6 0029 图8为本发明的通用保护器的逻辑动作开关量输入电路部分的电路原理图； 0030 图9为本发明的通用保护器的参数设置开关量输入电路部分的电路原理图； 0031 图10为本发明的通用保护器的电源部分的电路原理图。 具体实施方式 0032 下面结合。
18、附图对本发明的具体实施方式进行详细描述： 0033 参考图1所示，本实施例的通用保护器主要包括模拟量输入电路，用于接收模拟 的采样电流信号、漏电电阻信号和采样电压信号，并将其放大后输出；逻辑动作开关量输入 电路，用于接收并行输入的数字的逻辑动作信号，并将其串行输出；内置有模数转换器的第 一单片机，用于将接收到的采样电流信号、漏电电阻信号和采样电压信号进行模数转换，根 据数字化的采样电流信号、漏电电阻信号、采样电压信号和逻辑动作信号对应判断后端用 电设备正否工作正常，如果工作异常，则输出对应的逻辑动作控制信号至继电器输出电路， 同时将处理结果输出至第二单片机；继电器输出电路，用于接收第一单片机输。
19、出的逻辑动 作控制信号，并据此控制对应的继电器产生相应的逻辑动作，从而实现对各类用电设备的 短路、断相过载、过压、欠压、漏电闭锁等故障实现保护功能；参数设置开关量输入电路，用 于输入参数设置开关量；第二单片机，用于接收参数设置开关量输入电路输入的参数设置 开关量，对整个控制系统的参数进行设置，同时接收第一单片机输出的处理结果并将其发 送至显示屏实时显示；通讯接口，用于实现通用保护器与上位机之间的通讯，从而实现遥 测、遥信(比如远程查看开关状态)、遥调、遥控；以及与上述电路设置于同一电路板上且用 于为这些电路供电的电源电路(图中未画出)。 0034 参考图2和图4所示，第一单片机为型号为C805。
20、1F410的单片机，第二单片机为型 号为STC90C58的单片机及其外围电路，第一单片机的第23管脚和第24管脚分别对应与第 二单片机的第12管脚和第15管脚相连。 0035 结合图3和图2所示，显示屏是型号为OCMJ4X8C的液晶显示屏。 0036 结合图5和图2所示，还包括与第二单片机相连的通讯接口，通讯接口包括若干路 第四光耦隔离电路、以及MAX485芯片及其外围电路。 0037 结合图6和图4所示，继电器输出电路包括依次相连的型号为74LS164的串入并 出移位寄存器、型号为SN74HC574的D触发器和若干路结构相同的继电器电路，每路继电器 电路包括依次相连的第二光耦隔离电路、三极管。
21、开关电路和输出继电器，串入并出移位寄 存器的第1管脚和第2管脚与第一单片机的第26管脚相连，串入并出移位寄存器的第8管 脚与第一单片机的第25管脚相连。 0038 结合图7和图4所示，模拟量输入电路包含6路采样电流信号输入电路、2路漏电 电阻信号输入电路、放大电路和1路采样电压信号输入电路(图中未画出)，其中，每路采样 电流信号输入电路包括第一电阻(例如R48)、第二电阻(例如R30)、第三电阻(例如R49)、 第四电阻(例如R20)、第一电容(例如C4)和第一稳压管(例如Z4)，第一电阻的一端和第 二电阻的一端相连作为模拟的采样电流信号的输入端，第一电阻的另一端分别与第三电阻 的一端、第四电。
22、阻的一端和第一电容的一端相连，第四电阻的另一端与第一稳压管的输出 端作为模拟的采样电流信号的输出端，而第二电阻的另一端、第三电阻的另一端、第一电容 的另一端以及第一稳压管的输入端均接地。 说 明 书CN 102412552 A CN 102412565 A 4/4页 7 0039 每路漏电电阻信号输入电路包括第五电阻(例如R35)、第六电阻(例如R3)、第七 电阻(例如R36)、第一二极管(例如Z7)、第二二极管(例如Z8)和第二稳压管(例如Z5)， 第五电阻的一端和第六电阻的一端相连作为模拟的漏电电阻信号的输入端，第六电阻的另 一端分别与第二二极管的输入端以及第七电阻的一端相连，第二二极管的。
23、输出端与第一二 极管的输出端相连，第七电阻的另一端与第二稳压管的输出端相连作为模拟的漏电电阻信 号的输出端，第五电阻的另一端、第一二极管的输入端以及第二稳压管的输入端均接地。 0040 放大电路由若12个型号为LM224的运算放大器构成，其中9个运算放大器的同向 输入端对应与采样电流信号输入电路和若干路漏电电阻信号输入电路的输出端相连，运算 放大器的反向输入端与其输出端相连后作为放大电路的输出端，与第一单片机的信号输入 端对应相连，而其他的3个运算放大器作为扩展备用。 0041 结合图8和图4所示，逻辑动作开关量输入电路包括13路第一光耦隔离电路和两 个型号为74LS166的并入串出移位寄存器。
24、，每路第一光耦隔离电路的输出端与并入串出移 位寄存器的并行输入端对应相连，其中一个并入串出移位寄存器的输出端与另一个并入串 出移位寄存器的第1管脚相连，该另一个并入串出移位寄存器的输出端作为逻辑动作开关 量输入电路的串行输出端。 0042 结合图9和图2所示，参数设置开关量输入电路包括5路第三光耦隔离电路，每路 第三光耦隔离电路的对应与第二单片机的信号输入端相连。 0043 结合图10所示，电源电路包括有型号为MYD03-12S05的电源模块构成的开关电 源、由型号为DY05S05S-1W电源模块构成的5V电源、12V稳压电源和24V稳压电源。为了 抗干扰，现有保护器的开关电源一般与继电器输出。
25、电路等其他电路所在电路板隔离，即其 开关电源设在与继电器输出电路等其他电路所在电路板之外的电路板上，这样就会增大保 护器的体积。而本实施例的通用保护器的开关电源与继电器输出电路等其他同在一个电路 板，从而减小了保护器的体积，也约了成本，但由于电路上多处设置有光耦隔离电路，通用 保护器的开关电源并不会对同在一个电路板的其他电路造成干扰。 0044 以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进 行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方 案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。 说 明 书CN 1024125。
26、52 A CN 102412565 A 1/6页 8 图1 图2 说 明 书 附 图CN 102412552 A CN 102412565 A 2/6页 9 图3 图4 图5 说 明 书 附 图CN 102412552 A CN 102412565 A 3/6页 10 图6 说 明 书 附 图CN 102412552 A CN 102412565 A 4/6页 11 图7 说 明 书 附 图CN 102412552 A CN 102412565 A 5/6页 12 图8 说 明 书 附 图CN 102412552 A CN 102412565 A 6/6页 13 图9 图10 说 明 书 附 图CN 102412552 A 。