專利名稱：一種防高溫節能環保型低壓開關柜的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于低壓開關柜技術領域，尤其涉及一種新型的防高溫節能環保型低 壓開關柜。
背景技術：
低壓開關柜對配電線路進行調節和控制，對柱上開關進行監控，完成遙測、遙控、 遙信，故障檢測功能，執行配電主站下發的命令，實現故障定位、故障隔離和非故障區域快 速恢復供電等功能，廣泛應用于各種工業控制系統。傳統的低壓開關柜(圖1)采用隔間式的箱體，而這種一體化的箱體結構復雜、制 造工藝困難、成本高、布局固定，不利于內部電氣元件的查看、更換。而且傳統的低壓開關柜 箱體通常采用金屬材料，室外開關柜白天受到太陽的直射，金屬材料受熱升溫快，對內部電 氣元件的工作正常性造成了一定影響。
實用新型內容本實用新型的目的在于針對傳統開關柜的不足，提供一種防高溫節能環保型低壓 開關柜。本實用新型的目的是通過以下技術方案實現的一種防高溫節能環保型低壓開關 柜，它主要由內外兩廂式箱體部分和防高溫控制系統部分組成。所述內外兩廂式箱體部分 主要由一個外廂和若干個內廂組成，內廂置于外廂的承托板上，并通過懸掛環和承重環的 配合相連接；所述防高溫控制系統部分由測溫模塊、控制模塊和制冷模塊依次相連組成。進一步地，所述測溫模塊主要由熱電偶TE、電壓放大器Z1、電阻R1、電阻&和電阻 R3組成。所述控制模塊控制模塊主要由A/D轉換器U1、單片機U2、D/A轉換器U3、電阻R4、電 阻&、可變電阻Rf、電容C1、電容C2,電容C3、電解電容C4、晶振E1、二極管D1、電壓放大器Z2、 開關K、六反相斯密特觸發器H組成。所述制冷模塊主要由三極管VT、繼電器J、二極管D2、 太陽能電池板S和若干個半導體制冷片T組成。本實用新型的有益效果是(1)內外兩廂式的箱體結構，具有雙重隔熱的效果。(2)內外兩廂通過可拆式的連接方式進行連接，使得內外廂制造工藝簡單、布局靈 活、容易分離拆卸，利于內部電氣元件的查看和更換。(3)內外兩廂采用不同的材料，外廂采用SMC非金屬復合材料，加強隔熱效果，減 少熱量的傳遞；內廂采用冷軋鋼金屬材料，達到防電磁干擾效果，并有利于內部半導體制冷 片的熱量傳出。(4)防高溫控制系統，對內部進行溫度監測、智能降溫，達到防高溫效果。(5)太陽能電池板的使用，既達到了隔熱效果，又為防高溫控制系統提供輔助能 量，起到節能環保作用。
圖1為傳統開關柜結構圖；圖2為半導體制冷原理圖；圖3為半導體制冷片結構圖；圖4為開關柜結構框圖，其中，(a)是箱體結構示意圖，(b)是防高溫控制系統；圖5為開關柜箱體和防高溫控制系統位置關系圖；圖6為內外廂連接圖；圖7為防高溫控制系統電路圖；圖8為防高溫控制系統的工作流程；圖中，陶瓷片1、金屬片2、外廂3、內廂4、半導體制冷片5、測溫熱電偶6、太陽能電 池板7、鉚釘8、承托板9、懸掛環10、承重環11。
具體實施方式
半導體制冷又稱熱電制冷或溫差電制冷，是五十年代末發展起來的一種制冷技 術。半導體制冷的基本元件是熱電偶，利用兩種不同半導體材料(P型和η型)組成熱電偶。 如圖2所示。當直流電源接通時，兩種材料中的電子和空穴在跨越P-N結的過程中吸熱和 放熱，因此上面吸熱，溫度降低，形成冷端，下面放熱，溫度升高，形成熱端。防高溫控制系統 就是利用半導體的熱電制冷效應，達到防高溫效果。利用熱電制冷原理，將無數對ρ-η半導 體交錯連接起來，就可以組成一個半導體制冷片(如圖3所示)。其中半導體材料采用ρ型 及η型Bi2Te3Ib2Te3-Sb2Sii3的準三元合金材料，ρ-η半導體的連接片為金屬片2，金屬片2 外表面各加一層陶瓷片1，組成半導體制冷片。如圖4所示，本實用新型新型防高溫節能環保型開關柜由內外兩廂式箱體部分和 防高溫控制系統部分組成。內外兩廂式箱體部分主要由一個外廂和置于外廂內的若干個內 廂組成。防高溫控制系統部分由測溫模塊、控制模塊、制冷模塊依次相連組成。外廂采用非 金屬復合材料，內廂采用金屬材料。如圖5所示，所述箱體部分和防高溫控制系統的位置關系。防高溫控制系統中，測 溫模塊的測溫熱電偶6和制冷模塊的半導體制冷片5放置在內廂4，制冷模塊的太陽能電池 板7覆蓋在外廂3上表面。如圖6所示，內外兩廂式箱體部分，承重環11和承托板9通過鉚釘8固定在外廂3 上，內廂4置于承托板9上，內廂4的懸掛環10與承重環11相配合，從而構成雙重結構連接。圖7示出本實用新型新型防高溫節能環保型開關柜的防高溫控制系統，防高溫控 制系統由測溫模塊(圖7a)、控制模塊(圖7b)、制冷模塊(圖7c)組成。測溫模塊、制冷模 塊分別連接到控制模塊。圖7 (a)中，測溫模塊主要由熱電偶TE、電壓放大器\、電阻R1、電阻R2、電阻R3組 成，其中熱電偶的TE —端連接到電阻隊的一端，電阻隊的另一端分別連接到電壓放大器Z 的反相輸入端和電阻&的一端，電阻&的另一端連接到電壓放大器&的輸出端，電阻R3的 一端連接到電壓放大器\的同相輸入端，電壓放大器\的輸出端連接到圖7 (b)的A/D轉 換器U1,熱電偶TE的另一端、電壓放大器的負電源端和電阻R3的另一端接地。[0028]圖7 (b)中，控制模塊主要由A/D轉換器U1、單片機U2、D/A轉換器U3、電阻R4、電阻 &、可變電阻Rf、電容C1、電容C2,電容C3、電解電容C4、晶振E1、二極管D1、電壓放大器Z2、開 關K、六反相斯密特觸發器H組成，其中，A/D轉換器仏可以采用深圳市訊騰科技有限公司 ADC0801型號的產品、單片機隊可以采用北京顯周科技有限公司AT80C51型號的產品、D/A 轉換器U3可以采用深圳市聯微興科技有限公司DAC0832型號的產品，六反相斯密特觸發器 H可以采用浙江省溫嶺市紅旗山電子工藝品廠的⑶40106型號的產品，但均不限于此。A/D轉換器U1和D/A轉換器U3分別通過并行口總線和單片機U2連接。測溫模塊 中的電壓放大器\的輸出端和A/D轉換器U1中的UIN(+)端(10腳)相連，A/D轉換器U1的 D。 叫端(13 20腳)通過8位并行口總線和單片機U2WPatl ~7端(1 8腳)相 連，A/D轉換器U1中的云萬端03腳)連接到單片機U2的RD端(14腳)、D/A轉換器U3的
端O腳)，A/D轉換器U1中的而端02腳)連接到單片機U2的WR端(14腳)，A/D轉 換器U1的巧端04腳)連接到單片機U2的P2.4端05腳)，A/D轉換器U1的J^端(21 腳)連接到單片機U2的P2.3端(24腳)，電容C1的一端連接到A/D轉換器U1的CLK端(9 腳)和電阻R4的一端，電阻R4的另一端連接到A/D轉換器U1的CLKR端(8腳)，A/D轉換 器U1的Uinh端(11腳)、AGND端(12腳)、DGND端(13腳)和電容C1的另一端連接到地 端。單片機隊中的RST端(9腳)連接到六反相斯密特觸發器H的輸出端，六反相斯密特觸 發器H的輸入端分別連接到二極管D1的正極端、電解電容C4的正極端、開關K的一端和電 阻&的一端，二極管D1的負極端、電阻&的另一端連接到電源，開關K的另一端和電解電 容C4的負極端接地，單片機U2 WXTALl端(19腳)分別連接到晶振E1的一端和電容C2的 一端，單片機U2的XTAL2端(18腳)連接到晶振E1的另一端、電容C3的一端，單片機U2的 GND端(20腳)、電容C2的另一端和電容C3的另一端接地，單片機U2的P0.7 Pao端(32 39腳)連接到D/A轉換器U1的D7 D0,單片機U2的P2.2端(23腳)連接到圖7 (c)的三極 管基極，D/A轉換器U3的Vcc端(20腳)和Veef端(8腳)分別連接到12V和5V的電源，D/ A轉換器仏的^端(11腳)連接到電壓放大器&的負極輸入端，電壓放大器&的輸出端 Vott連接到可變電阻&的一端和圖7(c)的繼電器J的常開端，可變電阻&的另一端連接到 D/A轉換器U3的Rfb端(9腳)，電壓放大器\的正電源端連接到12V的電源，D/A轉換器U3 的5端(1 腳)、AGND 端(3 腳)、DGND 端(10 腳)、I02 端(12 腳)、J^端(17 腳)、^；端 (18腳)和電壓放大器&的正極端、電源負電源端分別連接到地端。圖7(c)中，制冷模塊主要由三極管VT、繼電器J、二極管D2、太陽能電池板S和若 干個半導體制冷片Τ( \、Τ2……)組成，其中，三極管VT的集電極連接到電源，三極管VT的 發射極連接到繼電器J的線圈一端，繼電器J的常閉端連接到二極管D2的負極端，繼電器 J的公共端連接到半導體制冷片T的一端，二極管D2的正極端連接到太陽能電池板S的正 極端，繼電器J的線圈另一端、太陽能電池板S的負極端和半導體制冷片T的另一端分別接 地。本實用新型的防高溫控制系統的工作流程如圖8所示，可分為以下步驟1.對系統的硬件參數進行初始化。2.測溫模塊測量溫度，輸出信號。3.控制模塊比較信號值和初始化設定的閥值，判斷信號值是否大于閥值，選擇制 冷模塊的工作模式。若是，步驟4;若否，步驟5。[0035]4.進入智能制冷模式，開啟制冷模塊停止太陽能電池板供能，根據信號值的大 小，調節提供給制冷模塊的電壓能大小，控制制冷強度。5.進入節能制冷模式，關閉制冷模塊直接利用太陽能電池板提供制冷能量。
權利要求1.一種防高溫節能環保型低壓開關柜，其特征在于，它主要由內外兩廂式箱體部分和 防高溫控制系統部分組成；所述內外兩廂式箱體部分主要由一個外廂和若干個內廂組成， 內廂置于外廂的承托板上，并通過懸掛環和承重環的配合相連接；所述防高溫控制系統部 分由測溫模塊、控制模塊和制冷模塊依次相連組成。
2.根據權利要求1所述的防高溫節能環保型低壓開關柜，其特征在于，所述測溫模塊 主要由熱電偶TE、電壓放大器Zp電阻R1、電阻&和電阻R3組成；其中，所述熱電偶TE —端 連接到電阻R1 —端，電阻R1的另一端分別連接到電壓放大器Z的反相輸入端和電阻&的 一端，電阻&的另一端連接到電壓放大器\的輸出端，電阻R3的一端連接到電壓放大器Z1 的同相輸入端，熱電偶TE的另一端、電壓放大器\的負電源端和電阻R3的另一端接地。
3.根據權利要求1所述的防高溫節能環保型低壓開關柜，其特征在于，所述控制模塊 控制模塊主要由A/D轉換器U1、單片機U2、D/A轉換器U3、電阻R4、電阻&、可變電阻Rf、電容 C1^電容C2、電容C3、電解電容C4、晶振E1、二極管Dp電壓放大器Z2、開關K、六反相斯密特觸 發器H組成；其中，所述A/D轉換器U1和D/A轉換器U3分別通過并行口總線和單片機U2連 接；電容C1的一端連接到A/D轉換器U1和電阻R4的一端，電阻R4的另一端連接到A/D轉換 器U1,電容C1的另一端接地；六反相斯密特觸發器H的輸出端接單片機U2，六反相斯密特觸 發器H的輸入端分別連接到二極管D1的正極、電解電容C4的正極、開關K的一端和電阻& 的一端，二極管D1的負極、電阻&的另一端連接電源，開關K的另一端和電解電容C4的負 極端接地，晶振E1的兩端分別接電容C1和電容C2的一端，電容C1和電容C2的另一端接地， 電壓放大器\的輸出端接可變電阻&的一端。
4.根據權利要求1所述的防高溫節能環保型低壓開關柜，其特征在于，所述制冷模塊 主要由三極管VT、繼電器J、二極管D2、太陽能電池板S和若干個半導體制冷片T組成；其 中，所述三極管VT的集電極連接到電源，三極管VT的發射極連接到繼電器J的線圈一端， 繼電器J的常閉端連接到二極管込的負極端，繼電器J的公共端連接到半導體制冷片T的 一端，二極管D2的正極端連接到太陽能電池板S的正極端，繼電器J的線圈另一端、太陽能 電池板S的負極端和半導體制冷片T的另一端分別接地。
專利摘要本實用新型公開了一種防高溫節能環保型低壓開關柜，它由內外兩廂式的箱體部分和防高溫控制系統部分組成；所述內外兩廂式箱體部分主要由一個外廂和若干個內廂組成，外廂和內廂通過懸掛環和承托板的雙重結構連接；所述防高溫控制系統部分由測溫模塊、控制模塊、制冷模塊依次相連組成；內外兩廂式的箱體結構，具有雙重隔熱的效果，內外兩廂通過可拆式的連接方式進行連接，使得內外廂制造工藝簡單、布局靈活、容易分離拆卸，利于內部電氣元件的查看和更換，防高溫控制系統對內部進行溫度監測、智能降溫，達到防高溫效果；太陽能電池板的使用，既達到了隔熱效果，又為防高溫控制系統提供輔助能量，起到節能環保作用。
文檔編號F25B21/00GK201860051SQ20102059061
公開日2011年6月8日 申請日期2010年11月2日 優先權日2010年11月2日
發明者王貝, 王進, 衣建剛, 陸國棟 申請人:浙江大學