一種多路智能配電箱的制作方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及配電技術領域，具體涉及一種多路智能配電箱。
【背景技術】
[0002]隨著科學技術的進步和電子新器件的推廣應用，人們對用電安全和災害防護越來越重視。而目前廣泛使用的配電箱在安全防護方面有待提高，不能針對各支路電流進行有效監視和報警。由于環境因素對用電安全有重要影響，尤其環境溫度、濕度，而目前現有的配電箱無法對周圍的溫濕度信息進行檢測并全面顯示。
【發明內容】
[0003]針對上述問題，本發明提供一種可以采集各路電壓、電流、環境溫濕度信息并進行顯示，根據設定的電壓、電流保護值進行報警的多路智能配電箱。
[0004]為解決上述問題，本發明采取的技術方案為:一種多路智能配電箱，一微處理器，用于接收信號、處理數據并控制外圍設備工作；
[0005]一時鐘模塊，用于向微處理器提供時間信息；一溫濕度測量模塊，用于向微處理器提供溫度、濕度測量值；一電流、電壓采樣模塊，用于總路電流、各支路電流以及進戶交流電壓的轉換以便于微處理器的采集和計算；一鍵盤模塊，用于輸入各項電流、電壓的保護值以及時鐘的調整；一顯示模塊，用于顯示總路和各支路的電壓值、電流值、電量值、環境的溫度和濕度值、當前的時間和日期；一報警模塊，受微處理器的控制，起到報警和指示作用；一電源模塊，為以上各模塊供電；
[0006]所述的微處理器，各引腳連接如下:第三十六、三十七引腳作為第一路I2C接口與溫濕度測量模塊連接；第三十一、三十二引腳作為第二路I2C接口與時鐘模塊連接；第十一至第十四引腳、第十七、十八引腳、第二十一至第二十四引腳作為模數轉換輸入接口，接電流、電壓采樣模塊；第二十七至第三十引腳作為鍵值輸入接口連接到鍵盤模塊；第一至第三引腳、第六十四、第四十六、第四十九至第五十五引腳以及第四十五引腳均連接至顯示模塊；第三十三、第三十四以及第四十四引腳連接至報警模塊；第三十九、第四十引腳作為晶振輸入接口 ；第七引腳作為上電復位引腳；第七、第四十七、四十八引腳連接至編程調試接口 ；第十五、十六引腳作為模數轉換電路的外部參考電壓輸入接口 ；第十九、二十引腳作為模數轉換電路的外部電源輸入接口 ；第十、第二十六、第三十八、第五十六、第五十七引腳作為微處理器的電源輸入接口 ；第九引腳、第二十五、第四十一引腳作為微處理器電源地線輸入接口。
[0007]所述的電流、電壓采樣模塊包括與微處理器第十一引腳連接的總路電流采樣電路、分別與微處理器第十三、十四、十七、十八以及第二十一至第二十四引腳連接的支路電流采樣電路、與微處理器第十二引腳連接的電壓采樣電路；總路電流采樣電路包括一運算放大器，其同相輸入端分別經兩分壓電阻構成零值參考點，其反相輸入端接入總路電流經錳銅電阻轉化后的交流電壓，其輸出端接至微處理器第十一引腳；支路電流采樣電路與總路電流采樣電路相同；電壓采樣電路將進戶交流電源兩端的電壓經分壓電阻分壓后接入與總路電流采樣電路相同的電壓采樣電路。總路電流采樣電路和支路電流采樣電路中運算放大器的正輸入端為零值參考點，將±1.5V的交流采樣電壓抬高到0-3V的范圍，便于微處理器的采集和計算。錳銅電阻的阻值為20毫歐，可將最大值為40A-75A的交流電流轉換為SOOmV-1500mV的交流電壓。電壓采樣電路中通過在進戶交流電源的兩端采取電壓分壓的方式，將正常220V的交流電壓轉換為±1.5V的交流采樣電壓。通過交流電壓和電流周期值的采集和累加，計算得出總路各各支路的瞬時功率、累計功率。同時參考根據前期設定的電壓和電流的保護值，起到電壓超壓和電流超限的保護，顯示和報警。
[0008]所述的時鐘模塊包括串行時鐘芯片，其VCC引腳分別經二極管接電源和紐扣電池，同時經濾波電容接地，其GND引腳直接接地，其Xl引腳和X2引腳接晶振，其SDA引腳和SCL引腳以I2C形式接微處理器第三十一、三十二引腳，并經上拉電阻接至電源。晶振頻率為32.768K，給串行時鐘芯片提供計時所需的標準時鐘信號。電源通電情況下由3V3電源為時鐘芯片供電，3V的紐扣電池在電源斷電的情況下，保證時鐘芯片的正常運行。
[0009]所述的溫濕度測量模塊包括溫濕度傳感器，其VCC引腳接電源并經濾波電容接地，其GND引腳直接接地，其DATA引腳和SCK引腳以I2C形式接微處理器第三十六、三十七引腳，并經上拉電阻接電源。
[0010]所述的鍵盤模塊包括四組按鍵，每組按鍵均包括第一按鍵和第二按鍵，第一按鍵和第二按鍵的一端均接地，第一按鍵另一端分別接微處理器第二十七至第三十引腳并經鍵值濾波電容接地，第二按鍵的另一端分別經鍵值上拉電阻接電源。四組按鍵主要是用于各項保護值的輸入以及時鐘的調整。按鍵在沒有按下時微處理器對應引腳電位是高電平，在有鍵按下時，微處理器對應引腳為低電平，通過軟件的去抖動延時，得到正確的鍵值。
[0011 ] 所述的顯示模塊包括液晶顯示器及背光驅動電路，所述的背光驅動電路包括PNP三極管，其發射極接電源，其基極通過限流電阻接微處理器第四十五引腳，其集電極作為輸出接至液晶顯示器的第十八引腳，液晶顯示器的第十四、十五引腳分別接電源和地，液晶顯示器的第一引腳為片選接口，第三引腳為地址接口，第四引腳為寫接口，第五引腳為讀接口，第六至第十三引腳為數據接口，第二引腳為復位接口，由電阻、電容組成上電復位電路，液晶顯示器第十六、十七引腳為工作方式接口。液晶顯示器主要是用于循環顯示總路和各支路的電壓值、電流值、電量值、環境的溫度和濕度值、當前的時間和日期；液晶顯示器與微處理器之間采用并行數據連接方式。通過背光驅動電路，可以控制液晶顯示器背光板的啟
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[0012]所述的報警模塊包括蜂鳴器報警電路和指示燈指示電路，所述的蜂鳴器報警電路包括蜂鳴器及NPN三極管，蜂鳴器的IN+引腳接電源，蜂鳴器的INl引腳接NPN三極管的集電極，NPN三極管的基極經限流電阻接微處理器第四十四引腳并經由電阻和電容組成的濾波電路與NPN三極管的發射極共同接地；所述的指示燈指示電路包括連接至微處理器第三十四引腳由上拉電阻和發光二極管組成的電源指示電路以及連接至微處理器第三十三引腳由上拉電阻和發光二極管組成的報警指示電路。由微處理器直接控制蜂鳴器和指示燈的啟停，達到報警和指示的作用。
[0013]本發明設計巧妙，使用方便，既可以采集各路電壓、電流、環境溫濕度信息進行顯示，又能夠根據設定的電壓、電流保護值進行報警，對用電安全和災難防護起到重要作用。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發明的原理框圖；
[0015]圖2為微處理器電路原理圖；
[0016]圖3為總路電流采樣電路原理圖；
[0017]圖4為電壓采樣電路原理圖；
[0018]圖5為第一支路電流采樣電路原理圖；
[0019]圖6為第二支路電流采樣電路原理圖；
[0020]圖7為第三支路電流采樣電路原理圖；
[0021]圖8為第四支路電流采樣電路原理圖；
[0022]圖9為第五支路電流采樣電路原理圖；
[0023]圖10為第六支路電流采樣電路原理圖；
[0024]圖11為第七支路電流采樣電路原理圖；
[0025]圖12為第八支路電流采樣電路原理圖；
[0026]圖13為時鐘模塊電路原理圖；
[0027]圖14為溫濕度測量模塊電路原理圖；
[0028]圖15為鍵盤模塊電路原理圖；
[0029]圖16為為顯示模塊電路原理圖；
[0030]圖17為報警模塊電路原理圖；
[0031]圖18為電源模塊電路原理圖；
[0032]圖19為電流、電壓采樣模塊的接口電路原理圖。
【具體實施方式】
[0033]一種多路智能配電箱，包括:一微處理器U1，用于接收信號、處理數據并控制外圍設備工作；一時鐘模塊，用于向微處理器提供時間信息；一溫濕度測量模塊，用于向微處理器提供溫度濕度測量值；一電流、電壓采樣模塊，用于總路電流、各支路電流以及進戶交流電壓的轉換以便于微處理器的采集和計算；一鍵盤模塊，用于輸入各項電流、電壓的保護值以及時鐘的調整；一顯示模塊，用于顯示總路和各支路的電壓值、電流值、電量值、環境的溫度和濕度值、當前的時間和日期；一報警模塊，受微處理器的控制，起到報警和指示作用；一電源模塊，為以上各模塊供電；
[0034]所述的微處理器Ul采用芯片DSPIC33FJ128MC506，各引腳連接如下:第三十六、三十七引腳作為第一路I2C接口與溫濕度測量模塊連接；第三十一、三十二引腳作為第二路I2C接口與時鐘模塊連接；第十一至第十四引腳、第十七、十八引腳、第二十一至第二十四引腳作為模數轉換輸入接口，接電流、電壓采樣模塊；第二十七至第三十引腳作為鍵值輸入接口連接到鍵盤模塊；第一至第三引腳、第六十四、第四十六、第四十九至第五十五引腳以及第四十五引腳均連接至顯示模塊；第三十三、第三十四以及第四十四引腳連接至報警模塊；第三十九、第四十引腳作為晶振輸入接口，接有由電容Cl、電容C2、電阻R1、晶振Yl組成的晶振電路；第七引腳作為上電復位引腳，接有由芯片U2和電阻R2組成的上電復位電路；第七、第四十七、四十八引腳連接至編程調試接口 Jl ;第十五、十六引腳作為模數轉換電路的外部參考電壓輸入接口，第十九、二十引腳作為模數轉換電路的外部電源輸入接口，第十六、十九引腳接電源3V3，第十五、二十引腳接模擬地，電源3V3與模擬地直接接有濾波電容C7、C8 ;第十、第二十六、第三十八、第五十六、第五十七引腳作為微處理器Ul的電源輸入接口，接電源VCC;第九引腳、第二十五、第四十一引腳作為微處理器Ul電源地線輸入接口接地，電源VCC和地之間接有濾波電容C3至C6 ;
[0035]所述的電流、電壓采樣模塊包括與微處理器Ul第十一