用于核相仪远程端的单键多用开关系统的制作方法

本发明涉及一种按键操作系统，尤其涉及一种用于核相仪远程端的单键多用开关系统。

背景技术：

在电力系统实际运行过程中经常需要进行核相工作，变电站和输电线路在新建、改建和扩建后投入运行前，以及输电线路检修完毕、向用户送电前，都必须进行三相电路核相试验，以确保投运的电力设备三相相序一致。

目前，国内高压电力线路核相均主要有本地有线核相、本地无线核相和远程无线核相三种方式。但现阶段的无线核相系统需要核相的甲乙两地分别进行单独测量，然后两地的测量人员再电话沟通进行数据比对，进而得出核相结果。测量过程繁琐，还可能出现人为因素的误差(如测量人员读错或听错数据等)等。

因此，我公司研发了一款不需要在两地分别留有测量人员进行测量的远程智能核相仪(已同日申请专利)，它设计有主站端和远程端。主站端放置在中心电站，其他地区一个工作人员使用远程端便可轻松得出测量结果。

在研发时发现，为了在远程端启动主站端，需要设计主站端启动模块，不仅麻烦，而且增加了成本。而且，在设计远程端的电源模块时发现，目前可供选择的电源开关方式只有两种，一种是机械开关，另一种是电子开关。机械开关就是以物理机械触碰的形式将电路达到开与关的状态，但是机械开关因为有磨损以及人力的使用不当，经常会导致机械开关的损坏，特别是在核相仪上使用时，经常会因为频繁的开关导致使用寿命缩短。电子开关就是以电流的形式将通路达到开与关的状态，这种开关具有安全、简洁的优点，主要是电流通路中用电子元件控制电路的开与关的开关，例如手机及手提电脑等都是这种开关；但由于在关闭时，微控制器必须一直保持在休眠状态下才能检测到开启请求，这就造成了额外的电能损耗；虽然这部分电能损耗很少，但在有些情况下将会导致重大损失，如因为这部分损耗导致电池仍在持续放电，时间长了，电池便会因为过放电而损坏，无法充电再次使用。

因此，研发人员结合主站端开启和远程端电源模块在关机时实现零损耗两种方案，以操作简单、低成本、零损耗的目标为出发点，设计出了一款用于核相仪远程端的单键多用开关系统。

技术实现要素：

本发明的目的在于给出一种操作简单、低成本、零损耗的用于核相仪远程端的单键多用开关系统。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：一种用于核相仪远程端的单键多用开关系统，其特征在于，它包括点动按键KEY、二极管D1、三极管Q1、继电器KM、微控制器、GSM通信模块和指示灯，

所述三极管Q1、继电器KM的线圈和电池组成一个回路，所述三极管Q1的基极与微控制器的I/O1引脚连接，所述二极管D1与继电器KM的线圈反向并联；

所述继电器KM的公共触点连接微控制器的GND引脚，常闭触点连接微控制器的I/O2引脚，常开触点连接电池的负极；

所述点动按键KEY将电池的负极、微控制器的I/O2引脚和继电器KM的常闭触点连接；

所述电池的正极与所述微控制器的VCC引脚连接，并在电池的正极上设置一电源接口V-MAIN，在所述继电器KM的公共触点上设置一个接地接口GND；

所述GSM通信模块与所述微控制器的RXD引脚和TXD引脚连接，通过控制点动按键KEY可以启动GSM通信模块向核相仪的主站端发送信号；

所述指示灯包括主站工作信号指示灯L1，所述主站工作信号指示灯L1与微控制器的I/O3引脚连接。

进一步的，所述指示灯包括点动按键指示灯L2，所述点动按键指示灯L2与微控制器的I/O4引脚连接，按一次所述点动按键KEY，所述点动按键指示灯L2亮一次。

进一步的，连续点按三次所述点动按键KEY可以开启或关闭核相仪的主站端。

进一步的，所述GSM通信模块包括ME3000芯片、SIM CARD模块、接收线插头ANT1以及指示灯L3。

本发明的有益效果是：

它将主站端开启和远程端电源控制进行了集成，采用更少的元器件，更简单可靠地方法实现了两个功能的结合，使主站端开启不再需要额外设计控制模块，且克服了远程端机械开关或电子开关存在的弊端，简化了操作流程，节省了成本。

本发明的点动按键KEY的操作功能可以在微控制器中自定义，例如可以定义单机按键实现功能切换，双击按键实现控制某个设备的开启等。其效益是通过一个按键实现多种功能，使得电路的设计简化，器件的使用减少，总体使产品的成本低、维护性强、外观简洁和结构紧凑。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明的供电原理框图；

图2为本发明的电路原理图；

具体实施方式

下面结合附图1-2对本发明的具体实施方式做详细说明：

首先，先结合图1，对本发明的供电原理进行说明。本发明的供电部分由点动按键KEY、三极管Q1、继电器KM和微控制器MCU构成，其中点动按键KEY、三极管Q1、继电器KM是三个独立的开关，继电器KM和点动按键KEY是机械开关，点动按键KEY只有在按下时其所断开的电路才导通，在不按时为断开状态，这里采用的继电器KM为常开继电器，即在未通电状态下为断开状态，在通电时为闭合状态；三极管Q1相当于一个电子开关，其开关状态由微控制器MCU控制，当微控制器MCU给三极管Q1基极高电平时三极管Q1断开，低电平时导通。

本发明的工作原理为：在关闭状态下，点动按键KEY、三极管Q1和继电器KM均处于断开状态，整个电路中没有任何电流通过，其功耗为零。当点动按键KEY按下时，微控制器MCU通电工作，接着微控制器MCU将三极管Q1导通，继而继电器KM通电，原先由点动按键KEY负责给微控制器MCU供电转换为由继电器KM导通负责给微控制器MCU供电。此时将不再需要点动按键KEY继续按下，松开点动按键KEY后，由三极管Q1和继电器KM复合给电路供电，构成导通回路，整个系统处于开启状态。在开启状态下，当点动按键KEY按下时微控制器可以根据I/O2引脚的高低电平的检测来进行功能的转换，即此时点动按键KEY可以作为功能性按键使用。

下面将结合图2详细介绍本发明的详细工作原理，本发明包括点动按键KEY、二极管D1、三极管、继电器KM、微控制器、GSM通信模块和指示灯。所述三极管、继电器KM的线圈和电池组成一个回路，所述三极管的基极与微控制器的I/O1引脚连接，所述二极管D1与继电器KM的线圈反向并联；所述继电器KM的公共触点连接微控制器的GND引脚，常闭触点连接微控制器的I/O2引脚，常开触点连接电池的负极；所述点动按键KEY将电池的负极、微控制器的I/O2引脚和继电器KM的常闭触点连接；所述电池的正极与所述微控制器的VCC引脚连接，并在电池的正极上设置一电源接口V-MAIN，在所述继电器KM的公共触点上设置一个接地接口GND，电源接口V-MAIN和接地接口GND是其他模块取电用的接口，如GSM通信模块的V‐MAIN引脚与电源接口V-MAIN连接，。所述GSM通信模块与所述微控制器的RXD引脚和TXD引脚连接，通过控制点动按键KEY可以启动GSM通信模块向核相仪的主站端发送信号；所述指示灯包括主站工作信号指示灯L1，所述主站工作信号指示灯L1与微控制器的I/O3引脚连接。

分析电路原理图可知，在电路中点动按键KEY、三极管Q1、继电器KM是三个独立的开关，在关闭状态下，点动按键KEY、三极管Q1、继电器KM均处于断开状态，系统电路中没有任何通路，故无电流通过，其功耗为零。在此电路中，假设电池Battery是5V直流电源，微控制器MCU为51系列单片机。首先来看继电器KM的线圈与三极管Q1组成的回路，在关闭状态下，由于三极管Q1的基极没有电压，所以三极管Q1为断开状态，因此继电器KM的线圈未形成通路，无电流通过，继电器KM也为断开状态。当点动按键KEY按下时，电池Battery负极通过按键导通，电流经过继电器KM的常闭触点到达微控制器MCU的GND端，微控制器MCU被供电处于工作状态，此时可设置为延时3秒后将I/O1口电平设置为低电平状态，其输出电压为0V，三极管的将会处于导通状态。此时继电器的线圈将有电流通过，线圈中的铁芯产生强大的电磁力，继电器将会由断开状态转变为闭合状态，即公共端将会从与2点连通立即转变为与1点连通，此时方可松开轻触按键。原先由轻触按键导通负责给微控制器供电转变为由继电器闭合为微控制器供电，微控制器又控制三极管导通为继电器供电，形成一个总的回路。至此，电路开关的开启功能已经完成，下面将是点动按键KEY的扩展功能和关机介绍。

启动扩展功能时电路已经处于开启状态，此时可以将I/O2引脚设置为输入功能，初始电平为高电平，当点动按键KEY按下时，I/O2引脚与电池负极连通，其电压被拉低至0V，这时微控制器MCU便可以检测到点动按键KEY按下的动作。继而可以在微控制器MCU中由执行程序判定其实现特定功能，例如连续点按三次所述点动按键KEY可以开启或关闭核相仪的主站端，点按N次可以实现由程序设定的其他程序。实现主站端启动和关闭的方式如下：如图2中所示，GSM通信模块与所述微控制器的RXD引脚和TXD引脚连接，GSM通信模块包括ME3000芯片、SIM CARD模块、接收线插头ANT1以及指示灯L3。可以通过控制点动按键KEY启动GSM通信模块向核相仪的主站端发送信号，主站端的GSM通信模块接收到远程端的GSM通信模块发来的信号后由休眠状态转为工作状态，这时，主站工作信号指示灯L1亮起，表明主站端开始工作。

关机功能就是在功能检测的原理上实现的，当微控制器MCU检测到在开机状态下，点动按键KEY被长按下3秒钟，即为收到关机指令，微控制器MCU将I/O2引脚设置为低电平。这样三极管Q1为断开状态，电流将无法通过。继电器KM的线圈将无电流通过，铁芯也不再有磁力，继电器KM将会由闭合状态转变为断开状态，公共端将会从与常开触点1连通转变为与常闭触点2连通，此时松开点动按键KEY则电路中三个开关均为断开状态，电路中将不会再有任何电流通过，为彻底的关闭状态。

为了能够能操作人员清楚的观察到点动按键KEY的按下次数，指示灯还包括点动按键指示灯L2，按一次所述点动按键KEY，所述点动按键指示灯L2亮一次。

本发明只利用一个点动按键KEY就可以实现主站端的启动和关闭，以及远程端电源的完全切断，使得电路的设计简化，器件的使用减少，总体使产品的成本低、维护性强、外观简洁和结构紧凑。

以上所述结合附图对本发明的优选实施方式和实施例作了详述，但是本发明并不局限于上述实施方式和实施例，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明思的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。