CN109406864A - 配网终端板卡遥信电压自动识别电路及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种配网终端板卡遥信电压自动识别电路及方法，对输入电压进行分压，使输出的采样电压保持在设定范围内；接收采样电压，每次上电第一次遥信电压判别及存储、遥信滤波、电压门限比较、故障逻辑判断和遥信输出；根据故障判断结果输出与遥信输出信号相应的光耦信号，并保证光耦信号与遥信输入信号相隔离。本发明能够实现大范围自适应YX电压输入，省掉众多生产环节问题。

Description

配网终端板卡遥信电压自动识别电路及方法

技术领域

本发明涉及一种配网终端板卡遥信电压自动识别电路及方法。

背景技术

由于配网新规范不断出现，配电类和保护类设备终端产品对YX板卡多电压兼容方式需求明显，在实际应用中都是固定电压输入，如果按照技术规范要求额定电压55％以下可靠不动作、额定电压70％以上可靠动作的要求，需要更改不同板卡电压需要配置不同的分压电阻和器件，这将会造成需要形成多个质量配置管理文件以及多种元器件配单BOM，大大影响产品生产速度和现场维护难度。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种配网终端板卡遥信电压自动识别电路及方法，本发明能够实现遥信电压自动识别，保证上电后每路遥信电压独立自适应。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种配网终端板卡遥信电压自动识别电路，包括保护分压单元、数据采集处理单元和光耦输出单元，其中：

所述保护分压单元，被配置为对输入电压进行分压，使输出的采样电压保持在设定范围内，同时具有防止静电和放置浪涌的功能；

所述数据采集处理单元，被配置为接收采样电压，每次上电第一次遥信电压判别及存储、遥信滤波、电压门限比较、故障逻辑判断和遥信输出；

所述光耦输出单元，被配置为与数据采集处理单元的遥信输入信号相隔离，根据数据采集处理单元的故障判断结果输出与遥信输出信号相应的光耦信号。

进一步的，所述保护分压单元包括分压电阻、压敏电阻、二极管、瞬态二极管和电容，所述压敏电阻连接在输入电压端和接地端之间，所述输入电压端正接二极管后，通过多个串联的分压电阻连接接地端，所述瞬态二极管和电容分别并联在连接接地端的分压电阻上。

更进一步的，所述压敏电阻替换为空气放电管。

进一步的，所述分压电阻包括三个，为依次串联的第一电阻、第二电阻和第三电阻，且所述瞬态二极管和电容分别并联在第三电阻上。

进一步的，所述数据采集处理单元为单片机，其VSS端口连接保护分压单元的接地端，RA2端口连接瞬态二极管的输入端。

进一步的，所述光耦输出单元，包括光耦发光二极管和电源，所述光耦发光二极管的输入端一端与所述数据采集处理单元的RA3端口连接，另一端连接电源，且所述光耦发光二极管和电源均采用隔离供电。

进一步的，所述数据采集处理单元的电压门限比较中，设置两个电压门槛，分别为各输入遥信电压的55％和70％。

一种配网终端板卡遥信电压自动识别方法，包括以下步骤：

对输入电压进行分压，使输出的采样电压保持在设定范围内；

接收采样电压，每次上电第一次遥信电压判别及存储、遥信滤波、电压门限比较、故障逻辑判断和遥信输出；

根据故障判断结果输出与遥信输出信号相应的光耦信号，并保证光耦信号与遥信输入信号相隔离。

上电后经过分压保护电路，首先判别遥信电压是否在0～3.3V采集范围内，否则认为是故障遥信，程序通过设定延时的前后两次采样对比如果两次一样且与CPU内部flash上次存储遥信电压最大值判定值对比，不一样则更新存储区数值，同时输出遥信信号。程序通过设定延时的前后两次采样。经遥信滤波后采样值与CPU内部flash存储遥信电压最大值判定值对比。通过监控单位时间内遥信电压多次幅值变化来检测超限，电磁干扰等。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明能够低成本实现大范围自适应YX电压输入，省掉众多生产环节问题。

2、本发明能够保证做到上电后每路遥信电压独立自适应。因为每通道都是一个独立的微型CPU,不管在组装过程中由于元件误差等其他参数变化，总能输出一个稳定、标准电压信号。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本实施例的结构框架图；

图2为本实施例的一种具体实现电路图；

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本发明中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件或元件，不能理解为对本发明的限制。

本发明中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。

本实施例主要提供一款遥信电压自动识别电路，可以做到上电后每路遥信电压独立自适应。

具体的原理结构框图如图1所示，包括保护分压电路、数据采集处理电路、光耦输出电路三部分组成，其中：

保护分压电路，被配置为对输入电压进行分压，使输出的采样电压保持在设定范围内，同时具有防止静电和放置浪涌的功能；

数据采集处理电路，被配置为接收采样电压，每次上电第一次遥信电压判别及存储、遥信滤波、电压门限比较、故障逻辑判断和遥信输出；

光耦输出电路，被配置为与数据采集处理单元的遥信输入信号相隔离，根据数据采集处理单元的故障判断结果输出与遥信输出信号相应的光耦信号。

如图2所示，作为一种实现方式，保护分压电路：包括压敏电阻RV4、二极管D1、分压电阻R1、R2、R3，电容C、瞬态二极管TVS，当然，压敏电阻RV4可以替换为空气放电管，用以防止雷电窜入，二极管用于D1防接反，分压电阻R1、R2、R3串联组成分压电路将采样电压保持在0～3.3V范围内，瞬态二极管TVS用以防浪涌、静电等损伤U1采集口，电容C用于毛刺过滤，保证采集准确度。

数据采集处理电路：采用microchipPlC10F32X系列单片机，该芯片工作频率16MHZ，ROM空间512W，RAM空间64B，三路8bitAD输入，内部FLASH可编程，SOT23-6封装，完全能够满足功能要求，且成本低廉。

主要完成每次上电第一次遥信电压判别及存储，遥信滤波，电压门限比较，故障逻辑判断，遥信输出等功能。

光耦输出：与后级CPU板遥信输入隔离，避免引入干扰造成CPU损伤，光耦发光二极管和U1电源均采用隔离供电。

4种遥信门槛电压计算如下：

遥信电压(V)	<＝55％不动作	＞＝70％可靠动作
			24	13.20	16.80
48	26.40	33.60
			110	60.50	77.00
220	121.00	154.00

此处是对24～220V范围内遥信，ADC电压分辨率是否大于24V的55％(即13.2V)不动作电压，ADC最高采集电压是否大于220V的70％(即154V)可靠动作时间。满足这两个条件就能说明此电路满足要求。

对24～220V范围内遥信，ADC电压分辨率是否大于24V的55％不动作电压，ADC最高采集电压是否大于70％可靠动作时间。满足这两个条件就能说明此电路满足要求。

最低电压为13.2V(55％最低电压),最高电压154V(70％最高电压)。电阻分压选R1+R2＝47KΩ,R3＝1KΩ；

经分压计算可得:

最低UL＝13.2*1/48＝0.275V

最高UH＝154*1/48＝3.21V

ADC分辨率＝3.3/255＝0.013

计算可知0<(UL,UH)<3.3,且UL>ADC分辨率。

UL和UH都在工作电源范围内，且ADC分辨率能够识别最低电压UL。即该电路可以满足从DC24V到DC220V遥信电压输入。为什么？好像上下没有关系，发明人省略了许多的技术原理，建议在实施例中具体陈述。

举例如下：

当输入遥信电压为24V时，应满足小于额定电压55％不动作，大于额定电压70％可靠动作；当输入电平为24V*55％＝13.2V时，经分压可得输入U1的信号电平为0.275V，此电平大于AD的分辨率，且电平范围在0-3.3V采集范围内，可以准确检测，采样值与内部flash存储遥信电压最大值判定值(出厂已校正)对比，此电平小于判定值，不输出遥信信号；同理当输入电平为24V*70％＝16.8V时大于判定值，可靠输出遥信信号。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (8)

1.一种配网终端板卡遥信电压自动识别电路，其特征是：包括保护分压单元、数据采集处理单元和光耦输出单元，其中：

所述保护分压单元，被配置为对输入电压进行分压，使输出的采样电压保持在设定范围内，同时具有防止静电和放置浪涌的功能；

所述数据采集处理单元，被配置为接收采样电压，每次上电第一次遥信电压判别及存储、遥信滤波、电压门限比较、故障逻辑判断和遥信输出；

所述光耦输出单元，被配置为与数据采集处理单元的遥信输入信号相隔离，根据数据采集处理单元的故障判断结果输出与遥信输出信号相应的光耦信号。

2.如权利要求1所述的一种配网终端板卡遥信电压自动识别电路，其特征是：所述保护分压单元包括分压电阻、压敏电阻、二极管、瞬态二极管和电容，所述压敏电阻连接在输入电压端和接地端之间，所述输入电压端正接二极管后，通过多个串联的分压电阻连接接地端，所述瞬态二极管和电容分别并联在连接接地端的分压电阻上。

3.如权利要求2所述的一种配网终端板卡遥信电压自动识别电路，其特征是：所述压敏电阻替换为空气放电管。

4.如权利要求1所述的一种配网终端板卡遥信电压自动识别电路，其特征是：所述分压电阻包括三个，为依次串联的第一电阻、第二电阻和第三电阻，且所述瞬态二极管和电容分别并联在第三电阻上。

5.如权利要求1所述的一种配网终端板卡遥信电压自动识别电路，其特征是：所述数据采集处理单元为单片机，其VSS端口连接保护分压单元的接地端，RA2端口连接瞬态二极管的输入端。

6.如权利要求1所述的一种配网终端板卡遥信电压自动识别电路，其特征是：所述光耦输出单元，包括光耦发光二极管和电源，所述光耦发光二极管的输入端一端与所述数据采集处理单元的RA3端口连接，另一端连接电源，且所述光耦发光二极管和电源均采用隔离供电。

7.如权利要求1所述的一种配网终端板卡遥信电压自动识别电路，其特征是：所述数据采集处理单元的电压门限比较中，设置两个电压门槛，分别为各输入遥信电压的55％和70％。

8.一种配网终端板卡遥信电压自动识别方法，其特征是：包括以下步骤：

对输入电压进行分压，使输出的采样电压保持在设定范围内；

接收采样电压，每次上电第一次遥信电压判别及存储、遥信滤波、电压门限比较、故障逻辑判断和遥信输出；

根据故障判断结果输出与遥信输出信号相应的光耦信号，并保证光耦信号与遥信输入信号相隔离。