CN205829291U - 一种rs485数据采集环网设备的***及供电电路 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种RS485数据采集环网设备的供电电路，包括主电源，还包括备用电源、控制器和切换装置，当主电源正常供电时，在控制器的控制下接通主电源与RS485数据采集环网设备的连接，当主电源断电时，在控制器的控制下接通备用电源与RS485数据采集环网设备的连接。通过增加一个备用电源，使得RS485数据采集环网设备由两个独立的供电方式。控制器实时检测主电源的工作状态，当主电源断电时，控制切换装置将备用电源和RS485数据采集环网设备接通，使得RS485数据采集环网设备由备用电源供电，以此提高RS485数据采集环网设备运行的可靠性。此外，本实用新型还公开一种RS485数据采集环网设备的***。

Description

一种RS485数据采集环网设备的***及供电电路
技术领域
本实用新型涉及电力技术领域，特别是涉及一种RS485数据采集环网设备的***及供电电路。
背景技术
变电站RS485数据采集环网设备是可以组成自愈环或总线级联式的拓扑结构，在自愈环拓扑结构中，一台设备工作不正常或都断电，***能自己找到光纤环路进行数据传输重建，如果有两个不同位置的节点断电，那两个节点之间的其它RS485数据采集设备将从环网断开，造成在相应的数据节点数据没有办法采集。在总线级联式的拓扑结构中，如果一台设备断电，那个这台设备以下的节点都将从网络下断开。所以当出现这个断电问题，短时间又没有办法恢复供电时，就必须开工作票并且派人派车去断电现场光纤跳接，这样即浪费时间又增加了工作量。
虽然现有技术中，有自愈环或总线级联式的拓扑结构能够提高RS485数据采集环网设备运行的可靠性，但是，运行过程中，RS485数据采集环网设备由一个主电源供电，如果主电源出现故障，那么即使有自愈环的拓扑结构或总线级联式的拓扑结构也无法解决RS485数据采集环网设备由于主电源停电所带来的问题。
由此可见，如何提高RS485数据采集环网设备运行的可靠性是本领域技术人员亟待解决的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种RS485数据采集环网设备的***及供电电路，用于提高RS485数据采集环网设备运行的可靠性。
为解决上述技术问题，本实用新型提供一种RS485数据采集环网设备的供电电路，包括主电源，还包括备用电源、与所述备用电源和所述主电源连接的控制器、以及与所述控制器连接的切换装置，当所述主电源正常供电时，在所述控制器的控制下接通所述主电源与所述RS485数据采集环网设备的连接，当所述主电源断电时，在所述控制器的控制下接通所述备用电源与所述RS485数据采集环网设备的连接。
优选地，所述备用电源为工业锂电池组。
优选地，所述切换装置为切换电路。
优选地，还包括与所述工业锂电池组连接的锂电池保护电路。
优选地，还包括与所述工业锂电池组和所述控制器连接的锂电池充电电路，在所述控制器检测出所述工业锂电池组需要充电时为所述工业锂电池组充电。
优选地，所述控制器具体包括主备用电源切换控制电路和数据采集芯片，所述主备用电源切换控制电路与所述数据采集芯片和所述切换电路连接，所述数据采集芯片还与以太网、所述主电源、所述工业锂电池组和所述锂电池充电电路连接。
优选地，所述控制器具体为ARM控制器。
一种RS485数据采集环网设备的***，包括RS485数据采集环网设备，还包括所述的供电电路。
本实用新型所提供的RS485数据采集环网设备的***及供电电路，通过增加一个备用电源，使得RS485数据采集环网设备由两个独立的供电方式。控制器实时检测主电源的工作状态，当主电源断电时，控制切换装置将备用电源和RS485数据采集环网设备接通，使得RS485数据采集环网设备由备用电源供电，以此提高RS485数据采集环网设备运行的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型提供的一种RS485数据采集环网设备的供电电路的结构图；
图2为本实施例新型提供的一种锂电池保护电路的电路图；
图3为本实用新型提供的一种锂电池充放电电路图；
图4为本实用新型提供的一种切换电路图；
图5为本实用新型提供的另一种RS485数据采集环网设备的供电电路图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护范围。
本实用新型的核心是提供一种RS485数据采集环网设备的***及供电电路。
为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。
图1为本实用新型提供的一种RS485数据采集环网设备的供电电路的结构图。如图1所示，包括主电源10，还包括备用电源11、与备用电源11和主电源10连接的控制器12、以及与控制器12连接的切换装置13，当主电源10正常供电时，在控制器12的控制下接通主电源10与RS485数据采集环网设备的连接，当主电源10断电时，在控制器12的控制下接通备用电源11与RS485数据采集环网设备的连接。
在具体实施中，在RS485数据采集环网设备的供电电路中增加备用电源11，该备用电源11与主电源10独立工作，且在同一个时间只有一种电源在工作。如果主电源10正常供电时，则RS485数据采集环网设备的电能由主电源10供电，如果主电源10出现故障，即断电时，则RS485数据采集环网设备的电能由备用电源11供电。控制器12与主电源10和备用电源11均连接，控制器12实时检测主电源10是否能够正常供电，如果能正常供电，则控制切换装置13将主电源10与RS485数据采集环网设备连接，使得RS485数据采集环网设备从主电源10处获取电能；如果不能正常供电，则控制器切换装置13将备用电源11与RS485数据采集环网设备连接，使得RS485数据采集环网设备从备用电源11处获取电能。
为了保证进一步的可靠性，还可以增加一个备用电源，该备用电源与上文中的备用电源具有相同的连接关系，工作原理也相同，因此具体实施方式不再赘述。
本实施例提供的RS485数据采集环网设备的供电电路，通过增加一个备用电源，使得RS485数据采集环网设备由两个独立的供电方式。控制器实时检测主电源的工作状态，当主电源断电时，控制切换装置将备用电源和RS485数据采集环网设备接通，使得RS485数据采集环网设备由备用电源供电，以此提高RS485数据采集环网设备运行的可靠性。
作为一种优选的实施方式，在上述实施例的基础上，备用电源11为工业锂电池组110。
工业锂电池组110中包含多个锂电池，锂电池具有体积小、能量密度高、无记忆效应、循环寿命高、高电压电池和自放电率低等优点。可以理解的是，备用电源11可以为其它形式的电池组，例如镍电池组等，本实用新型不再赘述。
作为一种优选的实施方式，在上述实施例的基础上，切换装置13为切换电路130。
可以理解的是，切换装置3的形式有很多种，可以是切换电路130，也可以是简单的切换开关。
作为一种优选的实施方式，在上述实施例的基础上，还包括与工业锂电池110组连接的锂电池保护电路14。
图2为本实施例新型提供的一种锂电池保护电路的电路图。在锂电池电路中，必须考虑充电、放电时的安全性，以防止特性劣化。针对锂电池的过充、过度放电、过电流及短路保护很重要，所以通常都会在电池包内设计保护线路用以保护锂电池。此类保护电路与芯片都较为成熟，品种丰富，下面以常规电路说明一下保护电路工作机制。
1、正常状态
在正常状态下电路中的“CO"与“DO"脚都输出高电压，两个MOSFET都处于导通状态，电池可以自由地进行充电和放电，由于MOSFET的导通阻抗很小，通常小于30毫欧，因此其导通电阻对电路的性能影响很小。此状态下保护电路的消耗电流为μA级，通常小于7μA。
2、过充电保护
当检测到电池电压达到设定值，例如4.28V时，其“CO"脚将由高电压转变为零电压，使V2由导通转为关断，从而切断了充电回路，使充电器无法再对电池进行充电，起到过充电保护作用。而此时由于V2自带的体二极管VD2的存在，电池可以通过该二极管对外部负载进行放电。
在检测到电池电压超过4.28V至发出关断V2信号之间，还有一段延时时间，该延时时间的长短由C3决定，通常设为1秒左右，以避免因干扰而造成误判断。
3、过放电保护
在电池放电过程中，当检测到电池电压低于2.3V时，其“DO"脚将由高电压转变为零电压，使V1由导通转为关断，从而切断了放电回路，使电池无法再对负载进行放电，起到过放电保护作用。而此时由于V1自带的体二极管VD1的存在，充电器可以通过该二极管对电池进行充电。
由于在过放电保护状态下电池电压不能再降低，因此要求保护电路的消耗电流极小，此时进入低功耗状态，整个保护电路耗电会小于0.1μA。
在控制IC检测到电池电压低于2.3V至发出关断V1信号之间，也有一段延时时间，该延时时间的长短由C3决定，通常设为100毫秒左右，以避免因干扰而造成误判断。
4、过电流保护
电池在对负载正常放电过程中，放电电流在经过串联的2个MOSFET时，由于MOSFET的导通阻抗，会在其两端产生一个电压，该电压值U＝I*RDS*2，RDS为单个MOSFET导通阻抗，若负载因某种原因导致异常，使回路电流增大，当回路电流大到使U>0.1V时，其“DO"脚将由高电压转变为零电压，使V1由导通转为关断，从而切断了放电回路，使回路中电流为零，起到过电流保护作用。
在检测到过电流发生至发出关断V1信号之间，也有一段延时时间，该延时时间的长短由C3决定，通常为13毫秒左右，以避免因干扰而造成误判断。
5、短路保护
电池在对负载放电过程中，若回路电流大到使U>0.9V时，则判断为负载短路，其“DO"脚将迅速由高电压转变为零电压，使V1由导通转为关断，从而切断放电回路，起到短路保护作用。短路保护的延时时间极短，通常小于7微秒。其工作原理与过电流保护类似，只是判断方法不同，保护延时时间也不一样。
在上述实施例的基础上，作为一种优选的实施方式，还包括与工业锂电池组110和控制器12连接的锂电池充电电路15，在控制器检测出工业锂电池组110需要充电时为工业锂电池组充电。
可以理解的是，还可以包括锂电池放电电路，其中锂电池放电电路与锂电池充电电路15连接关系相同，不再赘述。图3为本实用新型提供的一种锂电池充放电电路图。图4为本实用新型提供的一种切换电路图。
锂电池充放电主要采用TP4056作为控制芯片，这是一款完整锂离子电池采用恒定电流/恒定电压线性充电器。其底部带有散热片，采用了内部PMOSFET架构。热反馈可对充电电流进行自动调节，以便在大功率操作或高环境温度条件下对芯片温度加以限制。充电电压固定于4.2V，而充电电流可通过一个电阻器进行外部设置。当充电电流在达到最终浮充电压之后降至设定值1/10时，TP4056将自动终止充电循环。
锂电池输出电压波动比较大，根据电量不同，可以在3.2V-4.3V之间波动，所以必须要有一个稳压电路来进行电源二次转换，输出供给整个***的稳定的电压(这里为+6V)，这里用FP6717来完成这个功能，如图4。FP6717是用同步整流技术(采用通态电阻极低的功率MOSFET来取代整流二极管，因此能大大降低整流器的损耗，提高DC/DC变换器的效率，满足低压、大电流整流的需要的升压IC。FP6717内置了超低内阻专用功率PMOS管，和8A大电流的开关NMOS管；FP6717宽输入电压：2.5V～5.5V，低静态电流，自恢复功能，超灵敏短路保护，温度保护，内部补偿功能，内置软启动功能，输出过电压保护。
图3中TP4056-8脚“B_DOWN”为锂电池充电使能脚，由控制器12来输出，当检测到设备由主电源10供电时，锂电充电功能使能，当主电源10断电时，如果锂电池充电电路15处于工作状态，将造成充电***逻辑崩溃，***不能正常；图4中的“ENABLE”脚为控制FP6717的输出使能，当主电源10工作，“ENABLE”为低电平时，没有电压输出，当主电源10断电时，“ENABLE”为高输出电压。D3为肖特基二极管，特点是反应速率快，压降低，起到隔离主供电源与锂电池供应电源的作用，当主供电源供电时，不会有电反溃给FP6717的输出端。
图5为本实用新型提供的另一种RS485数据采集环网设备的供电电路图。在上述实施例的基础上，作为一种优选的实施方式，控制器12具体包括主备用电源切换控制电路120和数据采集芯片121，主备用电源切换控制电路120与数据采集芯片121和切换电路130连接，数据采集芯片121还与以太网16、主电源10、工业锂电池组110和锂电池充电电路15连接。
数据采集芯片121采集主电源10的状态信息、工业锂电池组110的状态信息、锂电池充电电路15的状态信息，然后将这些信息打包通过以太网实现数据上传。
在上述实施例的基础上，作为一种优选的实施方式，控制器12具体为ARM控制器。
一种RS485数据采集环网设备的***，包括RS485数据采集环网设备，还包括上述实施例所述的供电电路。
由于在上述实施例中已经详细说明了供电电路工作过程，因此本实施例不再赘述。
以上对本实用新型所提供的RS485数据采集环网设备的***及供电电路进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种RS485数据采集环网设备的供电电路，包括主电源，其特征在于，还包括备用电源、与所述备用电源和所述主电源连接的控制器、以及与所述控制器连接的切换装置，当所述主电源正常供电时，在所述控制器的控制下接通所述主电源与所述RS485数据采集环网设备的连接，当所述主电源断电时，在所述控制器的控制下接通所述备用电源与所述RS485数据采集环网设备的连接。
2.根据权利要求1所述的供电电路，其特征在于，所述备用电源为工业锂电池组。
3.根据权利要求2所述的供电电路，其特征在于，所述切换装置为切换电路。
4.根据权利要求3所述的供电电路，其特征在于，还包括与所述工业锂电池组连接的锂电池保护电路。
5.根据权利要求2-4任意一项所述的供电电路，其特征在于，还包括与所述工业锂电池组和所述控制器连接的锂电池充电电路，在所述控制器检测出所述工业锂电池组需要充电时为所述工业锂电池组充电。
6.根据权利要求5所述的供电电路，其特征在于，所述控制器具体包括主备用电源切换控制电路和数据采集芯片，所述主备用电源切换控制电路与所述数据采集芯片和所述切换电路连接，所述数据采集芯片还与以太网、所述主电源、所述工业锂电池组和所述锂电池充电电路连接。
7.根据权利要求1所述的供电电路，其特征在于，所述控制器具体为ARM控制器。
8.一种RS485数据采集环网设备的***，包括RS485数据采集环网设备，其特征在于，还包括权利要求1-7任意一项所述的供电电路。
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