CN206790205U - 双电源自动转换开关控制器的硬件电路结构 - Google Patents

双电源自动转换开关控制器的硬件电路结构 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及双电源自动转换开关控制器的硬件电路结构，属开关电器技术领域，包括依次电连接的最小***模块、电压信号采集模块、控制切换模块、人机交互模块、通信模块，电源模块中取常用电源以及备用电源的C1、C2相的AC220V电压，并在常用电源C1相、备用电源C2相处设置电源切换电路；所述电压信号采集模块采用电阻分压式信号采集电路；所述控制切换模块由两个互锁方式连接的继电器K3、K4、两个NPN型三极管Q4、Q5以及两个二极管D27、D28组成；所述人机交互模块由按键电路、LED显示电路和故障报警电路组成。与单路电源供电相比，采用两路电源为控制器提供工作电压，可以保证控制器连续工作提高整了个控制***供电方面可靠性。

Description

双电源自动转换开关控制器的硬件电路结构
技术领域
本实用新型属于自动转换开关技术领域，具体地说，是双电源自动转换开关控制器的硬件电路结构。
背景技术
现有技术中的自动转换开关中的控制器的故障大多是由于控制器一般取常用电源或备用电源三相交流电压的任意一相为其供电，一旦电源出现故障不能保证控制器的正常工作。
目前自动转换开关控制器中对电压信号的采集主要包括变压器采样、电压互感器采样、光耦采样和电阻分压采样四种方式：其中变压器采样具有一定的抗干扰能力且电路比较简单，但是相比较之下，变压器采样精度不高，适用于对采样精度要求不高的控制***中；电压互感器对电压进行采样，可以很大程度的提高采样的精确度，抗干扰能力强，但是成本很高；光耦采样的抗干扰能力强且不易老化；但号检测精度比较低，设计成本高，而电阻分压采样的电路简单、设计成本低、检测精度较高，因此采用电阻分压采样，不仅可以降低成本而且可以减少体积。
当常用电源出现过压或欠压故障时，通过双电源自动转换开关的可靠切换将负载从常用电源侧切换到备用电源以保证供电的连续性，减少甚至避免因断电而造成的损失以及严重后果，其中控制切换电路在控制***中也是非常重要的。但现有的自动转换开关控制器中的控制切换电路稳定性较低。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供双电源自动转换开关控制器的硬件电路结构。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
本实用新型涉及双电源自动转换开关控制器的硬件电路结构，包括依次电连接的最小***模块、电压信号采集模块、控制切换模块、人机交互模块、通信模块，最小***模块包括PIC单片机、电源电路，电源电路由整流桥、滤波电容、三端稳压芯片组成，其特征在于，电源模块中取常用电源以及备用电源的C1、C2相的AC220V电压，并在常用电源C1相、备用电源C2相处设置电源切换电路；
所述电压信号采集模块采用电阻分压式信号采集电路；常用电源的三相交流电压A1、B1、C1以及备用电源的三相交流电压A2、B2、C2经过整流、滤波、电阻分压方式采样，AD0对应常用电源A1相电压，AD1对应常用电源B1相电压，AD2对应常用电源C1相电压，AD3对应备用电源A2相电压，AD4对应备用电源B2相电压，AD5对应备用电源C2相电压；
所述控制切换模块由两个互锁方式连接的继电器K3、K4、两个NPN型三极管Q4、Q5以及两个二极管D27、D28组成；所述人机交互模块由按键电路、LED显示电路和故障报警电路组成，
作为本实用新型的进一步方案，所述电源电路取常用电源以及备用电源的C1、C2相的AC220V电压经过变压器降压、整流桥将交流电压转换为直流电压、电容滤波后利用三端稳压芯片LM7812的产生直流12V电压，为双电源自动转换开关中的蜂鸣器、继电器供电；利用三端稳压芯片LM7805的产生直流5V电压，为PIC单片机供电。
作为本实用新型的进一步方案，所述控制切换模块中，当常用电源三相电压正常时，由常用电源为负载供电；当常用电源发生过、欠压故障且备用电源电压正常时，微处理器发出信号使能RE2，继电器K3得电常开触点闭合常闭触点断开，单相电机A相得电，电机正向转动，带动机械连锁机构将负载从常用电源侧切换至备用电源侧。控制器对常用电源电压进行检测，当常用电源电压恢复正常后，微处理器发出信号使能RE3，继电器K4得电常开触点闭合常闭触点断开，单相电机的B相得电，电机向反方向转动，带动机械连锁机构将负载从备用电源侧切换回常用电源侧，由常用电源为负载供电。
作为本实用新型的进一步方案，所述按键电路中包括4个独立按键，分别是手动断开常备用电源SW-0、手动切换至常用电源侧SW-1、手动切换至备用电源侧SW-2、自动切换SW-AU分别连接PIC单片机的RE0～RE3端口上。
作为本实用新型的进一步方案，所述LED显示电路由13组发光二极管LED0～LED2分别连接下拉电阻R20～R33组成，发光二极管LED0～LED2分别显示常用电源A1、B1、C1；LED3～LED5显示备用电源A2、B2、C2；LED6和LED7显示故障原因过压和欠压；LED8和LED9显示手动工作模式和自动工作模式；LED10～LED12显示为负载供电的电源是常用电源、备用电源或无电源供电。
作为本实用新型的进一步方案，所述通信接口电路中采用MAX-485芯片。
作为本实用新型的进一步方案，所述PIC单片机为PIC18F46K22单片机。
与现有技术相比，本实用新型的积极效果是：
1.本实用新型的电源电路分别取常用电源、备用电源的C相位其提供工作电压，当常用电源出现故障，由备用电源的C相位其供电，避免了控制器断电的情况，很大程度的提高了控制器的可靠性，保证控制器能够连续的工作。并使用集成三端稳压块LM7805和LM7812，每个稳压块单独对电压过载进行保护，单独供电，不会因为某个稳压模块故障而影响整个***正常工作。同时减少公共电源和公共阻抗的相互耦合，很大程度的提高了供电可靠性，消除直流电源的干扰和波动。
2.本实用新型的控制切换电路中，继电器K3、K4两端分别并联一个续流二极管，当外部回路不通的情况下，可以释放继电器线圈的能量，将线圈两端短接起来，保证供电的连续性。
附图说明
图1是所述电源电路的电路图；
图2是所述电源电路中的电源转换电路的电路图；
图3是所述电阻分压式信号采集电路的电路图；
图4是所述控制切换电路的电路图；
图5是所述按键电路的电路图；
图6是所述报警电路的电路图；
图7是所述LED显示电路的电路图；
图8是所述通信接口电路的电路图；
图9是自动转换开关的工作原理图。
具体实施方式
为了使本实用新型实现的技术手段、创新特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。
双电源自动转换开关控制器的硬件电路结构，包括依次电连接的最小***模块、电压信号采集模块、控制切换模块、人机交互模块、通信模块，最小***模块包括PIC单片机、电源电路，电源电路由整流桥、滤波电容、三端稳压芯片组成，图1-2中，所述电源电路取常用电源以及备用电源的C1、C2相的AC220V电压经过变压器降压、整流桥将交流电压转换为直流电压、电容滤波后利用三端稳压芯片LM7812的产生直流12V电压，为双电源自动转换开关中的蜂鸣器、继电器供电；利用三端稳压芯片LM7805的产生直流5V电压，为PIC单片机供电。
电源模块中取常用电源以及备用电源的C1、C2相的AC220V电压，并在常用电源C1相、备用电源C2相处设置电源切换电路；当常用电源出现故障，由备用电源的相位其供电，避免了控制器断电的情况，很大程度的提高了控制器的可靠性。保证控制器能够连续的工作。
图3中，所述电压信号采集模块采用电阻分压式信号采集电路；由于单片机内部A/D转换模块为单极性的，所以将电压信号转换为0-5V单极性的模拟量后才能输入到单片机的A/D转换模块。常用电源电压检测电路与备用电源电压检测电路相同，分别对常用电源的三相交流电压A1、B1、C1以及备用电源的三相交流电压A2、B2、C2经过整流、滤波、电阻分压方式采样，AD0对应常用电源A1相电压，AD1对应常用电源B1相电压，AD2对应常用电源C1相电压，AD3对应备用电源A2相电压，AD4对应备用电源B2相电压，AD5对应备用电源C2相电压。
图4中，所述控制切换模块由两个互锁方式连接的继电器K3、K4、两个NPN型三极管Q4、Q5以及两个二极管D27、D28组成；所述控制切换模块中，当常用电源三相电压正常时，由常用电源为负载供电；当常用电源发生过、欠压故障且备用电源电压正常时，微处理器发出信号使能RE2，继电器K3得电常开触点闭合常闭触点断开，单相电机A相得电，电机正向转动，带动机械连锁机构将负载从常用电源侧切换至备用电源侧。控制器对常用电源电压进行检测，当常用电源电压恢复正常后，微处理器发出信号使能RE3，继电器K4得电常开触点闭合常闭触点断开，单相电机的B相得电，电机向反方向转动，带动机械连锁机构将负载从备用电源侧切换回常用电源侧，由常用电源为负载供电。图中三极管起到开关作用并放大单片机输出端电流，用以驱动继电器使其工作。继电器、两端分别并联一个续流二极管，当外部回路不同的情况下，可以释放继电器线圈的能量，将线圈两端短接起来。
图5-7中，所述人机交互模块由按键电路、LED显示电路和故障报警电路组成，按键电路作为人机交互模块的一个至关重要的组成部分，用户需要通过按键完成对***功能要求的设置，分为独立式键盘和矩阵式键盘两种。***中采用独立式按键的方式，将每个按键一对一的连接到PIC单片机的I/O口上，每个按键按下时都是相对独立的，互不干扰。独立式键盘适用于按键少的控制***中。所述按键电路中包括4个独立按键，分别是手动断开常备用电源SW-0、手动切换至常用电源侧SW-1、手动切换至备用电源侧SW-2、自动切换SW-AU分别连接PIC单片机的RE0～RE3端口上。
所述LED显示电路如图7所示，由13组发光二极管LED0～LED2分别连接下拉电阻R20～R33组成，发光二极管LED0～LED2分别显示常用电源A1、B1、C1；LED3～LED5显示备用电源A2、B2、C2；LED6和LED7显示故障原因过压和欠压；LED8和LED9显示手动工作模式和自动工作模式；LED10～LED12显示为负载供电的电源是常用电源、备用电源或无电源供电。
所述故障报警电路如图6所示，报警电路作为控制器的输出部分，当控制器检测出备用电源出现故障时控制器对输出端口RC0发出报警信号，通过三极管放大输出电流驱动扬声器报警，提示用户电源发生故障。
图8中，所述通信接口电路中采用MAX-485芯片，MAX-485芯片采用半双工通信方式，分为发送和接收两部分，以2.5Mbps的传输速率进行通信，RS-485发送端和接收端通过双绞线连接，采用差分方式传输。一般发送驱动器之间电平在+2V至+6V之间，负电平在-2V至-6V之间。
其中，所述PIC单片机为PIC18F46K22单片机。
对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性的实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (7)

1.双电源自动转换开关控制器的硬件电路结构，包括依次电连接的最小***模块、电压信号采集模块、控制切换模块、人机交互模块、通信模块，最小***模块包括PIC单片机、电源电路，电源电路由整流桥、滤波电容、三端稳压芯片组成，其特征在于，电源模块中取常用电源以及备用电源的C1、C2相的AC220V电压，并在常用电源C1相、备用电源C2相处设置电源切换电路，所述电压信号采集模块采用电阻分压式信号采集电路；所述控制切换模块由两个互锁方式连接的继电器K3、K4、两个NPN型三极管Q4、Q5以及两个二极管D27、D28组成；所述人机交互模块由按键电路、LED显示电路和故障报警电路组成。
2.根据权利要求1所述的双电源自动转换开关控制器的硬件电路结构，其特征在于，所述电源电路取常用电源以及备用电源的C1、C2相的AC220V电压经过变压器降压、整流桥将交流电压转换为直流电压、电容滤波后利用三端稳压芯片LM7812的产生直流12V电压，为双电源自动转换开关中的蜂鸣器、继电器供电；利用三端稳压芯片LM7805的产生直流5V电压，为PIC单片机供电。
3.根据权利要求1所述的双电源自动转换开关控制器的硬件电路结构，其特征在于，所述控制切换模块中，当常用电源三相电压正常时，由常用电源为负载供电；当常用电源发生过、欠压故障且备用电源电压正常时，微处理器发出信号使能RE2，继电器K3得电常开触点闭合常闭触点断开，单相电机A相得电，电机正向转动，带动机械连锁机构将负载从常用电源侧切换至备用电源侧，控制器对常用电源电压进行检测，当常用电源电压恢复正常后，微处理器发出信号使能RE3，继电器K4得电常开触点闭合常闭触点断开，单相电机的B相得电，电机向反方向转动，带动机械连锁机构将负载从备用电源侧切换回常用电源侧，由常用电源为负载供电。
4.根据权利要求1所述的双电源自动转换开关控制器的硬件电路结构，其特征在于，所述按键电路中包括4个独立按键，分别是手动断开常备用电源SW-0、手动切换至常用电源侧SW-1、手动切换至备用电源侧SW-2、自动切换SW-AU分别连接PIC单片机的RE0～RE3端口上。
5.根据权利要求1所述的双电源自动转换开关控制器的硬件电路结构，其特征在于，所述LED显示电路由13组发光二极管LED0～LED2分别连接下拉电阻R20～R33组成，发光二极管LED0～LED2分别显示常用电源A1、B1、C1；LED3～LED5显示备用电源A2、B2、C2；LED6和LED7显示故障原因过压和欠压；LED8和LED9显示手动工作模式和自动工作模式；LED10～LED12显示为负载供电的电源是常用电源、备用电源或无电源供电。
6.根据权利要求1所述的双电源自动转换开关控制器的硬件电路结构，其特征在于，所述通信接口电路中采用MAX-485芯片。
7.根据权利要求1所述的双电源自动转换开关控制器的硬件电路结构，其特征在于，所述PIC单片机为PIC18F46K22单片机。
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