CN215731396U - 一种应用于自动转换开关的物联网转换电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种应用于自动转换开关的物联网转换电路，包括第一直流降压模块、第二直流降压模块、第三直流降压模块、控制模块、通讯模块、储能电路、比较电路、与门电路和通讯介质，所述控制模块分别与所述第二直流降压模块、与门电路、储能电路和通讯模块连接，所述第一直流降压模块通过所述第三直流降压模块与所述通讯模块连接，所述第一直流降压模块和所述第三直流降压模块之间连接有所述储能电路，所述比较电路与所述与门电路连接，所述与门电路与所述第一直流降压模块连接。本实用新型提出的物联网转换电路可通过所述储能电路储存的电能为通讯模块提供电能，从而实现在所述通讯模块正常发送数据的情况下，自动转换开关的电源工作正常。

Description

一种应用于自动转换开关的物联网转换电路

技术领域

本实用新型属于低压配电，自动转换开关的技术领域，尤其是一种应用于自动转换开关的物联网转换电路。

背景技术

自动转换开关指的就是一种由微处理器控制，适用于电网***内部，网电与网电、网电与发电机电源之间的切换装置，当遭遇到常用电突然故障或停电情况时可以通过自动转换开关使其自动转换到备用电源状态下继续运行，是一种使用范围广、性能完善、自动化程度高、安全可靠的配电设备。

现阶段数字化的需求越来越多，需要将低压配电设备的状态、数据、告警等内容通过无线网络传输到后台服务器，并提供给用户更多数字化功能，自动转换开关也有越来越多的数字化需求，需将其告警或者电压异常数据通过物联网模块无线传输到云服务器。

在物联网模块在发送数据的过程中，由于自动转换开关的控制器需要给物联网模块供电，且基于成本考虑控制器的电源输出功耗有限，而物联网模块在发送数据时也需要较大的瞬时功耗，现有技术常常通过提高自动转换开关的整体电源功耗实现为物联网模块供电，这种方式存在以下缺陷：

老产品数字化升级困难，成本高：如果是老产品进行数字化升级，需要升级自动转换开关控制器的电源，将提高成本，且升级带来的变更较大，需要投入较多的研发资源，实施较困难。

新设计的产品，为了能支持扩展物联网模块功能，自动转换开关的控制器需要提高电源功耗，即在不需要配置物联网模块也需提高所有自动转换开关的成本。

现有技术还可以使用普通电池给物联网模块供电，配电行业和工业环境的应用的温度要求比较高，普通电池很难满足要求，特殊温度应用的电池的成本太高，且使用电池需要定期更换，使用麻烦。

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，提出一种应用于自动转换开关的物联网转换电路，解决自动转换开关为物联网模块提供的电源功率不足的问题。

本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种应用于自动转换开关的物联网转换电路，包括第一直流降压模块、第二直流降压模块、第三直流降压模块、控制模块、通讯模块、储能电路、比较电路、与门电路和通讯介质，

所述第一直流降压模块和第二直流降压模块的输入端与自动转换开关控制器的电源输出端连接，所述控制模块与自动转换开关控制器串口通讯，

所述第一直流降压模块的输出端与所述第三直流降压模块的输入端连接，所述第三直流降压模块的输出端与所述通讯模块的电源输入端连接，所述通讯模块与所述通讯介质连接，

所述第一直流降压模块与所述第三直流降压模块之间连接有所述储能电路，

所述第二直流降压模块的输出端与所述控制模块的电源输入端连接，所述控制模块分别与所述储能电路、通讯模块和与门电路连接，

所述比较电路分别与所述第二直流降压模块和与门电路的输入端连接，

所述与门电路的输出端与所述第一直流降压模块的使能端连接；

优选地，所述控制模块配有模数转换芯片，所述模数转换芯片用于将所述储能电路的模拟信号转换为数字信号；

优选地，所述储能电路包括电容C1、第一电阻R1和二极管D1，所述电容C1的一端通过第一电阻R1与所述第一直流降压模块的输出端连接，所述电容C1的另一端接地，所述二极管D1的阳极与所述电容C1的一端连接，所述二极管D1的阴极与所述第一直流降压模块的输出端连接，所述二极管D1的阳极和电容C1的一端与所述模数转换芯片连接；

优选地，所述比较器电路包括比较器、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4，所述第二电阻R2的一端与自动转换开关控制器的电源输出端连接，另一端与所述第三电阻R3的一端连接，所述第三电阻R3的另一端接地，所述比较器的同向输入端分别与所述第二电阻R2和第三电阻R3的连接，所述比较器的反向输入端与所述第四电阻R4的一端连接，所述第四电阻R4的另一端与所述第二直流降压模块的输出端连接，所述比较器的输出端与所述与门电路的输入端连接；

优选地，所述通讯模块为窄带物联网。

本实用新型的优点和积极效果是：

本实用新型一种应用于自动转换开关的物联网转换电路，包括第一直流降压模块、第二直流降压模块、第三直流降压模块、控制模块、通讯模块、储能电路、比较电路、与门电路和通讯介质，所述第二直流降压模块与所述控制模块连接，所述控制模块和所述通讯模块连接，所述通讯模块与通讯介质连接，所述控制模块与所述与门电路连接，所述第一直流降压模块与所述第三直流降压模块连接，所述第三直流降压模块与所述通讯模块连接，所述第一直流降压模块和所述第三直流降压模块之间连接有所述储能电路，所述比较电路与所述与门电路连接，所述与门电路与所述第一直流降压模块连接。通过本实用新型提供的物联网转换电路，在自动转换开关在不提高电源功耗的前提下，当所述通讯模块需要较大的瞬时供电功耗时，可通过所述储能电路储存的电能为通讯模块提供电能，从而实现在所述物联网模块正常的发送数据的情况下，自动转换开关的电源工作正常。

附图说明

图1是本实用新型应用于自动转换开关的物联网模块的电路图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型做进一步详述。

本实用新型提出了一种应用于自动转换开关的物联网转换电路，如图1所示，包括第一直流降压模块、第二直流降压模块、第三直流降压模块、控制模块、通讯模块、储能电路、比较电路、与门电路和通讯介质，

所述第一直流降压模块和第二直流降压模块的输入端与自动转换开关控制器的电源输出端连接，用于为所述物联网转换电路提供电源，所述控制模块与自动转换开关控制器串口通讯，用于自动转换开关控制器与所述控制模块实现数据的转换，

所述第一直流降压模块的输出端与所述第三直流降压模块的输入端连接，用于为所述第三直流降压模块提供稳压电源，所述第三直流降压模块的输出端与所述通讯模块的电源输入端连接，用于为所述通讯模块提供稳压电源，所述通讯模块与所述通讯介质连接，用于所述通讯模块的数据传输，

所述第一直流降压模块与所述第三直流降压模块之间连接有所述储能电路，用于为所述通讯模块发送数据时提供电源，

所述第二直流降压模块的输出端与所述控制模块的电源输入端连接，用于为所述控制模块提供稳压电源，所述控制模块分别与所述储能电路、通讯模块和与门电路连接，分别用于监测所述储能电路的储能电量、与所述通讯模块实现数据交换且控制所述通讯模块的开关和向所述与门电路输入电平信号，

所述比较电路分别与所述第二直流降压模块和与门电路的输入端连接，用于监测所述第二直流降压模块的输入、输出电压且向所述与门电路输入电平信号，

所述与门电路的输出端与所述第一直流降压模块的使能端连接，用于控制所述第一直流降压模块的开关。

在本实施例中，所述控制模块配有模数转换芯片，所述模数转换芯片用于将所述储能电路的模拟信号转换为数字信号，实现所述控制模块监测所述储能回路的存储电压。

在本实施例中，所述储能电路包括电容C1、第一电阻R1和二极管D1，所述电容C1的一端通过第一电阻R1与所述第一直流降压模块的输出端连接，所述电容C1的另一端接地，所述二极管D1的阳极与所述电容C1的一端连接，所述二极管D1的阴极与所述第一直流降压模块的输出端连接，所述二极管D1的阳极和电容C1的一端与所述模数转换芯片连接，用于所述控制模块监测所述电容C1的电压值，当所述电容C1的电压值为最大值时，可通过所述二极管D1向所述稳压单元提供电能，所述稳压电源可以保证电容C1输出电压稳定，从而保证所述通讯模组的电压稳定。

在本实施例中，所述比较器电路包括比较器、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4，所述第二电阻R2的一端与自动转换开关控制器的电源输出端连接，另一端与所述第三电阻R3的一端连接，所述第三电阻R3的另一端接地，所述比较器的同向输入端分别与所述第二电阻R2和第三电阻R3的连接，所述比较器的反向输入端与所述第四电阻R4的一端连接，所述第四电阻R4的另一端与所述第二直流降压模块的输出端连接，所述比较器的输出端与所述与门电路的输入端连接，

所述比较电路的具体工作流程为：自动转换开关控制器的电源输出端将输出的电压，经过所述第二电阻R2和第三电阻R3的分压处理后，与所述第二直流降压模块输出的电压进行比较，当所述自动转换开关控制器的电源输出端输出的电压小于所述第二直流降压模块输出的电压时，则认为自动转换开关控制器的电源输出功率不足，则需要快速关断向物联网转换电路的电源，以保证自动转换开关控制器的正常工作，此时所述比较器输出0，并发送至所述与门电路的输入端，当所述自动转换开关控制器的电源输出端输出的电压正常时，此时此时所述比较器输出1，并发送至所述与门电路的输入端。

优选地，所述通讯模块为窄带物联网(NarrowBandInternetofThings,NB-IoT)。

优选地，所述控制模块的型号为STM32L476。

优选地，所述第一直流降压模块和所述第二直流降压模块的型号均为FR9801。

优选地，所述第三直流降压模块的型号为TLV1117。

优选地，所述通讯介质可以是天线、无线电波或红外线。

工作原理

当物联网转换电路需要上电工作时，默认通过所述第二直流降压模块输出3.3V电压为所述控制模块提供电能，此时所述控制模块为高耗电初始状态，所述控制模块分别向所述与门电路和通讯模块发送低电平信号，以使所述第一直流降压模块和所述物联网模组均不工作，待物联网转换电路经过上电延时后，自动转换开关控制器的电源输出端向物联网转换电路提供12V稳定电压，

所述控制模块向所述与门电路的输入端发送高电平信号，且所述比较电路向所述与门电路的输入端发送高电平信号，以使所述与门电路的输出端向所述第一直流降压模块输入高电平信号，从而开启所述第一直流降压模块，所述第一直流降压模块在向所述第三直流降压模块输入5.5V电压的同时，且通过所述第一电阻R1限流向所述电容C1恒压充电，通过选取合适的第一电阻R1阻值，保证所述第一直流降压模块输出的5.5V电压功耗在一定限度内，不会影响自动转换开关控制器的电源输出，此时所述通讯模块处于停止状态。

在所述控制模块收到自动转换开关控制器发送的告警或者电压异常等数据信息时，所述控制模块的模数转换芯片判断所述电容C1是否为满电状态，如电容C1已经充满电，则通过所述控制模块向所述与门电路的输入端发送低电平信号，以使所述第一直流降压模块停止工作，同时通过所述控制模块向所述通讯模块发送高电平信号，启动所述通讯模块，此时所述电容C1通过所述二极管D1向所述第三直流降压模块提供电能，所述第一直流降压模块可以保证输出电压稳定，以使所述通讯模块的供电电压稳定，且所述控制模块将运算、处理后的数据信息发送至所述通讯模块，所述通讯模块通过通讯介质向云端发送信息，待消息发送成功后，所述控制模块向所述通讯模块发送低电平信号，停止所述通讯模块。

在完成上述动作后，所述控制模块向所述与门电路的输入端发送高电平信号，以使所述第一直流降压模块启动工作，继续为所述电容C1恒压充电，由于所述通讯模块需要发送的数据量小，且发送的数据频率极低，发送的实时性需求不高，因此，在需要发送数据时，如所述模数转换芯片判断电容C1的电压不足时，则所述控制模块可缓存待发送的数据，等待所述电容C1恒压充满电后，再通过所述第三直流降压模块为所述通讯模块提供电能。

需要强调的是，本实用新型所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本实用新型包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本实用新型保护的范围。

Claims (5)

1.一种应用于自动转换开关的物联网转换电路，其特征在于：包括第一直流降压模块、第二直流降压模块、第三直流降压模块、控制模块、通讯模块、储能电路、比较电路、与门电路和通讯介质，

所述第一直流降压模块和第二直流降压模块的输入端与自动转换开关控制器的电源输出端连接，所述控制模块与自动转换开关控制器串口通讯，

所述第一直流降压模块的输出端与所述第三直流降压模块的输入端连接，所述第三直流降压模块的输出端与所述通讯模块的电源输入端连接，所述通讯模块与所述通讯介质连接，

所述第一直流降压模块与所述第三直流降压模块之间连接有所述储能电路，

所述第二直流降压模块的输出端与所述控制模块的电源输入端连接，所述控制模块分别与所述储能电路、通讯模块和与门电路连接，

所述比较电路分别与所述第二直流降压模块和与门电路的输入端连接，

所述与门电路的输出端与所述第一直流降压模块的使能端连接。

2.根据权利要求1所述的应用于自动转换开关的物联网转换电路，其特征在于：所述控制模块配有模数转换芯片，所述模数转换芯片用于将所述储能电路的模拟信号转换为数字信号。

3.根据权利要求2所述的应用于自动转换开关的物联网转换电路，其特征在于：所述储能电路包括电容C1、第一电阻R1和二极管D1，所述电容C1的一端通过第一电阻R1与所述第一直流降压模块的输出端连接，所述电容C1的另一端接地，所述二极管D1的阳极与所述电容C1的一端连接，所述二极管D1的阴极与所述第一直流降压模块的输出端连接，所述二极管D1的阳极和电容C1的一端与所述模数转换芯片连接。

4.根据权利要求1所述的应用于自动转换开关的物联网转换电路，其特征在于：所述比较电路包括比较器、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4，所述第二电阻R2的一端与自动转换开关控制器的电源输出端连接，另一端与所述第三电阻R3的一端连接，所述第三电阻R3的另一端接地，所述比较器的同向输入端分别与所述第二电阻R2和第三电阻R3的连接，所述比较器的反向输入端与所述第四电阻R4的一端连接，所述第四电阻R4的另一端与所述第二直流降压模块的输出端连接，所述比较器的输出端与所述与门电路的输入端连接。

5.根据权利要求1所述的应用于自动转换开关的物联网转换电路，其特征在于：所述通讯模块为窄带物联网。

Images