CN100423401C - 具有逻辑判断功能的智能不间断电源 - Google Patents

具有逻辑判断功能的智能不间断电源 Download PDF

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Abstract

具有逻辑判断功能的智能不间断电源，属于工业控制系统电源供给领域，特别适用于为需要确保数据连续性的传感器控制系统直接供电，主要技术特征是：市电电源通过电压变换器降压与印制电路主板上的整流电路相连；蓄电瓶通过导线连接到电路主板的恒流源电路和自动切换电路之间；LED状态显示板通过排线与电路主板相连，而1/O逻辑输出也是通过排线连接显示器。本发明电源能够监测远程负载是否处于正常连接状态，且具有负载短路保护、逻辑信号输出并兼备LED指示功能，它可以及时地发现负载异常，LED立即显示提醒，同时输出一个对应的逻辑信号，通过电脑控制系统及时进行相应处理，从而确保传感变送信号数据的准确计量。

Description

具有逻辑判断功能的智能不间断电源
技术领域
本发明电源属于工业控制系统电源供给领域，特别适用于为需要确保数据连续性的传感器控制系统直接供电。
背景技术
现有技术中，一般在为需要数据连续性的传感控制系统供电时，选择了不间断电源，不间断电源分别向控制器和传感变送器提供所需要的工作电压，依靠蓄电池提供不间断电能。但是由于诸如压力、位移、流量、温度、湿度等传感器及变送器经常是接在户外，与控制器工作室有一定距离，所连接的电源线和数据线暴露在外，如果线路出现开路或短路异常，将会造成数据中断，由于有些传感信号在间歇期也不输出脉冲，所以控制器不能判断是数据间歇还是故障，这样就会造成数据的缺失。一般的不间断电源不提供对负载开路等状态的判断、指示或提示，也不提供与此相应的逻辑状态输出信号。
发明内容
本发明的目的是提出了一种具有逻辑判断功能的智能不间断电源，能够监测远程负载是否处于正常连接状态，且具有负载短路保护、逻辑信号输出并兼备LED指示功能，它可以及时地发现负载异常，LED立即显示提醒，同时输出一个对应的逻辑信号，通过电脑控制系统及时进行相应处理，从而确保传感变送信号数据的准确计量。
本发明采取以下技术方案：具有逻辑判断功能的智能不间断电源，包括印制电路主板、电压变换器1、蓄电瓶6、LED状态显示板13、I/O逻辑输出12；市电电源通过电压变换器1降压与印制电路主板上的整流电路2相连；蓄电瓶6通过导线连接到印刷电路主板的恒流源电路5和自动切换电路8之间；LED状态显示板13通过第一排线与印刷电路主板相连，而I/O逻辑输出12通过第二排线连接LED状态显示板13；
印制电路主板的结构为：整流电路2连接稳压电路4，稳定后的电压分两路，一路连接恒流源电路5后连接蓄电瓶6，另一路连接自动切换电路8后经过短路保护电路9连接DC输出电路14，输出恒定的DC电压接用户负载；
电压检测电路3分别连接电压变换器1输入端和自动切换电路8；自动切换电路8串连欠压保护电路7后连接蓄电瓶6；取样比较电路10的输入端接DC输出电路14，取样比较电路10的输出端接载控逻辑变换电路11；
I/O逻辑输出12输入端分别连接载控逻辑变换电路11、自动切换电路8、欠压保护电路7，I/O逻辑输出12的输出端接LED状态显示板13，I/O逻辑输出12的另一输出端接用户计算机或工业控制器输出逻辑信号。
载控逻辑变换电路11和取样比较电路10的结构为：二极管D3和D4串联后分别连接三极管Q5基极和电阻R10，电阻R9一端连接二极管D3，另一端分两路，一路连接用户负载，另一路连接二极管D5后再连接三极管Q5发射极，三极管Q5的集电极接I/O逻辑输出12的输入端，同时接LED状态显示板13。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
1、设计简捷、合理，制作成本低。充电部分巧妙地利用了恒流源和精密基准源的相互作用，用最少量的元件设计，就达到了恒流和浮充的效果；电瓶电压的实时监测和欠压保护只用一块双时基电路，简化了线路设计。
2、使用可靠。充分考虑了外接传感线路意外或人为短路时可能对电路造成的破坏，设计了短路保护电路；而外接线路开路时，设计了逻辑提示和LED显示提示，从而可以确保准确判断和掌握外部数据流的计量缺失情况。使用中不需要用户做任何调校或复位操作。
3、应用范围广。可适应于各种形式的将压力、位移、流量、温度、湿度等物理量转变为电量的传感器及变送器连续供电。
4、可常年不间断持续工作，远程监控，不需要专门人员值班看守。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的电路图。
具体实施方式
本发明实现的原理可以附图来描述。如图1所示，在一块印制电路主板上焊接装配了整流电路2、电压检测电路3、稳压电路4、恒流源电路5、欠压保护电路7、自动切换电路8、短路保护电路9、取样比较电路10、载控逻辑变换电路11、I/O逻辑输出12、DC输出电路14；市电电源通过电压变换器1降压与电路板上的整流电路2相联；蓄电瓶6通过导线连接到电路主板的恒流源电路5和自动切换电路8之间；LED状态显示板13通过第一排线与电路主板相联，而I/O逻辑输出12通过第二排线向计算机或工业控制器输出逻辑信号。
本发明电源是这样工作的，市电网电源经过电压变换器1降压后送入整流电路2变换为直流脉动电压，然后进入稳压电路4。稳定后的电压分两路，一路送恒流源电路5对蓄电瓶6进行充电，这部分电路巧妙地利用了恒流源与精密基准源、复合调整管之间的相互作用，既实现了稳压，又实现了恒流和浮充的目的；另一路通过自动切换电路8，再经过短路保护电路9送至DC输出电路14，DC输出电路14分两类输出，一是向室内逻辑控制器或运算器等提供的恒定电压，二是向室外远程负载提供的具有短路保护和开路逻辑判断功能的恒定电压。自动切换电路8在市电停电、电压过低或电压检测电路3探测到电压升高超过极限时，自动切换由蓄电瓶6后备供电。欠压保护电路7在蓄电瓶放电至接近终止电压时，先发出LED指示或蜂鸣输出以提醒注意，同时给出一个逻辑翻转信号；当电瓶放电至终止电压而仍然没有恢复市电供电时，自动切断电瓶后备供电，保护电瓶不至被损坏，后备放电时间的长短取决于电瓶的容量。从自动切换电路8输出的不间断电压经短路保护电路9和DC输出电路14输出恒定的DC电压。短路保护电路9在输出端短路时自动切断负载回路，保护电源不至于过流烧毁，同时给出一个逻辑翻转信号，短路解除后自动恢复供电。
载控逻辑变换电路11是本发明针对外部远程负载的特点而提出的设计，这部分电路由二极管D3、二极管D4、电阻R9、二极管D5、三极管Q5、电阻R10和电阻R11组成，其中D3、D4、R10和R9是取样比较电路10的共有部分。如图2所示，D3和D4两端为基准比较电压；串接在三极管Q5发射极回路的一个较小阻值的电阻R9，既是输出通道，又是负载开路逻辑判断的取样点，并且两者是相互作用又独立工作的。即供电输出状态时，Io的增大，只能加深Q5的截止，其输出动态范围很大，R9起着钳位开关关断Q5的作用。当输出开路时，Q5导通，R9立即变为Q5发射极回路的恒流限流电阻，通过Q5集电极同时给出一个LED驱动和逻辑输出。本电路同时适用于一般直流供电负载接通或断开的直接检测判断，也适用于任一后续电路接通或断开的直接检测判断，较之其它间接测量判断更为科学准确。
上述各种逻辑翻转信号经12I/O逻辑输出输出，同时有LED状态显示板13显示或蜂鸣输出。
印制电路主板的其它的电路：整流电路2、电压检测电路3、稳压电路4、恒流源电路5、欠压保护电路7、自动切换电路8、短路保护电路9的结构均为现有电路。
图1中各方框对应图2电路中主要元件：
整流电路2为桥式整流B1；
电压检测电路3包括集成块IC01(AD051)，IC02，二极管D01，电容C01，电阻R01～R03；
稳压电路4包括三极管Q1、Q2，精密基准源DZ2，电阻R3、R4，可调电阻W1；
恒流源电路5包括集成块IC1(317)、电阻R5；
欠压保护电路7包括三极管Q6，可调电阻W2，W3，电容C4、C5、C6，电阻R12～R22，集成块IC4(556)，图2中两个集成块IC4为同一元件；
自动切换电路8包括二极管D1、D02、D6，继电器J1、J2，；
短路保护电路9包括三极管Q3、Q4，二极管D07，电阻R7、R8；
I/O逻辑输出12包括插头JP 5，稳压管DZ1、DZ3、DZ5、DZ6；
LED状态显示板13为发光二极管LED1～LED4；
DC输出电路14包括集成块IC2(78XX)，电容C2、C3，稳压管DZ4，插头JP4。

Claims (2)

1. 具有逻辑判断功能的智能不间断电源，其特征在于该智能不间断电源包括印制电路主板、电压变换器(1)、蓄电瓶(6)、LED状态显示板(13)、I/O逻辑输出(12)；市电电源通过电压变换器(1)降压与印制电路主板上的整流电路(2)相连；蓄电瓶(6)通过导线连接到印刷电路主板的恒流源电路(5)和自动切换电路(8)之间；LED状态显示板(13)通过第一排线与印刷电路主板相连，而I/O逻辑输出(12)通过第二排线连接LED状态显示板(13)；
印制电路主板的结构为：整流电路(2)连接稳压电路(4)，稳定后的电压分两路，一路连接恒流源电路(5)后连接蓄电瓶(6)，另一路连接自动切换电路(8)后经过短路保护电路(9)连接DC输出电路(14)，输出恒定的DC电压接用户负载；
电压检测电路(3)分别连接电压变换器(1)输入端和自动切换电路(8)；自动切换电路(8)串连欠压保护电路(7)后连接蓄电瓶(6)；
取样比较电路(10)的输入端接DC输出电路(14)，取样比较电路(10)的输出端接载控逻辑变换电路(11)；
I/O逻辑输出(12)输入端分别连接载控逻辑变换电路(11)、自动切换电路(8)、欠压保护电路(7)，I/O逻辑输出(12)的输出端接LED状态显示板(13)，I/O逻辑输出(12)的另一输出端接用户计算机或工业控制器输出逻辑信号。
2. 根据权利要求1所述具有逻辑判断功能的智能不间断电源，其特征在于载控逻辑变换电路(11)和取样比较电路(10)的结构为：二极管D3和D4串联后分别连接三极管Q5基极和电阻R10，电阻R9一端连接二极管D3，另一端分两路，一路连接用户负载，另一路连接二极管D5后再连接三极管Q5发射极，三极管Q5的集电极接I/O逻辑输出(12)的输入端，同时接LED状态显示板(13)。
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