CN104932387B - 一种主、备用设备智能转换器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种主、备用设备智能转换器，包含直流稳压电源、状态监控器、单片机、中间继电器输出控制电路。本智能转换器的直流稳压电源为中间继电器输出控制电路和单片机电路提供稳定的工作电压；中间继电器输出控制电路的输入端与单片机的输出接口串联，输出端与设备开关电路相联；单片机实时获取设备故障触发信号、定时触发信号和断电触发信号，控制两路中间继电器输出电路不同触点的接通，从而控制主设备和备用设备的工作状态切换，实现主设备和备用设备的故障切换、定时切换和断电切换，防止主设备长时间使用和备用设备长期不用而出现故障、老化导致不能使用的现象，保障设备的正常、安全运行。

Description

一种主、备用设备智能转换器

技术领域

本发明是一种采用单片机实现设备间的工作状态切换的转换器，属于智能转换器领域中的创新技术

背景技术

在实际的企业生产、工作过程中，重要的工作设备都是采用“一主一备”模式，并配备一个工作切换开关，在一台设备出现故障时，可通过工作切换开关将工作切换至另一台完好设备上。目前，设备之间的切换都是采用人工操作切换开关的方式。首先，人工切换方式需要在生产、工作过程中配备专门的操作人员长时间值守，不仅增加工人的劳动强度，而且加大了企业生产、经营的人力成本。其次，人工操作方法由工人疏忽等原因易出现设备切换不及时、滞后等问题，致使工作设备损坏而造成经济损失。最后，人工切换方法很难实现主、备用设备的按时切换，导致主设备长时间工作而缩短设备使用寿命，而备用设备若停运时间过长，容易发生电机受潮、绝缘不良、润滑油变质、机械卡涩、阀门锈死等现象，应急切换的时候常发生不能正常运转等事故，给企业、个人的生产和工作造成非常大的经济损失。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种能够实现主、备用设备自由转换的智能转换器，以克服主设备长时间使用和备用设备长期不用而导致设备损坏等问题。

为达到以上目的，本发明采用如下技术方案。

一种主、备用设备智能转换器，其特征在于，包括：稳压电源、单片机、状态监控器及两个中间继电器控制电路；所述稳压电源为单片机、状态监控器和两个中间继电器控制电路提供稳定的电压；所述状态监控器监视主、备用设备供电电源的运行状况并将相应信息反馈给单片机；所述两个中间继电器控制电路的输出端分别与主、备用设备的开关电路连接；所述单片机控制两个中间继电器控制电路的通断状态。

作为上述方案的进一步说明，所述状态监控器监控单片机工作状态，并与单片机的复位输入接口连接。

作为上述方案的进一步说明，两个中间继电器控制电路分别连接在单片机的两个不同的通用输入/输出接口上。

作为上述方案的进一步说明，所述单片机的型号为ATMEGA16，所述状态监控器为SP706S监控器件；

状态监控器的WDI接口接收单片机的信号并通过RESET接口向单片机发出状态重置信号；

状态监控器的PFI接口与主、备用设备的供电电源线路连接，通过状态监控器内部的电压比较器实时获取供电电源电压信号，并将电压信号通过INT1接口传输给单片机。

作为上述方案的进一步说明，所述中间继电器控制电路为三极管放大电路，该三极管放大电路的输入端与单片机的通用输入/输出接口连接。

作为上述方案的进一步说明，所述单片机自带有存储器，当智能转换器的稳压电源掉电后再次启动时，单片机读取存储器中保存的主、备用设备上一工作状态信息，并向两个中间继电器控制电路输出与上一工作状态相反的控制信号，实现两路设备工作状态的切换，并将中间继电器控制电路的接通状态存储到存储器中。

作为上述方案的进一步说明，所述单片机自带有定时器/计时器，利用定时器/计时器在预设时间内实现两个中间继电器控制电路控制信号状态的切换，从而控制主、备用设备的工作状态的定时转换。

作为上述方案的进一步说明，所述单片机通过故障数据采集端口与主、备用设备连接，若主、备用中的一路设备在工作过程出现故障时，单片机接收来自故障数据采集端口的故障信号将工作状态从故障设备上切换至完好设备上。

作为上述方案的进一步说明，当主、备用设备中的一路设备供电电源的电压不稳或断电时，SP706S状态监控器获取电源故障信息，并通过INT1接口将故障信息实时反馈给单片机，单片机控制两个中间继电器控制电路的通断状态，将工作状态切换至完好设备上。

本发明提供的一种智能转换器具有以下技术效果：

一、采用单片机作为主、备用设备的转换控制器，能够使设备在“无人值守”的情况下实现智能切换，最大程度地降低了企业人力成本和工人劳动强度，适用于水泵房、空调房、油库、配电房和企业生产线等场合，解决由于主用设备长时间运行和备用设备不常用而导致设备损坏以致不能临时启用等问题，通过主备用设备的定时自动轮换、设备故障自动切换、电源断电切换和设备供电电源故障自动切换方便设备保养维护，防止主设备长时间使用和备用设备长期不用而出现故障、老化导致不能使用的现象，保障设备的工作性能和正常安全运行，满足消防、工业、银行等领域中与人们日常生活、工作和生产息息相关的需求。

二、单片机选用ATMEGA16型号，数据处理速度快、性能可靠，内部自带只读存储器和多个定时器/计数器,能快速处理设备故障和供电电源故障数据，实现设备工作状态的定时切换、故障切换和断电切换功能，有效克服人工操作方法的诸多缺点，达到对设备的智能保养、维护和防止设备老化、故障等目的。

三、利用SP706S状态监控器的电源监控功能实现对设备供电电源的运行性能的监视，并将供电电源运行故障信息实时反馈至单片机，由单片机分析处理故障信息并控制设备工作状态的切换，充分保护设备的安全。

四、由单片机、中间继电器控制电路和状态监控构成主、备用设备智能转换器，具有结构简单、稳定性高和成本低廉等优点，具备批量化生产和广泛应用的潜力。对主、备用设备存在的问题能够做到及时发现、快速消除，方便设备的维护和保养，保证设备的运转性能和正常工作。

附图说明

图1所示为本发明提供的智能转换器结构示意图；

图2所示为稳压电路图；

图3所示为单片机控制电路图；

图4所示为状态监控器电路图；

图5、图6所示为两路中间继电器控制电路图。

附图标记说明：

1、稳压电源，2、单片机，3、状态监控器，4/5、中间继电器，6、设备供电电源。

具体实施方式

为方便本领域技术人员更好地理解本发明的实质，下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细阐述。

如图1所示，一种主、备用设备智能转换器，包括：稳压电源1、单片机2、状态监控器3、中间继电器控制电路4和中间继电器控制电路5。

其中，稳压电源1为单片机2、状态监控器3和中间继电器控制电路4、5提供稳定的电压。状态监控器3主要是保障单片机2控制程序的安全、稳定运行，以及监视设备供电电源6的运行状况并将故障信息反馈给单片机2。单片机2实时获取设备故障数据采集端口和状态监控器3反馈的设备供电电源6故障信息，根据故障信息类型控制单片机2通用输入/输出端口的输出信号，实现相应的中间继电器控制电路4、5的通断状态变化控制，完成主、备用设备之间工作状态的切换。最后将单片机2的输入/输出端口的输出状态保存至单片机内部的只读存储器中。

如图2所示，所述稳压电源由桥式整流电路、三端稳压IC7805和若干电容构成，为单片机、状态监控器和两路中间继电器控制电路分别提供12V的稳定电压，保证转换器内部各个电路的正常、稳定工作。

如图3所示，所述单片机选用ATMEGA16型号单片机。中间继电器控制电路的输入端OUT1、OUT2与ATMEGA16单片机的通用输入/输出接口相连接，其输出端分别与主、备用设备的开关电路连接。在实际工作过程中，单片机通过通用输入/输出接口向中间继电器控制电路输出控制信号，控制一路中间继电器控制电路接通而另一路断开，使得其中一路设备开始工作，另一路设备停止工作；同时，单片机将通用输入/输出接口的状态信息保存至内部的只读存储器中。

如图4所示，所述状态监控器优选为SP706S状态监控器，该状态监控器的WDI接口接收单片机的信号并起到状态监视作用，若单片机控制程序发生“跑飞”或故障后无法定时发出状态信号时，状态监控器通过RESET接口向单片机发出状态重置信号，重置单片机状态。同时，状态监控器的PFI接口与设备的供电电源线路连接，通过状态监控器内部的电压比较器实时获取电源电压不稳或故障信号，并将故障信号通过INT1接口传输给单片机，使单片机控制OUT1、OUT2输出接口之间的状态切换，控制两路中间继电器控制电路实现主、备用设备的工作状态切换。

如图5、图6所示，所述中间继电器控制电路为三极管放大电路，该三极管放大电路的输入端与单片机的通用输入/输出接口OUT1、OUT2互相接通。当单片机的通用输入/输出接口为高电平时，中间继电器控制电路的继电器接通，设备处于工作状态；反之，当单片机的通用输入/输出接口为低电平时，中间继电器控制电路的继电器断开，设备处于停止状态。

单片机的控制程序实现方案如下：(1)当智能转换器的稳压电源掉电后再次启动时，单片机读取内部只读存储器中保存的设备前一时刻工作状态信息，通过通用输入/输出接口向两路中间继电器控制电路输出与上一工作状态相反的控制信号，实现两路设备工作状态的切换，并将中间继电器输出电路的接通状态存储到单片机内部只读存储器中。(2)单片机控制程序利用单片机内部定时器/计时器在预设时间内实现OUT1、OUT2接口控制信号状态的切换，从而控制主、备用设备的工作状态的定时转换，并将中间继电器输出电路的接通状态存储到单片机内部只读存储器中。(3)若其中一路设备在工作过程出现故障时，单片机接收来自故障数据采集端口的故障信号，根据故障信息状态控制转换输出端口OUT1、OUT2的信号状态，及时将工作状态从故障设备上切换至完好设备上，实现设备的故障自动切换。(4)当其中一路设备的供电电源的电压不稳或断电时，SP706S状态监控器获取电源故障信息，并通过INT1接口将故障信息实时反馈给单片机，由单片机控制程序控制OUT1、OUT2接口的信号状态，将工作状态切换至完好设备上，并将OUT1、OUT2接口的信号状态存储到单片机内部只读存储器中。

本实施例提供的智能转换器，单片机通过检测定时触发信号、故障触发信号和断电触发信号从而控制通用输入/输出接口的信号状态，控制两路中间继电器控制电路的继电器的接通和断开，实现主、备用设备的定时切换、故障切换和断电切换等功能，使主、备用设备在实际工作过程因断电、设备故障、定时触发等原因进行快速切换。通过智能转换器的设备定时切换、故障切换和断电切换等功能大大提高了主、备用设备之间交替使用的频率，防止主设备长时间使用和备用设备长期不用而出现的损坏、老化、不能使用等故障，降低了设备的维护和保养成本，提高了设备运行的稳定性和安全性，减少企业、个人意外的经济损失。

以上具体实施方式对本发明的实质进行了详细说明，但并不能以此来对本发明的保护范围进行限制。显而易见地，在本发明实质的启示下，本技术领域普通技术人员还可进行许多改进和修饰，需要注意的是，这些改进和修饰都落在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (5)

1.一种主、备用设备智能转换器，其特征在于，包括：稳压电源、单片机、状态监控器及两个中间继电器控制电路；所述稳压电源为单片机、状态监控器和两个中间继电器控制电路提供稳定的电压；所述状态监控器监视主、备用设备供电电源的运行状况并将相应信息反馈给单片机；所述两个中间继电器控制电路的输出端分别与主、备用设备的开关电路连接；所述单片机控制两个中间继电器控制电路的通断状态；当其中一路设备的供电电源的电压不稳时，状态监控器将故障信息实时反馈给单片机，由单片机将工作状态切换至完好设备上；所述状态监控器监控单片机工作状态，并与单片机的复位输入接口连接；所述单片机的型号为ATMEGA16，所述状态监控器为SP706S监控器件；状态监控器的WDI接口接收单片机的信号并通过RESET接口向单片机发出状态重置信号；状态监控器的PFI接口与主、备用设备的供电电源线路连接，通过状态监控器内部的电压比较器实时获取供电电源电压信号，并将电压信号通过INT1接口传输给单片机；所述单片机自带有存储器，当智能转换器的稳压电源掉电后再次启动时，单片机读取存储器中保存的主、备用设备上一工作状态信息，并向两个中间继电器控制电路输出与上一工作状态相反的控制信号，实现两路设备工作状态的切换，并将中间继电器控制电路的接通状态存储到存储器中。

2.根据权利要求1所述的一种主、备用设备智能转换器，其特征在于，两个中间继电器控制电路分别连接在单片机的两个不同的通用输入/输出接口上。

3.根据权利要求1所述的一种主、备用设备智能转换器，其特征在于，所述中间继电器控制电路为三极管放大电路，该三极管放大电路的输入端与单片机的通用输入/输出接口连接。

4.根据权利要求1所述的一种主、备用设备智能转换器，其特征在于，所述单片机自带有定时器/计时器，利用定时器/计时器在预设时间内实现两个中间继电器控制电路控制信号状态的切换，从而控制主、备用设备的工作状态的定时转换。

5.根据权利要求1所述的一种主、备用设备智能转换器，其特征在于，所述单片机通过故障数据采集端口与主、备用设备连接，若主、备用中的一路设备在工作过程出现故障时，单片机接收来自故障数据采集端口的故障信号将工作状态从故障设备上切换至完好设备上。