CN105743210B - 双路直流电源无缝自动切换装置的智能检测设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双路直流电源无缝自动切换装置的智能检测设备。本发明由AC/DC模块、电压调节器、数字电位器、电阻、电容、继电器、二极管、三极管、CAN收发器、键盘电路KEY、液晶模块LCD和单片机MCU构成。本发明输出两路连续可调的直流电源，由单片机控制直流电源的自动通断，可实现任一单路电源接入或双路电源同时接入智能双直流电源无缝自动切换装置的功能。基于CAN总线获得智能双直流电源无缝自动切换装置的内部工作状态，实现对智能双直流电源无缝自动切换装置功能的自动检测，并在LCD模块上显示检测结果。应用该项发明可大幅度降低智能双直流电源无缝自动切换装置产品检验的复杂程度，有效提高该产品质量检测环节的效率和可靠性。

Description

双路直流电源无缝自动切换装置的智能检测设备

技术领域

本发明涉及机电一体化领域的多路直流电源供电装置的生产检测过程控制装置，具体涉及一种双路直流电源无缝自动切换装置的智能检测设备。

背景技术

随着科学技术的飞速发展和高端精密装置的大量使用，一些重要设备对供电质量和供电可靠性提出了更高的要求，有的场所不允许相关设备断电，有的场所要求备用电源必须无缝自动切换并具备一定时间的持续供电能力，以对设备、数据进行必要的保护或备份。双路直流电源广泛应用于医院、银行、化工、军事、消防、电力、通信、交通、矿山、航空航天等领域的各种自动监测与控制场合，而双路直流电源自动切换装置是实现主电源、备用电源的合理切换，及保证双路直流电源供电质量与供电可靠性的关键部件。

中国专利公开号CN102694414A，公开日为2012.09.26，专利名称为：一种智能双直流电源无缝自动切换装置。该项发明中所提供的双直流电源切换装置具有电源切换无间隙、不增加原系统功耗、可实时远程监测供电状态等优点。其不足之处是：电路设计复杂、电子元器件数量多，含有微控制器、CAN收发器，因此产品检验环节中包含程序设计，需要高素质的产品检验员，且检验过程工作量大，产品质量控制困难。可见，低效、复杂的产品检验手段成为制约智能双直流电源无缝自动切换装置的批量生产及应用推广的严重障碍。

发明内容

本发明提供一种专用的智能检测设备，用于减轻双路直流电源无缝自动切换装置的测试、检验工作复杂度，减少该装置的测试、检验环节的工作量，及提高该装置的测试、检验工作的可靠性和自动化程度。

本发明的目的是这样实现的：

本发明由AC/DC模块、电压调节器、数字电位器、电阻、电容、继电器、二极管、三极管、CAN收发器、键盘电路KEY、通用液晶模块LCD和单片机MCU构成，其特征是：

AC/DC模块，所述AC/DC模块的输入端接单相交流电源，输出端正极并联滤波电容后接第一电压调节器U1和第二电压调节器U2的输入端；

第一电压调节器U1和第二电压调节器U2的输入端分别并联滤波电容后接AC/DC模块输出端的正极；

第一电压调节器U1和第二电压调节器U2的输出端并联滤波电容后分别接在第一继电器器S1和第二继电器S2的1脚上。

第一数字电位器U3和第二数字电位器U4的电阻抽头分别连接第一电压调节器U1和第二电压调节器U2的输出端和调整端，通信接口并联后接单片机MCU的SPI口。

第一继电器S1和第二继电器S2的1脚分别接第一电压调节器U1和第二电压调节器U2的输出端，2脚分别接V1和V2的输出端子，所述第一继电器S1和第二继电器S2的4脚分别接第一三极管Q1和第二三极管Q2的集电极，所述第一继电器S1和第二继电器S2的3脚分别接电源Vcc。

第一三极管Q1和第二三极管Q2的集电极分别接第一继电器S1和第二继电器S2的4脚；

第一三极管Q1和第二三极管Q2的发射极接AC/DC模块输出端的负极；

第一三极管Q1和第二三极管Q2的基极串联电阻后分别接单片机MCU的D.1和D.2脚。

第一二极管D1和第二二极管D2的阴极和阳极分别接在第一电压调节器U1和第二电压调节器U2的输入端和输出端；

所述第三二极管D3和第四二极管D4的阴极和阳极分别接在第一继电器S1和第二继电器S2的3脚和4脚上。

第一电阻器R1和第三电阻器R3的一端分别接第一电压调节器U1和第二电压调节器U2的输出端，另一端分别接第二电阻器R2和第四电阻器R4的一端；

第二电阻器R2和第四电阻器R4的另一端都接在AC/DC模块输出端的负极；

第五电阻器R5和第六电阻器R6的一端分别接第一三极管Q1和第二三极管Q2的基极，另一端分别接单片机MCU的D.1和D.2脚。

CAN收发器输入端与单片机MCU的CAN口连接，输出端是本装置对外通信端口。

键盘电路KEY一共包含八个按键，按键一端分别接在单片机MCU的通用输入输出口的B.0~ B.7口上，按键另一端连接在AC/DC模块输出端的负极。

通用液晶模块LCD在串行模式运行，连接在单片机MCU的通用输入输出口的C口上。

第一数字电位器U3和第二数字电位器U4的电阻抽头B分别接第一电压调节器U1和第二电压调节器U2的输出端；

第一数字电位器U3和第二数字电位器U4的电阻抽头W分别接第一电压调节器U1和第二电压调节器U2的调整端；

第一数字电位器U3和第二数字电位器U4的电阻抽头A都接在AC/DC模块输出端的负极。

第一数字电位器U3和第二数字电位器U4通信口SCK和SI分别并联在单片机MCU的SPI口上；

第一数字电位器U3和第二数字电位器U4通信口CS分别接在单片机MCU的E.2和E.5上。

第一电容器C1的阳极接AC/DC模块输出端的正极和第一电压调节器U1的输入端，第五电容器C5并联在第一电容器C1两端；

第三电容器C3的阳极接AC/DC模块输出端的正极和第二电压调节器U2的输入端，第七电容器C7并联在第三电容器C3两端；

第二电容器C2的阳极接第一电压调节器U1的输出端，第六电容器C6并联在第二电容器C2两端；

第四电容器C4的阳极接第二电压调节器U2的输出端，第八电容器C8并联在第四电容器C4两端；

电容器的阴极都接在AC/DC模块输出端的负极。

第一电阻器R1和第二电阻器R2的公共端连接在单片机MCU的AD1脚上；

第三电阻器R3和第四电阻器R4的公共端连接在单片机MCU的AD2脚上。

CAN收发器输入端与单片机MCU的TXCAN和RXCAN上。

CAN收发器采用的型号为：IS01050、PCA82C251、CTM1050、ADM3054或MAX13041；

第一数字电位器U3和第二数字电位器U4采用的型号是MCP41050、X9511、WDH22、MAX5432/MAX5433或DS1868；

单片机MCU采用的型号为：AT90CAN系列、P8XC592、82C200、82526、82527、MC9S08系列、MC9S12系列或72005。

本发明的有益效果在于：

本发明输出两路连续可调的直流电源，由单片机控制直流电源的自动通断，可实现任一单路电源接入或双路电源同时接入“智能双直流电源无缝自动切换装置”的功能。基于CAN总线获得“智能双直流电源无缝自动切换装置”的内部工作状态，实现对“智能双直流电源无缝自动切换装置”产品功能的自动检测，并在LCD模块上显示检测结果。应用该项发明可大幅度降低“智能双直流电源无缝自动切换装置”产品检验的复杂程度，有效提高该产品质量检测环节的效率和可靠性。

附图说明

附图1为本发明双路直流电源无缝自动切换装置的智能检测设备电路图；

附图2为本发明键盘KEY电路图；

附图3为本发明菜单设置流程图；

附图4为本发明液晶模块LCD与单片机MCU接口电路图；

附图5为本发明CAN收发器与单片机MCU接口电路图。

具体实施方式

下面结合实例对本发明作更详细的描述：

如图1所示，AC/DC模块的输出端与电压调节器U1和U2的输入端相连，由AC/DC模块向电压调节器提供直流电源。

电压调节器的调整端与数字电位器U3和U4的中间抽头相连，调整数字电位器中间抽头位置，能够改变电压调节器的输出电压。

数字电位器的串行通信口接在单片机MCU的通用SPI口上，串行通信口收到的数据能够改变数字电位器中间抽头位置。

电压调节器的输出端连接在继电器的触点上，单片机MCU控制继电器的导通和断开，从而实现装置输出端V1和V2的接通和断开。

如图2所示，键盘KEY连接在单片机MCU的通用输入输出口B口上，用于智能检测设备的运行参数配置，参数配置过程和细节如图3所示。

如图4所示，通用液晶模块LCD连接在单片机MCU的通用输入输出口C口上，用于显示工作过程的设置内容和参数。

如图5所示，CAN收发器连接在单片机MCU的通用CAN接口上，接收来自双路直流电源无缝自动切换装置反馈的主电源和备用电源的供电状态信息。

本发明的电路工作原理是：

单相交流电经AC/DC模块变换后，向电压调节器提供直流电源，单片机MCU通过串行通信方式变换数字电位器的中间抽头位置来改变电压调节器的调整端与输出端之间的匹配电阻值，从而改变电压调节器的输出电压。单片机MCU控制继电器的导通和关闭，实现V1和V2的接入和关断。

单片机MCU接受键盘KEY输入的智能检测设备的运行参数，液晶模块LCD直接显示本发明的设置信息和输出状态。单片机MCU经CAN通信口接受来自双路直流电源无缝自动切换装置反馈的主电源和备用电源的供电状态信息。

本发明的工作过程是：

本发明的第一路输出V1的输出范围是DC20V-30V，用于向双路直流电源无缝自动切换装置提供主电源，第二路输出V2的输出范围是DC20V-30V，用于向双路直流电源无缝自动切换装置提供备用电源。V1和V2的输出电压值连续可调，用于检测双路直流电源无缝自动切换装置的输入电压范围。受单片机MCU控制的第一继电器S1和第二继电器S2，用于控制主电源和备用电源的接通或断开，便于检查双路直流电源无缝自动切换装置的切换效果。基于CAN总线获得双直流电源无缝自动切换装置的内部工作状态，实现对双直流电源无缝自动切换装置功能的智能检测，并在LCD模块上显示检测结果。

单相交流电源经AC/DC模块变换输出35V直流电源，给第一电压调节器U1和第二电压调节器U2供电。单片机MCU通过串行工作方式将需要配置的数据信息发送到数字电位器内部，变换数字电位器U3和U4的中间抽头位置来改变数字电位器管脚A、W、B之间的电阻值RAW和RBW。电压调节器U1和U2将AC/DC模块输入的直流35V电压调节到单片机给定的目标电压值，然后对外输出。调节器的输出电压等于1.25×(1+RAW/RBW)。U1和U2的输出电压下限为1.25V，输出电压上限是32V，完全满足本发明所需求的20V到30V的电压输出范围。键盘电路KEY一共包含八个按键，分别是“设置”、“启动”、“确认”、“返回”、“↓”、“←”和“→”键。用于设置检测工步、电压增量、时间增量、输出电压值等。“↑”和“↓”键用于光标换行和数字量的增减控制，“←”和“→”键用于光标的左、右移动控制。液晶模块LCD采用点阵式通用液晶模块，用于设置菜单、工步信息、电压增量、时间增量和输出电压显示等，液晶模块工作在串行模式，并显示对双直流电源无缝自动切换装置的检测结果。通过CAN通信接口，接收来自双路直流电源无缝自动切换装置反馈的主电源和备用电源的运行状态信息。CAN收发器采用的型号为：IS01050、PCA82C251、CTM1050、ADM3054或MAX13041。第一数字电位器U3和第二数字电位器U4采用的型号是MCP41050、X9511、WDH22、MAX5432/MAX5433或DS1868。单片机MCU采用的型号为：AT90CAN系列、P8XC592、82C200、82526、82527、MC9S08系列、MC9S12系列或72005。

本发明输出两路连续可调的直流电源，由单片机控制直流电源的自动通断，可实现任一单路电源接入或双路电源同时接入“智能双直流电源无缝自动切换装置”的功能。基于CAN总线获得“智能双直流电源无缝自动切换装置”的内部工作状态，实现对“智能双直流电源无缝自动切换装置”产品功能的自动检测，并在LCD模块上显示检测结果。应用该项发明可大幅度降低“智能双直流电源无缝自动切换装置”产品检验的复杂程度，有效提高该产品质量检测环节的效率和可靠性，提高了生产效率。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种双路直流电源无缝自动切换装置的智能检测设备，包括：AC/DC模块、电压调节器、数字电位器、电阻、电容、继电器、二极管、三极管、CAN收发器、键盘电路KEY、液晶模块LCD和单片机MCU，电压调节器包括：第一电压调节器U1和第二电压调节器U2，数字电位器包括：第一数字电位器U3和第二数字电位器U4，电阻包括：第一电阻器R1、第二电阻器R2、第三电阻器R3、第四电阻器R4、第五电阻器R5和第六电阻器R6，电容包括：第一电容器C1、第二电容器C2、第三电容器C3、第四电容器C4、第五电容器C5、第六电容器C6、第七电容器C7和第八电容器C8，继电器包括：第一继电器S1和第二继电器S2，二极管包括：第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4，三极管包括：第一三极管Q1和第二三极管Q2，其特征是：

所述AC/DC模块的输入端接单相交流电源，输出端正极并联起滤波作用的电容后接第一电压调节器U1和第二电压调节器U2的输入端；

所述第一电压调节器U1和第二电压调节器U2的输入端分别并联起滤波作用的电容后接AC/DC模块输出端的正极，所述第一电压调节器U1和第二电压调节器U2的输出端并联起滤波作用的电容后分别接在第一继电器S1和第二继电器S2的1脚上；

所述第一数字电位器U3和第二数字电位器U4的电阻抽头分别接第一电压调节器U1和第二电压调节器U2的输出端和调整端，所述数字电位器的通信接口并联后接单片机MCU的SPI口；

所述第一继电器S1和第二继电器S2的1脚分别接第一电压调节器U1和第二电压调节器U2的输出端，2脚分别接V1和V2的输出端子，所述第一继电器S1和第二继电器S2的4脚分别接第一三极管Q1和第二三极管Q2的集电极，所述第一继电器S1和第二继电器S2的3脚分别接电源Vcc；

所述第一三极管Q1和第二三极管Q2的集电极分别接第一继电器S1和第二继电器S2的4脚上，所述第一三极管Q1和第二三极管Q2的发射极接AC/DC模块输出端的负极，所述第一三极管Q1和第二三极管Q2的基极串联第五电阻器和第六电阻器后分别接单片机MCU的D.1和D.2脚；

所述第一二极管D1和第二二极管D2的阴极和阳极分别接在第一电压调节器U1和第二电压调节器U2的输入端和输出端，所述第三二极管D3和第四二极管D4的阴极和阳极分别接在第一继电器S1和第二继电器S2的3脚和4脚上；

所述第一电阻器R1和第三电阻器R3的一端分别接第一电压调节器U1和第二电压调节器U2的输出端，另一端分别接第二电阻器R2和第四电阻器R4的一端，所述第二电阻器R2和第四电阻器R4的另一端都接在AC/DC模块输出端的负极，所述第五电阻器R5和第六电阻器R6的一端分别接第一三极管Q1和第二三极管Q2的基极，另一端分别接单片机MCU的D.1和D.2脚；

所述CAN收发器输入端与单片机MCU的CAN口相连，输出端作为本设备对外通信端口；

所述键盘电路KEY一共包含八个按键，按键一端分别接在单片机MCU的通用输入输出口的B.0～B.7口上，按键另一端连接在AC/DC模块输出端的负极；

所述液晶模块LCD在串行模式运行，连接在单片机MCU的通用输入输出口的C口上。

2.根据权利要求1所述的一种双路直流电源无缝自动切换装置的智能检测设备，其特征是：

第一数字电位器U3和第二数字电位器U4的电阻抽头B分别接第一电压调节器U1和第二电压调节器U2的输出端；

第一数字电位器U3和第二数字电位器U4的电阻抽头W分别接第一电压调节器U1和第二电压调节器U2的调整端；

所述第一数字电位器U3和第二数字电位器U4的电阻抽头A都接在AC/DC模块输出端的负极。

3.根据权利要求1所述的一种双路直流电源无缝自动切换装置的智能检测设备，其特征是：

第一数字电位器U3和第二数字电位器U4通信口SCK和SI分别并联在单片机MCU的SPI口上；

第一数字电位器U3和第二数字电位器U4通信口CS分别接在单片机MCU的E.2和E.5上。

4.根据权利要求1所述的一种双路直流电源无缝自动切换装置的智能检测设备，其特征是：

所述电容器中的第一电容器C1的阳极接AC/DC模块输出端的正极和第一电压调节器U1的输入端，第五电容器C5并联在第一电容器C1两端；

所述电容器中的第三电容器C3的阳极接AC/DC模块输出端的正极和第二电压调节器U2的输入端，第七电容器C7并联在第三电容器C3两端；

所述电容器中的第二电容器C2的阳极接第一电压调节器U1的输出端，第六电容器C6并联在第二电容器C2两端；

所述电容器中的第四电容器C4的阳极接第二电压调节器U2的输出端，第八电容器C8并联在第四电容器C4两端；

所述电容器的阴极都接在AC/DC模块输出端的负极。

5.根据权利要求1所述的一种双路直流电源无缝自动切换装置的智能检测设备，其特征是：

所述第一电阻器R1和第二电阻器R2的公共端连接在单片机MCU的AD1脚上；

所述第三电阻器R3和第四电阻器R4的公共端连接在单片机MCU的AD2脚上。

6.根据权利要求1所述的一种双路直流电源无缝自动切换装置的智能检测设备，其特征是：

所述CAN收发器输入端与单片机MCU的TXCAN脚和RXCAN脚连接。

7.根据权利要求1、6所述的一种双路直流电源无缝自动切换装置的智能检测设备，其特征是：

所述CAN收发器采用的型号为：IS01050、PCA82C251、CTM1050、ADM3054或MAX13041。

8.根据权利要求1、2、3所述的一种双路直流电源无缝自动切换装置的智能检测设备，其特征是：

所述第一数字电位器U3和第二数字电位器U4采用的型号是MCP41050、X9511、WDH22、MAX5432/MAX5433或DS1868。

9.根据权利要求1、3、5、6所述的一种双路直流电源无缝自动切换装置的智能检测设备，其特征是：

所述单片机MCU采用的型号为：AT90CAN系列、P8XC592、82C200、82526、82527、MC9S08系列、MC9S12系列或72005。