CN106026747B - 双面磨高精度稳压电源 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种双面磨高精度稳压电源，它包括连接火线的主线包，连接零线用来补偿电压的第一副线包，还包括一个双面带电机碳刷的第二副线包；所述第二副线包上电气连接有电源主控制板，所述电源主控制板通过电路连接有电机控制端子、碳刷磨损检测模块、电流互感器，所述电源主控制板通过控制电机控制端子来分别完成前后面电机碳刷的正向和反向运行控制，从而完成对第二副线包的增压和减压控制，使得整个输出电压达到稳定的状态；它不仅能提供稳定的输出电压，而且可以在负载较大条件下正常工作，而且其电机驱动的电路和程序板不仅能完成双面磨的驱动，而且可以通用在不同额定功率，带电机调压的稳压电源。
Description
所属技术领域
本发明属于稳压电源技术领域，尤其是涉及一种在电网频率不同的情况下可以通用的大功率全自动交流稳压电源。
背景技术
稳压电源是能为负载提供稳定交流电源或直流电源的电子装置，通常由调压电路、控制电路、及伺服电机等组成。当输入电压或负载变化时，控制电路进行取样、比较、放大，然后驱动伺服电机转动，使调压器碳刷的位置改变，通过自动调整线圈匝数比，从而保持输出电压的稳定。目前市面上大多数大功率的稳压器是由采用一主一副两个线包，基于嵌入式单片机的主控制板两个部分组成。其中副线包上单面附着一个可调电机碳刷，根据线包直接的感应原理，当电机转动时，碳刷在线圈上感应出电压，反馈给输出端，那么通过控制电机上碳刷的转动，输出端便可实现额定电压输出。稳压器上电后，如果输入电压在工作范围内，主控制板通过采样计算得到控制信号，电机接收到控制信号后，进行相应方向的转动，电源实现稳压输出。但是，单面附着电机的稳压器调压范围较小，而采用一主一副两个线包的方式带载能力也跟不上市场需求。
发明内容
对于上述的问题，本发明的目的在于提供一种双面磨高精度稳压电源，它不仅能提供稳定的输出电压，而且可以在负载较大条件下正常工作，而且其电机驱动的电路和程序板不仅能完成双面磨的驱动，而且可以通用在不同额定功率，带电机调压的稳压电源。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该双面磨高精度稳压电源包括连接火线的主线包，连接零线用来补偿电压的第一副线包，还包括一个双面带电机碳刷的第二副线包，所述主线包、第一副线包、第二副线包依次电气连接；所述第二副线包上电气连接有电源主控制板，所述电源主控制板通过电路连接有电机控制端子、碳刷磨损检测模块、电流互感器，所述电源主控制板通过控制电机控制端子来分别完成前后面电机碳刷的正向和反向运行控制，从而完成对第二副线包的增压和减压控制，使得整个输出电压达到稳定的状态；所述电流互感器套在输出火线端上，采集瞬时的电流信号送给主控板；所述碳刷磨损检测模块可以检测电机碳刷的磨损情况，当第二副线包前侧的电机碳刷正常时，第二副线包后侧的电机碳刷电路断开，停止运行，通过调节前侧所述电机碳刷在线包上转动，调节第二副线包的电压；当前侧电机碳刷磨损光滑时，电机碳刷在线包上转动无法感应电压，所述电源主控制板切断前侧的电机碳刷的电源；所述电源主控板通过采样电路采集输入电压与输出电压信号，经过运算后得出控制信号，驱动后侧电机碳刷运行，重新使得输出电压稳定。
作为优选，所述电源主控制板通过电路连接有温度传感器、散热风扇，所述温度传感器插在自耦变压的第二副线包内部，采集瞬时第二副线包的温度信号送给电源主控制板，当温度过高时，所述电源主控制板开启所述散热风扇散热。
作为优选，所述电源主控制板通过电路连接有液晶显示屏；所述主控板将该双面磨高精度稳压电源各处信号的瞬时信息显示到液晶显示屏上。
作为优选，所述电源主控制板上装配有主控芯片，所述主控芯片上设计有10处以上的引脚；所述主控芯片分别通过一处引脚连接有警报模块、散热模块、电机碳刷检测开关；所述警报模块包括有蜂鸣器，控制蜂鸣器的三极管放大电路；所述散热模块包括有风扇，控制所述风扇的三极管放大电路；当第二副线包前侧的电机碳刷磨损殆尽时，所述电机碳刷检测开关关闭；所述主控芯片通过两处以上的引脚连接有电机碳刷控制模块，显示频控制模块；所述电机碳刷控制模块作为电机驱动电路碳刷的控制端，控制电机碳刷的增压和减压。
作为优选，所述主控芯片还分别通过一处引脚连接有程序调试模块、锁定输入模式开关，所述程序调试模块工作时，该双面磨高精度稳压电源进入调试模式，过压，欠压，过载等情况均不报警。
作为优选，电源输入输出电压及电流的一种采样方法：输入电压的两端接通后，通过电阻连接运算放大器，运算后信号通过电阻与电容以及稳压二极管构成的滤波电路滤波后送给主控芯片；当输出电压的两端接通后，经过电阻送给运算放大器，运算后信号经过电阻与电容以及稳压二极管构成的滤波电路滤波后送给主控芯片；一个电感接入电流互感器，电流信号经过电阻变成电压信号，经过运算放大器运算，信号经过电阻与电流以及稳压二极管构成的滤波电路滤波后送给主控芯片；另一电感接入热敏电阻，将温度信号转换成电压信号，经过电阻与电容以及稳压二极管构成的滤波电路滤波后送给主控芯片。
本发明的有益效果在于：该双面磨高精度稳压电源使用两个副线包，使得稳压调节更加精确，同时第二副线包的前后面都具有电机碳刷结构，当前部的电机碳刷磨损到不能工作时，后部电机碳刷开始工作，这样使得该稳压电源可以一直提供稳压功能。不会像传统的稳压电源那样在调节副线包出现磨损后就不能再提供稳压功能，甚至在可能造成电压过大或者过小，损坏用电器。该稳压电源可以提供稳定电压的输出的同时，可以方便地应用于电源频率不同的场合，稳压电源的通用性强。输入电压范围大，输出电压稳定，且稳压器带载能力大大加强。
附图说明
图1是双面磨高精度稳压电源内部结构及接线图。
图2是双面磨高精度稳压电源中线包与火线零线的连接示意图
图3是双面磨高精度稳压电源中电源主控制板最小系统原理图
图4是双面磨高精度稳压电源输入输出电压及电流的采样电路原理图
图5是电源主控制板电路开关电源模块
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
如图1和图2中实施例所示，本双面磨高精度稳压电源，它包括连接火线输入端1的主线包2，连接零线3用来补偿电压的第一副线包4，还包括一个前后面均带电机碳刷的第二副线包5，所述主线包2、第一副线包4、第二副线5包依次电气连接；所述第二副线包5上电气连接有电源主控制板，所述电源主控制板通过电路连接有电机控制端子、碳刷磨损检测模块、电流互感器，所述电源主控制板通过控制电机控制端子来分别完成前后面电机碳刷的正向和反向运行控制，从而完成对第二副线包5的增压和减压控制，使得整个输出电压达到稳定的状态；所述电流互感器套在火线输出端6上，采集瞬时的电流信号送给主控板；所述碳刷磨损检测模块可以检测电机碳刷的磨损情况，当第二副线包5前侧的电机碳刷正常时，第二副线包5后侧的电机碳刷电路断开，停止运行，通过调节前侧所述电机碳刷在线包上转动，调节第二副线包5的电压；当前侧电机碳刷磨损光滑时，电机碳刷在线包上转动无法感应电压，所述电源主控制板切断前侧的电机碳刷的电源；所述电源主控板通过采样电路采集输入电压与输出电压信号，经过运算后得出控制信号，驱动后侧电机碳刷运行，重新使得输出电压稳定。
该双面磨高精度稳压电源使用两个副线包，使得稳压调节更加精确，同时第二副线包的前后面都具有电机碳刷结构，当前部的电机碳刷磨损到不能工作时，后部电机碳刷开始工作，这样使得该稳压电源可以一直提供稳压功能。不会像传统的稳压电源那样在调节副线包出现磨损后就不能再提供稳压功能，甚至在可能造成电压过大或者过小，损坏用电器。该稳压电源可以提供稳定电压的输出的同时，可以方便地应用于电源频率不同的场合，稳压电源的通用性强。输入电压范围大，输出电压稳定，且稳压器带载能力大大加强。
在具体设计时，如图1所示，所述电源主控制板通过电路连接有温度传感器、散热风扇，所述温度传感器插在自耦变压的第二副线包5内部，采集瞬时第二副线包5的温度信号送给电源主控制板，这时一旦所述第二副线包5出现短路，温度过高时，所述电源主控制板开启所述散热风扇散热，对第二副线包5进行快速降温，防止第二副线包5温度积聚，避免事故发生。所述电源主控制板通过电路连接有液晶显示屏；所述主控板将该双面磨高精度稳压电源各处信号的瞬时信息显示到液晶显示屏上。
如图3所示，所述电源主控制板上装配有主控芯片71，所述主控芯片上设计有10处以上的引脚；所述主控芯片71分别通过一处引脚连接有警报模块72、散热模块73、电机碳刷检测开关74；所述警报模块72包括有蜂鸣器，控制蜂鸣器的三极管放大电路；所述散热模块73包括有风扇，控制所述风扇的三极管放大电路；当第二副线包5前侧的电机碳刷磨损殆尽时，所述电机碳刷检测开关74关闭；所述主控芯片71通过两处以上的引脚连接有电机碳刷控制模块75，显示频控制模块76；所述电机碳刷控制模块75作为电机驱动电路碳刷的控制端，控制电机碳刷的增压和减压。同时所述主控芯片71还分别通过一处引脚连接有程序调试模块77、锁定输入模式开关78，所述程序调试模块77工作时，该双面磨高精度稳压电源进入调试模式，过压，欠压，过载等情况均不报警。
在该稳压电源的设计中，提供了一种电源输入输出电压及电流的采样方法，该稳压电源输入输出电压及电流的采样电路原理图如图4所示，输入电压的两端L-in与N接通后，经过电阻R21、R22送给运算放大器LM324，运算后信号经过电阻R25与电容C21以及稳压二极管DZ2构成的滤波电路滤波后送给主控芯片71。当输出电压的两端L-out与N接通后，经过电阻R31、R32送给运算放大器LM324，运算后信号经过R35与C31以及稳压二极管DZ3构成的滤波电路滤波后送给主控芯片71。电感H3接入电流互感器，电流信号经过根据稳压器的额定功率选取电阻R40变成电压信号，经过运算放大器LM324运算，信号经过电阻R45与电流C41以及稳压二极管DZ4构成的滤波电路滤波后送给主控芯片；另一电感H4接入热敏电阻，将温度信号转换成电压信号，经过电阻R11与电容C104以及稳压二极管DZ5构成的滤波电路滤波后送给主控芯片。
在本实施例中，具体设计时，所述主控板电路开关电源模块的电路图如图5所示，当L-in和N和有输入电压后，经过共模电感和整流桥，信号经过两个一模一样的开关电源电路处理得到两个直流12伏的电压。其中+12F的直流信号给电机转动提供能量，改信号经过LM7805处理得到+5F，为5伏信号，给散热风扇，蜂鸣器，继电器工作提供能量。发光二极管DF为+5F信号指示灯。+12V的直流信号进过AMS11175.0芯片处理得到+5V，为5伏信号，给单片，显示屏，串口下载工具等供电。发光二极管DV为+5V信号指示灯。+5V信号经过AMS11171.8芯片处理得到+1.8V信号，该信号为输入电压输出电压及电流的采样提供抬升电压。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种双面磨高精度稳压电源，其特征在于，所述稳压电源包括连接火线输入端（1）的主线包（2），连接零线（3）用来补偿电压的第一副线包（4），还包括一个前后面均带电机碳刷的第二副线包（5），所述主线包（2）、第一副线包（4）、第二副线包（5）依次电气连接；所述第二副线包（5）上电气连接有电源主控制板，所述电源主控制板通过电路连接有电机控制端子、碳刷磨损检测模块、电流互感器，所述电源主控制板通过控制电机控制端子来分别完成前后面电机碳刷的正向和反向运行控制，从而完成对第二副线包（5）的增压和减压控制，使得整个输出电压达到稳定的状态；所述电流互感器套在火线输出端（6）上，采集瞬时的电流信号送给电源主控制板；所述碳刷磨损检测模块可以检测电机碳刷的磨损情况，当第二副线包（5）前侧的电机碳刷正常时，第二副线包（5）后侧的电机碳刷电路断开，停止运行，通过调节前侧所述电机碳刷在线包上转动，调节第二副线包（5）的电压；当前侧电机碳刷磨损光滑时，电机碳刷在线包上转动无法感应电压，所述电源主控制板切断前侧的电机碳刷的电源；所述电源主控制板通过采样电路采集输入电压与输出电压信号，经过运算后得出控制信号，驱动后侧电机碳刷运行，重新使得输出电压稳定；
所述电源主控制板通过电路连接有温度传感器、散热风扇，所述温度传感器插在自耦变压的第二副线包（5）内部，采集瞬时第二副线包（5）的温度信号送给电源主控制板，当温度过高时，所述电源主控制板开启所述散热风扇散热；
所述电源主控制板通过电路连接有液晶显示屏；所述电源主控制板将该双面磨高精度稳压电源各处信号的瞬时信息显示到液晶显示屏上；
所述电源主控制板上装配有主控芯片（71），所述主控芯片（71）上设计有10处以上的引脚；所述主控芯片（71）分别通过一处引脚连接有警报模块（72）、散热模块（73）、电机碳刷检测开关（74）；所述警报模块（72）包括有蜂鸣器，控制蜂鸣器的三极管放大电路；所述散热模块（73）包括有风扇，控制所述风扇的三极管放大电路；当第二副线包（5）前侧的电机碳刷磨损殆尽时，所述电机碳刷检测开关（74）关闭；所述主控芯片（71）通过两处以上的引脚连接有电机碳刷控制模块（75），显示屏控制模块（76）；所述电机碳刷控制模块（75）作为电机驱动电路碳刷的控制端，控制电机碳刷的增压和减压；
所述主控芯片（71）还分别通过一处引脚连接有程序调试模块（77）、锁定输入模式开关（78），所述程序调试模块（77）工作时，该双面磨高精度稳压电源进入调试模式，过压，欠压，过载的情况均不报警。
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