CN202472311U - 一种基于单片机的双输入bcd编码器 - Google Patents
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Abstract
一种基于单片机的双输入BCD编码器，属用于变电站有载调压变压器的档位监测的BCD编码器。同时与单片机连接的17档和19档输入通道，二者分别连接编码电路后形成五个输出端OUT1、OUT2、OUT3、OUT4和OUT5；工作电源采用线性电源，它由110V交流电经变压器变压、整流器整流，再经滤波、稳压后供本编码器使用。本新型具有抗干扰、抗雷击、抗浪涌等功能，使编码器工作更为稳定。
Description
技术领域
本实用新型涉及编码器，特别是应用于变电站有载调压变压器的档位监测以及工业IO监视接口的双输入BCD编码器。
背景技术
通过查阅国内的相关资料及市场调研，目前市场上的BCD编码器存在以下缺陷，1、电源问题采用开关电源，开关电源成本低，抗干扰、雷击、浪涌能力差；2、存在17档和19档不能灵活转换问题，目前常采用“飞线”方式实现档制转换，不满足工艺要求，容易造成发热、脱落导致编码错误；3、继电器接点容量小，档调节稍微频繁接点容易射弧。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种抗干扰性好、具有输入电压浪涌吸收功能的基于单片机的双输入BCD编码器。
本新型的目的是这样实现的：一种基于单片机的双输入BCD编码器，包括电源，单片机，与单片机连接的17档或者19档输入通道，该17档输入通道为：17档输入端子连接编码电路后形成五个输出端OUT1、OUT2、OUT3、OUT4和OUT5；17档通道的五个输出端子DO1ˊ、DO2ˊ、DO3ˊ、DO4ˊ和DO5ˊ；该19档输入通道为：19档输入端子连接编码电路后同样形成五个输出端OUT1、OUT2、OUT3、OUT4和OUT5；19档通道的五个输出端子DO1、DO2、DO3、DO4和DO5；所述电源为线性电源：110V交流电连接变压器BYQ初级线圈，变压器次级线圈的两个输出端分别与整流器D1的1、2脚连接，电解电容CE1与电容C1并联，且电解电容CE1正极接于整流器D1的4脚，电解电容CE1负极接于整流器D1的3脚，电解电容CE2与电容C2并联，且电解电容CE2负极接于整流器D1的3脚，电解电容CE2正极接于稳压二极管D2正极以及整流器D1的3脚，稳压二极管D2负极以及稳压芯片LM7812的1脚均接于整流器D1的4脚，LM7812的2脚接于整流器D1的3脚，LM7812的3脚串接瞬变抑制管VR1后接地。
还具有两位数码管SMG1。两位数码管SMG1与所述单片机连接。
上述单片机的型号为STC11F02-351-PDIP20。
上述17档输入通道和19档输入通道同时具有；17档输入通道的五个输出端OUT1、OUT2、OUT3、OUT4和OUT5分别连接继电器JDQ1ˊ、JDQ2ˊ、JDQ3ˊ、JDQ4ˊ和JDQ5ˊ后接地；所述17档输入通道的五个输出端子DO1ˊ、DO2ˊ、DO3ˊ、DO4ˊ和DO5ˊ逐一与公共端COMˊ之间分别连接继电器JDQ1、JDQ2、JDQ3、JDQ4和JDQ5的常开接点；19档输入通道的五个输出端OUT1、OUT2、OUT3、OUT4和OUT5分别连接继电器JDQ1、JDQ2、JDQ3、JDQ4和JDQ5后接地；所述19档输入通道的五个输出端子DO1、DO2、DO3、DO4和DO5逐一与公共端COM之间分别连接继电器JDQ1、JDQ2、JDQ3、JDQ4和JDQ5的常开接点。
与现有技术相比，本实用新型具有以下特点和优点：
1、使用二极管矩阵编码方式：BCD-M编码器采用二极管矩阵编码方式，这种编码电路编码稳定可靠。使用的二极管具有1000V反相击穿电压，可以很好的抵抗输入信号线引入的冲击电压。编码电路的供电部分设计有瞬变电压抑制器，可以很好的保护编码器内部电源。
2、使用线性电源：BCD-M编码器内部电源部分仍然采用传统的变压器+稳压集成电路的线性电源。BCD-M编码器没有采用开关电源。BCD-M编码器一般是安装在主变压器附近，以缩短编码器输入端信号线的长度。主变档位输出信号线最多会有20根，所以会采用档位编码器对主变的输出信号重新编码，以减少主变档位信号到主控室的导线数量。编码后的导线数量减少到6根。基于这个原因都要求编码器与主变就近安装，可以尽量减少布线难度和成本。但这样安装对编码器的可靠性要求很高。主要是因为主变附近有很强的电磁场，特别是主变档位切换时会在编码器的电源输入线和输入信号线上感应出很高的感应电动势，会对编码器的内部电源产生输入电压浪涌冲击。BCD-M编码器在输入供电电路上设计有浪涌吸收装置，并且采用配有输入变压器的线性电源，可以比开关电源更能承受连续的输入浪涌电压冲击。而且线性电源结构简单，比开关电源元器件的数量少，具有更高的可靠性。
3、数码管显示当前档位：BCD-M编码器在正面设计有两位数码管，用来显示当前主变档位。比老型号使用发光二极管显示更直观。数码管使用一片高抗干扰的单片机驱动。单片机配有看门狗电路，可以有效防止程序跑飞。数码管档位显示电路只是被动的接受二极管矩阵编码电路输出的编码信号，不会对主变档位编码输出信号产生任何影响。
4、改变接线位置就可以分别实现17档和19档编码：老型号的编码器当需要改变编码输出方式时需要打开机壳设置跳线。BCD-M编码器采用全新的设计，当需要输出不同的主变档位编码时只需要改变主变档位信号的接入位置，而不需要在现场打开编码器的外壳设置跳线，方便了用户的使用。而且避免了跳线接触不良而导致输出编码错误。
5、在保证装置可靠性的前提下缩小了装置的体积：在保证编码器可靠性的前提下，通过合理的结构和电路设计，使用优质和特别定制的元器件使得编码器的体积比老型号缩小了一半。而可靠性却得到了提高。
6、安装方便，结构牢固：BCD-M档位编码器配有安装架，可以方便的安装在标准35mmDIN导轨上。铝合金外壳设计使得编码器结构牢固，散热良好。
7、两组编码输出：两组编码输出的设计可以将主变的档位编码信号隔离的输出给两个不同的设备。或者使用一组，另一组作为备用。也可以将两组输出并联，以提高编码输出的可靠性。
8、继电器隔离输出：BCD-M编码器采用继电器来隔离输入和输出信号。隔离电压2000V。有效的保护了后端的数采设备。
附图说明
图1是单片机及数码管显示电路图。
图1-1是图1所示电路的+5V工作电源（由+12VDC转换）电路图。
图2是线性电源电路图。
图3是19档输入端子及其五个输出端子和17档输入端子及其五个输出端子的接线图（图中L，N指交流电源火线与零线）。
图3-1是图3所示与19档输入端子连接的编码电路图。
图3-2是图3所示19档的五个输出端子与五个继电器的电路图。
图3-3是图3所示17档的五个输出端子与另外五个继电器的电路图。
具体实施方式
图2示出，本新型包括电源，单片机，与单片机连接的17档或者19档输入通道，该17档输入通道为：17档输入端子连接编码电路后形成五个输出端OUT1、OUT2、OUT3、OUT4和OUT5；17档通道的五个输出端子DO1ˊ、DO2ˊ、DO3ˊ、DO4ˊ和DO5ˊ；该19档输入通道为：19档输入端子连接编码电路后同样形成五个输出端OUT1、OUT2、OUT3、OUT4和OUT5；19档通道的五个输出端子DO1、DO2、DO3、DO4和DO5；电源为线性电源（输入110VAC～220VAC均可）：110V交流电（火线和零线之间连接有瞬变抑制管VR2）连接变压器BYQ初级线圈，变压器次级线圈的两个输出端分别与整流器D1的1、2脚连接，电解电容CE1与电容C1并联，且电解电容CE1正极接于整流器D1的4脚，电解电容CE1负极接于整流器D1的3脚，电解电容CE2与电容C2并联，且电解电容CE2负极接于整流器D1的3脚，电解电容CE2正极接于稳压二极管D2正极以及整流器D1的3脚，稳压二极管D2负极以及稳压芯片LM7812的1脚均接于整流器D1的4脚，LM7812的2脚接于整流器D1的3脚，LM7812的3脚串接瞬变抑制管VR1（抗雷击）后接地（三相交流电分别与变压器BYQ的三个初级线圈连接，图2中，整流器D1型号为2KBP10）。
图3示出，还具有两位数码管SMG1。两位数码管SMG1与所述单片机连接。单片机型号为STC11F02-351-PDIP20。17档输入通道和19档输入通道同时具有；17档输入通道的五个输出端OUT1、OUT2、OUT3、OUT4和OUT5分别连接继电器JDQ1ˊ、JDQ2ˊ、JDQ3ˊ、JDQ4ˊ和JDQ5ˊ后接地；所述17档输入通道的五个输出端子DO1ˊ、DO2ˊ、DO3ˊ、DO4ˊ和DO5ˊ逐一与公共端COM之间分别连接继电器JDQ1、JDQ2、JDQ3、JDQ4和JDQ5的常开接点；19档输入通道的五个输出端OUT1、OUT2、OUT3、OUT4和OUT5分别连接继电器JDQ1、JDQ2、JDQ3、JDQ4和JDQ5后接地；所述19档输入通道的五个输出端子DO1、DO2、DO3、DO4和DO5逐一与公共端COM之间分别连接继电器JDQ1、JDQ2、JDQ3、JDQ4和JDQ5的常开接点（参见图3-1、图3-2和图3-3）。
Claims (4)
1.一种基于单片机的双输入BCD编码器，包括，电源，单片机，与单片机连接的17档或者19档输入通道，该17档输入通道为：17档输入端子连接编码电路后形成五个输出端OUT1、OUT2、OUT3、OUT4和OUT5；17档通道的五个输出端子DO1ˊ、DO2ˊ、DO3ˊ、DO4ˊ和DO5ˊ；该19档输入通道为：19档输入端子连接编码电路后同样形成五个输出端OUT1、OUT2、OUT3、OUT4和OUT5；19档通道的五个输出端子DO1、DO2、DO3、DO4和DO5；其特征是，所述电源为线性电源：110V交流电连接变压器BYQ初级线圈，变压器次级线圈的两个输出端分别与整流器D1的1、2脚连接，电解电容CE1与电容C1并联，且电解电容CE1正极接于整流器D1的4脚，电解电容CE1负极接于整流器D1的3脚，电解电容CE2与电容C2并联，且电解电容CE2负极接于整流器D1的3脚，电解电容CE2正极接于稳压二极管D2正极以及整流器D1的3脚，稳压二极管D2负极以及稳压芯片LM7812的1脚均接于整流器D1的4脚，LM7812的2脚接于整流器D1的3脚，LM7812的3脚串接瞬变抑制管VR1后接地。
2.根据权利要求1所述的一种基于单片机的双输入BCD编码器，其特征是，还具有两位数码管SMG1；两位数码管SMG1与所述单片机连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于单片机的双输入BCD编码器，其特征是，所述单片机的型号为STC11F02-351-PDIP20。
4.根据权利要求3所述的一种基于单片机的双输入BCD编码器，其特征是，所述17档输入通道和19档输入通道同时具有；17档输入通道的五个输出端OUT1、OUT2、OUT3、OUT4和OUT5分别连接继电器JDQ1ˊ、JDQ2ˊ、JDQ3ˊ、JDQ4ˊ和JDQ5ˊ后接地；所述17档输入通道的五个输出端子DO1ˊ、DO2ˊ、DO3ˊ、DO4ˊ和DO5ˊ逐一与公共端COMˊ之间分别连接继电器JDQ1、JDQ2、JDQ3、JDQ4和JDQ5的常开接点；19档输入通道的五个输出端OUT1、OUT2、OUT3、OUT4和OUT5分别连接继电器JDQ1、JDQ2、JDQ3、JDQ4和JDQ5后接地；所述19档输入通道的五个输出端子DO1、DO2、DO3、DO4和DO5逐一与公共端COM之间分别连接继电器JDQ1、JDQ2、JDQ3、JDQ4和JDQ5的常开接点。
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