CN206274366U - 自适应多通道电源实时监控电路系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种自适应多通道电源实时监控电路系统，包括多路模拟信号处理通道模块、AD采集模块、数字信号处理器、显示屏、串口模块、电源接口控制模块、供电电源模块以及EEPROM模块；其中，所述供电电源模块连接所述多路模拟信号处理通道模块、AD采集模块、数字信号处理器、显示屏、串口模块、电源接口控制模块、供电电源模块以及EEPROM模块；所述多路模拟信号处理通道模块通过所述AD采集模块连接所述数字信号处理器；所述电源接口控制模块、所述显示屏、所述EEPROM模块、所述串口模块连接所述数字信号处理器。本实用新型结构简单，由于采用大规模集成芯片，简化了系统设计，可维护性较高。

Description

自适应多通道电源实时监控电路系统

技术领域

本实用新型涉及自动化控制，具体地，涉及一种自适应多通道电源实时监控电路系统。

背景技术

一个电路系统的安全来自很多方面，但是电源安全是所有安全的基石。在质量要求越来越高的今天，能否对电源进行实时的监测并控制，将会对整个电路系统的安全起到至关重要的作用；另外在一些生产过程中要对监测到的电压电流信号进行实时监测并对监测到的参数进行保存，对于要求保护的监测电源进行断开等处理操作，都有需要一个电源实时监测控制电路系统来满足要求。因此需要设计一种通用性较好的电源实时监测控制电路系统，减少系统重复性设计给产品研发的造成的成本及时间浪费，另外系统自有的控制模块可以减少人力的投入以及人为操作带来的安全隐患。

同市面上的一些电源监测控制系统，本实用新型的电源电路系统的AD采集通道也即是多了模拟信号处理通道模块数量高达8通道，还可根据需要进一步增加；对所监测的电源的操作模式有三种：定时对采集的电源通道进行断开或者接通，对达到设定保护参数的电源进行断开操作并把断开时的电源参数显示在显示屏幕上，只对达到设定的保护参数的电源参数及时间记录保存在一个固定文件中，等待工作人员拷取参数。系统的工作模式以及电源的保护参数可以通过系统的工作模式及保护参数设置串口模块自由设置，增加了系统的应用灵活性。另外本系统不仅可以应用于对电源的电压、电流参数的监测控制中，对于所有涉及到对模拟信号进行监测及控制的领域都具有通用性，工作人员只需将需要监测的模拟信号转换为电压或者电流信号后接入本系统即可，然后根据相应的换算关系计算出监测的模拟信号保护值对应的电压或者电流信号即可。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种自适应多通道电源实时监控电路系统。

根据本实用新型提供的自适应多通道电源实时监控电路系统，包括多路模拟信号处理通道模块、AD采集模块、数字信号处理器、显示屏、串口模块、电源接口控制模块、供电电源模块以及EEPROM模块；

其中，所述供电电源模块连接所述多路模拟信号处理通道模块、AD采集模块、数字信号处理器、显示屏、串口模块、电源接口控制模块、供电电源模块以及EEPROM模块；

所述多路模拟信号处理通道模块通过所述AD采集模块连接所述数字信号处理器；所述电源接口控制模块、所述显示屏、所述EEPROM模块、所述串口模块连接所述数字信号处理器。

优选地，所述模拟信号处理通道模块包括顺次连接的电压信号输入接口、分压及限压电路、线性光电隔离模块、OP放大电路模块、限压保护电路模块；

所述限压保护电路模块连接所述AD采集模块；

供电电源模块连接分压限压电路、线性光电隔离模块、OP放大电路模块、限压保护电路模块。

优选地，所述的AD采集模块包括相连的AD采集芯片和电压参考芯片；

所述电压参考芯片连接所述供电电源模块；所述多路模拟信号处理通道模块通过AD采集芯片连接数字信号处理器。

优选地，所述的数字信号处理器采用DSP、FPGA或单片机。

优选地，所述的显示屏包括屏幕显示芯片；数字信号处理器连接屏幕显示芯片。

优选地，所述电源接口控制模块包括继电器驱动电路模块、自恢复熔丝保护电路模块以及继电器；

其中，所述数字信号处理器依次通过继电器驱动电路模块、自恢复熔丝保护电路模块连接继电器的控制模块。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：

1、灵活性：本实用新型的工作模式、保护参数通过串口模块人工设置，使得本实用新型的应用范围广泛而灵活。

2、通用性：由于本实用新型采用了线性光电耦合技术，故所检测信号对整个电路系统没有安全隐患，因而可以将其应用于对声、光热等研究领域，只需将所测模拟信号转换为电压或者电流信号接入本实用新型即可；

3、成本低：本实用新型能通过减少重复性设计给科研、生产带来的成本以及模块化设计给维护带来的方便性。

4、可维护性：本实用新型结构简单，由于采用大规模集成芯片，简化了系统设计，可维护性较高。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明中自适应多通道电源实时监控电路系统的结构示意图；

图2为本发明中多了模拟信号处理通道模块的示意图；

图3为本发明中AD采集模块的示意图；

图4为本发明中电源接口控制模块的示意图；

图5为本发明中显示屏的工作示意图；

图6为本发明中供电电源模块的示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

在本实施例中，本实用新型提供的自适应多通道电源实时监控电路系统，包括多路模拟信号处理通道模块1、AD采集模块2、数字信号处理器3、显示屏4、串口模块5、电源接口控制模块6、供电电源模块7以及EEPROM模块8；

其中，所述供电电源模块7连接所述多路模拟信号处理功能模块1、AD采集模块2、数字信号处理器3、显示屏4、串口模块5、电源接口控制模块6、供电电源模块7以及EEPROM模块8；

所述多路模拟信号处理通道模块1通过所述AD采集模块2连接所述数字信号处理器3；所述电源接口控制模块6、所述显示屏4、所述EEPROM模块8、所述串口模块5连接所述数字信号处理器3。

所述模拟信号处理通道模块1包括顺次连接的电压信号输入接口14、分压及限压电路15、线性光电隔离模块16、OP放大电路模块17、限压保护电路模块18；

所述限压保护电路模块18连接所述AD采集模块2；

供电电源模块7连接分压限压电路15、线性光电隔离模块16、OP放大电路模块17、限压保护电路模块18。

当不同的电压范围信号经过信号输入接口14接入模拟信号处理通道模块1后，经过不同的分压限压电路15之后，为了电路系统的安全，经过线性光电隔离16处理之后经过OP放大电路17使得此时的采集信号处于AD采集模块2的电压采集范围之内，为了保护AD采集模块2在信号经过OP放大17之后增加一个限压保护电路18。

所述的AD采集模块2包括相连的AD采集芯片82和电压参考芯片81；所述电压参考芯片81连接所述供电电源模块7；所述多路模拟信号处理通道模块1通过AD采集芯片82连接数字信号处理器3。

如图3所示。AD采集芯片2对多路模拟输入电压信号9采集转换为数字信号经过SPI串行接口通讯方式上传给数字信号处理器3进行判断处理。此处为了减少数字信号处理器3的IO端口而采用SPI串行接口通信模式，也可采用并行等其他接口通讯模式。

所述的数字信号处理器3采用DSP、FPGA或单片机。

所述的显示屏4包括屏幕显示芯片13；数字信号处理器3连接屏幕显示芯片13。数字信号处理器3接收到各个通道的电源参数值之后经过运算比较之后通过并行的数据线XD0-XD7输出给屏幕显示芯片13，并同过读写控制线Rd_cnl控制屏幕显示芯片13的显示工作。

所述串口模块5用于将本实用新型与计算机通用串口连接，通过计算机发送串口指令来配置监控系统的工作模式及相关参数。

所述电源接口控制模块6包括继电器驱动电路模块10、自恢复熔丝保护电路模块11以及继电器12；其中，所述数字信号处理器3依次通过继电器驱动电路模块10、自恢复熔丝保护电路模块11连接继电器12的控制模块。

所述供电电源模块7包括将输入48V输出5V、12V的电源模块以及输入5V输出1.8V、3.3V的电源模块；12V主要用于继电器驱动电路模块10中功放芯片以及模拟信号处理通道模块1中OP放大电路模块17。1.8V、3.3V主要用于数字信号处理器3的供电。电源输入均采用自恢复保险丝隔离。

所述的EEPROM模块8用于保存计算机通过工作模式及保护参数设置串口模块5预定设置的监控系统工作模式及保护参数等数据，数字信号处理器3每次上电工作时会从EEPROM模块8中读取相关的工作模式及保护参数等数据。

更为具体地，将本实用新型应用于国内某型号的鱼雷报警声纳湿端功能检测及控制装置，主要完成对湿端供电和接线盒供电的监控和显示功能。

技术要求为：a、供电显示：通过液晶屏显示湿端供电和接线盒供电的参数；b、供电监控：检测湿端供电和接线盒供电的电流电压值，具有过流过压保护功能；c、待检测电源参数：

通道1：120V±9V，保护电压140V；

通道2：保护电流3.5A；

通道3：+30V±5V，保护电压+40V；

通道4：保护电流3.5A；

通道5：-30V±5V，保护电压-40V；

通道6：保护电流3.5A；

通道7：水下反馈电压+8V±5V；

通道8：水下反馈电压-8V±5V。

在本实施例中，数字信号处理器3采用采用TI公司的型号为TMS320F2812PGFA的处理器，显示屏采用北京青云公司的型号为LCM3202404液晶屏。供电电源模块采用型号为XPPower JCP4048T0512的电源模块，实现48V转5V、12V，经过TPS73HD318转换之后产生1.8V、3.3v的芯片供电电压；显示屏控制芯片采用型号为EPSON D1370000A1的显示芯片。该显示芯片可以控制字符与图形的多层显示，自定义显示界面，叠加显示。该显示屏采用320×240点阵显示，同时显示数字与汉字，光标与字符叠加。当输出异常是记录并定格异常数值。AD采集芯片采用16位的SAD7656MQ型号。线性光电耦合元件采用顺源公司型号为ISOEMU2-P2-05-T的线性光电耦合元件，OP放大芯片采用型号为OP484的放大芯片。

在上电时，数字信号处理器DSP首先对显示屏进行初始化，画出背景界面，接着循环进行AD采样、显示采样值和保护输出。对电压电流进行监测保护，将实时数据显示在显示屏上，当电源参数发生过压、过流现象时系统自动断开保护，并且将保护数值锁定并记录在显示屏上。各通道输入的电压电流状态值经过模拟信号处理通道模块1处理之后，经过AD采样并将AD采样值送进DSP进行计算，同时DSP控制液晶屏的显示，当一路或多路输出发生异常过压过流情况发生，DSP控制继电器输出动作，切断继电器，对输出进行保护。

本实用新型通过对多路模拟信号处理通道模块1的固定设置，本发明可以实现低电压(0-30V)、中电压(30-100V)，高电压(100-150V)三个范围的电压信号采集，对于其他范围的电压信号，可以通过调节分压电阻使得适应以上三个电压采集范围，对于一些弱电信号可以经过一定的放大处理之后接入以上三个采集范围通道。本实用新型采用分辨率高的AD采集模块2可以实现对电源参数的精确设置及检测；本实用新型通过显示屏4可以显示所测电源参数及电源发生不正常时记录的电源参数；本实用新型通过串口模块5可以设置系统在三种工作模式上切换以及设置电源的保护参数数值；通过电源接口控制模块6可以对接入的电源进行通断控制；供电电源模块7为系统提供芯片所需的5V、12V直流电源。本实用新型为一些非常用户预留一些控制端口，使得使用者可进一步拓展系统功能。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。

Claims (6)

1.一种自适应多通道电源实时监控电路系统，其特征在于，包括多路模拟信号处理通道模块(1)、AD采集模块(2)、数字信号处理器(3)、显示屏(4)、串口模块(5)、电源接口控制模块(6)、供电电源模块(7)以及EEPROM模块(8)；

其中，所述供电电源模块(7)连接所述多路模拟信号处理通道模块(1)、AD采集模块(2)、数字信号处理器(3)、显示屏(4)、串口模块(5)、电源接口控制模块(6)、供电电源模块(7)以及EEPROM模块(8)；

所述多路模拟信号处理通道模块(1)通过所述AD采集模块(2)连接所述数字信号处理器(3)；所述电源接口控制模块(6)、所述显示屏(4)、所述EEPROM模块(8)、所述串口模块(5)连接所述数字信号处理器(3)。

2.根据权利要求1所述的自适应多通道电源实时监控电路系统，其特征在于，所述模拟信号处理通道模块(1)包括顺次连接的电压信号输入接口(14)、分压及限压电路(15)、线性光电隔离模块(16)、OP放大电路模块(17)、限压保护电路模块(18)；

所述限压保护电路模块(18)连接所述AD采集模块(2)；

供电电源模块(7)连接分压限压电路(15)、线性光电隔离模块(16)、OP放大电路模块(17)、限压保护电路模块(18)。

3.根据权利要求1所述的自适应多通道电源实时监控电路系统，其特征在于，所述的AD采集模块(2)包括相连的AD采集芯片(82)和电压参考芯片(81)；

所述电压参考芯片(81)连接所述供电电源模块(7)；所述多路模拟信号处理通道模块(1)通过AD采集芯片(82)连接数字信号处理器(3)。

4.根据权利要求1所述的自适应多通道电源实时监控电路系统，其特征在于，所述的数字信号处理器(3)采用DSP、FPGA或单片机。

5.根据权利要求1所述的自适应多通道电源实时监控电路系统，其特征在于，所述的显示屏(4)包括屏幕显示芯片(13)；数字信号处理器(3)连接屏幕显示芯片(13)。

6.根据权利要求1所述的自适应多通道电源实时监控电路系统，其特征在于，所述电源接口控制模块(6)包括继电器驱动电路模块(10)、自恢复熔丝保护电路模块(11)以及继电器(12)；

其中，所述数字信号处理器(3)依次通过继电器驱动电路模块(10)、自恢复熔丝保护电路模块(11)连接继电器(12)的控制模块。