CN208190329U - 一种供电系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型属于观测仪器供电电源技术领域，公开了一种供电系统，包括输出端连接在一起的市电供电模块和蓄电池供电模块，还包括继电器J1、上下限比较电路和三极管Q2；所述继电器J1的触点串联在所述蓄电池供电模块的输出端，所述继电器J1的线圈的一端与蓄电池供电模块的输出端电连接，另一端与三极管Q2的集电极C电连接；所述三极管Q2的基极B与上下限比较电路的输出端电连接；三极管Q2的发射极E接地；上下限比较电路根据蓄电池供电模块的输出端的电压使所述三极管Q2导通或截止，从而使所述继电器J1的线圈得电或失电，控制所述继电器J1的触点闭合或断开。本实用新型能够保护蓄电池不被损坏，同时不需要安装UPS装置，节能环保。

Description

一种供电系统
技术领域
本实用新型属于观测仪器供电电源技术领域，具体涉及一种供电系统。
背景技术
现有的观测仪器例如地震观测仪器的供电系统如图1所示，市电经稳压电源降压稳压后直接与观测仪器连接，从而为观测仪器供电。这种供电系统存在一旦遇到停电情况则观测仪器就无法工作，因此该供电系统无法满足观测仪器连续采集数据的要求。于是改进为如图2所示的供电系统；该供电系统在图1 的基础上增加了UPS装置和蓄电池；在市电没有停电的情况下，市电一方面经稳压电源降压稳压后为观测仪器供电，另一方面还为蓄电池充电，当遇到停电的情况时，UPS利用蓄电池为观测仪器提供电能。但是该供电系统存在如下缺陷：1、UPS装置本身耗电量比观测仪器耗电量大，不节能；2、通常观测仪器的供电电压在12V；当使用蓄电池为观测仪器供电时，蓄电池本身的电压就是 12V，如果使用UPS装置，还需要先将蓄电池提供的电压升到220V，再降到 12V为观测仪器供电，工作效率低；3、UPS装置的维护工作麻烦。
实用新型内容
为了解决现有技术存在的上述问题，本实用新型目的在于提供一种不使用 UPS装置的供电系统。本实用新型通过设置继电器J1、上下限比较电路和三极管Q2；在停电情况下，通过上下限比较电路检测蓄电池供电模块的输出电压是否处于设定的电压范围来决定是否用蓄电池为观测仪器供电，从而不需要安装 UPS装置，节能环保；同时省去了将蓄电池的直流电变为交流电的环节，提高了工作效率。
本实用新型所采用的技术方案为：
一种供电系统，包括输出端连接在一起的市电供电模块和蓄电池供电模块，还包括继电器J1、上下限比较电路和三极管Q2；
所述继电器J1的触点串联在所述蓄电池供电模块的输出端，所述继电器J1 的线圈的一端与蓄电池供电模块的输出端电连接，另一端与三极管Q2的集电极C电连接；
所述三极管Q2的基极B与上下限比较电路的输出端电连接；三极管Q2 的发射极E接地；
所述上下限比较电路的输入端与所述蓄电池供电模块的输出端电连接；上下限比较电路根据蓄电池供电模块的输出端的电压使所述三极管Q2导通或截止，从而使所述继电器J1的线圈得电或失电，控制所述继电器J1的触点闭合或断开。
进一步地，所述上下限比较电路包括电阻R3、第二稳压器U4、第一电压比较器U1、第二电压比较器U2、第一电位器RP4、第二电位器RP5和D型触发器U3；
第二稳压器U4的输入端与所述蓄电池供电模块的输出端电连接；
电阻R3的一端与所述蓄电池供电模块的输出端电连接，另一端接地；
第一电压比较器U1的正输入端和第二电压比较器U2反输入端均与电阻 R3远离地的一端电连接；第一电压比较器U1的输出端与D型触发器U3的置位端S电连接；第二电压比较器U2的输出端与D型触发器U3的复位端R电连接；
D型触发器U3的输出端Q与所述三极管Q2的基极B电连接；
第一电位器RP4的两个固定端分别与第二稳压器U4的输出端和地电连接，第一电位器RP4的滑动端与第一电压比较器U1的反输入端电连接；
第二电位器RP5的两个固定端分别与第二稳压器U4的输出端和地电连接，第二电位器RP5的滑动端与第二电压比较器U2的正输入端电连接。
进一步地，所述电阻R3与所述蓄电池供电模块的输出端之间串联有分压电阻R2。
进一步地，所述供电系统还包括太阳能供电模块；所述太阳能供电模块的输出端与所述蓄电池供电模块的输出端电连接。
进一步地，所述太阳能供电模块包括太阳能电池板、第一稳压器U6和第二二极管D2；第一稳压器U6的输入端与太阳能电池板的输出端电连接；第一稳压器U6的输出端与第二二极管D2的阳极电连接；第二二极管D2的阴极与蓄电池供电模块的输出端电连接。
进一步地，所述市电供电模块包括开关电源U5和第一二极管D1；开关电源U5的输入端与市电电连接，开关电源U5的输出端与第一二极管D1的阳极电连接；第一二极管D1的阴极为市电供电模块的输出端。
进一步地，所述开关电源U5的输入端串联有第一保险管B1；所述蓄电池供电模块的输出端串联有第二保险管B2。
进一步地，所述蓄电池供电模块包括蓄电池X1和限流电阻R1；限流电阻 R1的一端与蓄电池X1的输出端电连接，限流电阻R1的另一端为蓄电池供电模块的输出端。
进一步地，所述供电系统为观测仪器供电。
本实用新型的有益效果为：
本实用新型通过设置继电器J1、上下限比较电路和三极管Q2；在停电情况下，通过上下限比较电路检测蓄电池供电模块的输出电压是否处于设定的电压范围来决定是否用蓄电池为观测仪器供电，从而不需要安装UPS装置，节能环保，同时省去了将蓄电池的直流电变为交流电的环节，提高了工作效率；其次，通过设置D型触发器保存状态，在蓄电池电压低于设定下限的情况下停止为观测仪器供电；在蓄电池电压高于设定上限的情况下恢复为观测仪器供电；并且，通过设置太阳能供电模块，实现利用太阳能为蓄电池充电或为观测仪器供电的效果。
附图说明
图1是现有的为观测仪器供电的一种电源系统的结构示意图；
图2是现有的具有UPS装置的一种电源系统的结构示意图；
图3是本实用新型的一种供电系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步阐述。
如图3所示，本实施例的一种供电系统，包括输出端连接在一起的市电供电模块和蓄电池供电模块，还包括继电器J1、上下限比较电路和三极管Q2；
所述继电器J1的触点串联在所述蓄电池供电模块的输出端，所述继电器J1 的线圈的一端与蓄电池供电模块的输出端电连接，另一端与三极管Q2的集电极C电连接；
所述三极管Q2的基极B与上下限比较电路的输出端电连接；三极管Q2 的发射极E接地；
所述上下限比较电路的输入端与所述蓄电池供电模块的输出端电连接；上下限比较电路根据蓄电池供电模块的输出端的电压使所述三极管Q2导通或截止，从而使所述继电器J1的线圈得电或失电，控制所述继电器J1的触点闭合或断开。
所述市电供电模块和蓄电池供电模块均可以采用现有技术实现，本实施中，如图3所示，所述市电供电模块包括开关电源U5和第一二极管D1；开关电源 U5的输入端与市电电连接，开关电源U5的输出端与第一二极管D1的阳极电连接；第一二极管D1的阴极为市电供电模块的输出端。所述蓄电池供电模块包括蓄电池X1和限流电阻R1；限流电阻R1的一端与蓄电池X1的输出端电连接，限流电阻R1的另一端为蓄电池供电模块的输出端。通过设置限流电阻R1，在蓄电池X1的输出端电压突然增高时(例如市电从停电状态转换到有电状态的瞬间)，起到限流的作用。通过设置第一二极管D1，能够防止市电供电模块消耗蓄电池X1的电能。所述开关电源U5采用现有技术实现，本实施例中，开关电源U5的型号为SKHD-080-1HN。优选地，如图3所示，本实施例中的供电系统还包括太阳能供电模块；所述太阳能供电模块的输出端与所述蓄电池供电模块的输出端电连接。具体地，所述太阳能供电模块包括太阳能电池板、第一稳压器U6和第二二极管D2；第一稳压器U6的输入端与太阳能电池板的输出端电连接；第一稳压器U6的输出端与第二二极管D2的阳极电连接；第二二极管D2的阴极与蓄电池供电模块的输出端电连接。本实施例中，第一稳压器 U6采用型号为LM338的大电流可调集成稳压器实现。通过设置太阳能供电模块，从而实现利用太阳能为蓄电池X1充电或为观测仪器供电的效果；通过设置第二二极管D2，能够防止太阳能供电模块消耗蓄电池X1的电能。
上下限比较电路可以采用现有技术实现，如图3所示，本实施例中的上下限比较电路包括电阻R3、第二稳压器U4、第一电压比较器U1、第二电压比较器U2、第一电位器RP4、第二电位器RP5和D型触发器U3；
第二稳压器U4的输入端与所述蓄电池供电模块的输出端电连接；
电阻R3的一端与所述蓄电池供电模块的输出端电连接，另一端接地；优选地，所述电阻R3与所述蓄电池供电模块的输出端之间串联有分压电阻R2，电阻R2和电阻R3的连接点作为蓄电池供电模块的输出电压的采集点。
第一电压比较器U1的正输入端和第二电压比较器U2反输入端均与电阻 R3远离地的一端电连接；第一电压比较器U1的输出端与D型触发器U3的置位端S电连接；第二电压比较器U2的输出端与D型触发器U3的复位端R电连接；
D型触发器U3的输出端Q与所述三极管Q2的基极B电连接；
第一电位器RP4的两个固定端分别与第二稳压器U4的输出端和地电连接，第一电位器RP4的滑动端与第一电压比较器U1的反输入端电连接；
第二电位器RP5的两个固定端分别与第二稳压器U4的输出端和地电连接，第二电位器RP5的滑动端与第二电压比较器U2的正输入端电连接。
为说明本实施例的上下限比较电路的原理，如图3所示，设市电供电模块、蓄电池供电模块和太阳能供电模块的输出端并接于K点，电阻R2和电阻R3的结合点即输出电压的采集点为Q点，第一电压比较U1的输入参考电压为Vref1，第二电压比较U2的输入参考电压为Vref2，显然Vref1和Vref2分别由第一电位器 RP4和第二电位器RP5的调节，本实施例中，Vref1＝4V，Vref2＝3.33V，电阻R2＝20K Ω，电阻R3＝10KΩ；
当K点电压大于12V时，Q点的电压VQ>4V，从而第一电压比较器U1输出高电平，第二电压比较器U2输出低电平，因此D型触发器U3的输出端Q 输出高电平到三极管的基极B，从而三极管Q2导通，继电器J1的线圈得电，继电器J1的触点闭合；
当K点电压小于10V时，Q点的电压VQ<3.33V，从而第一电压比较器U1 输出低电平，第二电压比较器U2输出高电平，因此D型触发器U3的输出端Q 输出低电平到三极管的基极B，从而三极管Q2截止，继电器J1的线圈失电，继电器J1的触点断开；
当K点电压大于10V小于12V时，Q点的电压3.33V<VQ<4V，从而第一电压比较器U1和第二电压比较器U2均输出低电平，此时，D型触发器U3的输出端Q的状态不变，即如果K点电压是由12V往下降的，那么D型触发器 U3的输出端Q的状态为高电平，如果K点电压是由10V往上升的，那么D型触发器U3的输出端Q的状态为低电平。
第一电压比较器U1和第二电压比较器U2均可以采用现有技术实现，本实施例中，第一电压比较器U1和第二电压比较器U2采用型号为LM393中的两个电压比较器实现。第二稳压器U4采用型号为7806的稳压管实现。D型触发器U3采用型号为4013的D触发器实现。
本实施例中，为了防止开关电源U5和观测仪器因为电流过大损坏，本实施例中，所述开关电源U5的输入端串联有第一保险管B1，容量为2A；所述蓄电池供电模块的输出端串联有第二保险管B2，容量为5A。
本实施例中的供电系统为观测仪器供电。
工作原理：
使用本实施例中的供电系统时，首先将市电供电模块的输入端与市电电连接以及将观测仪器与继电器J1的触点连接，如图3所示。
当没有停电时：
市电通过开关电源U5输出12.8V直流电压，该电压为蓄电池X1充电，当蓄电池X1的输出端的电压大于设定的上限值，例如蓄电池X1的输出端的电压大于12V时，第一电压比较器U1输出高电平到D型触发器U3的置位端S，第二电压比较器U2输出低电平到D型触发器U3的复位端R，从而D型触发器 U3的输出端Q输出高电平到三极管的基极B，从而三极管Q2导通，继电器J1 的线圈得电，继电器J1的触点闭合，从而输出的直流电压为观测仪器供电。同时，太阳能电池板通过第一稳压器U6及第二二极管D2也为X1充电，同时也可以为观测仪器供电。
当停电时：
第一种情况：蓄电池X1为观测仪器供电。太阳能供电模块为蓄电池X1充电，同时为仪器供电。例如观测仪器在野外工作属于这种情况。
第二种情况：当阴天或夜晚时，太阳能供电模块不能提供电能时，观测仪器仅由蓄电池X1供电。当蓄电池X1长期得不到充电时，蓄电池X1的输出端的电压下降，降至设定的下限值，例如下降到10V时，第一电压比较器U1输出低电平到D型触发器U3的置位端S，第二电压比较器U2输出高电平到D型触发器U3的复位端R，从而D型触发器U3的输出端Q输出低电平到三极管的基极B，从而三极管Q2截止，继电器J1的线圈失电，继电器J1的触点断开，停止供电，达到保护蓄电池X1的目的。
第三种情况：当市电恢复或晴天有太阳时，蓄电池X1得到充电，当蓄电池X1大于设定的上限值时，第一电压比较器U1输出高电平到D型触发器U3 的置位端S，第二电压比较器U2输出低电平到D型触发器U3的复位端R，从而D型触发器U3的输出端Q输出高电平到三极管的基极B，从而三极管Q2 导通，继电器J1的线圈得电，继电器J1的触点闭合，从而观测仪器得到供电开始工作。
第四种情况：将第一稳压器U6的输出电压调至13V，在有市电又有太阳时，优先使用太阳能供电模块。
第五种情况：当遇到特珠情况时，例如在野外只有18V或24V电瓶时，可将18V电瓶的输出端接入第一稳压器U6的输入端，通过第一稳压器U6得到 13V电压，仍可为观测仪器供电。
本实用新型不局限于上述可选实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本实用新型权利要求界定范围内的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种供电系统，包括输出端连接在一起的市电供电模块和蓄电池供电模块，其特征在于：还包括继电器(J1)、上下限比较电路和三极管(Q2)；
所述继电器(J1)的触点串联在所述蓄电池供电模块的输出端，所述继电器(J1)的线圈的一端与蓄电池供电模块的输出端电连接，另一端与三极管(Q2)的集电极C电连接；
所述三极管(Q2)的基极B与上下限比较电路的输出端电连接；三极管(Q2)的发射极E接地；
所述上下限比较电路的输入端与所述蓄电池供电模块的输出端电连接；上下限比较电路根据蓄电池供电模块的输出端的电压使所述三极管(Q2)导通或截止，从而使所述继电器(J1)的线圈得电或失电，控制所述继电器(J1)的触点闭合或断开。
2.根据权利要求1所述的一种供电系统，其特征在于：所述上下限比较电路包括电阻(R3)、第二稳压器(U4)、第一电压比较器(U1)、第二电压比较器(U2)、第一电位器(RP4)、第二电位器(RP5)和D型触发器(U3)；
第二稳压器(U4)的输入端与所述蓄电池供电模块的输出端电连接；
电阻(R3)的一端与所述蓄电池供电模块的输出端电连接，另一端接地；
第一电压比较器(U1)的正输入端和第二电压比较器(U2)反输入端均与电阻(R3)远离地的一端电连接；第一电压比较器(U1)的输出端与D型触发器(U3)的置位端S电连接；第二电压比较器(U2)的输出端与D型触发器(U3)的复位端R电连接；
D型触发器(U3)的输出端Q与所述三极管(Q2)的基极B电连接；
第一电位器(RP4)的两个固定端分别与第二稳压器(U4)的输出端和地电连接，第一电位器(RP4)的滑动端与第一电压比较器(U1)的反输入端电连接；
第二电位器(RP5)的两个固定端分别与第二稳压器(U4)的输出端和地电连接，第二电位器(RP5)的滑动端与第二电压比较器(U2)的正输入端电连接。
3.根据权利要求2所述的一种供电系统，其特征在于：所述电阻(R3)与所述蓄电池供电模块的输出端之间串联有分压电阻(R2)。
4.根据权利要求1所述的一种供电系统，其特征在于：所述供电系统还包括太阳能供电模块；所述太阳能供电模块的输出端与所述蓄电池供电模块的输出端电连接。
5.根据权利要求4所述的一种供电系统，其特征在于：所述太阳能供电模块包括太阳能电池板、第一稳压器(U6)和第二二极管(D2)；第一稳压器(U6)的输入端与太阳能电池板的输出端电连接；第一稳压器(U6)的输出端与第二二极管(D2)的阳极电连接；第二二极管(D2)的阴极与蓄电池供电模块的输出端电连接。
6.根据权利要求1所述的一种供电系统，其特征在于：所述市电供电模块包括开关电源(U5)和第一二极管(D1)；开关电源(U5)的输入端与市电电连接，开关电源(U5)的输出端与第一二极管(D1)的阳极电连接；第一二极管(D1)的阴极为市电供电模块的输出端。
7.根据权利要求6所述的一种供电系统，其特征在于：所述开关电源(U5)的输入端串联有第一保险管(B1)；所述蓄电池供电模块的输出端串联有第二保险管(B2)。
8.根据权利要求1所述的一种供电系统，其特征在于：所述蓄电池供电模块包括蓄电池(X1)和限流电阻(R1)；限流电阻(R1)的一端与蓄电池(X1)的输出端电连接，限流电阻(R1)的另一端为蓄电池供电模块的输出端。
9.根据权利要求1所述的一种供电系统，其特征在于：所述供电系统为观测仪器供电。
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