CN208723871U - 一种光伏跟踪气象站的双传感器切换电路 - Google Patents

Abstract

一种光伏跟踪气象站的双传感器切换电路，包括主芯片、机械开关、控制电源和继电器电源，还包括自动开关模块、手动开关模块和切换及反馈模块，控制电源提供电能到主芯片、自动开关模块和手动开关模块，继电器电源提供电能到切换及反馈模块，主芯片的输出端连接自动开关模块的控制端，自动开关模块输出端的连接手动开关模块的输入端，手动开关模块的控制端连接机械开关，手动开关模块的输出端连接切换及反馈模块的输入端，切换及反馈模块的输出端连接主芯片的输入端。在正常工作状态下主传感器接通，可手动在主传感器和备用传感器之间切换，当主传感器损坏时，自动切换到备用传感器且在主传感器修复之前无法手动切回。

Description

一种光伏跟踪气象站的双传感器切换电路

技术领域

本实用新型涉及一种光伏跟踪气象站装置，尤其涉及一种光伏跟踪气象站的双传感器切换电路。

背景技术

在太阳能气象保护领域，风力是气象条件中破坏力最大的因素，所以风速保护是最为重要的装置。在光伏跟踪器气象站系统中，风速保护装置由风速控制电路和软件组成，风速保护装置采集实时风速发送给太阳能帆板控制系统，用于在大风情况下保护太阳能帆板和支架不被损坏。在现有的光伏跟踪气象站系统中，大部分风速保护装置的形式都是一台气象站控制柜带一个风速传感器，且大部分风速传感器都是三杯型机械转动型。由于长时间机械转动，风杯极其容易损坏，存在潜在风险：一旦风速传感器损坏，气象站便不能采集到准确的风速数据，没有准确的数据，风速保护装置就无法给太阳能跟踪系统提供保护。

申请号为CN201310449723.5的发明专利公开了一种基于风速传感器的光伏面板自动收放装置，包括光伏面板自动收放机构、嵌入式自动控制机构，光伏面板自动收放机构包括步进电机、丝杠、光伏面板、固定支架，光伏面板包括中间面板、两块侧面板，侧面板上安装滑轮，相应的固定支架上设有用于滑轮滑动的轨道，轨道与丝杠轴线平行；步进电机的输出轴与所述的丝杠相连、丝杠的两端分别与侧面板相连；嵌入式自动控制机构包括单片机和风速传感器，风速传感器、步进电机均与单片机相连；光伏面板与所述的单片机相连；嵌入式自动控制机构均固定在固定支架上。其有益效果是：恶劣天气下光伏面板自动收回；能自动实时监测风速，降低设备的损耗并提高其寿命；适用范围广。该发明存在着一些不足，比如一旦风速传感器出现故障，该设备就会失去作用，如果遇上恶劣天气，则无法及时保护光伏面板。

申请号为CN201620176189.4的实用新型公开了一种温室光伏供电系统，包括光伏电池组充放电控制器、并网逆变器、智能配电箱、微处理器、光照传感器、温度传感器、风速传感器、显示屏、摄像头、报警器和防雷器；该实用新型通过光伏供电，节省大量的能源，同时设置有光照传感器、温度传感器、风速传感器和摄像头，配合微处理器和显示屏，可以实时监控到光伏电池组周围的温度、风速、光照强度以及实际的画面，这样可以更好的利用光伏电池组，同时设有防雷器和报警器，使得光伏供电系统更安全可靠，微处理器在极端天气下还可自动断开并网逆变器的工作，使得该实用新型更智能化，操作更加简便，安全性能更好，具有很强的实用性。该实用新型是基于各类传感器测得的数据工作的，但是每种传感器只设置了一个，如果某个传感器出现故障，则无法及时提供准确数据，会使得该系统失去作用。

发明内容

为了解决传统的单传感器风速保护装置在传感器损坏后影响运行的问题，本实用新型提出一种光伏跟踪气象站的双传感器切换电路，在正常工作状态下主传感器接通，可手动在主传感器和备用传感器之间切换，当主传感器损坏时，自动切换到备用传感器且在主传感器修复之前无法手动切回。

其技术方案为：

一种光伏跟踪气象站的双传感器切换电路，包括主芯片、机械开关、控制电源和继电器电源，其特征在于，还包括自动开关模块、手动开关模块和切换及反馈模块，控制电源提供电能到主芯片、自动开关模块和手动开关模块，继电器电源提供电能到切换及反馈模块，主芯片的输出端连接自动开关模块的控制端，自动开关模块输出端的连接手动开关模块的输入端，手动开关模块的控制端连接机械开关，手动开关模块的输出端连接切换及反馈模块的输入端，切换及反馈模块的输出端连接主芯片的输入端。切换及反馈模块发送实时信号到主芯片，主芯片根据对应的信号判断并改变输出端电平，主芯片输出端的电平控制自动开关模块，自动开关模块的输出端和机械开关共同控制手动开关模块，最终由手动开关模块控制切换及反馈模块。

所述切换及反馈模块包括熔断器F1、主风速传感器S1、备用风速传感器S2、三极管Q1、电阻R7、稳压二极管TVS1、二极管D1和继电器K1，三极管Q1的基极为切换及反馈模块的输入端，三极管Q1的基极连接手动开关模块的输出端，三极管Q1的发射极通过电阻R7接地，三极管Q1的集电极连接继电器K1的8号引脚、稳压二极管TVS1的阳极和二极管D1的阳极，继电器K1的3号引脚连接稳压二极管TVS1的阴极和二极管D1的阴极，继电器K1的3号引脚通过熔断器F1连接继电器电源，继电器K1的2号引脚连接备用风速传感器S2和主芯片的输入端，继电器K1的4号引脚连接主风速传感器S1和主芯片的输入端。当三极管Q1的基极为高电平时，集电极和发射极导通，继电器K1得电吸合，主风速传感器S1工作，当三极管Q1的基极为低电平时，集电极和发射极断开，继电器K1断电，备用风速传感器S2工作，同时主芯片的输入端实时监控两个传感器的状态，一旦出现问题，主芯片的输出端信号将会相应变化。

所述自动开关模块包括电阻R1、电阻R2、电阻R5、电阻R6、稳压二极管TVS2和三极管Q3，电阻R2第一端连接5V电源，电阻R2第二端通过稳压二极管TVS2接地，主芯片的输出端连接电阻R5的第一端，其中电阻R5的第一端作为自动开关模块的控制端，同时电阻R5的第一端还连接电阻R2的第二端，电阻R5的第二端连接三极管Q3的基极，三极管Q3的发射极通过电阻R6接地，三极管Q3的集电极作为自动开关模块的输出端通过电阻R1连接控制电源。当三极管Q3的基极输入高电压时，集电极和发射极导通，集电极电平置低，反之则置高。

所述手动开关模块包括三极管Q2、电阻R3、电阻R4、电阻R8和可控硅SCR1，自动开关模块的输出端连接三极管Q2的发射极，三极管Q2的发射极为手动开关模块的输入端，三极管Q2的基极连接可控硅SCR1的阴极，可控硅SCR1的阴极通过电阻R8接地，可控硅SCR1的阳极连接控制电源，可控硅SCR1的控制极为手动开关模块的控制端，可控硅SCR1的控制极连接机械开关，三极管Q2的集电极连接电阻R3的第一端，电阻R3的第二端为手动开关模块的输出端，同时电阻R3的第二端通过电阻R4接地。可控硅SCR1的控制极作为手动开关模块的控制端，当输入高电平时，可控硅SCR1导通，三极管Q2基极置高，集电极和发射极断开，当输入负电压时，可控硅SCR1截止，三极管Q2基极置低，集电极和发射极导通。

本实用新型的有益效果为：设有两个风速传感器，其中一个备用，正常工作时，主风速传感器接通，该状态下可手动在主传感器和备用传感器之前切换，当主风速传感器出现故障时自动切换到备用传感器，并且在主传感器修复之前无法手动切回，上述设计避免了在主传感器未修复时，人员误操作切回到主传感器的情况，保证了在突发情况下都有一个传感器处在正常工作状态，提高可靠性。

附图说明

图1为本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

以下根据图1对本技术方案做进一步阐述。

一种光伏跟踪气象站的双传感器切换电路，包括主芯片、机械开关、控制电源和继电器电源，其特征在于，还包括自动开关模块、手动开关模块和切换及反馈模块，控制电源提供电能到主芯片、自动开关模块和手动开关模块，继电器电源提供电能到切换及反馈模块，主芯片的输出端连接自动开关模块的控制端，自动开关模块输出端的连接手动开关模块的输入端，手动开关模块的控制端连接机械开关，手动开关模块的输出端连接切换及反馈模块的输入端，切换及反馈模块的输出端连接主芯片的输入端。切换及反馈模块发送实时信号到主芯片，主芯片根据对应的信号判断并改变输出端电平，主芯片输出端的电平控制自动开关模块，自动开关模块的输出端和机械开关共同控制手动开关模块，最终由手动开关模块控制切换及反馈模块。

所述切换及反馈模块包括熔断器F1、主风速传感器S1、备用风速传感器S2、三极管Q1、电阻R7、稳压二极管TVS1、二极管D1和继电器K1，三极管Q1的基极为切换及反馈模块的输入端，三极管Q1的基极连接手动开关模块的输出端，三极管Q1的发射极通过电阻R7接地，三极管Q1的集电极连接继电器K1的8号引脚、稳压二极管TVS1的阳极和二极管D1的阳极，继电器K1的3号引脚连接稳压二极管TVS1的阴极和二极管D1的阴极，继电器K1的3号引脚通过熔断器F1连接继电器电源，继电器K1的2号引脚连接备用风速传感器S2和主芯片的输入端，继电器K1的4号引脚连接主风速传感器S1和主芯片的输入端。当三极管Q1的基极为高电平时，集电极和发射极导通，继电器K1得电吸合，主风速传感器S1工作，当三极管Q1的基极为低电平时，集电极和发射极断开，继电器K1断电，备用风速传感器S2工作，同时主芯片的输入端实时监控两个传感器的状态，一旦出现问题，主芯片的输出端信号将会相应变化。

所述自动开关模块包括电阻R1、电阻R2、电阻R5、电阻R6、稳压二极管TVS2和三极管Q3，电阻R2第一端连接5V电源，电阻R2第二端通过稳压二极管TVS2接地，主芯片的输出端连接电阻R5的第一端，其中电阻R5的第一端作为自动开关模块的控制端，同时电阻R5的第一端还连接电阻R2的第二端，电阻R5的第二端连接三极管Q3的基极，三极管Q3的发射极通过电阻R6接地，三极管Q3的集电极作为自动开关模块的输出端通过电阻R1连接控制电源。当三极管Q3的基极输入高电压时，集电极和发射极导通，集电极电平置低，反之则置高。

所述手动开关模块包括三极管Q2、电阻R3、电阻R4、电阻R8和可控硅SCR1，自动开关模块的输出端连接三极管Q2的发射极，三极管Q2的发射极为手动开关模块的输入端，三极管Q2的基极连接可控硅SCR1的阴极，可控硅SCR1的阴极通过电阻R8接地，可控硅SCR1的阳极连接控制电源，可控硅SCR1的控制极为手动开关模块的控制端，可控硅SCR1的控制极连接机械开关，三极管Q2的集电极连接电阻R3的第一端，电阻R3的第二端为手动开关模块的输出端，同时电阻R3的第二端通过电阻R4接地。可控硅SCR1的控制极作为手动开关模块的控制端，当输入高电平时，可控硅SCR1导通，三极管Q2基极置高，集电极和发射极断开，当输入负电压时，可控硅SCR1截止，三极管Q2基极置低，集电极和发射极导通。

综上所述，本实施例的具体运作方式为：正常状态下，主风速传感器S1发送到主芯片的信号为正常状态，主芯片输出端为低电平，即三极管Q3基极为低电平，则三极管Q3截止，集电极为高电平，同时可控硅SCR1的控制极为负电压，即可控硅SCR1不导通，这时三极管Q2的基极为低电平，三极管Q2导通，则三极管Q1基极为高电平，三极管Q1导通，集电极为低电平，使得继电器K1吸合，主风速传感器S1接通并工作；此状态下如将可控硅SCR1的控制极改为高电平，使可控硅SCR1导通，则三极管Q2基极为高电平，三极管Q2截止，这时三极管Q1的基极变为低电平，三极管Q1截止，继电器K1断电，即切换到备用传感器S2；一旦主芯片检测到主风速传感器S1出现故障，不论系统在什么状态，主芯片的输出端都会置高，使三极管Q3基极置高，三极管Q3导通，则三极管Q2的发射极为低电平，不论三极管Q2是否导通，其集电极都为低电压，所以三极管Q3基极始终为低电平，使得三极管Q3截止，继电器K1断电，系统切换到备用风速传感器S2，此时无论机械开关如何改变，都无法切回主风速传感器S1；当主芯片检测到主风速传感器S1正常后，主芯片输出端置低，此时又回到正常工作的状态，即可手动在两个传感器之间切换。

更简单得说，主风速传感器S1无故障时，主芯片输出端为低电平，如机械开关为负电压，则主风速传感器S1连接系统，如机械开关为正电压，则切换到备用风速传感器S2；当主风速传感器故障时，主芯片输出端为高电平，不论怎么改变机械开关的电压，系统都切换到备用传感器S2。

应当说明的是，该具体实施例仅用于对技术方案的进一步阐述，不用于限定该技术方案的范围，任何基于此技术方案的修改、等同替换和改进等都应视为在本实用新型的保护范围内。

Claims (4)

1.一种光伏跟踪气象站的双传感器切换电路，包括主芯片、机械开关、控制电源和继电器电源，其特征在于，还包括自动开关模块、手动开关模块和切换及反馈模块，控制电源提供电能到主芯片、自动开关模块和手动开关模块，继电器电源提供电能到切换及反馈模块，主芯片的输出端连接自动开关模块的控制端，自动开关模块输出端的连接手动开关模块的输入端，手动开关模块的控制端连接机械开关，手动开关模块的输出端连接切换及反馈模块的输入端，切换及反馈模块的输出端连接主芯片的输入端。

2.根据权利要求1所述的一种光伏跟踪气象站的双传感器切换电路，其特征在于，所述切换及反馈模块包括熔断器F1、主风速传感器S1、备用风速传感器S2、三极管Q1、电阻R7、稳压二极管TVS1、二极管D1和继电器K1，三极管Q1的基极为切换及反馈模块的输入端，三极管Q1的基极连接手动开关模块的输出端，三极管Q1的发射极通过电阻R7接地，三极管Q1的集电极连接继电器K1的8号引脚、稳压二极管TVS1的阳极和二极管D1的阳极，继电器K1的3号引脚连接稳压二极管TVS1的阴极和二极管D1的阴极，继电器K1的3号引脚通过熔断器F1连接继电器电源，继电器K1的2号引脚连接备用风速传感器S2和主芯片的输入端，继电器K1的4号引脚连接主风速传感器S1和主芯片的输入端。

3.根据权利要求1所述的一种光伏跟踪气象站的双传感器切换电路，其特征在于，所述自动开关模块包括电阻R1、电阻R2、电阻R5、电阻R6、稳压二极管TVS2和三极管Q3，电阻R2第一端连接5V电源，电阻R2第二端通过稳压二极管TVS2接地，主芯片的输出端连接电阻R5的第一端，其中电阻R5的第一端作为自动开关模块的控制端，同时电阻R5的第一端还连接电阻R2的第二端，电阻R5的第二端连接三极管Q3的基极，三极管Q3的发射极通过电阻R6接地，三极管Q3的集电极作为自动开关模块的输出端通过电阻R1连接控制电源。

4.根据权利要求1所述的一种光伏跟踪气象站的双传感器切换电路，其特征在于，所述手动开关模块包括三极管Q2、电阻R3、电阻R4、电阻R8和可控硅SCR1，自动开关模块的输出端连接三极管Q2的发射极，三极管Q2的发射极为手动开关模块的输入端，三极管Q2的基极连接可控硅SCR1的阴极，可控硅SCR1的阴极通过电阻R8接地，可控硅SCR1的阳极连接控制电源，可控硅SCR1的控制极为手动开关模块的控制端，可控硅SCR1的控制极连接机械开关，三极管Q2的集电极连接电阻R3的第一端，电阻R3的第二端为手动开关模块的输出端，同时电阻R3的第二端通过电阻R4接地。