CN209029980U - 一种保障不断电的智能家居电源监控系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种保障不断电的智能家居电源监控系统,包括主控MCU、主副电源切换模块、电源采样比较模块、过电流与短路保护模块、电压隔离转换模块、系统电源模块、RS485通信模块和云平台,所述主副电源切换模块连接电源采样比较模块,电源采样比较模块通过电压隔离转换模块连接主控MCU,所述过电流与短路保护模块和RS485通信模块均与主控MCU电连接,RS485通信模块通过网关连接云平台。当主电源故障时,自动切换为副电源工作,并上报主电源故障信息,当副电源故障主电源正常时,由主电源继续供电,并上报副电源故障信息;当主控MCU故障时,两路继电器同时切换为常闭状态,由主电源继续供电,由网关识别主控MCU故障并向云平台上报故障信息。

Description

一种保障不断电的智能家居电源监控系统
技术领域
本实用新型涉及电源监控技术领域,尤其涉及一种保障不断电的智能家居电源监控系统。
背景技术
随着电子技术的发展与人们生活水平的提高,智能家居渐渐从部分的高端群体向普通的工薪阶层过渡。目前以小区、楼盘为单位的智能家居项目,均采用有线智能家居实施方案。家用电器通过网关连接到各个功能控制器上,通过直流电源对网关和功能控制器进行集中供电,驱动网关和功能控制器正常工作。
通常,以家庭为单位,多个智能家居控制设备是由一个直流电源集中供电,依次把电源线拉到各个智能家居控制设备进行供电。一旦直流电源出现故障,用户的家用电器设备都停止工作,给用户生活带来极大不便。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种保障不断电的智能家居电源监控系统,通过双电源并对每一路电源进行监控,当任一路电源或电源监控模块出现故障时,将由网关主动上报故障信息,及时发现问题,避免用户电源故障带来的各种不便。
为实现上述目的,本实用新型的技术方案如下:
一种保障不断电的智能家居电源监控系统,包括主控MCU、主副电源切换模块、电源采样比较模块、过电流与短路保护模块、电压隔离转换模块、系统电源模块、RS485通信模块和云平台,所述主副电源切换模块连接电源采样比较模块,电源采样比较模块通过电压隔离转换模块连接主控MCU,所述过电流与短路保护模块和RS485通信模块均与主控MCU电连接,RS485通信模块通过网关连接云平台,所述系统电源模块用于提供电源。
上述方案中,本电源监控系统还包括客户终端,所述客户终端安装APP客户端,所述APP客户端包括指示灯模块和警报模块,指示灯模块用于显示主电源、副电源的工作状态,所述警报模块用于警报主电源、副电源、主控MCU的故障信息。
上述方案中,所述主副电源切换模块由接插件P1、继电器K1、电容C1、电容C2、电容C6、电容C7组成,所述继电器K1的线圈端1分别连接继电器K1的定触头5、接插件P1的引脚4、电容C1和电容C2的一端,继电器K1的线圈端2连接接插件P1的引脚3,继电器K1的动触头3连接24V电源,继电器K1的定触头4分别连接接插件P1的引脚1和电容C6和电容C7的一端,所述电容C1、电容C2、电容C6和电容C7的另一端接地,接插件P1的引脚2和引脚3接地。
上述方案中,所述电源采样比较模块包括主副电源采样比较电路和输出电源采样比较电路,所述主副电源采样比较电路由第一双电压比较器、电容C3、电容C5、滑动变阻器R8、滑动变阻器R9组成,所述第一双电压比较器的输入端A+分别连接接插件P1的引脚4和电容C5的一端,输入端B+分别连接接插件P1的引脚1和电容C3的一端,输入端A-连接滑动变阻器R8,输入端B-连接滑动变阻器R9,所述滑动变阻器R8和滑动变阻器R9的一端接地,另一端连接5V电源,所述电容C3和电容C5的另一端接地,所述第一双电压比较器的VCC端连接24V电源,GNG端接地;所述输出电源采样比较电路由第二双电压比较器、电容C4、滑动变阻器R7组成,所述第二双电压比较器的输入端A-连接滑动变阻器R7,输入端A+经电容C4接地,所述滑动变阻器R7的一端接地,另一端连接5V电源;所述主控MCU连接第一双电压比较器的输出端,用于监控主副电源的电压值是否正常,所述主控MCU连接第二双电压比较器的输出端,用于监控输出电源的电压值是否正常。
上述方案中,所述过电流与短路保护模块由光电耦合器U5、三极管Q1、继电器K2、二极管D1、发光二极管D2、二极管D3、二极管D4、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14组成,所述继电器K2的线圈端1分别连接电阻R10、电阻R12和二极管D1的负极,线圈端2分别连接发光二极管D2的负极,二极管D1的正极和三极管Q1的集电极,发光二极管D2的正极连接电阻R10的另一端,三极管Q1的基极连接光电耦合器U5中光敏三极管的发射极,三极管Q1的发射极接地,电阻R12的另一端连接光电耦合器U5中光敏三极管的集电极,光电耦合器U5中光敏二极管的正极经电阻R11连接5V电源,光电耦合器U5中光敏二极管的负极分别连接二极管D3的正极和二极管D4的正极,二极管D3的负极分别连接第二双电压比较器和电阻R14的一端,二极管D4的负极分别连接主控MCU和电阻R13的一端,电阻R14和电阻R13的另一端连接5V电源。
上述方案中,还包括与主控MCU电连接的系统电源指示灯模块,所述系统电源指示灯模块包括MCU指示灯、主电源指示灯和副电源指示灯,所述MCU指示灯、主电源指示灯和副电源指示灯均为发光二极管。
上述方案中,还包括地址拨码开关,所述地址拨码开关与主控MCU电连接。
上述方案中,所述主控MCU的型号为STC15W408AS,所述RS485通信芯片的型号为MAX13487EESA。
本实用新型的保障不断电的智能家居电源监控系统,当主电源故障时,自动切换为副电源工作,并上报主电源故障信息;当主电源正常副电源故障时,仍由主电源继续供电,并上报副电源故障信息;当主控MCU故障时,两路继电器同时切换为常闭状态,由主电源继续供电,由网关识别主控MCU故障并向云平台上报故障信息;同时,主电源和副电源的输出回路具有过电流和短路保护功能。
附图说明
图1是本实用新型一实施例中保障不断电的智能家居电源监控系统的原理框图;
图2是本实用新型一实施例中主副电源切换模块的电路图;
图3是本实用新型一实施例中主副电源采样比较电路的电路图;
图4是本实用新型一实施例中输出电源采样比较电路的电路图;
图5是本实用新型一实施例中过电流与短路保护模块的电路图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明。
如图1所示,一种保障不断电的智能家居电源监控系统,包括主控MCU、主副电源切换模块、电源采样比较模块、过电流与短路保护模块、电压隔离转换模块、系统电源模块、电流采样模块、RS485通信模块、地址拨码开关、指示灯模块和云平台,其中,电源采样比较模块连接主副电源切换模块,用于采集主副电源电压,电源采样比较模块通过电压隔离转换模块连接主控MCU,过电流与短路保护模块、RS485通信模块、地址拨码开关、电源指示灯模块均与主控MCU电连接,RS485通信模块通过网关连接云平台,系统电源模块用于给电源监控系统提供电源。电流采样模块分别与系统电源模块和主控MCU相连,用于采集系统电源的电流并发送至主控MCU。电源指示灯模块包括系统电源指示灯、主电源指示灯和副电源指示灯,系统电源指示灯、主电源指示灯和副电源指示灯均为发光二极管。
在一实施例中,客户终端安装APP客户端,APP客户端包括指示灯模块和警报模块,指示灯模块用于主电源、副电源的工作状态,警报模块用于警报主电源、副电源、主控MCU的故障信息。
在一实施例中,如图2所示,主副电源切换模块由接插件P1、继电器K1、电容C1、电容C2、电容C6、电容C7组成,其中,继电器K1的线圈端1分别连接继电器K1的定触头5、接插件P1的引脚4、电容C1和电容C2的一端,继电器K1的线圈端2连接接插件P1的引脚3,继电器K1的动触头3连接24V电源,继电器K1的定触头4分别连接接插件P1的引脚1和电容C6和电容C7的一端,所述电容C1、电容C2、电容C6和电容C7的另一端接地,接插件P1的引脚2和引脚3接地。
当继电器K1的动触头3和定触头5相连时,形成的VIN1电路为主电源电路;当继电器K1的动触头3和定触头4相连时,形成的VIN2电路为副电源电路;当VIN1电路电压正常时,继电器3、5触点导通,由主电源输出供电;当VIN1电路电压故障时,继电器自动切换,继电器3、4触点导通,由副电源输出供电。
在一实施例中,结合图,3和图4,电源采样比较模块包括主副电源采样比较电路和输出电源采样比较电路,其中,主副电源采样比较电路由第一双电压比较器U2、电容C3、电容C5、滑动变阻器R8、滑动变阻器R9组成,第一双电压比较器U2的输入端A+分别连接接插件P1的引脚4和电容C5的一端,输入端B+分别连接接插件P1的引脚1和电容C3的一端,输入端A-连接滑动变阻器R8,输入端B-连接滑动变阻器R9,滑动变阻器R8和滑动变阻器R9的一端接地,另一端连接5V电源,电容C3和电容C5的另一端接地,第一双电压比较器U2的VCC端连接24V电源,GNG端接地。输出电源采样比较电路由第二双电压比较器U1、电容C4、滑动变阻器R7组成,第二双电压比较器U1的输入端A-连接滑动变阻器R7,输入端A+经电容C4接地,滑动变阻器R7的一端接地,另一端连接5V电源;主控MCU通过电压隔离转换电路连接第一双电压比较器的输出端,用于监测主副电源的电压值是否正常;主控MCU连接第二双电压比较器U1的输出端,用于监测输出电源的电压值是否正常。电压隔离转换电路,通过两组光电耦合器,分别将主副电源的24V电压信号隔离并转换为5V电平信号提供给主控MCU管脚。
在一实施例中,如图5所示,过电流与短路保护模块由光电耦合器U5、三极管Q1、继电器K2、二极管D1、发光二极管D2、二极管D3、二极管D4、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14组成,其中,继电器K2的线圈端1分别连接电阻R10、电阻R12和二极管D1的负极,线圈端2分别连接发光二极管D2的负极,二极管D1的正极和三极管Q1的集电极,发光二极管D2的正极连接电阻R10的另一端,三极管Q1的基极连接光电耦合器U5中光敏三极管的发射极,三极管Q1的发射极接地,电阻R12的另一端连接光电耦合器U5中光敏三极管的集电极,光电耦合器U5中光敏二极管的正极经电阻R11连接5V电源,光电耦合器U5中光敏二极管的负极分别连接二极管D3的正极和二极管D4的正极,二极管D3的负极分别连接第二双电压比较器和电阻R14的一端,二极管D4的负极分别连接主控MCU和电阻R13的一端,电阻R14和电阻R13的另一端连接5V电源。通过光电耦合器U5将5V电压转换成12V电压驱动继电器K2工作。
过电流与短路保护电路分别连接主控MUC和输出采样比较电路,过流保护和短路保护的具体过程具体为,当电流采样模块采集的电流超过某一阈值时,比如5A,由主控MCU将P1.2管脚电平置低,光电耦合器U5输入端经VDD_5V、电阻R11、二极管D4导通,光电耦合器输出侧经VDD_12V、电阻R12、三极管Q1导通,继电器K2的3脚和5脚断开,从而实现过流保护;当电流采样模块电流不超过某一阈值时,比如5A,由主控MCU将P1.2管脚置为高电平,从而经光电耦合器控制继电器K2的3脚和5脚闭合,从而正常输出电压24V_OUT到VOUT。
当异常状况导致过电流与短路保护电路的输出VOUT对地短路时,输出VOUT经输出电源采样比较电路的第二双电压比较器U1采样比较,信号ADC03_IN由高电平转换为低电平输出给三极管D3,光电耦合器输入端经VDD_5V、电阻R11、二极管D3导通,光电耦合器输出侧经VDD_12V、电阻R12、三极管Q1导通,继电器K2的3脚和5脚断开,从而实现短路保护;当输出VOUT不对地短路时,信号ADC03_IN正常输出高电平,光电耦合器U5截止从而控制继电器K2的3脚和5脚闭合,从而正常输出电压24V_OUT到VOUT。
本实用新型的主控MCU的型号为STC15W408AS,电流采样模块使用的电流计量芯片的型号为ACS712,RS485通信芯片的型号为MAX13487EESA。
本实用新型的保障不断电的智能家居电源监控系统,两路电源,一路主电源,一路副电源,正常情况下由主电源工作,当主电源出现故障时,自动切换为副电源继续供电,并上报主电源供电故障信息。当副电源出现故障时,主动上报副电源供电故障信息。当主控MCU自身出现故障时,两路继电器同时切换到常闭状态,由主电源继续供电。无论是主电源故障、副电源故障或者主控MCU自身故障,都不会影响用户家里的正常供电,且用户可准确查看是哪一个部分出现故障,并提前进行维修,有效解决目前有线智能家居项目中电源故障问题带来的种种不便。当电源监控模块自身出现故障时,网关无法和电源监控模块通过RS485总线通信,网关向云平台上报主控MCU出现故障信息,同时,具有电源功率计算功能,监控电源功率正常输出。
以上所述的具体实施方式,对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本实用新型的具体实施方式,并不用于限定本实用新型的保护范围,凡在本实用新型的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种保障不断电的智能家居电源监控系统,其特征在于:包括主控MCU、主副电源切换模块、电源采样比较模块、过电流与短路保护模块、电压隔离转换模块、系统电源模块、RS485通信模块和云平台,所述主副电源切换模块连接电源采样比较模块,电源采样比较模块通过电压隔离转换模块连接主控MCU,所述过电流与短路保护模块和RS485通信模块均与主控MCU电连接,RS485通信模块通过网关连接云平台,所述系统电源模块用于给电源监控系统提供电源。
2.根据权利要求1所述的保障不断电的智能家居电源监控系统,其特征在于:还包括客户终端,所述客户终端安装APP客户端,所述APP客户端包括指示灯模块和警报模块,指示灯模块用于显示主电源、副电源的工作状态,所述警报模块用于警报主电源、副电源、主控MCU的故障信息。
3.根据权利要求1所述的保障不断电的智能家居电源监控系统,其特征在于:所述主副电源切换模块由接插件P1、继电器K1、电容C1、电容C2、电容C6、电容C7组成,所述继电器K1的线圈端1分别连接继电器K1的定触头5、接插件P1的引脚4、电容C1和电容C2的一端,继电器K1的线圈端2连接接插件P1的引脚3,继电器K1的动触头3连接24V电源,继电器K1的定触头4分别连接接插件P1的引脚1和电容C6和电容C7的一端,所述电容C1、电容C2、电容C6和电容C7的另一端接地,接插件P1的引脚2和引脚3接地。
4.根据权利要求3所述的保障不断电的智能家居电源监控系统,其特征在于:所述电源采样比较模块包括主副电源采样比较电路和输出电源采样比较电路,所述主副电源采样比较电路由第一双电压比较器、电容C3、电容C5、滑动变阻器R8、滑动变阻器R9组成,所述第一双电压比较器的输入端A+分别连接接插件P1的引脚4和电容C5的一端,输入端B+分别连接接插件P1的引脚1和电容C3的一端,输入端A-连接滑动变阻器R8,输入端B-连接滑动变阻器R9,所述滑动变阻器R8和滑动变阻器R9的一端接地,另一端连接5V电源,所述电容C3和电容C5的另一端接地,所述第一双电压比较器的VCC端连接24V电源,GNG端接地;
所述输出电源采样比较电路由第二双电压比较器、电容C4、滑动变阻器R7组成,所述第二双电压比较器的输入端A-连接滑动变阻器R7,输入端A+经电容C4接地,所述滑动变阻器R7的一端接地,另一端连接5V电源;所述主控MCU通过电压隔离转换模块连接第一双电压比较器的输出端,用于监测主副电源的电压值是否正常,所述主控MCU连接第二双电压比较器的输出端,用于监测输出电源的电压值是否正常。
5.根据权利要求4所述的保障不断电的智能家居电源监控系统,其特征在于:所述过电流与短路保护模块由光电耦合器U5、三极管Q1、继电器K2、二极管D1、发光二极管D2、二极管D3、二极管D4、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14组成,所述继电器K2的线圈端1分别连接电阻R10、电阻R12和二极管D1的负极,线圈端2分别连接发光二极管D2的负极,二极管D1的正极和三极管Q1的集电极,发光二极管D2的正极连接电阻R10的另一端,三极管Q1的基极连接光电耦合器U1中光敏三极管的发射极,三极管Q1的发射极接地,电阻R12的另一端连接光电耦合器U5中光敏三极管的集电极,光电耦合器U5中光敏二极管的正极经电阻R11连接5V电源,光电耦合器U5中光敏二极管的负极分别连接二极管D3的正极和二极管D4的正极,二极管D3的负极分别连接第二双电压比较器和电阻R14的一端,二极管D4的负极分别连接主控MCU和电阻R13的一端,电阻R14和电阻R13的另一端连接5V电源。
6.根据权利要求1所述的保障不断电的智能家居电源监控系统,其特征在于:还包括与主控MCU电连接的系统指示灯模块,所述系统指示灯模块包括系统电源指示灯、主电源指示灯和副电源指示灯,所述系统电源指示灯、主电源指示灯和副电源指示灯均为发光二极管。
7.根据权利要求1所述的保障不断电的智能家居电源监控系统,其特征在于:还包括地址拨码开关,所述地址拨码开关与主控MCU电连接。
8.根据权利要求1所述的保障不断电的智能家居电源监控系统,其特征在于:所述主控MCU的型号为STC15W408AS,所述RS485通信芯片的型号为MAX13487EESA。
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