CN211319035U - 一种液冷设备多电机轮询控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种液冷设备多电机轮询控制装置，包括主控制器。所述主控制器的输入端连接有开关量输入检测电路，输出端连接有开关量输出电路，输入输出端交互连接有RS485通讯电路。开关量输入检测电路包括光电耦合器OC、电阻R1、电阻R2、电阻R3和并联在电阻R1两端的电容C1。开关量输出电路包括ULN2003芯片、电容C2、电阻R4‑R9和发光二极管LED1~LED6。RS485通讯电路包括MAX3485芯片、电容C3、电阻R10‑R14和TVS二极管。本实用新型采用开关量输入检测电路对制冷组件中的压缩机的工作状态进行检测，采用开关量输出电路对制冷组件中的压缩机和风机进行供电控制，采用RS485通讯电路与多个制冷组件中的风机单元进行信息交互，从而确保液冷设备多电机轮询工作的正常进行。

Description

一种液冷设备多电机轮询控制装置

技术领域

本实用新型涉及液冷设备技术领域，具体涉及一种液冷设备多电机轮询控制装置。

背景技术

轮询访问技术是一种受控访问技术，在由多个结点共享公用信道的线路中，主控制器根据每个部件的工作运行时间和周期，决策周边设备工作与否的一种方式。轮询方式是一个主站，对应一个从站或者多个从站，当多个从站存在时，主站从从站1获取其工作状态信息，返回正常信息后，再逐一获取站点2、站点3直到站点N的所有信息，待获取结点N后，又重新返回站点1。因此，轮询由主站按事先确定的顺序轮流询问各个站点，并接收各站点发来的信息。当然，主站也可以向指定站点发送数据。这是一种集中控制的方法，主站享有控制权。

液冷设备是一种高可靠性的制冷设备，为雷达或者天线提供稳定的冷量，主要的制冷组件一般设置多用一备的模式，而这种备份多为热备份，可以实现在线切换，当正在使用得制冷组件一个出现故障时，及时上传故障信息，同时启动备用组件投入工作，当出现多个制冷组件或者所有制冷组件同时出现故障时，主控制器上传故障信息，并将机组切换到风冷模式下，继续工作，保证任务的可靠性。主控制器由故障信息上传和保存功能，并为现场人员提供故障的排除方法和故障等级，便于现场人员判断安排任务。现有的液冷设备多电机轮询控制装置存在以下不足：一、在对制冷组件压缩机状态进行检测的过程中，采用电阻分压网络将高电平转换成低电平，存在干扰引入导致信号电流过大、容易使电阻受损的问题；二、在对制冷组件中的压缩机和风机进行供电的过程中，继电器驱动电路采用多个分立元件三极管，分立元件具有电路复杂，带负载能力弱，不便于检查故障和维修，元件故障率高、可靠性低等缺点；三、信号线上的强干扰信号会输入到通信芯片，使通信系统损毁。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种液冷设备多电机轮询控制装置，该装置能够解决现有技术中存在的不足，确保液冷设备多电机轮询工作的正常进行。

为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

一种液冷设备多电机轮询控制装置，包括主控制器。所述主控制器的输入端连接有开关量输入检测电路，输出端连接有开关量输出电路，输入输出端交互连接有RS485通讯电路。

具体地说，所述开关量输入检测电路包括光电隔离器OC、电阻R1、电阻R2、电阻R3、接线端子J3和并联在电阻R1两端的电容C1；所述光电隔离器OC包括二极管和光敏晶体管；所述二极管的正极经电阻R1接地，负极接地；所述光敏晶体管的集电极经电阻R3接3.3V电源，发射极接地；所述接线端子J3的1脚接二极管的正极，2脚经电阻R2接24V电源。

所述开关量输出电路包括ULN2003芯片；所述ULN2003芯片，其引脚2~引脚7分别与主控制器的输出端相连，其引脚8接地，其引脚9接24V电源，还经电容C2接地，其引脚10经电阻R4接发光二极管LED1的负极，引脚11经电阻R5接发光二极管LED2的负极，引脚12经电阻R6接发光二极管LED3的负极，引脚13经电阻R7接发光二极管LED4的负极，引脚14经电阻R8接发光二极管LED5的负极，引脚15经电阻R9接发光二极管LED6的负极，所述发光二极管LED1~LED6的正极均接24V电源。

所述RS485通讯电路包括MAX3485芯片；所述MAX3485芯片，其端口RO接主控制器的输入端，端口DI接主控制器的输出端，端口VCC接3.3V电源，端口VCC还经电容C3接地，端口A经电阻R10接3.3V电源，端口A经电阻R11接其端口B，端口A还经电阻R14接RS485芯片的引脚2，端口B经电阻R13接RS485芯片的引脚1；所述RS485芯片，其引脚1经TVS二极管Z2接地，引脚2经TVS二极管Z1接地，引脚3接地。

进一步的，所述主控制器采用STM32系列微控制器。

进一步的，所述光电耦合器OC采用TLP291芯片，TLP291芯片的管脚1接电阻R1的一端，管脚2接地，管脚3接地，管脚4通过电阻R3接3.3V电源，管脚4还接主控制器的输入端。

进一步的，所述TVS二极管采用SMBJ68CA芯片。

进一步的，所述接线端子J3采用HDR1x2接插件。

和现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

（1）本实用新型采用开关量输入检测电路对制冷组件中的压缩机的工作状态进行检测，通过设置光电耦合器OC，采用光电隔离技术将直流24V过载信号，引入到直流3.3V控制系统中，实现高低电平信号的转换，解决了以往采用电阻分压网络将高电平转换成低电平过程中存在的信号电流过大损毁电阻的问题，同时保护主控制器不会受到外在突发强电流、高电平的冲击。

（2）本实用新型采用开关量输出电路对制冷组件中的压缩机和风机进行供电控制，解决了继电器驱动电路采用多个分立元件三极管的问题（分立元件电路元件数量多，电路设计复杂，增加了元件的故障率和降低了元件的可靠性），增强了驱动电流，同时实现弱电流控制强电流。采用达林顿管ULN2003作为继电器的驱动芯片，将直流3.3V控制信号转换成直流24V信号，驱动继电器工作，进一步转换成AC220V信号驱动压缩机以及风机的供电交流接触器，保证电机的正常供电。

（3）本实用新型采用RS485通讯电路与多个制冷组件中的风机单元进行信息交互，采用多种工业设备组网技术组网，配置单个地址，同时使用瞬态吸收TVS二极管，当电路瞬时电压超过正常工作电压时，瞬态吸收TVS二极管发生雪崩，将瞬时大电流导入电源负极，但瞬时脉冲通过后，电路电压恢复正常，从而保证工业环境下，信号线上的强干扰信号不会输入到通信芯片，避免通信系统损毁，从而确保液冷设备多电机轮询工作的正常进行，保证每个制冷部件工作时间的一致性，提高制冷设备的可靠性。

附图说明

图1是本实用新型的原理框图；

图2是开关量输入检测电路的电路原理图；

图3是开关量输出电路的电路原理图；

图4是RS485通讯电路的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明：

如图1所示的一种液冷设备多电机轮询控制装置，包括主控制器。所述主控制器的输入端连接有开关量输入检测电路，输出端连接有开关量输出电路，输入输出端交互连接有RS485通讯电路。优选的，所述主控制器采用STM32系列微控制器。液冷设备包括水泵、压缩机、风机等多种电机部件，其中风机与压缩机配合成一体，组成制冷组件。通常为了保证液冷设备的可靠性，制冷组件配置为多用一备模式。各个制冷组件的工作模式采用现有技术中的轮询方式。轮询访问技术是一种受控访问技术。在由多个结点共享公用信道的线路中，主控制器根据每个部件的工作运行时间和周期，决策周边设备工作与否的一种方式。所述主控制器，通过RS485通讯电路获取制冷组件中的风机工作状态信息，通过开关量输入检测电路，获取压缩机过载、压缩机内保护、氟路低压等开关量信号。当开关量输入检测电路检测出某个制冷组件中的压缩机无故障信息时，通过开关量输出电路给风机加电，通过RS485通讯电路定时和风机之间进行信息交互。

具体地说，如图2所示，所述开关量输入检测电路包括光电隔离器OC、电阻R1、电阻R2、电阻R3、接线端子J3和并联在电阻R1两端的电容C1；所述光电隔离器OC包括二极管和光敏晶体管；所述二极管的正极经电阻R1接地，负极接地；所述光敏晶体管的集电极经电阻R3接3.3V电源，发射极接地；所述接线端子J3的1脚接二极管的正极，2脚经电阻R2接24V电源。优选的，所述光电隔离器OC采用TLP291芯片。所述开关量输入检测电路，用于获取压缩机过载、压缩机内保护、氟路低压等信息开关量信号，检测压缩机的工作状态。所述开关量输入检测电路的输入端接压缩机的输出端。压缩机氟路高压、低压、电流过载信号，为24V直流信号，输入到光电隔离器TLP291输入管脚1，管脚1采用10K下拉电阻R1，和电容C1构成滤波电路，可以保证输入信号初始状态稳定，光耦输出端采用电阻R3上拉，输出到主控制器输入管脚。当光电隔离器OC的输入端有24V直流信号时，光电耦合器OC中的二极管加电、导通，光电隔离器OC的管脚4信号由原来的3.3V电平变为低电平0V，主控制器检测到电平信号的变化，完成高电平（24V）信号到低电平（3.3V）信号的转换。

如图3所示，所述开关量输出电路包括ULN2003芯片；所述ULN2003芯片，其引脚2~引脚7分别与主控制器的输出端相连，其引脚8接地，其引脚9接24V电源，还经电容C2接地，其引脚10经电阻R4接发光二极管LED1的负极，引脚11经电阻R5接发光二极管LED2的负极，引脚12经电阻R6接发光二极管LED3的负极，引脚13经电阻R7接发光二极管LED4的负极，引脚14经电阻R8接发光二极管LED5的负极，引脚15经电阻R9接发光二极管LED6的负极，所述发光二极管LED1~LED6的正极均接24V电源。所述开关量输出电路的输出端接压缩机和风机的供电控制继电器。主控制器输出3.3V直流信号，输入到ULN2003芯片的控制端，ULN2003芯片输出端的24V直流信号加载到压缩机、风机、供液泵供电控制继电器，进一步将220V交流信号加载到压缩机、风机、水泵等设备供电交流接触器，完成多电机的供电。该电路采用耐高压达林顿管ULN2003芯片，可以接受3.3V电平驱动信号，采用24V供电，供电端采用C2电容滤波，参数为4.7uF/50V，输出端包含电阻R4、R5、R6、R7、R8、R9和发光二极管LED1、LED2、LED3、LED4、LED5、LED6用于指示每一路信号的是否工作，电阻R4、R5、R6、R7、R8、R9主要起到对发光二极管LED1、LED2、LED3、LED4、LED5、LED6的保护作用，防止发光二极管因电流过大而烧毁,起到限流保护作用。

如图4所示，所述RS485通讯电路包括MAX3485芯片。所述MAX3485芯片，其端口RO接主控制器的输入端，端口DI接主控制器的输出端，端口VCC接3.3V电源，端口VCC还经电容C3接地，端口A经电阻R10接3.3V电源，端口A经电阻R11接其端口B，端口A还经电阻R14接RS485芯片的引脚2，端口B经电阻R13接RS485芯片的引脚1；所述RS485芯片，其引脚1经TVS二极管Z2接地，引脚2经TVS二极管Z1接地，引脚3接地。

进一步的，所述主控制器采用STM32系列微控制器。优选的，所述TVS二极管Z1和TVS二极管Z2均采用SMBJ68CA芯片。主控制器与各个风机之间采用RS485组网模式，采用MODBUS主站与从站的通信方式。主控制器通过RS485通讯电路与多个风机控制单元组网，并采用现有技术中的MODBUS组网技术实现了轮询方式中主站与从站的数据互联互通，具有实时性强、组网便捷等特点。本实用新型中的RS485通讯电路采用MAX3485通信芯片，由主控制器的串口二控制，输出信号为RS485A和RS485B差分信号。RS485通讯电路中的电阻R58为上拉电阻，保证MAX3485通信芯片A引脚的初始状态为高电平；R63为下拉电阻，保证MAX3485通信芯片B引脚为低电平。电阻R57、R60、R64共同组成电阻分压网络，其中R60、R64为限流电阻，阻值为100欧姆，R57阻值为12K欧姆，可以保证输入信号在MAX3485芯片的差分信号输入端的电流最大。TVS二极管Z6和TVS二极管Z7为双向瞬态吸收二极管，其反向击穿电压最大值为7.14V，可以抑制信号突变引起的信号瞬间浪涌，避免过压现象。

本实用新型采用的MODBUS组网技术和光耦隔离技术获取风机和压缩机的工作状态参数等信息，采用达林顿管ULN2003芯片驱动大电流继电器，进一步驱动交流接触器的方式，实现了对液冷设备中的多个制冷组件电机或者多个电机部件的轮询控制。

以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种液冷设备多电机轮询控制装置，包括主控制器，其特征在于：所述主控制器的输入端连接有开关量输入检测电路，输出端连接有开关量输出电路，输入输出端交互连接有RS485通讯电路；

所述开关量输入检测电路包括光电隔离器OC、电阻R1、电阻R2、电阻R3、接线端子J3和并联在电阻R1两端的电容C1；所述光电隔离器OC包括二极管和光敏晶体管；所述二极管的正极经电阻R1接地，负极接地；所述光敏晶体管的集电极经电阻R3接3.3V电源，发射极接地；所述接线端子J3的1脚接二极管的正极，2脚经电阻R2接24V电源；

所述开关量输出电路包括ULN2003芯片；所述ULN2003芯片，其引脚2~引脚7分别与主控制器的输出端相连，其引脚8接地，其引脚9接24V电源，还经电容C2接地，其引脚10经电阻R4接发光二极管LED1的负极，引脚11经电阻R5接发光二极管LED2的负极，引脚12经电阻R6接发光二极管LED3的负极，引脚13经电阻R7接发光二极管LED4的负极，引脚14经电阻R8接发光二极管LED5的负极，引脚15经电阻R9接发光二极管LED6的负极，所述发光二极管LED1~LED6的正极均接24V电源；

所述RS485通讯电路包括MAX3485芯片；所述MAX3485芯片，其端口RO接主控制器的输入端，端口DI接主控制器的输出端，端口VCC接3.3V电源，端口VCC还经电容C3接地，端口A经电阻R10接3.3V电源，端口A经电阻R11接其端口B，端口A还经电阻R14接RS485芯片的引脚2，端口B经电阻R13接RS485芯片的引脚1；所述RS485芯片，其引脚1经TVS二极管Z2接地，引脚2经TVS二极管Z1接地，引脚3接地。

2.根据权利要求1所述的一种液冷设备多电机轮询控制装置，其特征在于：所述主控制器采用STM32系列微控制器。

3.根据权利要求1所述的一种液冷设备多电机轮询控制装置，其特征在于：所述光电隔离器采用TLP291芯片，TLP291芯片的管脚1接电阻R1的一端，管脚2接地，管脚3接地，管脚4通过电阻R3接3.3V电源，管脚4还接主控制器的输入端。

4.根据权利要求1所述的一种液冷设备多电机轮询控制装置，其特征在于：所述TVS二极管采用SMBJ68CA芯片。

5.根据权利要求1所述的一种液冷设备多电机轮询控制装置，其特征在于：所述接线端子J3采用HDR1x2接插件。

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