CN214707291U - 带合闸状态监测功能的双电源控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种带合闸状态监测功能的双电源控制装置，它包括中央处理器和合闸信号采样电路，所述合闸信号采样电路连接所述中央处理器用于检测双电源开关的合闸信号；所述合闸信号采样电路包括电阻串Ⅰ、电阻串Ⅱ、TVS管、信号隔离电路、电阻串Ⅲ和π型滤波电路，所述电阻串Ⅰ的输入端用于连接N极接线端，所述电阻串Ⅱ的输入端用于连接双电源开关，所述电阻串Ⅰ的输出端分别连接所述TVS管的一端和所述信号隔离电路的第一输入端，所述电阻串Ⅱ的输出端分别连接所述TVS管的另一端和所述信号隔离电路的第二输入端。本实用新型通过合闸信号采样电路来检测双电源开关的合闸信号，并将双电源开关的状态直观地展示给使用客户。

Description

带合闸状态监测功能的双电源控制装置

技术领域

本实用新型涉及电源控制技术领域，具体的说，涉及了一种带合闸状态监测功能的双电源控制装置。

背景技术

双电源切换开关广泛应用于医院、机场、码头、消防、冶金等不允许停电的重要场所，在因故停电后自动切换到另外一个电源，保证负载不因供电中断而影响工作。

需要说明的是，在实际应用中，可能存在由于器件老化、线路故障等因素导致双电源开关未按照控制指令动作，从而出现双电源切换不成功的情况发生；然而，目前在双电源控制器对两路交流供电之间进行切换控制后，并未对双电源开关进行状态监测，导致维护人员故障排查效率低，无法及时找到双电源切换失败的根本原因。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种带合闸状态监测功能的双电源控制装置。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种带合闸状态监测功能的双电源控制装置包括中央处理器和合闸信号采样电路，所述合闸信号采样电路连接所述中央处理器用于检测双电源开关的合闸信号；

所述合闸信号采样电路包括电阻串Ⅰ、电阻串Ⅱ、TVS管、信号隔离电路、电阻串Ⅲ和π型滤波电路，所述电阻串Ⅰ的输入端用于连接N极接线端，所述电阻串Ⅱ的输入端用于连接双电源开关，所述电阻串Ⅰ的输出端分别连接所述TVS管的一端和所述信号隔离电路的第一输入端，所述电阻串Ⅱ的输出端分别连接所述TVS管的另一端和所述信号隔离电路的第二输入端，所述信号隔离电路的第一输出端通过所述电阻串Ⅲ连接电源端，所述信号隔离电路的第一输出端还通过所述π型滤波电路连接所述中央处理器，所述信号隔离电路的第二输出端与接地端连接。

本实用新型的有益效果为：

1）本实用新型提供了一种带合闸状态监测功能的双电源控制装置，通过合闸信号采样电路来检测双电源开关的合闸信号，从而在双电源控制器对两路交流供电之间进行切换控制后，能够对双电源开关的状态进行监测，以便检测双电源开关是否按照控制指令动作，进而提高维护人员的故障排查效率；

2）该带合闸状态监测功能的双电源控制装置通过控制面板上的状态指示电路，将双电源开关的状态直观地展示给使用客户；

3）该带合闸状态监测功能的双电源控制装置还提供开关合闸状态输入控制电路Ⅰ和开关合闸状态输入控制电路Ⅱ以进行双电源切换，采取简单的控制电路对第一路和第二路交流供电进行控制。

附图说明

图1是本实用新型的双电源开关控制的整体框图；

图2（a）是本实用新型的开关合闸状态输入控制电路Ⅰ的电路原理图；

图2（b）是本实用新型的开关合闸状态输入控制电路Ⅱ的电路原理图

图3（a）是本实用新型的第一路合闸信号采样电路的电路原理图；

图3（b）是本实用新型的第二路合闸信号采样电路的电路原理图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

实施例1

一种带合闸状态监测功能的双电源控制装置，它包括中央处理器和合闸信号采样电路，所述合闸信号采样电路连接所述中央处理器用于检测双电源开关的合闸信号；

所述合闸信号采样电路包括电阻串Ⅰ、电阻串Ⅱ、TVS管、信号隔离电路、电阻串Ⅲ和π型滤波电路，所述电阻串Ⅰ的输入端用于连接N极接线端，所述电阻串Ⅱ的输入端用于连接双电源开关，所述电阻串Ⅰ的输出端分别连接所述TVS管的一端和所述信号隔离电路的第一输入端，所述电阻串Ⅱ的输出端分别连接所述TVS管的另一端和所述信号隔离电路的第二输入端，所述信号隔离电路的第一输出端通过所述电阻串Ⅲ连接电源端，所述信号隔离电路的第一输出端还通过所述π型滤波电路连接所述中央处理器，所述信号隔离电路的第二输出端与接地端连接。

如附图3（a）和附图3（b）所示，所述合闸信号采样电路包括两路合闸信号采样电路，两路合闸信号采样电路的电路结构相同，一路合闸信号采样电路用于检测S1路的合闸信号，另一路用于检测S2路的合闸信号。

具体的，电阻串Ⅰ包括贴片电阻R3、R4、R5和R6（或者贴片电阻R16、R17、R18和R19），电阻串Ⅱ包括贴片电阻R9、R10、R11和R12（或者贴片电阻R22、R23、R24和R25），电阻串Ⅰ和电阻串Ⅱ的作用是降压和分压；TVS管D1与D2的作用是防止浪涌电压损坏光耦的输入端，信号隔离电路包括光耦合器、贴片电阻R7和R13（或者贴片电阻R20和R26），贴片电阻R7、R13、R20和R26的作用是限流和分压；电阻串Ⅲ包括贴片电阻R1和R2（或者贴片电阻R14和R15）贴片电阻R1、R2、R14和R15的起上拉作用；所述π型滤波电路包括贴片电阻R8与贴片电容C1和C2（或者贴片电阻R21与贴片电容C3和C4），而贴片电阻R8，R21的作用是限流。

进一步的，所述中央处理器还连接状态指示电路，所述状态指示电路用于指示双电源开关的状态；所述状态指示电路包括合闸指示灯Ⅰ和合闸指示灯Ⅱ。

需要说明的是，在第一路交流电压为负载供电时，双电源开关的反馈触点LL1输出S1路合闸信号，反馈触点LL1与接线端N1通过图3（a）中的合闸信号采样电路连接中央处理器IO口1#OC_Status_InL1，中央处理器收到S1路合闸信号（开关合闸状态信号Ⅰ）之后，控制双电源控制器的S1路合闸指示灯亮，指示S1路合闸输出成功。在双电源开关的反馈触点LL1输入高电平时，光耦U1导通，中央处理器IO口1#OC_Status_InL1采样到低电平，在双电源开关的反馈触点LL1输入低电平时，光耦U1不导通，中央处理器IO口1#OC_Status_InL1采样到高电平；在中央处理器IO口1#OC_Status_InL1采样到低电平，表示S1路合闸状态输出，在中央处理器IO口1#OC_Status_InL1采样到高电平，表示S1路未合闸。

在第二路交流电压为负载供电时，双电源开关的反馈触点LL2输出S2路合闸信号，反馈触点LL2与接线端N2通过图3（b）中的合闸信号采样电路连接中央处理器IO口2#OC_Status_InL2，中央处理器收到S2路合闸信号（开关合闸状态信号Ⅱ）之后，控制双电源控制器上的S2路合闸指示灯亮，指示S2路合闸输出成功。在双电源开关的反馈触点LL2输入高电平时，光耦U2导通，中央处理器IO口2#OC_Status_InL2采样到低电平，在双电源开关的反馈触点LL2输入低电平时，光耦U1不导通，中央处理器IO口2#OC_Status_InL2采样到高电平；在中央处理器IO口2#OC_Status_InL2采样到低电平，表示S2路合闸状态输出，在中央处理器IO口2#OC_Status_InL2采样到高电平，表示S2路未合闸。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于：所述中央处理器还分别连接开关合闸状态输入控制电路Ⅰ和开关合闸状态输入控制电路Ⅱ，所述开关合闸状态输入控制电路Ⅰ和开关合闸状态输入控制电路Ⅱ还分别连接双电源开关，以通过开关合闸状态输入控制电路Ⅰ将开关合闸状态信号Ⅰ，以及通过开关合闸状态输入控制电路Ⅱ将开关合闸状态信号Ⅱ传输至双电源开关。

可以理解，所述中央处理器向开关合闸状态输入控制电路Ⅰ的控制端和开关合闸状态输入控制电路Ⅱ的控制端输入进行双电源切换的电平信号之前，可以通过合闸信号采样电路来检测双电源开关的合闸信号，从而为双电源切换提供依据，避免带电操作事故发生。在所述中央处理器输出双电源切换指令之后，还可以通过合闸信号采样电路来检测双电源开关的合闸信号，进而检测双电源开关是否按照控制指令动作。

进一步的，所述开关合闸状态输入控制电路Ⅰ包括第一三极管、第一二极管和第一继电器开关，所述第一三极管的基极通过第一电阻连接所述中央处理器，所述第一三极管的发射极与基极之间连接有第二电阻，所述第一三极管的发射极还与接地端相连，所述第一三极管的集电极分别连接第一二极管的正极和第一继电器开关对应线圈的一端，第一二极管的负极和第一继电器开关对应线圈的另一端分别连接电源端；

所述第一继电器开关的一组转换对应公共端用于连接第一路供电的A相，所述第一继电器开关的一组转换对应常闭触点悬空，所述第一继电器开关的一组转换对应常开触点用于连接双电源开关；

所述第一继电器开关的另一组转换对应公共端用于连接N极接线端，所述第一继电器开关的另一组转换对应常闭触点连接公共端连接点，所述第一继电器开关的另一组转换对应常开触点用于连接相应电源的N极接线端。其中，N极接线端为合闸输出公共端，用于与第一继电器开关K1和第二继电器开关K2构成回路。

如附图2（a）所示，第一路交流电源的U1A接线端接第一继电器开关K1的一组转换的公共端，第一继电器开关K1的一组转换的常闭点悬空，第一继电器开关K1的一组转换的常开点接1#_CLOSE_NO_OUT1，1#_CLOSE_NO_OUT1通过外接的控制器接线端子连接双电源开关；第一继电器开关K1的另一组转换的公共端接N，第一继电器开关K1的另一组转换的常闭点接1#_CLOSE_NC_OUT2（公共端连接点），第一继电器开关K1的另一组转换的常开点接第一路交流电的N1极接线端；第一继电器开关K1的线圈接反向第一二极管D3，目的是防护第一继电器开关K1线圈被感应电压击穿或烧坏，第一二极管D3的负极接+5V的电压，第一二极管D3的正极接第一三极管Q1的集电极，第一三极管Q1的基极接贴片电阻R27和贴片电阻R28，贴片电阻R28的另一端和第一三极管Q1的发射极接地，贴片电阻R27的另外一端接中央处理器的IO口1#_Close_Relay_Out。其中，贴片电阻R27的作用是限流，贴片电阻R28的作用是防止三极管受噪声信号的影响而产生误动作。

需要说明的是，通过中央处理器的IO口1#_Close_Relay_Out来控制第一继电器开关K1的状态，中央处理器的IO口1#_Close_Relay_Out输出高电平时，第一三极管Q1导通，第一三极管Q1的集电极变为低电平，第一继电器开关K1的线圈间有电流通过，使得第一继电器开关K1的公共端吸合到常开点上，此时，1#_CLOSE_NO_OUT1向双电源开关输出高电平（开关合闸状态信号Ⅰ）。相应的，中央处理器的IO口1#_Close_Relay_Out输出低电平时，第一三极管Q1截止，第一三极管Q1的集电极变为高电平，第一继电器开关K1的线圈间无电流通过，第一继电器开关K1不吸合。

在图2（a）中的第一继电器开关K1吸合，第二继电器开关K2没有吸合时，第一路交流电压为负载供电，第一继电器开关K1吸合之后，通过开关合闸状态输入控制电路Ⅰ将开关合闸状态信号Ⅰ（高低电平信号）输出给双电源开关，双电源开关的反馈触点LL1输出，反馈触点LL1与接线端N1通过图3（a）中的合闸信号采样电路连接中央处理器IO口1#OC_Status_InL1，中央处理器收到采样信号（开关合闸状态信号Ⅰ）之后，控制双电源控制器S1路的合闸指示灯亮，S1路合闸输出成功。

进一步的，所述开关合闸状态输入控制电路Ⅱ包括第二三极管、第二二极管和第二继电器开关，所述第二三极管的基极通过第三电阻连接所述中央处理器，所述第二三极管的发射极与基极之间连接有第四电阻，所述第二三极管的发射极还与接地端相连，所述第二三极管的集电极分别连接第二二极管的正极和第二继电器开关对应线圈的一端，第二二极管的负极和第二继电器开关对应线圈的另一端分别连接电源端；

所述第二继电器开关的一组转换对应公共端用于连接公共端连接点，所述第二继电器开关的一组转换对应常闭触点悬空，所述第二继电器开关的一组转换对应常开触点用于连接相应电源的N极接线端；

所述第二继电器开关的另一组转换对应公共端用于连接第二路供电的A相，所述第二继电器开关的另一组转换对应常闭触点悬空，所述第二继电器开关的另一组转换对应常开触点用于连接双电源开关。

如附图2（b）所示，第二继电器开关K2的一组转换的公共端接1#_CLOSE_NC_OUT2（公共端连接点），第二继电器开关K2的一组转换的常闭点悬空，第二继电器开关K2的一组转换的常开点接第二路交流电的N2接线端，第二继电器开关K2的另一组转换的公共端接第二路交流电的U2a接线端，第二继电器K2的另一组转换的常闭点悬空，第二继电器开关K2的另一组转换的常开点接2#_CLOSE_NO_OUT1通过外接的控制器接线端子连接双电源开关，第二二极管D4反向并联在第二继电器开关K2的线圈上，第二二极管D4的阴极接+5V的电压，第二二极管D4的阳极接NPN三极管Q2集电极，第二三极管Q2的基极接贴片电阻R29和R30，贴片电阻R29的另一端接中央处理器的IO口2#_Close_Relay_Out，贴片电阻R30的另一端和第二三极管Q2的发射极接地。其中，贴片电阻R29的作用是限流，贴片电阻R30的作用是防止三极管受噪声信号的影响而产生误动作。

需要说明的是，通过中央处理器的IO口2#_Close_Relay_Out来控制第二继电器开关K2的状态，中央处理器的IO口2#_Close_Relay_Out输出高电平时，第二三极管Q2导通，第二三极管Q2的集电极变为低电平，第二继电器开关K2的线圈间有电流通过，使得第二继电器开关K2的公共端吸合到常开点上，此时，2#_CLOSE_NO_OUT1向双电源开关输出高电平（开关合闸状态信号Ⅱ）。相应的，中央处理器的IO口2#_Close_Relay_Out输出低电平时，第二三极管Q1截止，第二三极管Q1的集电极变为高电平，第二继电器开关K2的线圈间无电流通过，第二继电器开关K2不吸合。

在第一继电器开关K1没有吸合，第二继电器开关K2吸合时，第二路交流电压为负载供电，第二继电器开关K2吸合之后，通过开关合闸状态输入控制电路Ⅱ将开关合闸状态信号Ⅱ（高低电平信号）输出给双电源开关，这时接双电源开关的反馈触点LL2输出，反馈触点LL2与接线端N2通过图3（b）中的合闸信号采样电路连接中央处理器IO口2#OC_Status_InL2，中央处理器收到采样信号（开关合闸状态信号Ⅱ）之后，控制双电源控制器上的S2路合闸指示灯亮，指示S2路合闸输出成功。

需要说明的是，第一路交流电源的U1A接线端和N1接线端、第二路交流电源的U2A接线端和N2接线端与两组转换的继电器开关K1、K2的辅助触点对应连接，中央处理器通过控制继电器开关的状态来将第一路开关合闸状态信号和第二路开关合闸状态信号传递给双电源开关，如附图1所示；使得该带合闸状态监测功能的双电源控制装置在检测双电源开关的合闸信号的同时，还能够对采取简单电路对第一路和第二路交流供电进行控制，从而提供一种电路结构简单且价格低廉的双电源控制电路。

进一步的，所述中央处理器还连接电压采样电路Ⅰ和电压采样电路Ⅱ，所述电压采样电路Ⅰ用于采集第一供电电源的电压信号，所述电压采样电路Ⅱ用于采集第二供电电源的电压信号。所述电压采样电路Ⅰ和所述电压采样电路Ⅱ为三相四线电压采样电路，在此不再赘述。

具体的，所述中央处理器采用32位ARM Cortex-M3的CPU，型号为STM32F100RBT6B。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

Claims (8)

1.一种带合闸状态监测功能的双电源控制装置，其特征在于：包括中央处理器和合闸信号采样电路，所述合闸信号采样电路连接所述中央处理器用于检测双电源开关的合闸信号；

所述合闸信号采样电路包括电阻串Ⅰ、电阻串Ⅱ、TVS管、信号隔离电路、电阻串Ⅲ和π型滤波电路，所述电阻串Ⅰ的输入端用于连接N极接线端，所述电阻串Ⅱ的输入端用于连接双电源开关，所述电阻串Ⅰ的输出端分别连接所述TVS管的一端和所述信号隔离电路的第一输入端，所述电阻串Ⅱ的输出端分别连接所述TVS管的另一端和所述信号隔离电路的第二输入端，所述信号隔离电路的第一输出端通过所述电阻串Ⅲ连接电源端，所述信号隔离电路的第一输出端还通过所述π型滤波电路连接所述中央处理器，所述信号隔离电路的第二输出端与接地端连接。

2.根据权利要求1所述的带合闸状态监测功能的双电源控制装置，其特征在于：所述中央处理器还分别连接开关合闸状态输入控制电路Ⅰ和开关合闸状态输入控制电路Ⅱ，所述开关合闸状态输入控制电路Ⅰ和开关合闸状态输入控制电路Ⅱ还分别连接双电源开关，以将开关合闸状态信号Ⅰ和开关合闸状态信号Ⅱ传输至双电源开关。

3.根据权利要求2所述的带合闸状态监测功能的双电源控制装置，其特征在于：所述开关合闸状态输入控制电路Ⅰ包括第一三极管、第一二极管和第一继电器开关，所述第一三极管的基极通过第一电阻连接所述中央处理器，所述第一三极管的发射极与基极之间连接有第二电阻，所述第一三极管的发射极还与接地端相连，所述第一三极管的集电极分别连接第一二极管的正极和第一继电器开关对应线圈的一端，第一二极管的负极和第一继电器开关对应线圈的另一端分别连接电源端；

所述第一继电器开关的一组转换对应公共端用于连接第一路供电的A相，所述第一继电器开关的一组转换对应常闭触点悬空，所述第一继电器开关的一组转换对应常开触点用于连接双电源开关；

所述第一继电器开关的另一组转换对应公共端用于连接N极接线端，所述第一继电器开关的另一组转换对应常闭触点连接公共端连接点，所述第一继电器开关的另一组转换对应常开触点用于连接相应电源的N极接线端。

4.根据权利要求2所述的带合闸状态监测功能的双电源控制装置，其特征在于：所述开关合闸状态输入控制电路Ⅱ包括第二三极管、第二二极管和第二继电器开关，所述第二三极管的基极通过第三电阻连接所述中央处理器，所述第二三极管的发射极与基极之间连接有第四电阻，所述第二三极管的发射极还与接地端相连，所述第二三极管的集电极分别连接第二二极管的正极和第二继电器开关对应线圈的一端，第二二极管的负极和第二继电器开关对应线圈的另一端分别连接电源端；

所述第二继电器开关的一组转换对应公共端用于连接公共端连接点，所述第二继电器开关的一组转换对应常闭触点悬空，所述第二继电器开关的一组转换对应常开触点用于连接相应电源的N极接线端；

所述第二继电器开关的另一组转换对应公共端用于连接第二路供电的A相，所述第二继电器开关的另一组转换对应常闭触点悬空，所述第二继电器开关的另一组转换对应常开触点用于连接双电源开关。

5.根据权利要求1至4任一项所述的带合闸状态监测功能的双电源控制装置，其特征在于：所述中央处理器还连接状态指示电路，所述状态指示电路用于指示双电源开关的状态。

6.根据权利要求5所述的带合闸状态监测功能的双电源控制装置，其特征在于：所述状态指示电路包括合闸指示灯Ⅰ和合闸指示灯Ⅱ。

7.根据权利要求1所述的带合闸状态监测功能的双电源控制装置，其特征在于：所述中央处理器还连接电压采样电路Ⅰ和电压采样电路Ⅱ，所述电压采样电路Ⅰ用于采集第一供电电源的电压信号，所述电压采样电路Ⅱ用于采集第二供电电源的电压信号。

8.根据权利要求1所述的带合闸状态监测功能的双电源控制装置，其特征在于：所述中央处理器的型号为STM32F100RBT6B。

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