CN215870905U

CN215870905U - 一种微电源监控装置

Info

Publication number: CN215870905U
Application number: CN202023284091.6U
Authority: CN
Inventors: 雷祥
Original assignee: SHANGHAI BEIDIAN INDUSTRIAL (GROUP) CO LTD
Current assignee: SHANGHAI BEIDIAN INDUSTRIAL (GROUP) CO LTD
Priority date: 2020-12-31
Filing date: 2020-12-31
Publication date: 2022-02-18
Anticipated expiration: 2030-12-31

Abstract

本实用新型公开了一种微电源监控装置，包括微控制器单元以及同微控制器单元连接的电能计量电路单元、辅助电源、开关电源单元，电能计量电路单元通过电压电流采集单元以及EMC保护和EMI滤波单元同市电220V输入接口连接，辅助电源通过软启动电路以及EMC保护和EMI滤波单元同市电220V输入接口连接，开关电源单元通过3路48V输出控制单元同3路48V输出接口单元连接、其通过电池组充放电控制单元同电池组充放电接口单元，开关电源单元还分别同软启动电路、辅助电源连接。本实用新型的优点是：内置防雷保护和隔离采样测量方式；具备3路48V大电流输出和1路电池组充放电接口，且每路都具有独立控制及保护功能。

Description

一种微电源监控装置

技术领域

本实用新型涉及电源监控装置的技术领域，尤其是一种微电源监控装置。

背景技术

目前，常用的通信电源主要是通信电源模块，需要另外配置动环监控系统进行电源工作状态监测和远程控制。它们的优点是组合监控方式较灵活，缺点是无法实时远程监控和维护管理，且额外配置的监控设备，会造成现场接线繁杂，难以维护，特别是增加用户成本。而不配备动环监控系统的情况有需要维保单位耗费大量的人力和物力进行巡检，且仍难保证管理上的时效性。

实用新型内容

本实用新型的目的是根据上述现有技术的不足，提供了一种微电源监控装置，通过在电路上设置EMC保护和EMI滤波单元、电压电流采集单元、电压电流采集单元、软启动电路，有效提高了电路的安全性；并通过微控制器单元对电路进行控制，保证了管理的时效性。

本实用新型目的实现由以下技术方案完成：

一种微电源监控装置，其特征在于：包括微控制器单元以及同所述微控制器单元连接的电能计量电路单元、辅助电源、开关电源单元，所述电能计量电路单元通过电压电流采集单元以及EMC保护和EMI滤波单元同市电220V输入接口连接，所述辅助电源通过软启动电路以及所述EMC保护和EMI滤波单元同所述市电220V输入接口连接，所述开关电源单元通过3路48V输出控制单元同3路48V输出接口连接、其通过电池组充放电控制单元同电池组充放电接口，所述开关电源单元还分别同所述软启动电路、所述辅助电源连接。

所述微控制器单元分别同LED状态指示单元、蜂鸣器单元、无线蓝牙通信模块、无线通信模块、BD/GPS位置模块单元、RS232通信单元、RS485通信单元、温湿度检测单元、RTC硬件时钟单元相连接。

所述RTC硬件时钟单元包括时钟芯片和时钟晶振电路；所述温湿度检测单元包括数字式温度传感器和湿度传感器；所述RS485通信单元和所述RS232通信单元均包括隔离电路和通信芯片；所述BD/GPS位置模块单元包括北斗和GPS定位模组、定位天线和电平转换电路；所述无线4G通信模块单元包括4G模组、SIM卡电路、4G天线和电平转换电路；所述无线蓝牙通信模块包括蓝牙芯片、串口芯片、蓝牙天线；所述蜂鸣器单元包括蜂鸣器和驱动电路；所述LED状态指示单元包括运行、通信、告警和故障指示灯。

所述微控制器单元包括MCU、复位电路、硬件看门狗芯片及晶振电路；所述市电220V输入接口单元包括防水插座、保险丝座和保险丝；所述EMC保护和EMI滤波单元包括压敏电阻、气体放电管、X电容、Y电容、共模电感、差模电感；所述电压电流采集单元包括电压互感器和电流互感器；所述电能计量电路单元包括计量芯片和运算放大器电路；所述软启动电路包括启动电阻、继电器和驱动控制电路；所述辅助电源包括变压器和开关电源芯片；所述开关电源单元包括PFC电路、PFC控制器、高频变压器、MOS管、散热片、开关电源芯片、同步整理控制器；所述3路48V输出控制单元包括3路独立的检流电阻和输出MOS管；所述电池组充放电控制单元包括电压、电流检测电路和继电器；所述3路48V输出接口单元和所述电池组充放电接口均包括防水插座、保险丝座、保险丝和电源输出指示灯。

本实用新型的优点是：采用模块化防水设计，具有高可靠性、小体积、功率密度高、转换效率高等特点，内置防雷保护和隔离采样测量方式；具备3路48V大电流输出和1路电池组充放电接口，且每路都具有独立控制及保护功能；有线通信方面具有RS485和RS232通信接口，可外扩智能设备进行监控；无线通信方面具有本地蓝牙无线调测能力及4G无线远程传输和定位功能，可直接与系统管理平台进行通信，具有远程控制和本地自动控制逻辑，新建施工或利旧改造简单方便，可以大幅度降低施工难度和大量减少设备后期巡检维护工作的人力成本。

附图说明

图1为本实用新型中微电源监控装置的工作流程图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本实用新型特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1所示，图中标记1-21分别表示为:市电220V输入接口1，EMC保护和EMI滤波单元2，电压电流采集单元3，电能计量电路单元4，软启动电路5，辅助电源6，开关电源单元7，3路48V输出控制单元8，3路48V输出接口9，电池组充放电控制单元10，电池组充放电接口11，RTC硬件时钟单元12，温湿度检测单元13，RS485通信单元14，RS232通信单元15，BD/GPS位置模块单元16，无线4G通信模块17，无线蓝牙通信模块18，蜂鸣器单元19，LED状态指示单元20，32位微控制器单元21。

实施例：如图1所示，本实施例涉及一种微电源监控装置，其主要包括市电220V输入接口1、开关电源单元7、3路48V输出接口9、电池组充放电接口11和32位微控制器单元21。其中，市电220V输入接口1包括防水插座、保险丝座和保险丝；开关电源单元7包括PFC电路、PFC控制器、高频变压器、MOS管、散热片、开关电源芯片、同步整理控制器；3路48V输出接口9包括防水插座、保险丝座、保险丝和电源输出指示灯；电池组充放电接口11包括防水插座、保险丝座、保险丝和电源输出指示灯；32位微控制器单元21包括32位MCU、复位电路、硬件看门狗芯片及晶振电路。220V交流电由市电220V输入接口1接入，通过开关电源单元7，整流稳压变成48V直流电，输出至3路48V输出接口9，或者开关电源单元7配合电池组充放电接口11，实现电池组的接入和充放电控制功能。

电路上还设有EMC保护和EMI滤波单元2、电压电流采集单元3、电能计量电路单元4、软启动电路5，可以提高电路的安全性。其中，EMC保护和EMI滤波单元2包括由压敏电阻、气体放电管、X电容、Y电容、共模电感、差模电感组成的多级电路，市电220V电源经过市电220V输入接口1接入EMC保护和EMI滤波单元2，为系统提供EMC防护和EMI滤波功能。电压电流采集单元3包括电压互感器和电流互感器，用于电压和电流的采集，电能计量电路单元4包括计量芯片和运算放大器电路，市电220V输入电源经过EMC保护和EMI滤波单元2、电压电流采集单元3接入电能计量电路4，然后再接入到32位微控制器单元21实现市电电压和电流数据的采集和转换功能。软启动电路5包括大功率启动电阻、大功率继电器和驱动控制电路，配合开关电源单元7实现电源的软启动功能，市电220V输入电源经过EMC保护和EMI滤波单元2、软启动电路5接入开关电源单元7，实现市电220V到直流48V稳定高效的整流、稳压输出转换功能。

电路上还设有辅助电源6，辅助电源6由软启动电路5接入，并且还与开关电源单元7和32位微控制器单元21连接。辅助电源6包括变压器和开关电源芯片，为开关电源单元7和32位微控制器单元21供电。

开关电源单元7通过3路48V输出控制单元8同3路48V输出接口9连接、其通过电池组充放电控制单元10同电池组充放电接口单元11。3路48V输出控制单元8包括3路独立的检流电阻和输出MOS管，配合开关电源单7元和3路48V输出接口9实现3路48V输出控制功能。电池组充放电控制单元11包括电压、电流检测电路和大功率继电器，配合开关电源单元7和电池组充放电接口11实现带保护的电池组充电和放电控制功能。

具体地，市电220V输入接口1通过保险丝串接至EMC保护和EMI滤波单元2中依次连接的压敏电阻、气体放电管、X电容、共模电感、X电容、差模电感电路，然后通过电压互感器和电流互感器以隔离的方式接入电能计量电路单元4的运放输入引脚，再通过SPI接口和32位微控制器单元21的SPI引脚相连；软启动电路5的输入端和EMC保护和EMI滤波单元2的输出端相连，软启动电路5的输出端和辅助电源6的输入端及开关电源单元7的输入端相连；然后开关电源单元7的输出端分为4路，其中3路输出分别接入3路48V输出控制单元8的3个MOS管的输入引脚，MOS管的输出引脚接入3路48V输出接口的输入端；另1路接入电池组充放电控制单元10的继电器输入端，然后通过继电器的输出端和电池组充放电接口11相连。

32位微控制器单元21分别同LED状态指示单元20、蜂鸣器单元19、无线蓝牙通信模块18、无线通信模块17、BD/GPS位置模块单元16、RS232通信单元15、RS485通信单元14、温湿度检测单元13、RTC硬件时钟单元12相连接。其中，RTC硬件时钟12包括时钟芯片和时钟晶振电路，RTC硬件时钟单元12通过IIC接口连接至32位微控制器单元21的SCL1和SDA1引脚，为系统提供精确的日期和时间自动计量功能。温湿度检测单元13包括数字式温度传感器和湿度传感器，温湿度检测单元13也通过IIC接口连接至32位微控制器单元21的SCL2和SDA2引脚，实现设备所处位置当前环境温湿度数据采集，并可以通过无线4G通信模块传输采集到的环境数据或超限告警到管理平台。RS485通信单元14包括隔离电路和通信芯片，其通过内部隔离电路接入到32位微控制器单元21，其中，RS485通信单元14通过UART接口连接至32位微控制器单元21的RX1和TX1引脚，实现本地智能设备模块实时监测和系统配置的功能。RS232通信单元15包括隔离电路和通信芯片，其通过内部隔离电路接入到32位微控制器单元21，其中，RS232通信单元15通过UART接口连接至32位微控制器单元21的RX2和TX2引脚，实现本地只能设备模块实时监测和系统配置的功能。BD/GPS位置模块单元16包括北斗和GPS定位模组、定位天线和电平转换电路，通过电平转换电路接入到32位微控制器单元21，其中，BD/GPS位置模块单元16通过UART接口连接至32位微控制器单元21的RX3和TX3引脚，实现系统通过北斗和GPS定位模组进行设备精确定位的功能。无线4G通信模块17包括4G模组、SIM卡电路、4G天线和电平转换电路，无线4G通信模块17通过UART接口连接至32位微控制器单元21的RX4和TX4引脚，实现设备和物联网平台的无线远程通信功能。无线蓝牙通信模块18包括蓝牙芯片、串口芯片、蓝牙天线，无线蓝牙通信模块18通过UART接口连接至32位微控制器单元21的RX5和TX5引脚，实现本地蓝牙无线通信调测和系统参数配置及升级功能。蜂鸣器单元19包括蜂鸣器和驱动电路，蜂鸣器单元19通过三极管的基级连接至32位微控制器单元21的GPIOA_0引脚，实现系统告警通知功能。LED状态指示单元20包括运行、通信、告警和故障指示灯，LED状态指示单元20的3个LED的阴极K引脚分别连接至32位微控制器单元21的GPIOB_1、GPIOB_2、GPIOB_3引脚，实现系统工作状态指示功能。

另外，本装置采用模块化防水设计，具有高可靠性、小体积、功率密度高、转换效率高等特点，内置防雷保护和隔离采样测量方式；具备3路48V大电流输出和1路电池组充放电接口，且每路都具有独立控制及保护功能；有线通信方面具有RS485和RS232通信接口，可外扩智能设备进行监控；无线通信方面具有本地蓝牙无线调测能力及4G无线远程传输和定位功能，可直接与系统管理平台进行通信，具有远程控制和本地自动控制逻辑，新建施工或利旧改造简单方便，可以大幅度降低施工难度和大量减少设备后期巡检维护工作的人力成本。适合在使用通信电源的相关领域大规模推广应用。

虽然以上实施例已经参照附图对本实用新型目的的构思和实施例做了详细说明，但本领域普通技术人员可以认识到，在没有脱离权利要求限定范围的前提条件下，仍然可以对本实用新型作出各种改进和变换，故在此不一一赘述。

Claims

1.一种微电源监控装置，其特征在于：包括微控制器单元以及同所述微控制器单元连接的电能计量电路单元、辅助电源、开关电源单元，所述电能计量电路单元通过电压电流采集单元以及EMC保护和EMI滤波单元同市电220V输入接口连接，所述辅助电源通过软启动电路以及所述EMC保护和EMI滤波单元同所述市电220V输入接口连接，所述开关电源单元通过3路48V输出控制单元同3路48V输出接口连接、其通过电池组充放电控制单元同电池组充放电接口，所述开关电源单元还分别同所述软启动电路、所述辅助电源连接。

2.如权利要求1所述的一种微电源监控装置，其特征在于：所述微控制器单元分别同LED状态指示单元、蜂鸣器单元、无线蓝牙通信模块、无线4G通信模块、BD/GPS位置模块单元、RS232通信单元、RS485通信单元、温湿度检测单元、RTC硬件时钟单元相连接。

3.如权利要求2所述的一种微电源监控装置，其特征在于：所述RTC硬件时钟单元包括时钟芯片和时钟晶振电路；所述温湿度检测单元包括数字式温度传感器和湿度传感器；所述RS485通信单元和所述RS232通信单元均包括隔离电路和通信芯片；所述BD/GPS位置模块单元包括北斗和GPS定位模组、定位天线和电平转换电路；所述无线4G通信模块包括4G模组、SIM卡电路、4G天线和电平转换电路；所述无线蓝牙通信模块包括蓝牙芯片、串口芯片、蓝牙天线；所述蜂鸣器单元包括蜂鸣器和驱动电路；所述LED状态指示单元包括运行、通信、告警和故障指示灯。

4.如权利要求1所述的一种微电源监控装置，其特征在于：所述微控制器单元包括MCU、复位电路、硬件看门狗芯片及晶振电路；所述市电220V输入接口单元包括防水插座、保险丝座和保险丝；所述EMC保护和EMI滤波单元包括压敏电阻、气体放电管、X电容、Y电容、共模电感、差模电感；所述电压电流采集单元包括电压互感器和电流互感器；所述电能计量电路单元包括计量芯片和运算放大器电路；所述软启动电路包括启动电阻、继电器和驱动控制电路；所述辅助电源包括变压器和开关电源芯片；所述开关电源单元包括PFC电路、PFC控制器、高频变压器、MOS管、散热片、开关电源芯片、同步整理控制器；所述3路48V输出控制单元包括3路独立的检流电阻和输出MOS管；所述电池组充放电控制单元包括电压、电流检测电路和继电器；所述3路48V输出接口单元和所述电池组充放电接口均包括防水插座、保险丝座、保险丝和电源输出指示灯。