CN215990316U - 一种用于应急电源车的控制器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于应急电源车的控制器，包括单片机控制系统、电信号测量装置、温度采集装置、蓄电池充电装置、显示装置、开关控制装置。本实用新型通过单片机控制系统，对应急电源车向用电负荷供电过程进行控制，同时，为缓解电源车启动时电压不稳定的波动，通过蓄电池组进行过渡，待稳定后投切到应急电源车对负荷进行直接供电，电信号测量装置能够实时检测应急电源车发电电压及频率，温度采集装置对控制芯片进行实时监测，保证工作的可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于应急电源车的控制器，属于电子产品领域。
背景技术
由于外力破坏、设备故障等原因，目前人们无法完全避免供电中断，但是重大活动绝不允许哪怕只是瞬时的停电。为提高供电可靠性，除了采取加强设备巡视维护、防止外力破坏、调整运行方式、制定应急预案等措施外，应急发电车是必不可少的一项保电手段。
目前，对于应急发电车的控制系统大多数采用的均为DSP、总线控制等控制方式。但是，对于应急发电机启动初期，由于发电机发电不稳定带来的振荡会对用电设备有一点的影响，同时，在运行过程中，为了保证应急电源车工作的稳定性，对于应急电源车各个电量信号的检测以及工作温度的实时监测也是很有必要，因此，开发一种新的应急电源车智能化控制器具有较好的实用性。
发明内容
本实用新型提供了一种用于应急电源车的控制器，以用于通过合理的构成及连接构建应急电源车电量信号的检测以及工作温度的实时监测的平台，并进一步用于切换应急电源车的供电负载。
本实用新型的技术方案是：一种用于应急电源车的控制器，包括单片机控制系统、电信号测量装置、温度采集装置、蓄电池充电装置、显示装置、开关控制装置；
所述单片机控制系统分别与电信号测量装置、温度采集装置、蓄电池充电装置、TFTLCD 显示装置、开关控制装置连接，所述电信号测量装置用于对应急电源车出口处的电信号、市电的电信号以及应急电源车车载蓄电池组的电信号进行测量，所述温度采集装置用于对应急电源车的发电机以及变压器的工作温度进行实时监测，所述蓄电池充电装置用于将应急电源车发出的电给车载蓄电池组充电，所述显示装置用于将采集到的数据进行实时显示，所述开关控制装置用于切换应急电源车的供电负载，即在车载蓄电池组和用电负荷之间进行切换。
所述单片机控制系统包括：控制芯片STM32F103ZET6、时钟电路、按键模块、供电电路、复位电路；其中控制芯片STM32F103ZET6通过标准IO口，用来读取电信号测量装置、温度采集装置采集到的电压、频率以及温度数据，驱动显示装置将其显示输出，同时运用IO 口输出控制信号，对开关控制装置以及蓄电池充电装置进行控制。
所述电信号测量装置包括：220V/3V变压器、NE5532电压抬升电路、1N4007半波整流电路、3V直流降压电路、PCF8591电压/频率采集电路；
将应急电源车出口处经过220/3V变压器降压处理，接到NE5532芯片的反相输入A引脚，将电压抬升为0—6V正弦波电压，经过输出A引脚输出，并经PCF8591电压/频率采集电路传输至单片机控制系统；
1N4007半波整流电路采用一个1N4007开关二极管和2k负载电阻将市电经过220V/3V 变压器降压后得到的全波正弦波进行半波整流，滤去负半周期，得到0—3V的半波电压，并经PCF8591电压/频率采集电路传输至单片机控制系统；
3V直流降压电路通过电阻分压原理，调节电位器，使得电压控制在3V以下，对车载蓄电池组的电压进行降压采集，通过单片机控制系统标准IO口进行读取。
所述温度采集装置包括：内部温度传感器模块、外部DHT11温度采集模块；其中内部温度传感器集成于单片机控制系统中，用来对单片机控制系统中控制芯片STM32F103ZET6的工作温度进行监测采集；外部DHT11温度采集模块采集到的应急电源车的发电机和变压器温度数据送入单片机控制系统标准IO口进行读取。
所述蓄电池充电装置采用XH-M602蓄电池充电模块；所述XH-M602蓄电池充电模块的 220V输入口与开关控制装置中BTA41大功率可控硅的输出极相连，XH-M602蓄电池充电模块输出口与车载蓄电池组相连。
所述显示装置采用TFTLCD显示屏。
所述开关控制装置包括：4N25光耦隔离电路、BTA41大功率可控硅模块；其中单片机控制系统的控制信号接入4N25光耦隔离电路的ANODE极和CATHODE，通过集电极输出给大功率可控硅；经过4N25光耦隔离电路的单片机控制系统发出的控制信号接入到BTA41大功率可控硅的控制极用来控制BTA41大功率可控硅，通过单片机控制系统中的按键模块实现对 220V的开关控制。
本实用新型的有益效果是：本实用新型通过单片机控制系统，对应急电源车向用电负荷供电过程进行控制，同时，为缓解电源车启动时电压不稳定的波动，通过蓄电池组进行过渡，待稳定后投切到应急电源车对负荷进行直接供电，电信号测量装置能够实时检测应急电源车发电电压及频率，温度采集装置对控制芯片进行实时监测，保证工作的可靠性。
附图说明
图1是本实用型的结构框图；
图2是本实用新型STM32F103ZET6的最小系统电路原理图；
图3是本实用新型STM32F103ZET6的辅助电路-外部时钟电路原理图；
图4是本实用新型STM32F103ZET6的辅助电路-按键模块电路原理图；
图5是本实用新型STM32F103ZET6的辅助电路-5V/3.3V供电电路原理图；
图6是本实用新型STM32F103ZET6的辅助电路-复位电路原理图；
图7是本实用新型NE5532电压抬升电路的电路图；
图8是本实用新型1N4007半波整流的电路图；
图9是本实用新型3V直流降压电路的电路图
图10是本实用新型PCF8591电压/频率采集的电路图；
图11是本实用新型DHT11温湿度传感器的引脚接口电路图；
图12是本实用新型XH-M602蓄电池充电模块的接线图；
图13是本实用新型TFTLCD的接线图；
图14是本实用新型4N25光耦隔离电路原理图；
图15是本实用新型BTA41大功率可控硅模块的电路图；
具体实施方式
实施例1：如图1-15所示，一种用于应急电源车的控制器，包括单片机控制系统、电信号测量装置、温度采集装置、蓄电池充电装置、显示装置、开关控制装置；所述单片机控制系统分别与电信号测量装置、温度采集装置、蓄电池充电装置、TFTLCD显示装置、开关控制装置连接，所述电信号测量装置用于对应急电源车出口处的电信号、市电的电信号以及应急电源车车载蓄电池组的电信号进行测量，所述温度采集装置用于对应急电源车的发电机以及变压器的工作温度进行实时监测，所述蓄电池充电装置用于将应急电源车发出的电给车载蓄电池组充电，所述显示装置用于将采集到的数据进行实时显示，所述开关控制装置用于切换应急电源车的供电负载，即在车载蓄电池组和用电负荷之间进行切换(如：应急电源车出口处的电压频率稳定到220v、50HZ的时候切换)。
进一步地，可以设置所述单片机控制系统包括：控制芯片STM32F103ZET6、时钟电路、按键模块、供电电路、复位电路；其中控制芯片STM32F103ZET6通过标准IO口，用来读取电信号测量装置、温度采集装置采集到的电压、频率以及温度数据，驱动显示装置将其显示输出，同时运用IO口输出控制信号，对开关控制装置以及蓄电池充电装置进行控制。
进一步地，可以设置所述电信号测量装置包括：220V/3V变压器、NE5532电压抬升电路、 1N4007半波整流电路、3V直流降压电路、PCF8591电压/频率采集电路；
将应急电源车出口处经过220/3V变压器降压处理，接到NE5532芯片的反相输入A引脚 (引脚2)，将电压抬升为0—6V正弦波电压，经过输出A引脚(引脚1)输出，并经PCF8591电压/频率采集电路传输至单片机控制系统；
1N4007半波整流电路采用一个1N4007开关二极管和2k负载电阻将市电经过220V/3V 变压器降压后得到的全波正弦波进行半波整流，滤去负半周期，得到0—3V的半波电压，并经PCF8591电压/频率采集电路传输至单片机控制系统；
3V直流降压电路通过电阻分压原理，调节电位器，使得电压控制在3V以下，对车载蓄电池组的电压进行降压采集，通过单片机控制系统标准IO口进行读取；
所述PCF8591电压/频率采集电路，通过将电压信号输送至PCF8591电压/频率采集电路的AIN0和AIN1端口，对应急电源车出口处以及市电的电压/频率进行检测，SCL和SDA引脚分别接至单片机控制系统，OUT引脚对电压信号进行输出，由单片机控制系统IO口进行读取。
进一步地，可以设置所述温度采集装置包括：内部温度传感器模块、外部DHT11温度采集模块；其中内部温度传感器集成于单片机控制系统中，用来对单片机控制系统中控制芯片 STM32F103ZET6的工作温度进行监测采集；外部DHT11温度采集模块采集到的应急电源车的发电机和变压器温度数据送入单片机控制系统标准IO口进行读取。
进一步地，可以设置所述蓄电池充电装置采用XH-M602蓄电池充电模块；所述XH-M602 蓄电池充电模块的220V输入口(IN+)与开关控制装置中BTA41大功率可控硅的输出极(A2 极)相连，XH-M602蓄电池充电模块输出口与车载蓄电池组相连。
进一步地，可以设置所述显示装置采用3.5寸TFTLCD显示屏。所述TFTLCD彩屏，通过配置函数，实现对彩屏驱动的调用，TFTLCD全彩显示屏通过2*17的2.54公排针，采用16位的并口方式与外部连接。
进一步地，可以设置所述开关控制装置包括：4N25光耦隔离电路、BTA41大功率可控硅模块；其中单片机控制系统的控制信号接入4N25光耦隔离电路的ANODE极(管脚1)和CATHODE(管脚2)，通过集电极(管脚5)输出给大功率可控硅；经过4N25光耦隔离电路的单片机控制系统发出的控制信号接入到BTA41大功率可控硅的控制极(G极)用来控制 BTA41大功率可控硅，通过单片机控制系统中的按键模块实现对220V的开关控制。
本实用新型的工作原理是：目前，对于应急电源车的控制系统大多数采用的均为DSP、总线控制等控制方式。但是，对于应急发电机启动初期，由于发电机发电不稳定带来的振荡会对用电设备有一点的影响，同时，在运行过程中，为了保证应急电源车工作的稳定性，对于应急电源车各个电量信号的检测以及工作温度的实时监测也是很有必要，因此，开发一种新的应急电源车智能化控制器具有较好的实用性。具体的：单片机控制系统分别与电信号测量装置、温度采集装置、蓄电池充电装置、TFTLCD显示装置、开关控制装置连接，通过电信号测量装置，运用220/3V变压器，将应急电源车出口处的电压和市电电压进行降压，降压后，对于应急电源车出口处一侧，通过NE5532电压抬升电路，将应急电源车出口处降压后 -3V-3V的电压抬升至0-6V，通过PCF8591电压/频率采集电路，将采集到的信号输入到单片机控制系统，用于后续电压及频率的检测；对于市电一侧，通过1N4007半波整流电路，滤去-3V-3V的负半周，得到的0-3V的半波电压，通过PCF8591电压/频率采集电路，将采集到的信号输入到单片机控制系统，用于后续电压及频率的检测；通过DHT11温度采集模块，对应急电源车工作的温度进行检测；通过单片机控制系统内部自带的温度传感器，对单片机控制系统的工作温度进行实时检测；通过XH-M602蓄电池充电模块，对蓄电池组充电进行控制；通过TFTLCD彩屏，将采集到的电压、频率及温度信息显示在屏幕上；通过4N25光耦隔离电路，实现弱电与强电的隔离，进而通过弱电对BTA41大功率可控硅进行开关控制，达到切换应急电源车的供电负载，即在蓄电池和用电负荷之间进行切换的目的。
上面结合附图对本实用新型的具体实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (7)
1.一种用于应急电源车的控制器，其特征在于：包括单片机控制系统、电信号测量装置、温度采集装置、蓄电池充电装置、显示装置、开关控制装置；
所述单片机控制系统分别与电信号测量装置、温度采集装置、蓄电池充电装置、TFTLCD显示装置、开关控制装置连接，所述电信号测量装置用于对应急电源车出口处的电信号、市电的电信号以及应急电源车车载蓄电池组的电信号进行测量，所述温度采集装置用于对应急电源车的发电机以及变压器的工作温度进行实时监测，所述蓄电池充电装置用于将应急电源车发出的电给车载蓄电池组充电，所述显示装置用于将采集到的数据进行实时显示，所述开关控制装置用于切换应急电源车的供电负载，即在车载蓄电池组和用电负荷之间进行切换。
2.根据权利要求1所述的用于应急电源车的控制器，其特征在于：所述单片机控制系统包括：控制芯片STM32F103ZET6、时钟电路、按键模块、供电电路、复位电路；其中控制芯片STM32F103ZET6通过标准IO口，用来读取电信号测量装置、温度采集装置采集到的电压、频率以及温度数据，驱动显示装置将其显示输出，同时运用IO口输出控制信号，对开关控制装置以及蓄电池充电装置进行控制。
3.根据权利要求1所述的用于应急电源车的控制器，其特征在于：所述电信号测量装置包括：220V/3V变压器、NE5532电压抬升电路、1N4007半波整流电路、3V直流降压电路、PCF8591电压/频率采集电路；
将应急电源车出口处经过220/3V变压器降压处理，接到NE5532芯片的反相输入A引脚，将电压抬升为0—6V正弦波电压，经过输出A引脚输出，并经PCF8591电压/频率采集电路传输至单片机控制系统；
1N4007半波整流电路采用一个1N4007开关二极管和2k负载电阻将市电经过220V/3V变压器降压后得到的全波正弦波进行半波整流，滤去负半周期，得到0—3V的半波电压，并经PCF8591电压/频率采集电路传输至单片机控制系统；
3V直流降压电路通过电阻分压原理，调节电位器，使得电压控制在3V以下，对车载蓄电池组的电压进行降压采集，通过单片机控制系统标准IO口进行读取。
4.根据权利要求1所述的用于应急电源车的控制器，其特征在于：所述温度采集装置包括：内部温度传感器模块、外部DHT11温度采集模块；其中内部温度传感器集成于单片机控制系统中，用来对单片机控制系统中控制芯片STM32F103ZET6的工作温度进行监测采集；外部DHT11温度采集模块采集到的应急电源车的发电机和变压器温度数据送入单片机控制系统标准IO口进行读取。
5.根据权利要求1所述的用于应急电源车的控制器，其特征在于：所述蓄电池充电装置采用XH-M602蓄电池充电模块；所述XH-M602蓄电池充电模块的220V输入口与开关控制装置中BTA41大功率可控硅的输出极相连，XH-M602蓄电池充电模块输出口与车载蓄电池组相连。
6.根据权利要求1所述的用于应急电源车的控制器，其特征在于：所述显示装置采用TFTLCD显示屏。
7.根据权利要求1所述的用于应急电源车的控制器，其特征在于：所述开关控制装置包括：4N25光耦隔离电路、BTA41大功率可控硅模块；其中单片机控制系统的控制信号接入4N25光耦隔离电路的ANODE极和CATHODE，通过集电极输出给大功率可控硅；经过4N25光耦隔离电路的单片机控制系统发出的控制信号接入到BTA41大功率可控硅的控制极用来控制BTA41大功率可控硅，通过单片机控制系统中的按键模块实现对220V的开关控制。
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