CN218586935U - 一种兼容多电源供电的电子控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种兼容多电源供电的电子控制装置，包括电源控制器、交直流转换器、光伏电池组、蓄电池和显示器，其中电源控制器的电源输入端连接交直流转换器、光伏电池组和RTU控制室的低压直流电源，电源输出端连接蓄电池；交直流转换器的电源输入端连接市电，用于将220V交流电转换为低压直流电；蓄电池的电源输出端连接负载，即气液执行机构电控单元；显示器的信号输入端连接气液执行机构电控单元和蓄电池，用于实时显示蓄电池的供电电压。该装置能实现多种电源供电方式，并带有过充和过放保护，极大延长了电控箱内的蓄电池使用寿命，并使得气液执行机构电控单元能在各种不同的工作环境下正常工作。

Description

一种兼容多电源供电的电子控制装置

技术领域

本实用新型涉及工业自动化控制技术领域，尤其涉及油气管道运输领域的一种阀门气液执行机构。

背景技术

气液执行机构是一种以燃气管道中的天然气或独立氮气作为动力源，液压油作为驱动介质，由气体推动液压油，传动到扭矩输出机构输出扭矩，从而驱动管线阀门开启和关闭的安全装置。除实现阀门正常开关功能外，气液执行机构还可搭载各种控制功能和连锁信号输入，实现事故判断和自动关阀保护，尽可能缩小燃气管道的事故范围及减轻事故造成的危害。

气液执行机构是由扭矩输出机构(油缸+拨叉机构)、气液转换单元、气体控制组件、防爆电子控制单元四部分组成。其中，电子控制单元连接压力变送器，用于监测和记录天然气管线压力，记录管道运行状态和管线异常事件，并上传压力值、电池电压等参数和相关报警信息以及阀位状态信息给RTU控制柜，用于数据远程上传分析和管道监测。

由于气液执行机构本身属于石油天然气管道设备，可能会被安装在城市管线球阀，此情形下可由市电转成直流电供给气液执行机构电控单元。但是，气液执行机构也可能会被安装于偏远的山区或者一些条件恶劣的地区的长输管道球阀上。这些地区往往交通不便，经济落后，没有供电条件，只能通过太阳能电池板给蓄电池充电，再通过蓄电池供电给电控单元以确保气液执行机构能正常工作。

传统的太阳能控制器存在如下缺点：

1、传统的太阳能控制器存在充放电不合理、智能化程度低的问题。传统的太阳能控制器大都是采用PWM原理，这种控制器电气结构简单，控制器由一个功率主开关和电容以及驱动和保护电路组成，通过开关管的PWM占空比，来控制输出电压。这种简单结构不够智能，只能保证基本的正常充电，但是无法做到精准的过充、过放保护。

2、传统的太阳能控制器使用机械开关，自带显示屏，显示屏耗电量大，整个控制器的散热性能并不理想。

3、传统的太阳能控制器功能单一，只能外接太阳能电池板给蓄电池充电，并不能做到多电源供电，更无法满足针对不同电源给蓄电池充电时的过充和过放保护的需求。

实用新型内容

为了解决油气管道领域中为气液执行机构电控单元所用蓄电池充电的传统的太阳能控制器存在着可靠性低、智能化程度低、不够轻便、功能单一的缺陷，本实用新型提出一种兼容多电源供电的电子控制装置，能实现多种电源供电方式，即太阳能电池板供电和直流24V供电，可为蓄电池充电，并带有过充和过放保护，大大延长了电控箱内的蓄电池使用寿命，并使得气液执行机构电控单元能在各种不同的工作环境下正常工作。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种兼容多电源供电的电子控制装置，包括电源控制器、交直流转换器、光伏电池组、蓄电池和显示器，所述电源控制器的电源输入端连接交直流转换器、光伏电池组和RTU控制室的低压直流电源，电源输出端连接蓄电池；所述交直流转换器的电源输入端连接市电，用于将220V交流电转换为低压直流电；所述蓄电池的电源输出端连接负载，即气液执行机构电控单元；所述显示器的信号输入端连接气液执行机构电控单元和蓄电池，用于实时显示蓄电池的供电电压。

进一步地，还设置有用于进行工作状态指示的微功耗指示灯，所述微功耗指示灯的信号输入端连接电源控制器的信号输出端。

进一步地，所述电源控制器外部设置有绝缘保护外壳。

进一步地，所述电源控制器、交直流转换器和蓄电池设置于防爆电控箱内。

进一步地，所述显示器设置于防爆电控箱面板窗口上。

进一步地，所述光伏电池组设置于防爆电控箱上方。

进一步地，所述电源控制器采用金属-氧化物半导体场效应晶体管作为开关。

进一步地，所述交直流转换器和RTU控制室提供的电源包括24V直流电。

进一步地，所述电源控制器包括主控芯片及其外围电路。

进一步地，所述主控芯片包括基于PIC系列的8位微控制器。

本实用新型的有益效果在于：

1、智能化控制、可靠性高：为了提高电源控制系统的可靠性，本实用新型以PIC单片机作为主控芯片，通过对太阳能电池板电压、蓄电池电压、直流电压源电压等参数的检测判断，自动控制充电和放电过程，以达到过充、过放、过载保护，实现高效且安全可靠的充电效果。

2、低功耗、散热性强：相较于传统太阳能控制器的繁琐的操作方式和复杂的显示界面，本实用新型采用良好的电磁兼容设计，没有机械开关，使用MOSFET作为开关。自带微功耗指示灯，工作状态一目了然。

3、蓄电池的充电方式多样：本实用新型采用多种外供电源供电方式，外供电源可以是太阳能板、24VDC或220/110VAC配交直流转换器，多种供电方式供用户选择，使得电控单元在各种复杂环境下均能有电正常运行。

4、本实用新型的电源控制器已通过高低温测试，高低温技术成熟，工作温度范围宽，能适应苛刻的环境条件。

5、本实用新型的电源控制器加装绝缘保护外壳并置于防爆电控箱中，电路板选用高质量的元器件和接插件，电路设计上采用了并联分流电路设计，减少发热。此外，在设计好PCB制板生产时，提高了印刷板制作工艺水平，在制板焊接完成后还使用了国外进口的三防漆进行了喷漆处理，有效地防氧化，延长了电源控制器的使用寿命。

3、气液执行机构电控单元采集了蓄电池的供电电压，OLED显示屏会显示实时电压值，并设计了高、低电压报警和维保时间到智能提醒，与电源控制器共同保证了蓄电池的能量充足和使用中的安全可靠。

附图说明

图1是本实用新型实施例的电源控制器接线面板示意图。

图2是本实用新型实施例的电源控制器与其它模块电气接线示意图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现说明本实用新型的具体实施方式。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型，即所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实施例提供了一种兼容多电源供电的电子控制装置，包括电源控制器、交直流转换器、光伏电池组、蓄电池和显示器，其中电源控制器的电源输入端连接交直流转换器、光伏电池组和RTU控制室的低压直流电源，电源输出端连接蓄电池；交直流转换器的电源输入端连接市电，用于将220V交流电转换为低压直流电；蓄电池的电源输出端连接负载，即气液执行机构电控单元；显示器的信号输入端连接气液执行机构电控单元和蓄电池，用于实时显示蓄电池的供电电压。

具体地，本实施例的电子控制装置的详细结构、应用原理、作用与功效，参照附图1和附图2通过如下实施方式予以说明。

蓄电池、电源控制器随同气液执行机构电控单元置于电控箱内部，电源控制器通过接入太阳能电池板、RTU控制室的24V直流电源或通过交直流转换器将220VAC转换来的24V直流电源，对电控箱内部的蓄电池进行充电。同时，在负载接线端接入气液执行机构电控单元主控板，为其供电。此外带有过载保护，一方面保证了蓄电池正确使用，也保证了气液执行机构电控单元的正常工作。

太阳能电池板位于电控箱箱体上方，气液执行机构电控单元是需要外供充电才能保证执行机构的正常工作，但部分现场线路存在供电不方便、不稳定或牵线成本较高等问题，就可选用太阳能供电方案。

如附图1所示为电源控制器的面板和接线端示意图，它既可以外接太阳能板，也可以接24VDC电源对蓄电池充电，电源控制器具有过放和过充保护以及抵抗浪涌冲击能力，有效保证了蓄电池的使用寿命。

如附图2所示，电源控制器的1、2号端子接入12VDC蓄电池，可选择3、4号端子接入太阳能电池，也可选择7、8号端子接入24VDC电源，以作为蓄电池的充电电源。5、6号端子接负载，即电控单元主控板的供电端。电控单元主控板可实时检测其系统电压，并设置有供电高、低压报警，以及定时(时间可设置)更换电池预警，方便用户及时对电池进行维护或更换，保证系统供电的安全。

优选地，可采用8位微控制器PIC16F716作为主控芯片，通过程序智能控制蓄电池的充放电。通过检测蓄电池电压，给蓄电池充电。具体地，当电池电压超过约14.3V时，电源控制器切断直流24VDC或12.5V的太阳能电池板给蓄电池的充电；当电池电压由约14.3V下降至约13.8V时，过充保护解除。当蓄电池电压低于约10.8V时，电源控制器切断蓄电池给负载12VDC的供电，此时给电控单元主控板的供电电压已不满足工作电压条件，电控单元中的主控板不再工作；当电池电压由约10.8V上升至约12V时，过放保护解除，电控单元恢复工作状态。

本实施例基于宽温范围设计，工作温度范围在-55℃～+70℃之间，保证了气液执行机构即使在恶劣的环境条件下也能正常运行。

本实施例采用微功耗指示灯作为工作状态指示，既降低了功耗，又清晰明了。当指示灯熄灭时，表示电池电压低，负载无输出，没有充电；当指示灯闪烁时，表示电池电压正常，负载有输出，没有充电；当指示灯常量时，表示电池电压正常，负载有输出，正在充电中。

综上所述，本实施例的电子控制装置具有以下特点：

1.用于为电控箱内部的蓄电池充电的电源控制器采用智能化设计，可靠性高，工作温度范围宽，充电方式多样。

2.电源控制器的智能化程度很高，基于PIC单片机检测蓄电池、太阳能电池板和24VDC接线端电压，由程序智能控制负载输出。

3.电源控制器的工作温度范围宽，体积小巧，可以在-55℃～+70℃的宽温度范围正常工作。

4.电源控制器具备充放电保护功能，包括过放保护、过放返回、过充保护以及过充返回。

5.采集了蓄电池的供电电压，OLED显示屏会显示实时电压值，并设计了高、低电压报警和维保时间到智能提醒及时更换蓄电池的功能。

6.电源控制器可以通过太阳能电池板、RTU控制室的24V直流电源或通过交直流转换器将220VAC转换来的24V直流电源三种供电方式为蓄电池充电，以保证电控单元的电量供应充足。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种兼容多电源供电的电子控制装置，其特征在于，包括电源控制器、交直流转换器、光伏电池组、蓄电池和显示器，其中：

所述电源控制器的电源输入端连接交直流转换器、光伏电池组和RTU控制室的低压直流电源，电源输出端连接蓄电池；

所述交直流转换器的电源输入端连接市电，用于将220V交流电转换为低压直流电；

所述蓄电池的电源输出端连接负载，即气液执行机构电控单元；

所述显示器的信号输入端连接气液执行机构电控单元和蓄电池，用于实时显示蓄电池的供电电压。

2.根据权利要求1所述的一种兼容多电源供电的电子控制装置，其特征在于，还设置有用于进行工作状态指示的微功耗指示灯，所述微功耗指示灯的信号输入端连接电源控制器的信号输出端。

3.根据权利要求1所述的一种兼容多电源供电的电子控制装置，其特征在于，所述电源控制器外部设置有绝缘保护外壳。

4.根据权利要求1所述的一种兼容多电源供电的电子控制装置，其特征在于，所述电源控制器、交直流转换器和蓄电池设置于防爆电控箱内。

5.根据权利要求4所述的一种兼容多电源供电的电子控制装置，其特征在于，所述显示器设置于防爆电控箱面板窗口上。

6.根据权利要求4所述的一种兼容多电源供电的电子控制装置，其特征在于，所述光伏电池组设置于防爆电控箱上方。

7.根据权利要求1所述的一种兼容多电源供电的电子控制装置，其特征在于，所述电源控制器采用金属-氧化物半导体场效应晶体管作为开关。

8.根据权利要求1所述的一种兼容多电源供电的电子控制装置，其特征在于，所述交直流转换器和RTU控制室提供的电源包括24V直流电。

9.根据权利要求1-8任一项所述的一种兼容多电源供电的电子控制装置，其特征在于，所述电源控制器包括主控芯片及其外围电路。

10.根据权利要求9所述的一种兼容多电源供电的电子控制装置，其特征在于，所述主控芯片包括基于PIC系列的8位微控制器。

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