CN219576697U - 一种上下板通信的双电源切换控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种上下板通信的双电源切换控制器，包括上控制主板、下控制主板和上位机通信模块；所述上控制主板上设置有上板控制器、按键输入模块、显示模块和报警模块；所述下控制主板上设置有下板控制器、电压采集模块、合闸状态反馈模块和继电器输出模块；所述上板控制器和所述下板控制器之间采用串口通信，所述上位机通信模块连接所述上板控制器和所述下板控制器用于与上位机进行通讯。该上下板通信的双电源切换控制器具有将双电源切换控制器多种功能划分在两块电路板上，从而有效降低单板体积，便于在空间受限位置进行安装的的优点。

Description

一种上下板通信的双电源切换控制器

技术领域

本实用新型涉及一种双电源切换控制器，具体的说，涉及了一种上下板通信的双电源切换控制器。

背景技术

双电源切换电路是在紧急供电系统中，用于监测电源电路，并将一个或几个负载电路从一个电源转换至另一个备用电源，以确保重要负荷连续、可靠运行的开关电器。传统的双电源切换控制器是将显示、存储、通讯、电压采集、按键输入、继电器输出等所有功能集成在一块电路板上，例如申请号为201620997133.5的专利公开了一种具有电池组监控功能的双电源切换及保护装置，其就是将各种功能集成在一块板子上；再如申请号为202120654644.8的专利公开了一种带合闸状态监测功能的双电源控制装置，其在双电源切换控制器中增添了合闸信号采样电路，以提高维护人员故障排查效率。

随着技术不断发展，双电源切换控制器的新功能也不断增加，除了上述专利提到的合闸状态监测功能以外，申请人还设计了自锁切换功能、ATS分闸监测功能等，随之电路板的体积也越来越大，安装时会占用更多空间，尤其在一些安装空间受限的场合，工人操作不便，安装效率低，严重时甚至无法安装。

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，从而提供一种将多种功能分别集成在两块电路板上，从而有效降低单板体积，便于在空间受限位置进行安装的上下板通信的双电源切换控制器。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种上下板通信的双电源切换控制器，包括上控制主板、下控制主板和上位机通信模块；

所述上控制主板上设置有上板控制器、按键输入模块、显示模块和报警模块，所述按键输入模块连接所述上板控制器用于对所述双电源切换控制器进行操作，所述显示模块连接所述上板控制器用于显示工作状态，所述报警模块连接所述上板控制器用于进行声光报警；

所述下控制主板上设置有下板控制器、电压采集模块、合闸状态反馈模块和继电器输出模块，所述电压采集模块连接所述下板控制器用于采集两路供电电源的电压信号，所述合闸状态反馈模块连接所述下板控制器用于检测两路供电电源的合闸信号，所述继电器输出模块连接所述下板控制器用于控制负载；

所述上板控制器和所述下板控制器之间采用串口通信，所述上位机通信模块连接所述上板控制器和所述下板控制器用于与上位机进行通讯。

基于上述，所述上位机通信模块采用LINK端口。

基于上述，所述显示模块包括多个数码管和多组发光二极管。

基于上述，每组所述发光二极管的数目不超过所述数码管的段数，每组所述发光二极管与所述数码管公共端极性相同的一极连接在一条公共线上，多个所述数码管的公共端和多组所述发光二极管的公共线分别连接有位选通控制电路；每个所述数码管显示笔画的同名端连接同一个段选通控制电路，每组所述发光二极管的另一极与若干个所述段选通控制电路一一对应连接；所述上板控制器控制各所述位选通控制电路和各所述段选通控制电路的通断。

基于上述，所述数码管采用共阴数码管。

基于上述，所述显示模块中，所述位选通控制电路包括NPN型三极管、电阻Ⅰ和电阻Ⅱ，所述NPN型三极管的基极通过电阻Ⅰ连接所述上板控制器的控制引脚，所述NPN型三极管的基极与电阻Ⅰ之间的连线通过电阻Ⅱ接地，所述NPN型三极管的发射极接地、集电极连接所述数码管的公共端或者各组所述发光二极管的公共线。

基于上述，所述段选通控制电路包括PNP型三极管、电阻Ⅲ、电阻Ⅳ和电阻Ⅴ，所述PNP型三极管的基极通过电阻Ⅲ连接所述上板控制器的控制引脚，所述PNP型三极管的基极与电阻Ⅲ之间的连线通过电阻Ⅳ连接5V电源，所述PNP型三极管的发射极连接5V电源、集电极连接电阻Ⅴ的一端，电阻Ⅴ的另一端连接所述数码管的段码引脚以及所述发光二极管的正极。

基于上述，所述上板控制器和所述下板控制器均采用32位ARM单片机。

本实用新型相对现有技术具有实质性特点和进步，具体的说，本实用新型将传统的一块控制主板分成所述上控制主板和所述下控制主板，并在上下板之间采用串口通信，在所述上控制主板上主要集成了按键操作功能、显示功能和报警功能，在所述下控制主板上主要集成了电源电压采集功能、电源合闸状态反馈功能和控制输出功能，功能划分合理，从而有效降低单板体积，便于在空间受限位置进行安装。

进一步地，在所述显示模块中，在各组所述发光二极管的一极连接公共线，通过所述公共线和所述数码管的公共端分别连接所述位选通控制电路，将每个所述数码管显示笔画的同名端连接同一个段选通控制电路，每组所述发光二极管的另一极与若干个所述段选通控制电路一一对应连接，这种结构有效减少了对控制引脚数量的需求；控制显示时，上板控制器先通过所述位选通控制电路控制某个数码管的公共端或者某组发光二极管的公共线接通，再通过控制各个所述段选通控制电路的通断，控制数码管显示出数字、同组的哪几个发光二极管点亮，通过对多个数码管和多组发光二极管的循环控制实现动态显示；其能够减少单片机控制引脚使用数量，不仅成本更低廉，而且线路更简单，可进一步减小所述上控制主板的体积。

附图说明

图1是本实用新型中上下板通信的双电源切换控制器的原理框图。

图2是本实用新型中合闸状态反馈模块的电路结构图。

图3是本实用新型中显示模块的电路结构图。

图4是本实用新型中上位机通信模块的电路结构图。

图5是本实用新型中上板控制器和下板控制器之间的串口通信电路图。

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。

如图1所示，一种上下板通信的双电源切换控制器，包括上控制主板、下控制主板和上位机通信模块，所述上板控制器和所述下板控制器之间采用串口通信，通信协议为modbus协议，所述上位机通信模块连接所述上板控制器和所述下板控制器用于与上位机进行通讯，所述上位机通信模块具体采用LINK端口。

所述上控制主板上设置有上板控制器、按键输入模块、显示模块和报警模块，所述按键输入模块连接所述上板控制器用于对所述双电源切换控制器进行操作，所述显示模块连接所述上板控制器用于显示工作状态，所述报警模块连接所述上板控制器用于进行声光报警。所述下控制主板上设置有下板控制器、电压采集模块、合闸状态反馈模块和继电器输出模块，所述电压采集模块连接所述下板控制器用于采集两路供电电源的电压信号，所述合闸状态反馈模块连接所述下板控制器用于检测两路供电电源的合闸信号，所述继电器输出模块连接所述下板控制器用于控制负载。其中，所述上板控制器和所述下板控制器均采用32位ARM单片机。

如图2所示，所述合闸状态反馈模块包含电阻（R34、R35、R36、R42、R44、R45、R32、R33、R53、R54、R55、R56、R57）、电容（C24、C25）、光耦(U9)、TVS(D18)。

合闸信号LL1-N1为交流电，当合闸信号有效时，电流会经过电阻R34、R35、R36、R42、R44、R53、R54、R55、R56、R57，光耦工作，R45左端接地，输入到单片机引脚为低电平，合闸信号无效时，输入到单片机引脚为高电平，TVS的作用是保护光耦免受浪涌脉冲损坏。

如图3所示，所述显示模块包括3个数码管和两组发光二极管，所述数码管采用共阴数码管，所述数码管的段数为八段，第一组发光二极管设置有LED1、LED2、LED3、LED4、LED5、LED6、LED7、LED8共计八个发光二极管，第二组发光二极管设置有LED9、LED10、LED11、LED12、LED13、LED14、LED15共计七个发光二极管，每组发光二极管的数目不应超过数码管的段数。

每组所述发光二极管的负极连接在一条公共线上，3个所述数码管的公共端和两组所述发光二极管的公共线分别连接有位选通控制电路；每个所述数码管显示笔画的同名端连接同一个段选通控制电路，每组所述发光二极管的正极与若干个所述段选通控制电路一一对应连接（第二组发光二极管是与其中7个段选通控制电路连接）；各所述位选通控制电路的控制信号输入端和各所述段选通控制电路的控制信号输入端分别连接所述上板控制器的控制引脚，从而能够控制各所述位选通控制电路和各所述段选通控制电路的通断。

所述位选通控制电路包括NPN型三极管(Q9、Q10、Q11、Q12、Q13)、电阻Ⅰ（R32、R34、R36、R37、R38）和电阻Ⅱ（R33、R35、R39、R40、R41），所述NPN型三极管的基极通过电阻Ⅰ连接所述上板控制器的控制引脚，所述NPN型三极管的基极与电阻Ⅰ之间的连线通过电阻Ⅱ接地，所述NPN型三极管的发射极接地、集电极连接所述数码管的公共端或者各组所述发光二极管的公共线。

所述段选通控制电路包括PNP型三极管（Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8）、电阻Ⅲ（R24、R25、R26、R27、R28、R29、R30、R31）、电阻Ⅳ（R16、R17、R18、R19、R20、R21、R22、R23）和电阻Ⅴ（R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15），所述PNP型三极管的基极通过电阻Ⅲ连接所述上板控制器的控制引脚，所述PNP型三极管的基极与电阻Ⅲ之间的连线通过电阻Ⅳ连接5V电源，所述PNP型三极管的发射极连接5V电源、集电极连接电阻Ⅴ的一端，电阻Ⅴ的另一端连接所述数码管的段码引脚以及所述发光二极管的正极。

工作原理：

第一位数码管显示时，上板控制器先将Q11导通，再根据需要显示的数字，选择Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8导通或断开，将该位数字显示出来；

第二位数码管显示时，上板控制器先将Q12导通，再根据需要显示的数字，选择Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8导通或断开，将该位数字显示出来；

第三位数码管显示时，上板控制器先将Q13导通，再根据需要显示的数字，选择Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8导通或断开，将该位数字显示出来；

第一组发光二极管显示时，上板控制器先将Q9导通，再根据需要亮着的灯，选择Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8导通或断开，将该组发光二极管显示出来；

第二组发光二极管显示时，上板控制器先将Q10导通，再根据需要亮着的灯，选择Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7导通或断开，将该组发光二极管显示出来；

上板控制器通过对3个数码管和两组发光二极管循环控制，实现动态显示。

如图4和图5所示，所述上位机通信模块包含电阻（R1、R2、R3、R4、R5、R6）、TVS（U2），与R4、R5连接的串口0用于与上位机通信，J1串口用于上下板之间的通信，U2用于保护连接到数据和传输线的元器件免受静电放电。使用时，所述上板控制器通过串口1请求数据，所述下板控制器接收到所述上板控制器的请求指令后返回数据给所述上板控制器，所述上板控制器处理返回数据后在所述显示模块上显示出来，所述上板控制器还可以通过串口指令控制所述下板控制器的继电器输出模块输出。

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)

1.一种上下板通信的双电源切换控制器，其特征在于：包括上控制主板、下控制主板和上位机通信模块；

所述上控制主板上设置有上板控制器、按键输入模块、显示模块和报警模块，所述按键输入模块连接所述上板控制器用于对所述双电源切换控制器进行操作，所述显示模块连接所述上板控制器用于显示工作状态，所述报警模块连接所述上板控制器用于进行声光报警；

所述下控制主板上设置有下板控制器、电压采集模块、合闸状态反馈模块和继电器输出模块，所述电压采集模块连接所述下板控制器用于采集两路供电电源的电压信号，所述合闸状态反馈模块连接所述下板控制器用于检测两路供电电源的合闸信号，所述继电器输出模块连接所述下板控制器用于控制负载；

所述上板控制器和所述下板控制器之间采用串口通信，所述上位机通信模块连接所述上板控制器和所述下板控制器用于与上位机进行通讯。

2.根据权利要求1所述的上下板通信的双电源切换控制器，其特征在于：所述上位机通信模块采用LINK端口。

3.根据权利要求1或2所述的上下板通信的双电源切换控制器，其特征在于：所述显示模块包括多个数码管和多组发光二极管。

4.根据权利要求3所述的上下板通信的双电源切换控制器，其特征在于：每组所述发光二极管的数目不超过所述数码管的段数，每组所述发光二极管与所述数码管公共端极性相同的一极连接在一条公共线上，多个所述数码管的公共端和多组所述发光二极管的公共线分别连接有位选通控制电路；每个所述数码管显示笔画的同名端连接同一个段选通控制电路，每组所述发光二极管的另一极与若干个所述段选通控制电路一一对应连接；所述上板控制器控制各所述位选通控制电路和各所述段选通控制电路的通断。

5.根据权利要求4所述的上下板通信的双电源切换控制器，其特征在于：所述数码管采用共阴数码管。

6.根据权利要求5所述的上下板通信的双电源切换控制器，其特征在于：所述位选通控制电路包括NPN型三极管、电阻Ⅰ和电阻Ⅱ，所述NPN型三极管的基极通过电阻Ⅰ连接所述上板控制器的控制引脚，所述NPN型三极管的基极与电阻Ⅰ之间的连线通过电阻Ⅱ接地，所述NPN型三极管的发射极接地、集电极连接所述数码管的公共端或者各组所述发光二极管的公共线。

7.根据权利要求5所述的上下板通信的双电源切换控制器，其特征在于：所述段选通控制电路包括PNP型三极管、电阻Ⅲ、电阻Ⅳ和电阻Ⅴ，所述PNP型三极管的基极通过电阻Ⅲ连接所述上板控制器的控制引脚，所述PNP型三极管的基极与电阻Ⅲ之间的连线通过电阻Ⅳ连接5V电源，所述PNP型三极管的发射极连接5V电源、集电极连接电阻Ⅴ的一端，电阻Ⅴ的另一端连接所述数码管的段码引脚以及所述发光二极管的正极。

8.根据权利要求1、2、4、5、6和7任一项所述的上下板通信的双电源切换控制器，其特征在于：所述上板控制器和所述下板控制器均采用32位ARM单片机。