CN219801878U - 一种电流连锁保护监控设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电源监控设备技术领域，具体涉及一种电流连锁保护监控设备，包括电流传感器、继电与光信号单元、主控单元、电信号输出接口、光信号输出接口以及电源模块，电流传感器用于感应加速器磁铁电源的输出电流生成电流信号，主控单元根据电流信号生成驱动信号，将驱动信号传输至继电与光信号单元，继电器模块接收驱动信号并根据驱动信号进行继电保护动作，输出电控制信号，光信号模块用于接收驱动信号并根据驱动信号生成光控制信号。本实用新型可以高效、可靠地实现对加速器磁铁电源输出电流的监控，以在加速器磁铁电源输出电流异常时同时产生继电器慢保护信号和光快保护信号给到后端设备，以便后端设备及时响应做出相应的保护动作。

Description

一种电流连锁保护监控设备

技术领域

本实用新型属于电源监控设备技术领域，具体涉及一种电流连锁保护监控设备。

背景技术

在加速器磁铁线圈领域，稳定的电场才能产生稳定的磁场，在稳定的磁场中，束流按照设定轨迹运动。一旦电源出现故障，磁场的场强就会产生变化，进而导致束流跑偏，此时就非常需要一个独立的监控系统，来及时发现电源故障，快速输出信号通告后续的设备进行保护动作，从而保护相关设备，减少损失，如通告束流控制单元关闭束流等。然而目前该领域中还缺少这样适用的独立电源监控系统。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种电流连锁保护监控设备，用以解决现有技术中存在的上述问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型提供一种电流连锁保护监控设备，包括电流传感器、继电与光信号单元、主控单元、电信号输出接口、光信号输出接口以及电源模块，所述电源模块用于为主控单元和继电与光信号单元供电，所述电流传感器与主控单元连接，用于感应加速器磁铁电源的输出电流生成电流信号，并将电流信号传输至主控单元，所述主控单元连接继电与光信号单元，用于接收电流信号，并根据电流信号生成驱动信号，将驱动信号传输至继电与光信号单元，所述继电与光信号单元包括继电器模块和光信号模块，所述继电器模块与电信号输出接口连接，用于接收驱动信号，并根据驱动信号进行继电保护动作，输出电控制信号至电信号输出接口，所述光信号模块与光信号输出接口连接，用于接收驱动信号，并根据驱动信号生成光控制信号，将光控制信号传输至光信号输出接口，所述电信号输出接口和光信号输出接口用于连接相应的外部保护设备。

其应用时，可将电流传感器设置于加速器磁铁电源的输出端，通过电流传感器感应加速器磁铁电源的输出电流，并生成对应的电流信号来传输至主控单元，通过主控单元接收电流信号进行比较判断，在根据电流信号判定感应加速器磁铁电源的输出电流超出设定范围时，生成相应的驱动信号来传输至继电与光信号单元，使继电与光信号单元的继电器模块根据驱动信号进行继电保护动作，输出电控制信号至电信号输出接口，使光信号模块接收驱动信号并产生光控制信号来传输至光信号输出接口，电控制信号为慢保护信号，光控制信号为快速保护信号，相应的外部保护设备可根据实际需求来连接电信号输出接口或光信号输出接口，以获取对应的电控制信号或快速光控制信号来进行保护动作响应。

在一个可能的设计中，所述主控单元包括FPGA芯片、DSP芯片、电流转电压模块、电压比较电路、模数转换模块和数模转换模块，所述电流转电压模块与电流传感器、模数转换模块和电压比较电路连接，用于从电流传感器处接入电流信号，并将电流信号转换为电压信号，将电压信号分别传输至模数转换模块和电压比较电路，所述模数转换模块用于将电压信号转换为第一数字信号，并将第一数字信号传输至FPGA芯片，所述FPGA芯片与DSP芯片连接，用于接收第一数字信号，并根据第一数字信号生成触发信号传输至DSP芯片，所述DSP芯片用于接收触发信号，并根据触发信号输出第二数字信号至数模转换模块，所述数模转换模块与电压比较电路连接，用于将第二数字信号转换为基准模拟信号，并将基准模拟信号传输至电压比较电路，所述电压比较电路与继电与光信号单元连接，用于接收电压信号及基准模拟信号进行比较，并输出高电平或低电平信号，输出的低电平信号为驱动信号。

在一个可能的设计中，所述模数转换模块与FPGA芯片之间连接有第一数字隔离器，所述第一数字隔离器采用ADUM1402型数字隔离器。

在一个可能的设计中，所述DSP芯片与数模转换模块之间连接有第二数字隔离器，所述第二数字隔离器采用ADUM1400型数字隔离器。

在一个可能的设计中，所述DSP芯片连接有触摸屏和远控信号接口，所述远控信号接口用于连接外部远控系统。

在一个可能的设计中，所述DSP芯片连接有存储器，所述存储器用于存储DSP芯片的配置参数。

在一个可能的设计中，所述FPGA芯片采用EP1C3T144C8N型FPGA芯片，所述DSP芯片采用TMS320F28335型DSP芯片。

在一个可能的设计中，所述主控单元集成于主控板上，所述继电与光信号单元集成于继电与光信号板上，所述主控板、继电与光信号板以及电源模块安装于一机箱内，所述电信号输出接口和光信号输出接口均设于机箱侧面。

有益效果：本实用新型可以高效、可靠地实现对加速器磁铁电源输出电流的监控，以在加速器磁铁电源输出电流异常时同时产生继电器慢保护信号和光快保护信号给到后端设备，以便后端设备及时响应做出相应的保护动作，减少损失。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的设备架构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的设备内部结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的主控单元的架构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的模数转换模块的电路示意图；

图5为本实用新型实施例提供的数模转换模块的电路示意图；

图6为本实用新型实施例提供的电压比较电路的电路示意图；

图7为本实用新型实施例提供的继电器模块的电路示意图；

图8为本实用新型实施例提供的光信号模块的电路示意图。

图中：1、机箱；2、主控板；3、继电与光信号板。

具体实施方式

在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。本文公开的特定结构和功能细节仅用于描述本实用新型的示例实施例。然而，可用很多备选的形式来体现本实用新型，并且不应当理解为本实用新型限制在本文阐述的实施例中。

应当理解，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在实施例中的具体含义。

在下面的描述中提供了特定的细节，以便于对示例实施例的完全理解。然而，本领域普通技术人员应当理解可以在没有这些特定细节的情况下实现示例实施例。例如可以在框图中示出系统，以避免用不必要的细节来使得示例不清楚。在其他实施例中，可以不以非必要的细节来示出众所周知的过程、结构和技术，以避免使得实施例不清楚。

实施例：

本实施例提供了一种电流连锁保护监控设备，如图1所示，包括电流传感器、继电与光信号单元、主控单元、电信号输出接口、光信号输出接口以及电源模块，所述电源模块用于为主控单元和继电与光信号单元供电，所述电流传感器与主控单元连接，用于感应加速器磁铁电源的输出电流生成电流信号，并将电流信号传输至主控单元，所述主控单元连接继电与光信号单元，用于接收电流信号，并根据电流信号生成驱动信号，将驱动信号传输至继电与光信号单元，所述继电与光信号单元包括继电器模块和光信号模块，所述继电器模块与电信号输出接口连接，用于接收驱动信号，并根据驱动信号进行继电保护动作，输出电控制信号至电信号输出接口，所述光信号模块与光信号输出接口连接，用于接收驱动信号，并根据驱动信号生成光控制信号，将光控制信号传输至光信号输出接口，所述电信号输出接口和光信号输出接口用于连接相应的外部保护设备。

具体实施时，可将电流传感器设置于加速器磁铁电源的输出端，通过电流传感器感应加速器磁铁电源的输出电流，并生成对应的电流信号来传输至主控单元，通过主控单元接收电流信号进行比较判断，在根据电流信号判定感应加速器磁铁电源的输出电流超出设定范围时，生成相应的驱动信号来传输至继电与光信号单元，使继电与光信号单元的继电器模块根据驱动信号进行继电保护动作，输出电控制信号至电信号输出接口，使光信号模块接收驱动信号并产生光控制信号来传输至光信号输出接口，电控制信号为慢保护信号，光控制信号为快速保护信号，相应的外部保护设备可根据实际需求来连接电信号输出接口或光信号输出接口，以获取对应的电控制信号或快速光控制信号来进行保护动作响应。示例性地，如光控制信号可5us内传达，适用于后端的束流控制单元，电控制信号可20ms内传达，适用于后端的其他保护设备，同时，可设置多路控制信号输出，配置多个信号输出接口，以满足实际的设备保护需求。

进一步地，如图2所示，所述主控单元集成于主控板2上，所述继电与光信号单元集成于继电与光信号板3上，所述主控板2、继电与光信号板3以及电源模块安装于一机箱1内，所述电信号输出接口和光信号输出接口均设于机箱1侧面。具体实施时，通过将各功能部分集成在机箱1内，便于进行统一使用和维护，通过机箱1可以对各器件起到有效的保护作用。

进一步地，如图3所示，所述主控单元包括FPGA(可编程阵列逻辑)芯片、DSP(数字信号处理)芯片、电流转电压模块、电压比较电路、模数转换模块和数模转换模块，所述电流转电压模块与电流传感器、模数转换模块和电压比较电路连接，用于从电流传感器处接入电流信号，并将电流信号转换为电压信号，将电压信号分别传输至模数转换模块和电压比较电路，所述模数转换模块用于将电压信号转换为第一数字信号，并将第一数字信号传输至FPGA芯片，所述FPGA芯片与DSP芯片连接，用于接收第一数字信号，并根据第一数字信号生成触发信号传输至DSP芯片，所述DSP芯片用于接收触发信号，并根据触发信号输出第二数字信号至数模转换模块，所述数模转换模块与电压比较电路连接，用于将第二数字信号转换为基准模拟信号，并将基准模拟信号传输至电压比较电路，所述电压比较电路与继电与光信号单元连接，用于接收电压信号及基准模拟信号进行比较，并输出高电平或低电平信号，输出的低电平信号为驱动信号。

所述模数转换模块与FPGA芯片之间连接有第一数字隔离器，所述第一数字隔离器采用ADUM1402型数字隔离器，通过第一数字隔离器起到电平转换和信号隔离保护作用。所述DSP芯片与数模转换模块之间连接有第二数字隔离器，所述第二数字隔离器采用ADUM1400型数字隔离器，通过第二数字隔离器起到信号隔离保护作用。所述电流转电压模块可将电流传感器的电流信号转换为-10V-10V的模拟电压信号，以便进行后续的比较判定。所述FPGA芯片可采用EP1C3T144C8N型FPGA芯片，所述DSP芯片可采用TMS320F28335型DSP芯片。

所述DSP芯片可连接触摸屏和远控信号接口，所述远控信号接口用于连接外部远控系统，通过触摸屏可现场对DSP芯片进行配置参数编辑，还可通过外部远控系统来对DSP芯片进行远程的参数配置。所述DSP芯片连接有存储器，所述存储器用于存储DSP芯片的配置参数，使DSP芯片的配置参数掉电不丢失，存储器可采用AT25640B型存储器。

所述模数转换模块可采用如图4所示的AD7606型AD转换芯片，所述数模转换模块可采用如图5所示的数模转换模块，包括ADR431型电压基准芯片和TLV5618型数模转换芯片。所述电压比较电路可采用如图6所示的快速响应电压比较电路，输出高低电平信号。所述继电器模块可采用如图7所示的继电器，接入低电平即驱动信号后进行继电操作，使常闭触点开路，并设置3路输出，即可输出3路电控制信号给到后端的设备。所述光信号模块可采用如图8所示的光信号模块，接入低电平即驱动信号后，控制HFBR-1414T型光纤收发器动作，使发光光头不发光，以传递出相应的光控制信号。所述电源模块可为主控单元和继电与光信号单元提供24V直流电源。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电流连锁保护监控设备，其特征在于，包括电流传感器、继电与光信号单元、主控单元、电信号输出接口、光信号输出接口以及电源模块，所述电源模块用于为主控单元和继电与光信号单元供电，所述电流传感器与主控单元连接，用于感应加速器磁铁电源的输出电流生成电流信号，并将电流信号传输至主控单元，所述主控单元连接继电与光信号单元，用于接收电流信号，并根据电流信号生成驱动信号，将驱动信号传输至继电与光信号单元，所述继电与光信号单元包括继电器模块和光信号模块，所述继电器模块与电信号输出接口连接，用于接收驱动信号，并根据驱动信号进行继电保护动作，输出电控制信号至电信号输出接口，所述光信号模块与光信号输出接口连接，用于接收驱动信号，并根据驱动信号生成光控制信号，将光控制信号传输至光信号输出接口，所述电信号输出接口和光信号输出接口用于连接相应的外部保护设备。

2.根据权利要求1所述的一种电流连锁保护监控设备，其特征在于，所述主控单元包括FPGA芯片、DSP芯片、电流转电压模块、电压比较电路、模数转换模块和数模转换模块，所述电流转电压模块与电流传感器、模数转换模块和电压比较电路连接，用于从电流传感器处接入电流信号，并将电流信号转换为电压信号，将电压信号分别传输至模数转换模块和电压比较电路，所述模数转换模块用于将电压信号转换为第一数字信号，并将第一数字信号传输至FPGA芯片，所述FPGA芯片与DSP芯片连接，用于接收第一数字信号，并根据第一数字信号生成触发信号传输至DSP芯片，所述DSP芯片用于接收触发信号，并根据触发信号输出第二数字信号至数模转换模块，所述数模转换模块与电压比较电路连接，用于将第二数字信号转换为基准模拟信号，并将基准模拟信号传输至电压比较电路，所述电压比较电路与继电与光信号单元连接，用于接收电压信号及基准模拟信号进行比较，并输出高电平或低电平信号，输出的低电平信号为驱动信号。

3.根据权利要求2所述的一种电流连锁保护监控设备，其特征在于，所述模数转换模块与FPGA芯片之间连接有第一数字隔离器，所述第一数字隔离器采用ADUM1402型数字隔离器。

4.根据权利要求2所述的一种电流连锁保护监控设备，其特征在于，所述DSP芯片与数模转换模块之间连接有第二数字隔离器，所述第二数字隔离器采用ADUM1400型数字隔离器。

5.根据权利要求2所述的一种电流连锁保护监控设备，其特征在于，所述DSP芯片连接有触摸屏和远控信号接口，所述远控信号接口用于连接外部远控系统。

6.根据权利要求5所述的一种电流连锁保护监控设备，其特征在于，所述DSP芯片连接有存储器，所述存储器用于存储DSP芯片的配置参数。

7.根据权利要求2所述的一种电流连锁保护监控设备，其特征在于，所述FPGA芯片采用EP1C3T144C8N型FPGA芯片，所述DSP芯片采用TMS320F28335型DSP芯片。

8.根据权利要求1所述的一种电流连锁保护监控设备，其特征在于，所述主控单元集成于主控板(2)上，所述继电与光信号单元集成于继电与光信号板(3)上，所述主控板(2)、继电与光信号板(3)以及电源模块安装于一机箱(1)内，所述电信号输出接口和光信号输出接口均设于机箱(1)侧面。