CN2674742Y - Ups电池在线自动放电控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种UPS自动充放电器。它解决了现有UPS电源不具有对电池自动充放电的功能，造成电池在长时间充电后使用寿命减少的问题，可按实际要求任意设定放电时间，作到无需人工即可自动对UPS进行充放电，有效提高了电池寿命，简化了操作。其结构为：一种UPS电池在线自动放电控制器，其特征是：它有数据处理及控制单元，该单元输入端与键盘电路输出端联接，输出端分别与显示电路输入端和驱动电路输入端联接，驱动电路输出端输出的信号控制开关电路的开关，电源电路为整体电路供电。

Description

UPS电池在线自动放电控制器

技术领域

本实用新型涉及一种电池在线自动放电控制装置，尤其涉及一种用于UPS的电池在线自动放电控制装置。

背景技术

在UPS的使用中经常会因为电池组容量变小，而达不到长时间提供交流输出的目的，其中很多电池组使用还不到两年。而对同一时期安装的相同型号相同电池组的UPS进行比较测试发现，经常停电地方的UPS在停电后要比不经常停电的地方的UPS提供逆变供电的时间要长，而且经常停电地方的UPS电池使用寿命要比不经常停电地方的UPS电池使用寿命长。

究其原因，除去UPS设备本身的原因外，大部分是由于使用单位长时间不停电，造成UPS长时间给电池组充电，时间长达半年甚至一年，有的则更长，如此长时间的充电引起电池内部化学物质变化，使电池产生惰性，从而引起停电时不能长时间提供交流输出的故障。针对这种问题传统的办法是每过一段时间采用人为的办法切断供电输入使电池有一个放电过程，使电池内部激活，从而达到延长电池使用时间的目的，但这种采用人为放电的办法，经常因各种原因被省略，而且手工操作需要记录停电时间和放电间隔，容易出错。

发明内容

本实用新型的目的就是为克服现有UPS不能自动放电的问题，提供一种结构简单，具有自动放电控制功能，能有效保证电池工作状态，延长电池使用寿命的自动放电控制器。

为实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种UPS电池在线自动放电控制器，其特征是：它有数据处理及控制单元，该单元输入端与键盘电路输出端联接，输出端分别与显示电路输入端和驱动电路输入端联接，驱动电路输出端输出的信号控制开关电路的开关，电源电路为整体电路供电。

所述数据处理及控制单元为单片机，它的输入端与由开关和编码器组成的键盘电路输出端联接，单片机的输出端接由数码管和解码器、三极管构成的显示电路的输入端，同时其输出端还接由三极管构成的驱动电路输入端，驱动电路输出端与由继电器或可控硅构成的开关电路联接；电源电路由变压器、整流桥、滤波器和三端稳压器及后备电池构成，可为整个电路提供直流电力。

所述数据处理及控制单元为数字控制电路，它由计数电路1、计数电路2、计数电路3、时间监测电路和市电检测电路，时钟振荡电路构成，其输入端与由开关译码器组成的键盘电路联接，输出端分别与由数码管、解码器构成的显示电路和由三极管构成的驱动电路输入端联接，驱动电路输出端与由继电器或可控硅组成的开关电路联接；电源电路由整流桥、滤波器、三端稳压器及后备电池构成，可为整个电路提供直流电力。

所述键盘电路为它有一组并联开关，开关一端接电源，另一端同时接编码器U2和地，其中一开关还与单片机U1的复位端联接；

显示电路包括解码器U3、U4，它们的输入端接单片机U1输出端，解码器U3、U4的输出端与由三极管和数码管构成的动态数码显示部分联接；

驱动电路由三极管Q1组成，其基极接单片机U1，集电极与继电器联接，发射极接地，继电器与电源联接；

单片机U1控制端还接有由振荡晶片Y组成的时钟振荡电路；

电源电路为变压器T接整流桥D5，整流桥D5输出端接滤波电容C6，然后与三端稳压器U5联接，同时它还有由二极管D4组成的充电回路，给UPS电池充电，同时该回路也可在停电时利用电池向整个电路供电。

所述电源电路为整流桥D10，其输出端经滤波电容C6接三端稳压器U14，三端稳压器U14输出端为整个电路供电，UPS电池则可经二极管D8在断电时为电路供电，二极管D7与跳线JP3联接，构成充电回路；

所述数字控制电路中，计数电路1由十位脉冲分配器U15、U16和二输入与门电路U14D，开关S5组成，十位脉冲分配器U15、U16进行分频计数，其输出端与计数电路2输入端联接，输入端与时钟振荡电路联接，清零端和计数电路3联接；

计数电路2由非门电路U13A和十位脉冲分配器U17组成，对小时脉冲计数，其输入端与计数电路1、计数电路3、时钟振荡电路、时间监测电路联接，输出端则与驱动电路联接；

计数电路3由二输入与门电路U14B、十位脉冲分配器U18和开关S7组成，其输出端与计数电路1、2，输入端与时间监测电路和市电检测电路联接，该电路对小时脉冲计数，达到S7所选择的小时数后，对计数电路1和计数电路2清零；

市电检测电路由三极管Q1组成，它的集电极与各数码管相连，市电中断后使数码管熄灭，基极经二极管D5接计数电路3十位脉冲分配/分频器U18清零端，市电正常时，十位脉冲分配/分频器U18清零端常置高电平，计数电路3不工作，当市电中断后，十位脉冲分配/分频器U18清零端置低电平，计数电路3工作；

时间监测电路由四输入与门电路U11A、U11B、U12A、U12B、非门电路U13C、U13D、U13E、U16F、二输入与门电路U14C、D触发器U6B组成，编码器U2产生的用以驱动数码管DS2不同笔划的高电平经四输入与门电路U11B、非门电路U13C、U13D、U13E、U16F、四输入与门电路U12A、U12B截取后分别在四输入与门电路U11A的输入端产生相应的开始信号，在U14C的输出端产生结束信号；并可根据跳线R9，R10，R11，R12的不同组合在U11A的输出端设定所需时间，同时将U14C输出端选择为相应的所需时间，U11A输出端的高电平送入D触发器U6B的CK端，U14C的输出端将高电平送入U6B的R端，使在设定的时间内在U6B的Q端输出一个高电平；

时钟振荡电路由振荡晶片Y1和电容C3、C5、C6和二进制串行计数/分频器U5、D触发器U6A、十位脉冲分配器U7、U8组成振荡分频电路，经U6A分频后产生1Hz脉冲给秒点电路，经U7，U8进行60分频后产生“分脉冲”给数码管显示电路，十进制七段译码器U1、U2、U3、U4及十位脉冲分配器U9、U10对“分脉冲”进行计数封闭产生分钟，十分钟，小时，十小时的显示信号，其中U9用以对“分脉冲”产生60进一的信号，即“小时脉冲”，给计数电路2，U10用以对“小时脉冲”产生24进一的信号，即“天脉冲”，给计数电路1；

显示电路包括数码管电路和秒点电路，它由一组数码管组成，其秒点电路由三极管Q2组成，它与发光二极管串联，对时钟振荡电路产生的1Hz脉冲信号进行显示；

按键电路由各开关将时钟振荡电路产生的脉冲信号加到各十进制计数/七段译码器U1、U2、U3、U4上，用以调整时间；

驱动电路由三极管Q3、二输入与门电路U14A组成，三极管Q3的基极与U14A联接，当三极管Q3导通时，继电器吸合，断开UPS与市电的联接，使电池开始工作。

所述按键电路用的编码器U2型号为4352，单片机U1型号为MC68HC705，显示电路解码器U3型号为74LS138，U4型号为4511，电源电路整流桥D5型号为1A100V，三端稳压器U5型号为7805。

所述整流桥D10型号为1A100V，三端稳压器U14型号为7805；二进制串行计数/分频器U5型号为4060，D触发器U6A、U6B型号为4013，十位脉冲分配/分频器U7、U8、U9、U10、U15、U16、U17、U18型号为4017，十进制计数/七段译码器U1、U2、U3、U4型号为4033，四输入与门电路U11A、U11B、U12A、U12B型号为4082，二输入与门电路U14A、U14B、U14C、U14D型号为4081，非门电路U13A、U13B、U13C、U13D、U13E、U16F型号为4069。

本实用新型在UPS供电回路中内置或外接一个放电控制器，它由单片机或数字控制电路作为中央处理单元，以数码管作为显示装置，用按键输入控制信息给中央处理单元，中央处理单元则根据设定的时间通过驱动电路控制由继电器或可控硅组成的开关电路，在设定的时刻控制UPS电池的充电或放电，从而达到了自动对UPS电池进行充放电的目的，有效解决了目前UPS电源电池在长时间充电后工作效率降低，使用寿命减少的问题，可广泛用于各种UPS电源。

附图说明

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。

图1为本实用新型的结构框图；

图2为采用单片机的结构框图；

图3为采用单片机的电路结构图；

图4为采用数字控制电路的结构框图；

图5为采用数字控制电路的电路结构图。

具体实施方式

图1是本实用新型的整体结构框图。它是一个独立的设备，可安装在UPS内部，也可串接在UPS与市电电源之间。它的结构为它有数据处理及控制单元，该单元的输入端与键盘电路联接，接受来自键盘的指令，设定各种时间参数；它的输出端分别与显示电路输入端和驱动电路输入端联接，分别用以显示工作状态和各种参数，利用驱动电路发出的控制信号控制开关电路的开或闭；电源电路则将外部的市电转换成直流电，即给整个电路提供电力，又同时给备用电池充电。本实用新型可在设定的任意时刻，切断外部市电与UPS的联系，造成断电的效果，实现UPS用电池逆变供电，达到自动放电的效果。

电路的工作过程为，通过键盘依次输入电池充电天数，放电时间，也就是需要断开UPS市电的时间，放电启动的时间，停电重启时间，以及当时的时间，然后启动系统，系统在达到设定时间后，数据处理及控制单元给驱动电路发出信号，驱动电路控制继电器吸合，断开UPS与市电的联接，使电池处于工作状态，让其放电，以激活电池。到恢复时间后，继电器释放，继续给UPS提供市电，并使UPS给电池充电。若在设定时间内出现停电，在停电达到一定时间后，本装置会重新计算电池的充电时间，以本次停电时间为起算点，计算达到下次自动放电的时间，再给电池放电。

实施例一：

图2给出了本实用新型的一个实施例，其结构框图为：数据处理及控制单元为单片机，用以对存储器内存储的程序进行处理，并控制和管理各电路的运行情况；它的输入端与由开关和编码器组成的按键电路输出端联接，以便通过键盘将各种控制命令传输到单片机上，单片机的输出端接由数码管和解码器、三极管构成的显示电路输入端联接，显示电路可显示时间和单片机的工作状态；单片机的输出端还接由三极管构成的驱动电路，驱动电路的输出端与由继电器或可控硅构成的开关电路联接；电源电路由变压器、整流桥、滤波器和三端稳压器及后备电池构成，将输入的市电变换成一组5V直流电压，给各电路供电；变换为第二组12V直流电压，给继电器供电；变换为第三组恒流源，给内部电池组进行涓流充电。

图3是图2所示框图的具体电路图，在图中按键电路由开关S1、S2、S3、S4、S5、S6和8位优先权编码器U2组成，U2的型号为4532。编码器U2的输入端与开关联接，开关S3电源联接，开关S6则与单片机U1联接，编码器U2的输出端与单片机U1输入端联接。

单片机U1型号为MC68HC705，它与由振荡电容Y，电容C4和电阻R12组成的时钟电路联接；其输出端分别与显示电路的两译码器U3、U4联接。

显示电路中，译码器U3其输出端与三极管组基极联接，三极管组发射极与电源联接，各三极管集电极分别与相应的数码管联接；译码器U4与电源联接，输出端与数码管组，数码管组中各数码管为串联形式。数码管DS1还与三极管Q2集电极联接，三极管Q2的基极与单片机联接，发射极接地。

在驱动电路中，三极管Q1的基极接单片机U1，其集电极经继电器接电源，发射极接电源。

电源电路与市电接插件CON2联接，经变压器后进入整流桥D5，整流的电压经滤波电容C6后输出给三端稳压器U5，三端稳压器U5接二极管D4正极，三极管D4负极经电阻R26与电池构成回路，同时，电阻R26还接二极管D2正极，二极管D2负极与二极管D3负极联接，并与单片机联接。

实施例二：

图4给出了本实用新型的另一个实施例，其结构框图为：所述数据处理及控制单元为数字控制电路，它由计数电路1、计数电路2、计数电路3、时间检测电路和市电检测电路、时钟振荡电路构成，其输出端与由数码管和秒点电路构成的显示电路输入端联接，同时其输出端还与驱动电路联接，驱动电路由三极管Q3、二输入与门电路U14A构成，它与由继电器或可控硅组成的开关电路联接；电源电路由整流桥、滤波电容，三端稳压器和二极管构成，为整个装置供电，并对电池充电。

图5是图4所示框图的具体电路图，由图中可知，电源电路整流桥D10与接插件JP2、JP3联接，接插件JP2与市电联接，整流桥D10输出端接滤波电容C6，然后接三端稳压器U14，三端稳压器U14经二极管D6向整个电路供电；接插件JP3与外接电池联接，并经二极管D7以给电池组充电，当停电时外接电池组通过接插件JP3，二极管D8给整个电路供电。

数据处理及控制单元中，时钟振荡电路由振荡电容Y1和电容C3、C5、C6和二进制串行计数/分频器U5、D触发器U6A、十位脉冲分配器U7、U8组成振荡分频电路，经U6A分频后产生1Hz脉冲给秒点电路，经U7，U8进行60分频后产生“分脉冲”给数码管显示电路，十进制计数/七段译码器U1、U2、U3、U4及十位脉冲分配器U9、U10对“分脉冲”进行计数，产生分钟，十分钟，小时，十小时的显示信号，其中U9用以对“分脉冲”产生60进一的信号，即“小时脉冲”，给计数电路2，U10用以对“小时脉冲”产生24进一的信号，即“天脉冲”，给计数电路1。

显示电路包括数码管电路和秒点电路，它由一组数码管组成，其秒点电路由三极管Q2组成，它与发光二极管串联，对时钟振荡电路产生的1Hz脉冲信号进行显示；

时间监测电路由四输入与门电路U11A、U11B、U12A、U12B、非门电路U13C、U13D、U13E、U16F、二输入与门电路U14C、D触发器U6B组成，译码器U2产生的用以驱动数码管DS2不同笔划的高电平经四输入与门电路U11B、非门电路U13C、U13D、U13E、U16F、四输入与门电路U12A、U12B截取后分别在四输入与门电路U11A的输出端产生相应的开始信号，在U14C的输出端产生结束信号，并可根据跳线R9，R10，R11，R12的不同组合在U11A的输出端设定所需时间，同时将U14C输出端选择为相应的所需时间，U11A输出端的高电平送入D触发器U6B的CK端，U14C的输出端将高电平送入U6B的R端，使在设定的时间内在U6B的Q端输出一个高电平；

计数电路1由十位脉冲分配器U15、U16和二输入与门电路U14D，拨码开关S5组成，十位脉冲分配器U15、U16进行分频计数，其输出端与计数电路2输入端联接，输入端与时钟振荡电路联接，清零端和计数电路3联接；

计数电路2由非门电路U13A和十位脉冲分配器U17组成，对小时脉冲计数，其输入端与计数电路1、时钟振荡电路、时间监测电路联接，输出端则与驱动电路联接，清零端和计数电路3联接；

计数电路3由二输入与门电路U14B、十位脉冲分配器U18和开关S7组成，其输出端与计数电路1、2，输入端与时间监测电路和市电检测电路联接，该电路对小时脉冲计数，达到S7所选择的小时数后，对计数电路1和计数电路2清零；

市电检测电路由三极管Q1组成，它的输出端与各数码管相连，市电中断后使数码管熄灭，另一分支由D5，R19接计数电路3的U18清零端，市电正常时，U18清零端常置高电平，计数电路3不工作。当市电中断后，U18清零端置低电平，计数电路3工作。

驱动电路由U14A，Q3组成。U14A接三极管Q3基极。工作过程为U14A输出的控制信号控制三级管Q3导通，控制由接插件JP1所接的继电器或可控硅工作，从而断开UPS的市电供给，此时只切断UPS的供电，不切断本电路的供电。

按键电路由各开关将时钟振荡电路产生的脉冲信号加到各十进制计数/七段译码器上，用以调整时间。

Claims (7)

1、一种UPS电池在线自动放电控制器，其特征是：它有数据处理及控制单元，该单元输入端与键盘电路输出端联接，输出端分别与显示电路输入端和驱动电路输入端联接，驱动电路输出端输出的信号控制开关电路的开关，电源电路为整体电路供电。

2、根据权利要求1所述的UPS电池在线自动放电控制器，其特征是：所述数据处理及控制单元为单片机，它的输入端与由开关和编码器组成的键盘电路输出端联接，单片机的输出端接由数码管和解码器、三极管构成的显示电路的输入端，同时其输出端还接由三极管构成的驱动电路输入端，驱动电路输出端与由继电器或可控硅构成的开关电路联接；电源电路由变压器、整流桥、滤波器和三端稳压器及后备电池构成，可为整个电路提供直流电力。

3、根据权利要求1所述的UPS电池在线自动放电控制器，其特征是：所述数据处理及控制单元为数字控制电路，它由计数电路1、计数电路2、计数电路3、时间监测电路和市电检测电路，时钟振荡电路构成，其输入端与由开关译码器组成的键盘电路联接，输出端分别与由数码管、解码器构成的显示电路和由三极管构成的驱动电路输入端联接，驱动电路输出端与由继电器或可控硅组成的开关电路联接；电源电路由整流桥、滤波器、三端稳压器及后备电池构成，可为整个电路提供直流电力。

4、根据权利要求1或2所述的UPS电池在线自动放电控制器，其特征是：所述键盘电路为它有一组并联开关，开关一端接电源，另一端同时接编码器U2和地，其中一开关还与单片机U1的复位端联接；

显示电路包括解码器U3、U4，它们的输入端接单片机U1输出端，解码器U3、U4的输出端与由三极管和数码管构成的动态数码显示部分联接：

驱动电路由三极管Q1组成，其基极接单片机U1，集电极与继电器联接，发射极接地，继电器与电源联接；

单片机U1控制端还接有由振荡电容Y组成的时钟振荡电路；

电源电路为变压器T接整流桥D5，整流桥D5输出端接滤波电容C6，然后与三端稳压器U5联接，同时它还有由二极管D4组成的充电回路，给UPS电池充电，同时该回路也可在停电时利用电池向整个电路供电。

5、根据权利要求1或3所述的UPS电池在线自动放电控制器，其特征是：所述电源电路为整流桥D10，其输出端经滤波电容C6接三端稳压器U14，三端稳压器U14输出端为整个电路供电，UPS电池则可经二极管D8在断电时为电路供电，二极管D7与跳线JP3联接，构成充电回路；

所述数字控制电路中，计数电路1由十位脉冲分配器U15、U16和二输入与门电路U14D，开关S5组成，十位脉冲分配器U15、U16进行分频计数，其输出端与计数电路2输入端联接，输入端与时钟振荡电路联接，清零端和计数电路3联接；

计数电路2由非门电路U13A和十位脉冲分配器U17组成，对小时脉冲计数，其输入端与计数电路1、计数电路3、时钟振荡电路、时间监测电路联接，输出端则与驱动电路联接；

计数电路3由二输入与门电路U14B、十位脉冲分配器U18和开关S7组成，其输出端与计数电路1、2，输入端与时间监测电路和市电检测电路联接，该电路对小时脉冲计数，达到S7所选择的小时数后，对计数电路1和计数电路2清零；

市电检测电路由三极管Q1组成，它的集电极与各数码管相连，市电中断后使数码管熄灭，基极经二极管D5接计数电路3十位脉冲分配/分频器U1 8清零端，市电正常时，十位脉冲分配/分频器U18清零端常置高电平，计数电路3不工作，当市电中断后，十位脉冲分配/分频器U18清零端置低电平，计数电路3工作；

时间监测电路由四输入与门电路U11A、U11B、U12A、U12B、非门电路U13C、U13D、U13E、U16F、二输入与门电路U14C、D触发器U6B组成，编码器U2产生的用以驱动数码管DS2不同笔划的高电平经四输入与门电路U11B、非门电路U13C、U13D、U13E、U16F、四输入与门电路U12A、U12B截取后分别在四输入与门电路U11A的输入端产生相应的开始信号，在U14C的输出端产生结束信号；并可根据跳线R9，R10，R11，R12的不同组合在U11A的输出端设定所需时间，同时将U14C输出端选择为相应的所需时间，U11A输出端的高电平送入D触发器U6B的CK端，U14C的输出端将高电平送入U6B的R端，使在设定的时间内在U6B的Q端输出一个高电平；

时钟振荡电路由振荡晶片Y1和电容C3、C5、C6和二进制串行计数/分频器U5、D触发器U6A、十位脉冲分配器U7、U8组成振荡分频电路，经U6A分频后产生1Hz脉冲给秒点电路，经U7，U8进行60分频后产生“分脉冲”给数码管显示电路，十进制七段译码器U1、U2、U3、U4及十位脉冲分配器U9、U10对“分脉冲”进行计数封闭产生分钟，十分钟，小时，十小时的显示信号，其中U9用以对“分脉冲”产生60进一的信号，即“小时脉冲”，给计数电路2，U10用以对“小时脉冲”产生24进一的信号，即“天脉冲”，给计数电路1；

显示电路包括数码管电路和秒点电路，它由一组数码管组成，其秒点电路由三极管Q2组成，它与发光二极管串联，对时钟振荡电路产生的1Hz脉冲信号进行显示；

按键电路由各开关将时钟振荡电路产生的脉冲信号加到各十进制计数/七段译码器U1、U2、U3、U4上，用以调整时间；

驱动电路由三极管Q3、二输入与门电路U14A组成，三极管Q3的基极与U14A联接，当三极管Q3导通时，继电器吸合，断开UPS与市电的联接，使电池开始工作。

6、根据权利要求4所述的UPS电池在线自动放电控制器，其特征是：所述按键电路用的编码器U2型号为4352，单片机U1型号为MC68HC705，显示电路解码器U3型号为74LS138，U4型号为4511，电源电路整流桥D5型号为1A100V，三端稳压器U5型号为7805。

7、根据权利要求5所述的UPS电池在线自动放电控制器，其特征是：所述整流桥D10型号为1A100V，三端稳压器U14型号为7805；二进制串行计数/分频器U5型号为4060，D触发器U6A、U6B型号为4013，十位脉冲分配/分频器U7、U8、U9、U10、U15、U16、U17、U18型号为4017，十进制计数/七段译码器U1、U2、U3、U4型号为4033，四输入与门电路U11A、U11B、U12A、U12B型号为4082，二输入与门电路U14A、U14B、U14C、U14D型号为4081，非门电路U13A、U13B、U13C、U13D、U13E、U16F型号为4069。

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