CN2814482Y - 智能监控电源 - Google Patents
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Abstract
智能监控电源，涉及适用于核物理研究的智能监控电源。包括壳体内的高压直流电源，高压直流电源的输出主回路中接入电流取样电路、电压取样电路，电流取样电路、电压取样电路经各自连接的隔离放大电路后接入双路A/D转换电路，其输出的数字信号接入单片机，单片机将信号经总线发送到电脑；电脑经总线将控制数据送单片机，单片机经D/A转换器连接隔离放大电路，其控制信号接高压直流电源恒压恒流控制电路。本实用新型通过电脑远程控制电源的启停，代替人工操作，增强安全性，本实用新型是现有高压直流电源的更新换代产品，特别适用于核物理研究，轰击原子核，射线，分离离子等。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种高压直流电源装置，尤其涉及主要适用于核物理研究的一种智能监控电源。
背景技术
在核物理研究中，需要高精度、高抗干扰、高可靠性的高压直流电源，其结构主要包括输入接口、变压器、整流滤波电路、恒流恒压控制电路、保护电路、输出接口，该电源由人工现场操作，但是近距离操作高压对人身安全有一定的威胁，另外，如果操作人员不在现场，一旦出现故障可能会产生不可预料的后果。
发明内容
本实用新型的目的是在现有高压直流电源的基础上，通过改进，可以实现远程控制启停、调节输出电压、输出电流、检测输出电压和输出电流的一种智能监控电源。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的，一种智能监控电源，包括壳体、壳体内由输入接口、变压器、整流滤波电路、恒流恒压控制电路、保护电路、输出接口构成的高压直流电源，特点是高压直流电源的输出主回路中接入电流取样电路、电压取样电路，电流取样电路、电压取样电路经各自连接的隔离放大电路后接入双路A/D转换电路，其输出的数字信号接入单片机，单片机将信号经总线发送到电脑；电脑经总线将控制数据送单片机，单片机经D/A转换器连接隔离放大电路，其控制信号接高压直流电源恒压恒流控制电路。
本实用新型将现有高压直流电源与以电脑为核心的高新技术结合起来，加入了智能监控模块和与电脑通信的接口电路，从而实现通过电脑远程控制电源的启停，在相关软件程序的支持下，可设定输出电压、电流，代替了人工操作，增强了安全性，电源的工作情况可以通过图形曲线和实时数据的方式显示在电脑屏幕上，直观可靠，电源出现故障可及时送故障信号至电脑，并可立刻切断电源，可实现图形曲线的缩放和鼠标取点功能，有利于研究人员分析，可保存任意时间段的运行数据到数据库，本实用新型是现有高压直流电源的更新换代产品，适用领域广，特别适用于核物理研究，轰击原子核，射线，分离离子等。
附图说明
图1为本实用新型电路框图；
图2为本实用新型不包括高压直流电源部分的电原理图；
图中，1是高压直流电源，2是电流取样电路，3是电压取样电路，4是隔离放大电路，5是隔离放大电路，6是双路A/D转换电路，7是电压调节电路，8是隔离放大电路，9是D/A转换电路，10是单片机，11是总线，12是电脑，电阻R1～R14，电容C1～C8，集成电路IC1～IC16。
具体实施方式
结合附图进一步说明本实用新型，本实用新型由壳体、壳体内由变压整流滤波电路、恒流恒压控制电路、保护电路和输出接口构成的高压直流电源1，高压直流电源1的输出主回路中接入的电流采样电路2和电压采样电路3，电流采样电路2、电压采样电路3分别经过各自连接的隔离放大滤波电路4、5及两路A/D转换器6、单片机10、总线11、电脑12以及D/A转换器9和隔离放大滤波电路8构成，高压直流电源1输出主回路串入电阻R1把输出电流转换为电压信号，此信号作为电流采样信号送给隔离放大滤波电路4中的集成电路跟随器IC1(LM741)的同相输入端，电阻R1为大功率小阻值的锰铜丝电阻，稳定性高，温漂小，保证采样信号的准确性。电压采样由跟随器IC17(LM741)、电阻R2、R3组成，跟随器将电源输出正端与采样电阻隔离开，可以减小采样电阻对电源的输出电流的分流影响。取电阻R2上的电压作为电压采样信号送入跟随器IC4的同相输入端。
隔离放大滤波电路4中电容C1、C2、C3为电流采样信号的滤波电容；隔离放大滤波电路5中电容C4、C5、C6为电压采样信号的滤波电容，它们的作用是滤掉信号中的工频和高频干扰信号。集成电路IC1(LM741)、IC4(LM741)为跟随器，可以提高滤波电路的输入阻抗，减小对信号源的影响，同时为线性光耦的输入提供足够的驱动电流。电阻R4、R5、R6、集成电路IC2(LM741)、IC3(LM741)、IC7(HCNR2000)是电流采样信号的隔离放大电路，它将电流采样信号通过光电耦合器HCNR2000达到电气隔离的目的，由于采用了高精度的线性光耦，输出的信号可以几乎无失真地传递过来，同时，电阻R7、R8、R9、集成电路IC5(LM741)、IC6(LM741)、IC8(HCNR200)是电压采样信号的隔离放大电路，它将电压采样信号经光电隔离后送入下一级。
两路A/D转换器6采用集成电路IC9(MAX1247)，利用其高精度、高分辨率、高速度的性能将送来的电流取样信号Ui和电压取样信号Uu两路模拟信号转换为数字信号送给单片机P89LPC932。
单片机10接收两路A/D转换器6的数字信号，并且将电压电流数据加标志后发送到电脑。
电脑12在控制输出电压时，首先通过RS485总线把控制电压的数据送入单片机10，单片机10再控制D/A转换器9(MAX5159)输出相应的模拟电压，此电压信号经过跟随器IC13(LM741)、放大器IC14(LM741)、光电耦合器IC15(HCNR2000)和跟随器IC16(LM741)，通过光电隔离送入电源的输出控制部件来驱动电源，使输出电压、输出电流与设定值相符。
RS485通信总线的电平转换使用MAX485芯片，单片机10的发送线Txd接MAX485的第4脚DI，单片机10的接收线Rxd接MAX485的第1脚RO。MAX485的2、3脚共同连接到单片机10的P0.7脚，在单片机10使用异步串行通信总线时数据通过MAX485进行电平转换，并经过RS485送入电脑或由电脑发送到单片机10。
D/A转换电路MAX5159芯片与单片机10用SPI总线通信，通过SPI总线，单片机10的控制数据发送到D/A转换器并且使之有效输出。
D/A转换器MAX5159的输出接到放大隔离电路的输入端，即IC13的同相输入端。
Claims (8)
1、一种智能监控电源，包括壳体、壳体内由变压整流滤波电路、恒流恒压控制电路、保护电路和输出接口构成的高压直流电源，其特征在于高压直流电源的输出主回路中接入电流取样电路、电压取样电路，电流取样电路、电压取样电路经各自连接的隔离放大滤波电路后接入双路A/D转换电路，其输出的数字信号接入单片机，单片机将信号经总线发送到电脑；电脑经总线将控制数据送单片机，单片机经D/A转换器连接隔离放大电路，其控制信号接高压直流电源恒压恒流控制电路。
2、根据权利要求1所述的智能监控电源，其特征在于电流取样电路由高压直流输出主回路中串入的用锰铜丝绕制的大功率、小阻值的电阻构成。
3、根据权利要求1所述的智能监控电源，其特征在于电压取样电路由集成电路LM741跟随器与串联的分压电阻构成，集成电路LM741跟随器的正端与高压直流电源输出正端连接，串联分压电阻的一端接高压直流电源输出负端。
4、根据权利要求1所述的智能监控电源，其特征在于各隔离放大滤波电路均由电容滤波，由集成电路LM741构成跟随器，集成电路LM741、线性光耦电气隔离集成电路HCNR2000、集成电路LM741构成隔离放大电路。
5、根据权利要求1所述的智能监控电源，其特征在于两路A/D转换器由集成电路MAX1247构成。
6、根据权利要求1所述的智能监控电源，其特征在于单片机采用芯片P89LPC932。
7、根据权利要求1所述的智能监控电源，其特征在于通信接口采用RS485总线接口，接口电平转换采用芯片MAX485。
8、根据权利要求1所述的智能监控电源，其特征在于D/A转换器由集成电路MAX5159构成。
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