專利名稱：智能化電源監(jiān)控模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種雷達電源監(jiān)控裝置，具體地說，它是一種用于雷達電源監(jiān)控裝置中前端采集及控制的智能化電源監(jiān)控模塊。
背景技術(shù)：
雷達的電源監(jiān)控裝置的被監(jiān)控對象是一個電源集群，它具有眾多的為雷達供電的主電源，每個主電源還可能附帶多個為雷達輔助設(shè)備供電的線性電源，這些線性電源又由主電源供電，當主電源切斷時，這些線性電源隨即斷電。已有雷達電源監(jiān)控裝置在每個主電源上設(shè)置一個邀控模塊，該監(jiān)控模塊是一個單片機系統(tǒng)，它主要用于電源參數(shù)(如電壓、電流、溫度等)的采集及穩(wěn)壓調(diào)節(jié)和過壓、過流保護的控制，同時，各
監(jiān)控模塊還要通過RS232或RS422數(shù)據(jù)傳輸線或以太網(wǎng)與中心控制計算機相連，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化智能監(jiān)控。由于監(jiān)控模塊是單片機系統(tǒng)，為了不對單片機的工作產(chǎn)生影響，所采集的模擬量不能直接輸入單片機，而是要通過線性光耦進行光電隔離后再送入單片機。這種隔離方式最大的鈳題是為滿足信號調(diào)理的需要，要為線性光耦提供線性電源，這不僅增加了輔助設(shè)備，使結(jié)構(gòu)繁瑣，更主要的是線性電源產(chǎn)生的紋波容易對信號采集形成電磁干擾，使模塊的性能下降，另外，信號的真實性也要極大的依賴于光耦器件的線性度，使得對光耦器件的要求過于苛刻，又由于采集量較大，需要的光耦數(shù)量大，增大的模塊體積，不利于模塊的小型化。
由于已有監(jiān)控模塊需帶附助電源、對信號采集的影響較大，故不宜密集設(shè)置監(jiān)控模塊，只實現(xiàn)了對主電源的監(jiān)控，而對主電源所附帶的其它皿電源沒有設(shè)置監(jiān)控，這顯然是不夠理想的。
已有監(jiān)控模塊上用于切斷主電源的大功率開關(guān)大都采用機械開關(guān)，這種機械開關(guān)在動作過程中會對模塊產(chǎn)生電磁干擾，也會影響使^^塊的性能下降，同時，壽命較短。
實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的是針對已有技術(shù)中的缺點，提供一種性能優(yōu)良和小型化的智能化電源監(jiān)控模塊，從而較好的實現(xiàn)上述電源集群的監(jiān)控功能。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案如下
它由一個主采樣板、 一個監(jiān)控主板、多個從采樣板和與多個從采樣板一一對應(yīng)的隔離板組成；所述的主采樣板和從采樣板均由一個單片機芯片及其外圍元件和接在該單片機芯I/O 口上的多個模擬量采樣電路構(gòu)成，并且所述的單片機芯片為帶模擬量隔離的單片機芯片；所述的監(jiān)控主梹包括一個被監(jiān)控主電源的開關(guān)執(zhí)行電路、 一個串行數(shù)據(jù)線與RS485數(shù)據(jù)總線的光隔接口轉(zhuǎn)換電路、 一個總電源變換電路和分電源變換龜路;所述的主采樣板1通過本監(jiān)控主板上的串行數(shù)據(jù)線與RS485數(shù)據(jù)總線的光隔接口轉(zhuǎn)換電路實現(xiàn)與上級計算機的通訊連接；所述的總電源變換電路由降壓變壓器、橋式整流器、電容濾波器和低紋波開關(guān)芯片連接構(gòu)成,其中低紋波開關(guān)芯片的輸出端并聯(lián)分出多個供電端口，該多個供電端口分別與監(jiān)控主板上的分電源變換電路和各隔離板的分電源變換電路的輸入端相接，所述的分電源電路至少由開關(guān)變壓器、二極管整流器、LC濾波器連接構(gòu)成；所述的隔離板由I2C總線的光隔接口電路和從采樣板的標識電路及分電源變換電路構(gòu)成，所述的各從釆樣板通過與其一一對應(yīng)的隔離板上的I2C數(shù)據(jù)總線光隔接口電路與主采樣板實現(xiàn)通訊連接，所述隔離板的分電源變換電路的輸出端與從采樣板的供電端口相接。本實用新型進一步改進的技術(shù)方案如下所述的單片機采用型號為ADUC481的單片機芯片。所述的被監(jiān)控主電源的開關(guān)執(zhí)行電路是一個由光控場效應(yīng)管芯片和大龜流雙向可控硅連接構(gòu)成的光控電子開關(guān)。本實用新型與已有技術(shù)相比的優(yōu)點如下
1、本實用新型的釆樣板采用了帶模擬量隔離的單片機芯片，使單片機可以通過采樣電路在采樣端直接采樣，去掉了光隔器件和輔助電源，減小了模塊體積，也簡化了裝置結(jié)構(gòu)，較好地解決了采樣隔離問題。
42、 本實用新型用主、從隔離采樣的方式實現(xiàn)了對一個主電源和多個輔助電源的密集監(jiān)控，而且它把該多路監(jiān)控模塊分成主采樣板、監(jiān)控主板、隔離板和從采樣板四個部分，用主采樣板實現(xiàn)對主電源的信號采集和對主電源的切斷，用各從采樣板實現(xiàn)對各線性電源的信號采集，用RS幼5數(shù)據(jù)總線實現(xiàn)主采樣板與上級計算機的通訊，并用監(jiān)控主板實現(xiàn)主釆集板與上級計算機的數(shù)據(jù)傳輸隔離，用I2C數(shù)據(jù)線實現(xiàn)從采樣板與主采樣板通訊，并用隔離板實現(xiàn)從采樣板與主采樣板的數(shù)據(jù)傳輸隔離。采用這種結(jié)構(gòu)， 一是數(shù)據(jù)線的結(jié)構(gòu)比較簡單，二是四個板從功能上分開,使增加或減少監(jiān)控數(shù)量都非常方便，即通過增加或取消一一對應(yīng)的隔離板和從采樣板就可實現(xiàn)，使硬件的組配非常靈活，且調(diào)試和檢修也都非常方便。
3、 本實用新型在總電源電路中采用了低紋波開關(guān)芯片，它可以同時等比例驅(qū)動多達10個并聯(lián)的開關(guān)變壓器，使從采樣的監(jiān)控數(shù)量可多達9路，同時，各板的供電都為低紋波，保證了被監(jiān)控對象所受的電磁千擾最小，因此，極大地提高了產(chǎn)品的性價比。
4、 本實用新型由于采用光控場效應(yīng)管驅(qū)動大電流雙向可控硅來控制主路負載的通斷，極大地提高了電子開關(guān)的抗干擾能力。同時由于使用電子開關(guān)，大大延長了開關(guān)壽命，并且極大地減少了機械開關(guān)的電磁干擾。
5、 本實用新型在每一個環(huán)節(jié)上都充分考慮了功耗何題，所以系統(tǒng)功耗很小，同時，又采用厚膜集成，使體積大大減小。
附閣說明
圖l、本實用新型的原理方框圖。
圖2、主采樣板的電路原理圖。
Sa、監(jiān)控主板的電路原理圖。
國4、隔離板的電路原理圖。
圖5、從采樣板電路原理圖。
圖6、雷達電源監(jiān)控裝置的電路原理圖。
具體實施方式
參見圖l,它由一個主采樣板l、 一個監(jiān)控主板2、多個從采樣板3和與多個從采樣板一一對應(yīng)的隔離板4組成。
參見圖2，所述的主采樣板包括單片機芯片1-1,它外圍元件由晶振電路1-2、復(fù)位電路l-3和交流變換電路l-4組成。在所述單片機的I/0口接有以下采樣電路
(1) 電壓VO+的采樣電路，電壓VO+是被監(jiān)控主電源輸出的一個直流大功率高電壓，該電壓通過電阻分壓器1-5送入比較器l-6的正輸入端，由單片機的P10端輸出門坎電壓AIN0送入比較器1"6的負輸入端，該端既是門坎電壓的輸出端，也是采樣信號的輸入端。當采樣電壓VO+高于門坎電壓AI恥時，比較器l-6輸出高電平，則系統(tǒng)需下調(diào)VO+,反之，tfc^器l"^輸出低電平，則系統(tǒng)需上調(diào)V0+,通過調(diào)節(jié)，使VO+始終跟隨設(shè)定值，以實現(xiàn)穩(wěn)壓調(diào)節(jié)。為了過壓保護，在電阻分壓器1-5的輸出端與VCC電源之間接有一個嵌位二極管V4，當V0+過壓超出VCC的+5V電壓時，二極管V4導(dǎo)通，將電阻分壓器1-5的輸出端電壓嵌位在+5V，從而使比較器1"6的正輸入端電壓不超過額定值，起到保護該比較器的作用。
(2) 電壓VI+的采樣電路，VI+是被監(jiān)控主電源輸出的一個正向直流電壓，該電路由電阻分壓器l-7和比較器l-8構(gòu)成。它的采樣原理和電路結(jié)構(gòu)與V0+的相同。
(3) 電壓AUX+的采樣電路，電壓AUX+是被監(jiān)控主電源輸出的一個交流電壓，該電路由電阻分壓器1-9和比較器1-10構(gòu)成。它的采樣原理和電路結(jié)構(gòu)也與VO+的相同，另外，被監(jiān)控電源還需要本采樣板輸出一個過壓
^端adj，當該端超過vcc時，嵌位二極管V6導(dǎo)通，將該端嵌位在vo:
的+5V電壓上。
(4) 電壓VI-的釆樣電路，電壓VI-是被監(jiān)控主電源輸出的一個負向直流電壓，該采樣電路由比較器1-ll構(gòu)成，該比較器正輸入端通過一個電組接地GND,從而輸入一個低電平，當采樣電壓VI-低于該低電平時，該比較器輸出端輸出一個高電平，反之，輸出一個低電平，該采樣信號通過比較器輸出端送入單片機1-1的AIN1端，從而完^3H樣。該采樣龜路過壓保護電路由比較器1-12構(gòu)成，由單片機的DAC1端輸出一個門坎電壓
6入該比較器的正輸入端，當采樣VI-超過門坎電壓時，該比較器輸出高電平，朔其輸入端的二極管V1將該電壓嵌位在+5V,該電壓又傳送到該比較器正輸入端，進而傳送到VI-的采樣輸入端，起到釆樣比較器l-ll的保護作用。
(5) 電壓VFER的采樣電路，電壓VFER是單片機1-1正常工作所需交流電壓AVCC的檢測電壓，該釆樣電路由比較器1-13構(gòu)成。采樣電壓VFER送入該比較器1-13的正輸入端，由單片機的DACO端輸出門坎電壓送入該比較器的負輸入端，其中DACO既是門坎電壓的給定端，又是檢測端，當采樣電壓VFER高于DACO時，該比較器輸出高電平，反之，輸出一個低電平，它輸出的檢測電壓又反饋到DACO端而送入單片機，從而完成采樣。
(6) 溫度電壓TEPM的采樣，電壓TEPM是溫度傳感器輸出的電壓，它采集的是被監(jiān)控主電源的溫度。
上述被監(jiān)控主電源所有的采樣端通過接插件XPO引入本主采樣板。參見圖2、 3,所述的監(jiān)控主板由一個被監(jiān)控主電源的開關(guān)執(zhí)行龜路2-1、 一個串行數(shù)據(jù)線與RS485數(shù)據(jù)總線的光隔接口轉(zhuǎn)換電路2-2、 一個總電源變換電路2-3和二個分電源變換電路2-4、 2-5構(gòu)成。各電路具體構(gòu)成如下
所述的開關(guān)執(zhí)行電路2-1由光控場效應(yīng)管N2和雙向可控硅V9連接構(gòu)成，光控場效應(yīng)管的控制端(2腳)接主采樣板單片機l-l的OC端，雙詢可控硅V9的開關(guān)端Ll、 L0通過接插件XG1引出本模塊，接在負載回路中。當單片機1-1給出開關(guān)啟動信號時，光控場效管N2導(dǎo)通，并通過其4腳輸出驅(qū)動信號給雙向可控硅的控制端，使其導(dǎo)通，則被監(jiān)控主龜源為負載供電，當被監(jiān)控電源(主電源或從電源)出現(xiàn)異常時，單片機1-1立即通過其OC端給跳閘信號，使光控場效應(yīng)管截止，則雙向可控硅V9截止，切斷負載供電回路。單片機1-1通過I2C數(shù)據(jù)線可以得知從采樣板對從電源監(jiān)控的情況，如果有問題，主采樣板同,凼跳閘信號，切斷主電源對負載的供電。
所述的光隔接口轉(zhuǎn)換電路2-2主要由RS485接口轉(zhuǎn)換芯片D1,兩個光耦器件D5、 D6和兩個異或門D2、 D3連接構(gòu)成。所述主采樣板單片機l-l串行口的TXD端是控制RS485接口轉(zhuǎn)換芯片D1發(fā)送與接收數(shù)據(jù)的 控制端，而RXD端是數(shù)據(jù)接收端。當需要開啟接收端RXD時，單片機l-l 通過TXD發(fā)出低電平信號，該信號通過異或門D2和光耦D6送入芯片D1 的使能端DE,使芯片的接收器接通，則RXD端可以監(jiān)聽總線的狀態(tài)，隨 時可以接收數(shù)據(jù)，接收時，總線數(shù)據(jù)通過TR-、 TR+端送入芯片D1，并從 Dl的l腳輸出，經(jīng)異或門D3和光耦D5輸出，從而實現(xiàn)與上級計算機的光隔 通訊連接。所述的RS485總線的TR-、 TR+和IEARTH (地線)端通過接 插件XG2引入本監(jiān)控主板，本監(jiān)控主板與主采樣板的數(shù)據(jù)線和電源線的 連接通過接插件XSO相接。
所述的總電源變換電路由降壓變壓器T3、橋式整流器2-31、電容濾 波H5、 C16和低紋波開關(guān)芯片N1連接構(gòu)成， 220V電兩電壓的火線 LI和零線NI通過接插件XG1引入，該 220V電網(wǎng)電壓經(jīng)過總電源變換電 路的降壓、整流、濾波后，變成直流，再經(jīng)開關(guān)芯片N1逆變成高頻交流 電壓，然后接入分電源變換電路，所述的分電源變換電路2-4由開關(guān)變壓 器T1、 二極管整流器V3、 V4和LC濾波器L3、 C12連接構(gòu)成，總電源變 換電路輸出的高頻交流電壓經(jīng)開關(guān)變壓器T1的耦合及二極管的整流和 LC濾波后變換成+5V直流電壓為電路供電。其中總電源變換電路中韻低 紋波開關(guān)芯片N1具有10個開關(guān)變壓器的驅(qū)動能力，也就是說它可以分別 為W個分電源變換電路供電，以解決多路采樣的供電問題。本監(jiān)控板需 要兩路供電，開關(guān)芯片Nl的輸出端COLA、 COLB分別為本監(jiān)控主板兩 個分電源變換電路2-4、 2-5供電，所述分電源變換電路2-5與24結(jié)構(gòu)相同， 只是在它的輸出端又加了一級穩(wěn)壓芯片D4，使其輸出電壓的波動范圍很 小，滿足光隔接口轉(zhuǎn)換電路2-2的供電要求。為了給多個隔離板上的分電 源變換電路供電，在監(jiān)控主板上可以設(shè)置多個接插件XD1，由它們將 COLA、 CLOB、 VIN2等電源端線分別引入各隔離板。
參見圖2、 4、 5,所述的隔離板由I2C總線的光隔接口電路4-1和從 采樣板的標識電路4-2及分電源變換電路4-3構(gòu)成。主采樣板上單片機 1-1的SCLK和SDA端是I2C數(shù)據(jù)線的接口，它們通過主采樣板6^ # X幼引入監(jiān)控主板，又由監(jiān)控主板上的接插件XD1引入隔離板，再由隔離板的^^件xsi引入從采樣板,從而實現(xiàn)主采樣板與從采樣板12<:數(shù)據(jù)線
的光隔連接。所述主采樣板I2C總線的SCLK信號通過異或門D7、光耦 D8后，從SLCK-1端輸出，并通過接插件XS1送給從采樣板，而主采樣 板送出的數(shù)據(jù)信號SDA通過異或門D9、光耦Dll、 二極管V23后，從 SDA-1端輸出，也通過接插件XS1送入從采樣板，從采樣板回送的數(shù)據(jù) 信號SDA-1通過異或門DIO、光耦D12、 二極管V24回送到主采樣板的 SDA端，從而完成主采樣板與從采樣板的數(shù)據(jù)通訊。所述的M樣梹的 標識電路4-l由三個電阻Rll、 R12、 R13編碼構(gòu)成，每個電阻有* *、 "1"兩個狀態(tài)，"0"為不接，"1"為接入，故可形成三位BCD碼，從 而為各隔離板編號，本隔離板的二進位碼為111，該三位標識信號通過 RX!M、 TXD-1、 OC-l送入從采樣板單片機3-l相應(yīng)的接口，從采樣板 根據(jù)此標識確定為自己編號，以示區(qū)別。所述監(jiān)控主板上為隔離板供電 的CLOA、 CLOB、 VIN2等電源端通過接插件SD1引入隔離板，通過 本痛離板上的分電源變換電路4-3的變換，提供VCOl (+5V)電壓和 VCCI-1 (穩(wěn)壓后的+5V)電壓，并通過接插件XS1引入從采樣板。 參見圖5,所述的從釆樣板與主采樣板的結(jié)構(gòu)和采樣原理均相同。 參見

圖1、 6、雷達電源監(jiān)控裝置設(shè)有多個本電源監(jiān)控模塊，它捫和 中心顯控計算機都連接在RS485的數(shù)據(jù)總線上，從阿而進行數(shù)據(jù)通訊。
權(quán)利要求1、一種智能化電源監(jiān)控模塊，其特征是A、它由一個主采樣板(1)、一個監(jiān)控主板(2)、多個從采樣板(3)和與多個從采樣板一一對應(yīng)的隔離板(4)組成；B、所述的主采樣板(1)和從采樣板(3)均由一個單片機芯片及其外圍元件和接在該單片機芯I/O口上的多個模擬量采樣電路構(gòu)成，并且所述的單片機芯片為帶模擬量隔離的單片機芯片；C、所述的監(jiān)控主板包括一個被監(jiān)控主電源的開關(guān)執(zhí)行電路(2-1)、一個串行數(shù)據(jù)線與RS485數(shù)據(jù)總線的光隔接口轉(zhuǎn)換電路(2-2)、一個總電源變換電路(2-3)和分電源變換電路(2-4)；所述的主采樣板1通過本監(jiān)控主板上的串行數(shù)據(jù)線與RS485數(shù)據(jù)總線的光隔接口轉(zhuǎn)換電路(2-2)實現(xiàn)與上級計算機的通訊連接；所述的總電源變換電路(2-3)由降壓變壓器、橋式整流器、電容濾波器和低紋波開關(guān)芯片連接構(gòu)成，其中低紋波開關(guān)芯片的輸出端并聯(lián)分出多個供電端口，該多個供電端口分別與監(jiān)控主板上的分電源變換電路和各隔離板的分電源變換電路的輸入端相接，所述的分電源電路至少由開關(guān)變壓器、二極管整流器、LC濾波器連接構(gòu)成；D、所述的隔離板(4)由I2C總線的光隔接口電路(4-1)和從采樣板的標識電路(4-2)及分電源變換電路(4-3)構(gòu)成，所述的各從采樣板(3)通過與其一一對應(yīng)的隔離板(4)上的I2C數(shù)據(jù)總線光隔接口電路與主采樣板實現(xiàn)通訊連接，所述隔離板的分電源變換電路(4-3)的輸出端與從采樣板的供電端口相接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能化電源監(jiān)控模塊，其特征是所述的單片機采用型號為ADUC481的單片機芯片。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的智能化電源監(jiān)控模塊，其特征是所述的被監(jiān)控主電源的開關(guān)執(zhí)行電路(2-1)是一個由光控場效應(yīng)管芯片和大電流雙向可控硅連接構(gòu)成的光控電子開關(guān)。
專利摘要本實用新型是一種用于雷達電源監(jiān)控裝置中前端采集及控制的智能化電源監(jiān)控模塊。它由主采樣板、監(jiān)控主板、多個從采樣板和多個隔離板組成。它采用主、從隔離采樣的方式實現(xiàn)了對一個主電源和多個輔助電源的密集監(jiān)控，其采樣板采用了帶模擬量隔離的單片機芯片，使單片機可以通過采樣電路在采樣端直接采樣，去掉了光隔器件和輔助電源，減小了模塊體積，也簡化了裝置結(jié)構(gòu)，較好地解決了采樣隔離問題，同時，本模塊用RS485數(shù)據(jù)總線實現(xiàn)主采樣板與上級計算機的通訊，用I²C數(shù)據(jù)線實現(xiàn)從采樣板與主采樣板通訊，其數(shù)據(jù)線結(jié)構(gòu)比較簡單，且四個板從功能上分開，使增加或減少監(jiān)控數(shù)量的硬件組配非常靈活，且調(diào)試和檢修也都非常方便。
文檔編號G01R31/36GK201417302SQ20092003345
公開日2010年3月3日 申請日期2009年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月9日
發(fā)明者柳會茹, 王東宏, 胡建東 申請人:陜西海博瑞德微電子有限公司