一種基于自診斷型的智能配電時(shí)序器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于自診斷型的智能配電時(shí)序器，上電后，控制器由供電電路將220V交流電轉(zhuǎn)變?yōu)榭刂破骺梢猿惺艿?5V供電?？刂破鞴ぷ骱?，首先讀取存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路內(nèi)的參數(shù)，通過總線地址配置電路配置時(shí)序器自身CAN總線節(jié)點(diǎn)地址；然后自診斷電路上電自診斷，診斷正常后，進(jìn)入配電模式查詢狀態(tài)，根據(jù)不同車載儀器設(shè)備設(shè)置不同配電時(shí)序，并通過數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路存儲(chǔ)配電模式和配電時(shí)序；同時(shí)，將數(shù)據(jù)采集電路采集的負(fù)載電壓、電流和頻率通過總線通信電路上傳給上位機(jī)，來實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)負(fù)載的電壓、電流和頻率參數(shù)。本發(fā)明響應(yīng)快，抗干擾能力強(qiáng)，信號(hào)采集精度高，通用性好，為多路交流負(fù)載的無(wú)人值守配電提供了一種新的有效解決方法。
【專利說明】—種基于自診斷型的智能配電時(shí)序器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于自診斷型的智能配電時(shí)序器，特別是涉及一種按設(shè)定時(shí)序要求為多路儀器設(shè)備分配，輸送交流電的智能配電時(shí)序器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著應(yīng)急指揮車車載儀器設(shè)備增加，各種儀器設(shè)備之間的連接關(guān)系日益復(fù)雜，導(dǎo)致儀器設(shè)備的供電、配電時(shí)序要求越來越高。目前，車載配電器多為手動(dòng)模式，操作繁瑣，無(wú)法滿足儀器設(shè)備對(duì)各種工況時(shí)序需求，且配電出現(xiàn)故障后無(wú)法快速定位、隔離故障，降低了車載配電的智能化和信息化。因此亟需提供一種新型的基于自診斷型的智能配電時(shí)序器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種實(shí)時(shí)監(jiān)控車載儀器設(shè)備用電情況，準(zhǔn)確定位故障時(shí)序器的故障類型和故障碼，滿足交流用電負(fù)載的時(shí)序要求的基于自診斷型的智能配電時(shí)序器。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明一種基于自診斷型的智能配電時(shí)序器，包括控制器、供電電路、自診斷電路、總線通信電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路、總線地址配置電路、數(shù)據(jù)采集電路、驅(qū)動(dòng)控制電路及功率繼電器陣列；
[0005]上電后，控制器由供電電路將220V交流電轉(zhuǎn)變?yōu)榭刂破骺梢猿惺艿?5V供電?？刂破鞴ぷ骱?，首先讀取存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路內(nèi)的參數(shù)，通過總線地址配置電路配置時(shí)序器自身CAN總線節(jié)點(diǎn)地址；然后自診斷電路上電自診斷，診斷正常后，進(jìn)入配電模式查詢狀態(tài)，根據(jù)不同車載儀器設(shè)備設(shè)置不同配電時(shí)序，并通過數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路存儲(chǔ)配電模式和配電時(shí)序；同時(shí)，將數(shù)據(jù)采集電路采集的負(fù)載電壓、電流和頻率通過總線通信電路上傳給上位機(jī)，來實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)負(fù)載的電壓、電流和頻率參數(shù)，當(dāng)某路負(fù)載監(jiān)測(cè)參數(shù)異常且要求切斷供電時(shí)，驅(qū)動(dòng)控制電路驅(qū)動(dòng)功率繼電器陣列在電壓過零點(diǎn)快速切斷該路供電，并通過總線通信電路將故障碼和故障類型上傳給上位機(jī)。
[0006]供電電路包括:第一二極管、第二二極管、第三二極管、濾波器、DC/DC電源模塊、集成運(yùn)放、LM7812、LM7805、MC33064D、以及 LM4040 ；
[0007]220VAC經(jīng)濾波器濾波處理后，輸送給DC/DC電源模塊轉(zhuǎn)換為± 12V輸出，為交流信號(hào)采集集成運(yùn)放供電；24VDC經(jīng)第一二極管和LM7812得到+12V ；DC/DC電源模塊輸出的+12V經(jīng)過第二二極管與LM7812輸出的+12V經(jīng)過第三二極管后并聯(lián)；并聯(lián)后經(jīng)LM4040輸出+5V參考，為控制器模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊供電；并聯(lián)后經(jīng)LM7805輸出+5V，為控制器外設(shè)、控制器內(nèi)核及MC33064D供電；MC33064D監(jiān)控該+5V電壓，并為控制器內(nèi)核提供復(fù)位信號(hào)。
[0008]自診斷電路包括多路復(fù)用開關(guān)⑶4053、多路復(fù)用開關(guān)ADG436BR、以及差分調(diào)理電路；控制器在給定輸出端口加高低邏輯電平，如果多路復(fù)用開關(guān)CD4053反饋輸入口邏輯與給定輸出口邏輯一致，則該電路正常，通過控制選通控制信號(hào)將多路復(fù)用開關(guān)⑶4053切換至正常工作模式，驅(qū)動(dòng)控制電路驅(qū)動(dòng)功率繼電器陣列實(shí)現(xiàn)儀器設(shè)備配電；如果復(fù)用開關(guān)CD4053反饋輸入口邏輯與給定輸出口邏輯不一致，則編碼存儲(chǔ)，并在電壓過零點(diǎn)時(shí)快速切斷所有繼電器，將故障碼和故障類型通過CAN總線上傳；
[0009]控制器控制多路復(fù)用開關(guān)ADG436BR選通控制信號(hào)，將時(shí)序器內(nèi)部參考電壓加入多路復(fù)用開關(guān)ADG436BR，模擬信號(hào)經(jīng)差分調(diào)理電路后送給控制器；如果在誤差范圍內(nèi)，則自檢正常，控制多路復(fù)用開關(guān)ADG436BR切換至正常工作模式；否則編碼存儲(chǔ)，并在電壓過零點(diǎn)時(shí)快速切斷所有繼電器，將故障碼和故障類型通過CAN總線上傳。
[0010]數(shù)據(jù)采集電路包括:差分放大電路、AD通道自診斷電路、偏置電路、濾波及保護(hù)電路、滯回比較電路、保護(hù)電路、1:450的電流互感器和39 Ω功率電阻；
[0011 ] 220VAC首先經(jīng)差分放大電路和AD通道自診斷電路調(diào)整為± 5V以內(nèi)的電壓，送給偏置電路，將雙極性的正弦信號(hào)轉(zhuǎn)換為單極性信號(hào)，最后經(jīng)濾波及保護(hù)電路的濾波消噪和保護(hù)處理后送給控制器，實(shí)現(xiàn)交流電壓采集；
[0012]交流信號(hào)首先經(jīng)差分放大電路和AD通道自診斷電路，然后將差分調(diào)理后的交流信號(hào)送入滯回比較電路，轉(zhuǎn)換為同頻率的脈沖信號(hào)，經(jīng)保護(hù)電路處理后送給控制器，利用控制器的定時(shí)捕捉端口捕獲脈沖信號(hào)，實(shí)現(xiàn)頻率采集；
[0013]O?30A交流電流依次經(jīng)1:450的電流互感器和39 Ω功率電阻，轉(zhuǎn)換為O?2.6V小電壓信號(hào)，然后依次輸送給差分放大電路、AD通道自診斷電路、偏置電路、濾波及保護(hù)電路，最后送入控制器，實(shí)現(xiàn)交流電流采集。
[0014]本發(fā)明通過總線可實(shí)現(xiàn)儀器設(shè)備用電情況的實(shí)時(shí)監(jiān)控，準(zhǔn)確定位時(shí)序器故障類型和故障碼，從而可以快速隔離故障，提高了靈活性、可維修性和可靠性；通過總線可實(shí)現(xiàn)配電模式的選擇，配電時(shí)序的設(shè)置，滿足不同交流用電負(fù)載的時(shí)序需求，提高了車載配電的智能化和信息化。應(yīng)用表明，交流智能配電時(shí)序器響應(yīng)快，抗干擾能力強(qiáng)，信號(hào)采集精度高，通用性好，為多路交流負(fù)載的無(wú)人值守配電提供了一種新的有效解決方法。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明所提供的一種基于自診斷型的智能配電時(shí)序器的總體示意圖。
[0016]圖2為本發(fā)明所提供的一種供電電路的示意圖。
[0017]圖3為本發(fā)明所提供的一種自診斷電路的示意圖。
[0018]圖4為本發(fā)明所提供的一種數(shù)據(jù)采集電路的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0020]本發(fā)明包括控制器1、供電電路2、自診斷電路3、總線通信電路4、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路5、總線地址配置電路7、數(shù)據(jù)采集電路8、驅(qū)動(dòng)控制電路6及功率繼電器陣列9，見圖1。智能配電系統(tǒng)配有多個(gè)相同串/并聯(lián)工作的交流智能配電時(shí)序器,通過設(shè)置時(shí)序器CAN總線節(jié)點(diǎn)對(duì)其進(jìn)行區(qū)分。時(shí)序器上電后，控制器I由供電電路2將220V交流電轉(zhuǎn)變?yōu)榭刂破骺梢猿惺艿?5V供電。控制器工作后，首先讀取存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路4內(nèi)的參數(shù)，通過總線地址配置電路7配置時(shí)序器自身CAN總線節(jié)點(diǎn)地址；然后自診斷電路3上電自診斷，診斷正常后，進(jìn)入配電模式查詢狀態(tài)，根據(jù)不同車載儀器設(shè)備設(shè)置不同配電時(shí)序，并通過數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路5存儲(chǔ)配電模式和配電時(shí)序；同時(shí)，將數(shù)據(jù)采集電路8采集的負(fù)載電壓、電流和頻率通過總線通信電路4上傳給上位機(jī)，來實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)負(fù)載的電壓、電流和頻率參數(shù)，當(dāng)某路負(fù)載監(jiān)測(cè)參數(shù)異常且要求切斷供電時(shí)，驅(qū)動(dòng)控制電路6驅(qū)動(dòng)功率繼電器陣列9在電壓過零點(diǎn)快速切斷該路供電，并通過總線通信電路4將故障碼和故障類型上傳給上位機(jī)，從而提高了車載儀器設(shè)備使用安全性。
[0021]如圖2所示，供電電路包括:第一二極管、第二二極管、第三二極管、濾波器、DC/DC電源模塊、集成運(yùn)放、LM7812、LM7805、MC33064D、以及 LM4040 ；
[0022]220VAC經(jīng)濾波器濾波處理后，輸送給DC/DC電源模塊轉(zhuǎn)換為土 12V輸出，為交流信號(hào)采集集成運(yùn)放供電；24VDC經(jīng)第一二極管和LM7812得到+12V，
[0023]DC/DC電源模塊輸出的+12V經(jīng)過第二二極管與LM7812輸出的+12V經(jīng)過第三二極管后并聯(lián)；并聯(lián)后經(jīng)LM4040輸出+5V參考，為控制器模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊供電；并聯(lián)后經(jīng)LM7805輸出+5V，為控制器外設(shè)、控制器內(nèi)核及MC33064D供電；MC33064D監(jiān)控該+5V電壓，并為控制器內(nèi)核提供復(fù)位信號(hào)；正常工作時(shí)24VDC懸空，方便時(shí)序器單機(jī)調(diào)試及車載智能配電系統(tǒng)調(diào)試。
[0024]如圖3所示，自診斷電路主要涉及板級(jí)自診斷，采用可靠易于實(shí)現(xiàn)的硬件參考給定判斷方式實(shí)現(xiàn)，自診斷電路主要有AD通道和通用I/O端口自診斷兩部分。自診斷電路包括多路復(fù)用開關(guān)⑶4053、多路復(fù)用開關(guān)ADG436BR、以及差分調(diào)理電路；
[0025]AD通道自診斷時(shí)，控制器在給定輸出端口加高低邏輯電平，如果多路復(fù)用開關(guān)⑶4053反饋輸入口邏輯與給定輸出口邏輯一致，則該電路正常，通過控制選通控制信號(hào)將多路復(fù)用開關(guān)CD4053切換至正常工作模式，驅(qū)動(dòng)控制電路驅(qū)動(dòng)繼電器陣列實(shí)現(xiàn)儀器設(shè)備配電；如果復(fù)用開關(guān)CD4053反饋輸入口邏輯與給定輸出口邏輯不一致，則編碼存儲(chǔ)，并在電壓過零點(diǎn)時(shí)快速切斷所有繼電器，將故障碼和故障類型通過CAN總線上傳；
[0026]AD端口自診斷時(shí)，控制器控制多路復(fù)用開關(guān)ADG436BR選通控制信號(hào)，將時(shí)序器內(nèi)部參考電壓加入多路復(fù)用開關(guān)ADG436BR，模擬信號(hào)經(jīng)差分調(diào)理電路后送給控制器；如果在誤差范圍內(nèi)，則自檢正常，控制多路復(fù)用開關(guān)ADG436BR切換至正常工作模式；否則編碼存儲(chǔ)，并在電壓過零點(diǎn)時(shí)快速切斷所有繼電器，將故障碼和故障類型通過CAN總線上傳。
[0027]如圖4所示，數(shù)據(jù)采集電路包括差分放大電路、AD通道自診斷電路、偏置電路、濾波及保護(hù)電路、滯回比較電路、保護(hù)電路、1:450的電流互感器和39Ω功率電阻；
[0028]交流電壓采集:交流電壓信號(hào)由于幅值較大，電網(wǎng)不穩(wěn)定，含有高次諧波，易引入共模信號(hào)，且極性有正有負(fù)，采集電路選用差分調(diào)理電路，集成運(yùn)放選用雙電源供電；220VAC首先經(jīng)差分放大電路和AD通道自診斷電路調(diào)整為± 5V以內(nèi)的電壓，送給偏置電路，將雙極性的正弦信號(hào)轉(zhuǎn)換為單極性信號(hào)，最后經(jīng)濾波及保護(hù)電路的濾波消噪和保護(hù)處理后送給控制器，實(shí)現(xiàn)交流電壓采集；
[0029]頻率采集:交流信號(hào)首先經(jīng)差分放大電路和AD通道自診斷電路，然后將差分調(diào)理后的交流信號(hào)送入滯回比較電路，轉(zhuǎn)換為同頻率的脈沖信號(hào)，經(jīng)保護(hù)電路處理后送給控制器，利用控制器的定時(shí)捕捉端口捕獲脈沖信號(hào)，實(shí)現(xiàn)頻率采集；
[0030]交流電流采集:交流電流信號(hào)采集一般采用霍爾電流傳感器將交流信號(hào)轉(zhuǎn)換成直流小信號(hào)，經(jīng)采樣電阻轉(zhuǎn)換、調(diào)理后送入單片機(jī)處理。此種方式需要隔離電源給傳感器供電，成本較高。本發(fā)明將O?30A交流電流依次經(jīng)1:450的電流互感器和39 Ω功率電阻，轉(zhuǎn)換為O?2.6V小電壓信號(hào)，然后依次輸送給差分放大電路、AD通道自診斷電路、偏置電路、濾波及保護(hù)電路，最后送入控制器，實(shí)現(xiàn)交流電流采集。
【權(quán)利要求】
1.一種基于自診斷型的智能配電時(shí)序器，其特征在于:包括控制器、供電電路、自診斷電路、總線通信電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路、總線地址配置電路、數(shù)據(jù)采集電路、驅(qū)動(dòng)控制電路及功率繼電器陣列； 上電后，控制器由供電電路將220V交流電轉(zhuǎn)變?yōu)榭刂破骺梢猿惺艿?5V供電?？刂破鞴ぷ骱螅紫茸x取存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路內(nèi)的參數(shù)，通過總線地址配置電路配置時(shí)序器自身CAN總線節(jié)點(diǎn)地址；然后自診斷電路上電自診斷，診斷正常后，進(jìn)入配電模式查詢狀態(tài)，根據(jù)不同車載儀器設(shè)備設(shè)置不同配電時(shí)序，并通過數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路存儲(chǔ)配電模式和配電時(shí)序；同時(shí)，將數(shù)據(jù)采集電路采集的負(fù)載電壓、電流和頻率通過總線通信電路上傳給上位機(jī)，來實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)負(fù)載的電壓、電流和頻率參數(shù)，當(dāng)某路負(fù)載監(jiān)測(cè)參數(shù)異常且要求切斷供電時(shí)，驅(qū)動(dòng)控制電路驅(qū)動(dòng)功率繼電器陣列在電壓過零點(diǎn)快速切斷該路供電，并通過總線通信電路將故障碼和故障類型上傳給上位機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于自診斷型的智能配電時(shí)序器，其特征在于:所述供電電路包括:第一二極管、第二二極管、第三二極管、濾波器、DC/DC電源模塊、集成運(yùn)放、LM7812、LM7805、MC33064D、以及 LM4040 ； 220VAC經(jīng)濾波器濾波處理后，輸送給DC/DC電源模塊轉(zhuǎn)換為± 12V輸出，為交流信號(hào)采集集成運(yùn)放供電；24VDC經(jīng)第一二極管和LM7812得到+12V ；DC/DC電源模塊輸出的+12V經(jīng)過第二二極管與LM7812輸出的+12V經(jīng)過第三二極管后并聯(lián)；并聯(lián)后經(jīng)LM4040輸出+5V參考，為控制器模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊供電；并聯(lián)后經(jīng)LM7805輸出+5V，為控制器外設(shè)、控制器內(nèi)核及MC33064D供電；MC33064D監(jiān)控該+5V電壓，并為控制器內(nèi)核提供復(fù)位信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于自診斷型的智能配電時(shí)序器，其特征在于:所述自診斷電路包括多路復(fù)用開關(guān)⑶4053、多路復(fù)用開關(guān)ADG436BR、以及差分調(diào)理電路；控制器在給定輸出端口加高低邏輯電平，如果多路復(fù)用開關(guān)CD4053反饋輸入口邏輯與給定輸出口邏輯一致，則該電路正常，通過控制選通控制信號(hào)將多路復(fù)用開關(guān)CD4053切換至正常工作模式，驅(qū)動(dòng)控制電路驅(qū)動(dòng)功率繼電器陣列實(shí)現(xiàn)儀器設(shè)備配電；如果復(fù)用開關(guān)CD4053反饋輸入口邏輯與給定輸出口邏輯不一致，則編碼存儲(chǔ)，并在電壓過零點(diǎn)時(shí)快速切斷所有繼電器，將故障碼和故障類型通過CAN總線上傳； 控制器控制多路復(fù)用開關(guān)ADG436BR選通控制信號(hào)，將時(shí)序器內(nèi)部參考電壓加入多路復(fù)用開關(guān)ADG436BR，模擬信號(hào)經(jīng)差分調(diào)理電路后送給控制器；如果在誤差范圍內(nèi)，則自檢正常，控制多路復(fù)用開關(guān)ADG436BR切換至正常工作模式；否則編碼存儲(chǔ)，并在電壓過零點(diǎn)時(shí)快速切斷所有繼電器，將故障碼和故障類型通過CAN總線上傳。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于自診斷型的智能配電時(shí)序器，其特征在于:所述數(shù)據(jù)采集電路包括:差分放大電路、AD通道自診斷電路、偏置電路、濾波及保護(hù)電路、滯回比較電路、保護(hù)電路、1:450的電流互感器和39 Ω功率電阻； 220VAC首先經(jīng)差分放大電路和AD通道自診斷電路調(diào)整為± 5V以內(nèi)的電壓，送給偏置電路，將雙極性的正弦信號(hào)轉(zhuǎn)換為單極性信號(hào)，最后經(jīng)濾波及保護(hù)電路的濾波消噪和保護(hù)處理后 送給控制器，實(shí)現(xiàn)交流電壓采集； 交流信號(hào)首先經(jīng)差分放大電路和AD通道自診斷電路，然后將差分調(diào)理后的交流信號(hào)送入滯回比較電路，轉(zhuǎn)換為同頻率的脈沖信號(hào)，經(jīng)保護(hù)電路處理后送給控制器，利用控制器的定時(shí)捕捉端口捕獲脈沖信號(hào)，實(shí)現(xiàn)頻率采集；O~30A交流電流依次經(jīng)1:450的電流互感器和39 Ω功率電阻，轉(zhuǎn)換為O~2.6V小電壓信號(hào)，然后依次輸送給差分放大電路、AD通道自診斷電路、偏置電路、濾波及保護(hù)電路，最后送入控制器，實(shí)現(xiàn)交流電 流采集。
【文檔編號(hào)】G05B19/04GK103592855SQ201210288591
【公開日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2012年8月14日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月14日
【發(fā)明者】王鳳國(guó), 駱志偉, 張春雷 申請(qǐng)人:北京航天發(fā)射技術(shù)研究所, 中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院