變頻工頻在線切換裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的變頻工頻在線切換裝置，它包括電源模塊、處理模塊、EEPROM、輸出模塊、信號(hào)采集模塊、開關(guān)信號(hào)輸入電路、顯示模塊，處理模塊包括中央處理器和兩路RS485通信電路，兩路RS485通信電路分別電連接到中央處理器上；信號(hào)采集模塊包括4路信號(hào)采集電路，他們均連接到中央處理器上；所述的開關(guān)信號(hào)輸入電路和EEPROM分別電連接到中央處理器上；所述的輸出模塊包括連接到中央處理器上的兩路繼電器輸出模塊；所述的顯示模塊包括顯示電路和顯示屏；所述的電源模塊為整個(gè)裝置提供3路5V電力供應(yīng)。本發(fā)明通過實(shí)時(shí)采集變頻的信號(hào)，通過中央處理器和PLC的控制，實(shí)現(xiàn)了變頻器工變頻狀態(tài)的低壓啟動(dòng)和軟切換。
【專利說明】變頻工頻在線切換裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種切換器，尤其涉及一種變頻工頻在線切換裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]電機(jī)從變頻狀態(tài)轉(zhuǎn)換為工頻狀態(tài)時(shí)，大多采用直接切換，由于變頻狀態(tài)時(shí)變頻器的輸出波形相位與工頻交流電之間的相位不相同，會(huì)造成很大的瞬間沖擊電流，對供電電網(wǎng)、供電設(shè)備、電機(jī)都有很大的影響，雖然目前市面上也有切換控制器，但是這些切換控制器僅僅能夠?qū)崿F(xiàn)狀態(tài)切換，不能實(shí)現(xiàn)對某一臺(tái)變頻器的專門跟蹤和控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提供了變頻工頻在線切換裝置，解決了切換過程中產(chǎn)生沖擊電流的問題，并且能夠?qū)崿F(xiàn)對變頻器變頻狀態(tài)的顯示和控制。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明方案包括:變頻工頻在線切換裝置，其特征在于，包括電源模塊、處理模塊、EEPROM、輸出模塊、信號(hào)采集模塊、開關(guān)信號(hào)輸入電路、顯示模塊，所述的處理模塊包括中央處理器和通信模塊，所述的通信模塊包括兩路RS485通信電路，所述的兩路RS485通信電路分別電連接到中央處理器上；所述的信號(hào)采集模塊包括4路信號(hào)采集電路，所述的4路信號(hào)采集電路分別連接到中央處理器上；所述的開關(guān)信號(hào)輸入電路和EEPROM分別電連接到中央處理器上；所述的輸出模塊包括兩路繼電器輸出模塊，所述的兩路繼電器輸出模塊分別電連接到中央處理器上；所述的顯示模塊包括顯示電路和顯示屏，所述的顯示電路分別連接中央處理器和顯示屏；所述的電源模塊為整個(gè)裝置提供3路5V電力供應(yīng)。
[0005]進(jìn)一步的，所述的顯示屏采用3.2寸的TFT液晶顯示器。
[0006]進(jìn)一步的，所述的中央處理器采用32位ARM芯片STM32F103。
[0007]進(jìn)一步的，所述的電源模塊包括變壓器T、整流濾波電路、RCD電路、反饋發(fā)射電路、反饋接收電路、第一電壓輸出電路、第二電壓輸出電路和第三電壓輸出電路，所述的整流濾波電路的輸入端通過扼流線圈連接到220V交流電源上，整流濾波電路的輸出端與RCD電路的輸入端連接，反饋接收電路、第一電壓輸出電路、第二電壓輸出電路和第三電壓輸出電路分別通過變壓器與RCD電路的輸出端連接，所述反饋發(fā)射電路的輸入端與第一電壓輸出電路連接，反饋發(fā)射電路的輸出端與反饋接收電路連接，反饋接收電路通過電源控制器與整流濾波電路的輸出端連接。
[0008]進(jìn)一步的，所述的信號(hào)采集電路包括電阻R16、電阻R17、電阻R18、電阻R19、電阻R20、電阻R21、電阻R22、電阻R23、電阻R24、電容C18、電容C19、電容C20、電容C21、電容C22、電容C23、電容C24、三極管Q1、二極管D7、二極管D8、二極管D9、二極管D10、二極管D11、二極管D12、光耦U2、施密特觸發(fā)器CD4093，R16的一端連接第一輸入端，R16的另一端連接D7的正極，R17的一端連接第二輸入端，R17的另一端連接D8的負(fù)極，D9的正極連接D7負(fù)極，D9的負(fù)極連接DlO的負(fù)極，DlO的正極分別連接Dll正極和D12正極，Dll的負(fù)極連接Ql基極，D12負(fù)極連接Ql發(fā)射極；C18的兩端分別連接D7正極和D8負(fù)極，C19的兩端分別連接D7負(fù)極和D8正極，C20和C21分別與DlO并聯(lián)，C22的一端連接Ql基極，C22另一端連接Dll正極，C23 一端連接⑶4093的第一引腳，C23另一端接地，C24與C23并聯(lián)；U2的第一引腳連接Ql發(fā)射極，U2的第三引腳連接D6正極，U2的第四引腳接地，U2的第六引腳通過電阻R23連接5V電源；R18的一端連接D7負(fù)極，R18另一端分別連接R19 —端和R20 —端，R19另一端連接Dll正極，R20另一端連接Ql基極，R21 —端連接D9負(fù)極，R21另一端連接Ql集電極，R22的兩端分別連接Ql基極和Ql發(fā)射極，R24的一端連接U2的第六引腳，R24另一端連接⑶4093的第一引腳KD4093的第一引腳和第二引腳連接，⑶4093的第三引腳連接輸出端，⑶4093的第七引腳接地，⑶4093的第十四引腳接5V電源。
[0009]進(jìn)一步的，所述的RS485通信電路包括RS485通信芯片ADM2483和外圍電路，通信芯片的第一引腳、第七引腳和第十六引腳分別接到5V電源上，通信芯片的第二引腳和第八弓丨腳數(shù)字接地，通信芯片的第九引腳和第十五引腳接地，通信芯片的第三引腳與RX端口連接，通信芯片的第六引腳與TX端口連接，通信芯片的第十二引腳通過電阻R25連接到5V電源上，通信芯片的第十三引腳通過電阻R28接地，通信芯片的第四引腳和第五引腳連接；所述的外圍電路包括電容C25、電容C26、電阻R30、電阻R31、數(shù)字芯片74HC14、二極管D13、二極管D14、電容C27、電阻R29，電容C25的正極接5V電源，C25的負(fù)極數(shù)字接地，C26的一端接5V電源，C26的另一端接地，數(shù)字芯片的第十四引腳接3V電源，數(shù)字芯片的第七引腳數(shù)字接地，數(shù)字芯片的第一引腳接RX端口，數(shù)字芯片的第三引腳和第五引腳接TX端口，數(shù)字芯片的第二引腳通過電阻R31與D16的正極連接，數(shù)字芯片的第四引腳通過電阻R30與D15的正極連接，D15的負(fù)極和D16的負(fù)極分別數(shù)字接地，數(shù)字芯片的第六引腳連接通信芯片的第四引腳，R26的兩端分別連接通信芯片的第十二引腳和第一輸入端口，R27的兩端分別連接通信芯片的第十三引腳和第二輸入端口，D13的一端連接第一輸入端口，另一端接地，D14的一端連接第二輸入端口，另一端接地，R29的一端連接ETH接口，另一端接地，C27與R29并連。
[0010]進(jìn)一步的，所述的開關(guān)信號(hào)輸入電路包括電阻R32、電阻R33、電阻R34、電阻R35、電阻R36、電容C28、電容C29、電容C30、電容C31、電容C32、二極管D17、二極管D18、二極管D19、二極管D20和光耦U3，R32的一端連接輸入端1，R32另一端連接D17正極，R33的一端連接輸入端2，R33另一端連接D18正極，C28兩端分別連接D17負(fù)極和D18負(fù)極，C29和C30分別與C28并聯(lián)，D19的正極連接D18負(fù)極，D19負(fù)極連接D17負(fù)極，R34的兩端分別連接D17負(fù)極和D20負(fù)極，D20正極連接D18負(fù)極，U3第一引腳連接D20負(fù)極，U3第三引腳連接D20正極，U3第四引腳數(shù)字接地，U3第六引腳通過電阻R35接5V電源，R36兩端分別連接U3第六引腳和輸出端，C31 一端接輸出端，C31另一端數(shù)字接地，C32與C31并聯(lián)。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明通過實(shí)時(shí)采集變頻的信號(hào)，通過中央處理器和PLC的控制，實(shí)現(xiàn)了變頻器工變頻狀態(tài)的低壓啟動(dòng)和軟切換，避免了硬切換時(shí)產(chǎn)生沖擊電流的問題，有效的保護(hù)了電力設(shè)備，大大延長了電力設(shè)備的使用壽命，而且，本發(fā)明還能將變頻的狀態(tài)、操作過程實(shí)時(shí)顯示在顯示屏上，對設(shè)備狀態(tài)和變頻的整個(gè)過程形成了直觀、準(zhǔn)確的控制，大大的提聞了效率。
【專利附圖】

【附圖說明】[0012]圖1是本發(fā)明的原理框圖；
圖2是本發(fā)明電源模塊的電路原理圖；
圖3是本發(fā)明一路信號(hào)采集電路原理圖；
圖4是本發(fā)明一路RS485通信電路原理圖；
圖5是本發(fā)明開關(guān)信號(hào)輸入電路原理圖；
圖6是本發(fā)明使用狀態(tài)時(shí)的連接關(guān)系示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施進(jìn)行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的實(shí)施示例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0014]如圖1所示的變頻工頻在線切換裝置，它包括電源模塊、處理模塊、EEPROM、輸出模塊、信號(hào)采集模塊、開關(guān)信號(hào)輸入電路、顯示模塊，所述的處理模塊包括中央處理器和通信模塊，所述的中央處理器采用32位ARM芯片STM32F103，所述的通信模塊包括兩路RS485通信電路，所述的兩路RS485通信電路分別電連接到中央處理器上；所述的信號(hào)采集模塊包括4路信號(hào)采集電路，所述的4路信號(hào)采集電路分別連接到中央處理器上；所述的開關(guān)信號(hào)輸入電路和EEPROM分別電連接到中央處理器上；所述的輸出模塊包括兩路繼電器輸出模塊，所述的兩路繼電器輸出模塊分別電連接到中央處理器上；所述的顯示模塊包括顯示電路和顯示屏，所述的顯示電路分別連接中央處理器和顯示屏；所述的電源模塊為整個(gè)裝置提供3路5V電力供應(yīng)。
[0015]如圖2所示，所述的電源模塊包括變壓器T、整流濾波電路、RCD電路、反饋發(fā)射電路、反饋接收電路、第一電壓輸出電路、第二電壓輸出電路和第三電壓輸出電路，所述的整流濾波電路的輸入端通過扼流線圈連接到220V交流電源上，整流濾波電路的輸出端與RCD電路的輸入端連接，反饋接收電路、第一電壓輸出電路、第二電壓輸出電路和第三電壓輸出電路分別通過變壓器與RCD電路的輸出端連接，所述反饋發(fā)射電路的輸入端與第一電壓輸出電路連接，反饋發(fā)射電路的輸出端與反饋接收電路連接，反饋接收電路通過電源控制器與整流濾波電路的輸出端連接。
[0016]所述的變壓器T包括第一繞組、第二繞組、第三繞組、第四繞組和第五繞組，所述的第一繞組為輸入端并設(shè)有輸入端口 I和輸入端口 2，所述的第二繞組為輸出端并設(shè)有輸出端口 3和輸出端口 4，所述的第三繞組為輸出端并設(shè)有輸出端口 5和輸出端口 6，所述的第四繞組為輸出端并設(shè)有輸出端口 7和輸出端口 8，所述的第五繞組為輸出端并設(shè)有輸出端口 9和輸出端口 10。
[0017]所述的整流濾波電路包括整流橋BD1，電容Cl和電阻R1，主要起到整流和濾波的作用，BDl的兩個(gè)輸入端分別與扼流線圈LlX的兩個(gè)輸出端連接，LlX的一個(gè)輸入端通過保險(xiǎn)絲FSl與火線連接，LlX的另一個(gè)輸入端通過熱敏電阻RTH與零線連接，所述的電容Cl分別與整流橋BDl的兩個(gè)輸出端連接，且電容Cl的負(fù)極接地，電阻Rl與電容Cl并聯(lián)，其中，扼流線圈LlX可以消除供電端的共模干擾，保險(xiǎn)絲FSl起過流過載保護(hù)作用，熱敏電阻RTH起限流作用。
[0018]所述的RCD電路包括二極管D1、二極管D2、電容C2、電阻R2和電阻R3，主要用來吸收產(chǎn)生的瞬間尖峰電壓，從而保護(hù)變壓器和控制芯片。Dl的正極分別與電容Cl正極和變壓器T輸入端口 I連接，Dl的負(fù)極與R3的一端連接，R3的另一端與D2的負(fù)極連接，D2的正極與變壓器T的輸入端口 2連接，電容C2和電阻R2分別與Dl并聯(lián)。
[0019]所述的第一電壓輸出電路包括二極管D3、電阻R4、電容C3、電容C4、電容C5、電阻R5、電感L1、電容C6和電容C7，D3為快速整流二極管，起到整流作用，C3起抑制震蕩的作用，保護(hù)整流二極管，c4為穩(wěn)壓前級濾波電容，吸收電壓雜波，R5為假負(fù)載，防止后級空載時(shí)電源震蕩，C7為輸出濾波電容，消除電壓紋波和雜波，LI為輸出電感，起濾波作用。D3的正極與變壓器T的輸出端口 3連接，D3的負(fù)極通過保險(xiǎn)絲FS2連接到LI的一端，LI的另一端連接到第一電壓正極輸出口，R4的一端與D3的正極連接，R4的另一端與C3的一端連接，C3的另一端與D3的負(fù)極連接，C4的正極與D3的負(fù)極連接，C4的負(fù)極與第一電壓負(fù)極輸出口連接，C5的一端與變壓器T的輸入端口 I連接，C5的另一端與C4的負(fù)極連接，R5與C4并聯(lián)，C6的正極與第一電壓正極輸出口連接，C6的負(fù)極與第一電壓負(fù)極輸出口連接，C7與C6并聯(lián)。
[0020]所述的反饋發(fā)射電路包括電阻R6、電阻R7、電阻R8、電阻R9、電阻R10、電容C8、可控精密穩(wěn)壓源TL431、光耦合器U1，用來保證在負(fù)載變化時(shí)保證輸出電壓，其中TL431為基準(zhǔn)源，R7、R9、R10構(gòu)成采集調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)，R6為限流電阻，R8為保護(hù)電阻，保護(hù)光耦Ul的輸入端，光耦Ul保證前后級電路的隔離和反饋信號(hào)的傳遞，CS為反饋電路的濾波電容，防止干擾。R6的一端與C4的正極連接，R6的另一端與Ul的第一輸入端連接，R8的兩端分別與Ul第一輸入端和Ul第二輸入端連接,R7的一端與第一電壓正極輸出口連接,R7的另一端分別與TL431的B極和C8 —端連接，C8的另一端與Ul的第二輸入端連接，TL431的K極與Ul的第二輸入端連接，TL431的A極與RlO的一端連接，RlO的另一端與R9的一端連接，R9的另一端與TL431的B極連接，TL431的A極還與第一電壓負(fù)極輸出口連接。
[0021]所述的反饋接收電路包括二極管D4、電容C9、電容C10、電容C11、電阻R11、電阻R12，D4為快速整流二極管；C9、C10、C11為濾波電路，Rll為限流電阻，抑制電容ClO的充電電流，D4的正極與變壓器T的輸出端口 9連接，D4的負(fù)極與C9的正極連接，C9的負(fù)極接地，Rll的一端與電源控制器T0P244的C端口連接，Rll的另一端與ClO的正極連接，ClO的負(fù)極接地，Cll的一端與電源控制器T0P244的C端口連接，Cll的另一端接地，R12的一端與電源控制器T0P244的X端口連接，R12的另一端接地，變壓器T的輸出端口 10、電源控制器T0P244的F端口、電源控制器T0P244的S端口分別接地，電源控制器T0P244的D端口連接到變壓器T的輸入端口 2上，電源控制器T0P244的L端口通過電阻R13與電容Cl的正極連接，Ul的兩個(gè)輸出端分別與D4的負(fù)極和電源控制器T0P244的C端口連接，其中，T0P244產(chǎn)生PWM信號(hào)，R13為現(xiàn)電壓采集限流電阻。
[0022]所述的第二電壓輸出電路包括二極管D5、電阻R14、電容C12、電容C13、電容C14、三端穩(wěn)壓集成電路U2，U2保證輸出電壓穩(wěn)定，D5為快速整流二極管，起到整流作用，C13、C14為輸出濾波電容，消除電壓紋波和雜波，C12為穩(wěn)壓前級濾波電容，吸收電壓雜波，R14為假負(fù)載，防止后級空載時(shí)電源震蕩的作用。D5的正極與變壓器T的輸出端口 5連接，D5的負(fù)極與C12的正極連接，C12的負(fù)極與變壓器T的輸出端口 6連接，R14與C12并聯(lián)，U2的輸入引腳與D5的負(fù)極連接，U2的輸出引腳通過保險(xiǎn)絲FS3與第二電壓正極輸出口連接，U2的接地引腳與第二電壓負(fù)極輸出口連接，C13的正極與第二電壓正極輸出口連接，C13的負(fù)極與第二電壓負(fù)極輸出口連接，C14與C13并聯(lián)，C12的負(fù)極還與C13的負(fù)極連接。[0023]所述的第三電壓輸出電路包括二極管D6、電阻R15、電容C15、電容C16、電容C17、三端穩(wěn)壓集成電路U3，U3保證輸出電壓穩(wěn)定，D6為快速整流二極管，起到整流作用，C16、C17為輸出濾波電容，消除電壓紋波和雜波，C15為穩(wěn)壓前級濾波電容，吸收電壓雜波，R15為假負(fù)載，防止后級空載時(shí)電源震蕩的作用。D6的正極與變壓器T的輸出端口 7連接，D6的負(fù)極與C15的正極連接，C15的負(fù)極與變壓器T的輸出端口 8連接，R15與C15并聯(lián)，U3的輸入引腳與D6的負(fù)極連接，U3的輸出引腳通過保險(xiǎn)絲FS4與第三電壓正極輸出口連接，U3的接地引腳與第三電壓負(fù)極輸出口連接，C16的正極與第三電壓正極輸出口連接，C16的負(fù)極與第三電壓負(fù)極輸出口連接，C17與C16并聯(lián)，C15的負(fù)極還與C17的負(fù)極連接。
[0024]優(yōu)選的，F(xiàn)S2、FS3、FS4為自恢復(fù)保險(xiǎn)絲，防止輸出過載或短路，所述的三端穩(wěn)壓集成電路U2和三端穩(wěn)壓集成電路U3均采用型號(hào)為7805的三端穩(wěn)壓集成電路，所述的電容Cl、電容C4、電容C6、電容C9、電容C10、電容C12、電容C13、電容C15、電容C16均為極性電容，所述的電阻RlO為可變電阻器。
[0025]當(dāng)220V交流電接入后，經(jīng)過整流、濾波、降壓、穩(wěn)壓、電源控制等一系列處理后，從第一電壓輸出端輸出5V、2A的直流電壓，從第二電壓輸出端輸出5V、0.2A的直流電壓，從第三電壓輸出端輸出5V、0.2A的直流電壓。
[0026]信號(hào)采集模塊包括4路相同的信號(hào)采集電路，如圖3所示，所述的信號(hào)采集電路包括電阻R16、電阻R17、電阻R18、電阻R19、電阻R20、電阻R21、電阻R22、電阻R23、電阻R24、電容C18、電容C19、電容C20、電容C21、電容C22、電容C23、電容C24、三極管Q1、二極管D7、二極管D8、二極管D9、二極管D10、二極管Dl 1、二極管D12、光耦U2和施密特觸發(fā)器CD4093，
R16的一端連接第一輸入端，R16的另一端連接D7的正極，R17的一端連接第二輸入端，R17的另一端連接D8的負(fù)極，D9的正極連接D7負(fù)極，D9的負(fù)極連接DlO的負(fù)極，DlO的正極分別連接Dll正極和D12正極，Dll的負(fù)極連接Ql基極，D12負(fù)極連接Ql發(fā)射極；
C18的兩端分別連接D7正極和D8負(fù)極，C19的兩端分別連接D7負(fù)極和D8正極，C20和C21分別與DlO并聯(lián)，C22的一端連接Ql基極，C22另一端連接Dll正極，C23 一端連接⑶4093的第一引腳，C23另一端接地，C24與C23并聯(lián)；
U2的第一引腳連接Ql發(fā)射極，U2的第三引腳連接D6正極，U2的第四引腳接地，U2的第六引腳通過電阻R23連接5V電源；
R18的一端連接D7負(fù)極，R18另一端分別連接R19 —端和R20 —端，R19另一端連接Dll正極，R20另一端連接Ql基極，R21 一端連接D9負(fù)極，R21另一端連接Ql集電極，R22的兩端分別連接Ql基極和Ql發(fā)射極，R24的一端連接U2的第六引腳，R24另一端連接⑶4093的第一引腳；
⑶4093的第一引腳和第二引腳連接，⑶4093的第三引腳連接輸出端，⑶4093的第七引腳接地，⑶4093的第十四引腳接5V電源。
[0027]在上述電路中，所述的5V電源通過一個(gè)電容接地，該電容用來去耦和整形，可以把電源的不穩(wěn)定現(xiàn)象對電路的影響減弱，所述U2的型號(hào)為TLP185，所述的DlO和Dll均為穩(wěn)壓二極管，所述的Ql為NPN型三極管。
[0028]完整的信號(hào)采集電路由四個(gè)獨(dú)立的上述電路構(gòu)成，該電路第一輸入端和第二輸入端分別連接變頻器電源的輸入端和輸出端，通過上述電路轉(zhuǎn)變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)的TTL電平信號(hào)至CPU單元，該電路中: R16、R17構(gòu)成降壓采集電路，實(shí)現(xiàn)對380V輸入信號(hào)的降壓處理。
[0029]C18實(shí)現(xiàn)對采集電源的波形尖峰脈沖的吸收作用。
[0030]D7、D8為整流二極管，把輸入的交流信號(hào)轉(zhuǎn)變直流信號(hào)。
[0031]C22為濾波電容，穩(wěn)定輸入信號(hào)。
[0032]R18、R19構(gòu)成信號(hào)衰減電路，保證輸入信號(hào)按比例進(jìn)行衰減，衰減后信號(hào)通過限流電阻R20和濾波電容C22，傳送至三極管Ql的基級，進(jìn)行比例放大，控制光耦U2的工作狀態(tài)。
[0033]R22為保護(hù)電阻，防止異常輸入對三極管Ql的沖擊。
[0034]Dll為3V穩(wěn)壓管，保證三極管Ql的輸入信號(hào)，不超過3V從而保護(hù)三極管。
D12保護(hù)光耦Ul的輸入端，保證光耦的壓降保持與0.7V。
[0035]D9、DIO、C20、C21為整流濾波電路，為光耦U2的工作提供充足的電源，其中，DlO為5.1V穩(wěn)壓管，保證該電源電壓穩(wěn)定與5.1V ;C19、C20為濾波電路。
[0036]電阻R21為限流電阻，保證光耦U2工作時(shí)的電流維持在合理范圍。
[0037]電阻R23為上拉電阻，為后級輸出提供充足的驅(qū)動(dòng)能力。
[0038]R24、C23、C24構(gòu)成RC濾波網(wǎng)絡(luò)，消除輸入端的異常尖峰脈沖，使輸入信號(hào)更穩(wěn)定。
[0039]施密特觸發(fā)器⑶4093起整形作用，保證信號(hào)輸出為標(biāo)準(zhǔn)的TTL電平。
[0040]所述的通信模塊包括兩路相同的RS485通信電路，一路內(nèi)嵌變頻通信協(xié)議，通過通信方式采集變頻器的運(yùn)行參數(shù)，另一路內(nèi)嵌Modbus協(xié)議，與上位機(jī)連接，把采集的變頻狀態(tài)及切換器的工作狀態(tài)上傳至上位機(jī)，如圖4所示，所述的RS485通信電路包括RS485通信芯片ADM2483和外圍電路，通信芯片的第一引腳、第七引腳和第十六引腳分別接到5V電源上，通信芯片的第二引腳和第八引腳數(shù)字接地，通信芯片的第九引腳和第十五引腳接地，通信芯片的第三引腳與RX端口連接，通信芯片的第六引腳與TX端口連接，通信芯片的第十二引腳通過電阻R25連接到5V電源上，通信芯片的第十三引腳通過電阻R28接地，通信芯片的第四引腳和第五引腳連接；所述的外圍電路包括電容C25、電容C26、電阻R30、電阻R31、數(shù)字芯片74HC14、二極管D13、二極管D14、電容C27、電阻R29，電容C25的正極接5V電源，C25的負(fù)極數(shù)字接地，C26的一端接5V電源，C26的另一端接地，數(shù)字芯片的第十四引腳接3V電源，數(shù)字芯片的第七引腳數(shù)字接地，數(shù)字芯片的第一引腳接RX端口，數(shù)字芯片的第三引腳和第五引腳接TX端口，數(shù)字芯片的第二引腳通過電阻R31與D16的正極連接，數(shù)字芯片的第四引腳通過電阻R30與D15的正極連接，D15的負(fù)極和D16的負(fù)極分別數(shù)字接地，數(shù)字芯片的第六引腳連接通信芯片的第四引腳，R26的兩端分別連接通信芯片的第十二引腳和第一輸入端口，R27的兩端分別連接通信芯片的第十三引腳和第二輸入端口，D13的一端連接第一輸入端口，另一端接地，D14的一端連接第二輸入端口，另一端接地，R29的一端連接ETH接口，另一端接地，C27與R29并連。
[0041]其中，RS485通信芯片ADM2483是一款集成式電流隔離器件，適用于多點(diǎn)總線傳輸線路的雙向數(shù)據(jù)通信，它針對平衡傳輸線路而設(shè)計(jì)，符合ANSI TIA/EIA RS-485-A和ISO8482:1987 (E)標(biāo)準(zhǔn)，該器件采用ADI公司的iCoupler技術(shù)，將3通道隔離器、三態(tài)差分線路驅(qū)動(dòng)器和差分輸入接收器集成于單封裝中，在電路中起到通信隔離和電平轉(zhuǎn)換作用的，而且，該芯片采用兩路獨(dú)立的電源供電，實(shí)現(xiàn)供電隔離。
[0042]電容C25、C26為退藕電容，用以消除供電電源的異常波形和吸收芯片工作而產(chǎn)生的脈沖。
[0043]非門數(shù)字芯片74HC14實(shí)現(xiàn)對ADUM2483的發(fā)送和接受控制，由于74HC14的延遲很小，保證實(shí)現(xiàn)零延時(shí)發(fā)送和接受，同時(shí)，74HC14、R30、R31、D15、D16共同實(shí)現(xiàn)對總線數(shù)據(jù)發(fā)送接受狀態(tài)的指示，便于觀察和了解數(shù)據(jù)交互狀態(tài)，具體功能為:74HC14實(shí)現(xiàn)放大驅(qū)動(dòng)功能，R30、R31為限流電阻，限制電路電流保護(hù)二極管，D15、D16為發(fā)光二極管，實(shí)現(xiàn)對工作狀態(tài)的指示。
[0044]R25、R28為總線偏置電阻，增強(qiáng)了總線驅(qū)動(dòng)能力，保證了信號(hào)的傳輸能力和抗干擾能力。
[0045]R26、R27為限流保護(hù)電阻，能夠在信號(hào)異常時(shí)，限制輸入電流，從而保護(hù)后級電路。
[0046]D13、D14為瞬變電壓抑制二極管，選用P6KE15CA，該二極管具備響應(yīng)速度快、瞬時(shí)吸收功率大、漏電流小(微安級)、導(dǎo)通電壓精度高、箝位電壓較易控制、體積小等優(yōu)點(diǎn)，可有效地抑制共模、差模干擾，保護(hù)后級電路免遭靜電、雷電、操作過電壓等各種電磁波干擾。
[0047]R29、C27構(gòu)成RC網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)電壓尖峰能及時(shí)泄漏致大地，從而起到保護(hù)總線的作用。
[0048]其中，所述的第一輸入端口和第二輸入端口為上位機(jī)通信端口或者變頻器通信采集端口，所述的D15和D16均為發(fā)光二極管，所述的C25為有極性電容，所述的D13和D14均為穩(wěn)壓二極管，所述C25、通信芯片第七引腳和通信芯片第一引腳接入的電源額定電流為2A，所述C26、R25和通信芯片第十六引腳接入的電源額定電流為0.2A。
[0049]如圖5所示，所述的開關(guān)信號(hào)輸入電路包括電阻R32、電阻R33、電阻R34、電阻R35、電阻R36、電容C28、電容C29、電容C30、電容C31、電容C32、二極管D17、二極管D18、二極管D19、二極管D20和光耦U3，R32的一端連接輸入端1，R32另一端連接D17正極，R33的一端連接輸入端2，R33另一端連接D18正極，C28兩端分別連接D17負(fù)極和D18負(fù)極，C29和C30分別與C28并聯(lián)，D19的正極連接D18負(fù)極，D19負(fù)極連接D17負(fù)極，R34的兩端分別連接D17負(fù)極和D20負(fù)極，D20正極連接D18負(fù)極，U3第一引腳連接D20負(fù)極，U3第三引腳連接D20正極，U3第四引腳數(shù)字接地，U3第六引腳通過電阻R35接5V電源，R36兩端分別連接U3第六引腳和輸出端，C31 一端接輸出端，C31另一端數(shù)字接地，C32與C31并聯(lián)。
[0050]該電路主要實(shí)現(xiàn)輸入的高壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為CPU可接受的低電壓信號(hào)，其中，R32、R33構(gòu)成降壓電阻網(wǎng)絡(luò)，降低輸入信號(hào)的電壓幅值；D17、D18為整流二極管，將輸入的交流信號(hào)整流為直流信號(hào)；C28為脈沖吸收電容，吸收脈沖波；D19為穩(wěn)壓二極管；C29、C30為濾波電路，起到濾波的作用；U3為型號(hào)為TLP185的光電隔離器，起隔離作用；D20用來保護(hù)光電耦合器的輸入端；R35為上拉電阻，增強(qiáng)輸出信號(hào)的驅(qū)動(dòng)能力；R36、C31、C32為RC濾波網(wǎng)絡(luò)，濾除信號(hào)的異常部分。
[0051]如圖6所示，QF1、QF2為斷路器，KM1、KM2、KM3為接觸器，KHl為熱繼電器，一旦電
機(jī)過載、過電流起保護(hù)作用。變頻工頻在線切換裝置接受遠(yuǎn)程控制器或PLC、上位機(jī)發(fā)出的指令后，通過端子1、端子2、端子3、端子4、端子5、端子6采集變頻器的輸入輸出信號(hào)并實(shí)時(shí)跟蹤。
[0052]如果跟蹤成功，端子14、15閉合發(fā)出信號(hào)，遠(yuǎn)程控制器或PLC、上位機(jī)接受該信號(hào)后，斷開KM1、KM2同時(shí)吸合KM3，切換為工頻回路，實(shí)現(xiàn)切換。
[0053]如果跟蹤失敗，端子8、9、10發(fā)出信號(hào)給遠(yuǎn)程控制器或PLC、上位機(jī)，變頻工頻在線切換裝置通過通信端子17、18采集變頻的運(yùn)行參數(shù)，并通過端子19、20實(shí)現(xiàn)隔離轉(zhuǎn)發(fā)。
[0054]應(yīng)當(dāng)理解的是，上述針對較佳實(shí)施例的描述較為詳細(xì)，并不能因此而認(rèn)為是對本發(fā)明專利保護(hù)范圍的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可以做出替換、簡單組合等多種變形，這些均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)，本發(fā)明的請求保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.變頻工頻在線切換裝置，其特征在于，包括電源模塊、處理模塊、EEPROM、輸出模塊、信號(hào)采集模塊、開關(guān)信號(hào)輸入電路、顯示模塊，所述的處理模塊包括中央處理器和通信模塊，所述的通信模塊包括兩路RS485通信電路，所述的兩路RS485通信電路分別電連接到中央處理器上；所述的信號(hào)采集模塊包括4路信號(hào)采集電路，所述的4路信號(hào)采集電路分別連接到中央處理器上；所述的開關(guān)信號(hào)輸入電路和EEPROM分別電連接到中央處理器上；所述的輸出模塊包括兩路繼電器輸出模塊，所述的兩路繼電器輸出模塊分別電連接到中央處理器上；所述的顯示模塊包括顯示電路和顯示屏，所述的顯示電路分別連接中央處理器和顯示屏；所述的電源模塊為整個(gè)裝置提供3路5V電力供應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變頻工頻在線切換裝置，其特征在于，所述的顯示屏采用3.2寸的TFT液晶顯示器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變頻工頻在線切換裝置，其特征在于，所述的中央處理器采用 32 位 ARM 芯片 STM32F103。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變頻工頻在線切換裝置，其特征在于，所述的電源模塊包括變壓器T、整流濾波電路、RCD電路、反饋發(fā)射電路、反饋接收電路、第一電壓輸出電路、第二電壓輸出電路和第三電壓輸出電路，所述的整流濾波電路的輸入端通過扼流線圈連接到220V交流電源上，整流濾波電路的輸出端與RCD電路的輸入端連接，反饋接收電路、第一電壓輸出電路、第二電壓輸出電路和第三電壓輸出電路分別通過變壓器與RCD電路的輸出端連接，所述反饋發(fā)射電路的輸入端與第一電壓輸出電路連接，反饋發(fā)射電路的輸出端與反饋接收電路連接，反饋接收電路通過電源控制器與整流濾波電路的輸出端連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變頻工頻在線切換裝置，其特征在于，所述的信號(hào)采集電路包括電阻R16、電阻R17、電阻R18、電阻R19、電阻R20、電阻R21、電阻R22、電阻R23、電阻R24、電容C18、電容C19、電容C20、電容C21、電容C22、電容C23、電容C24、三極管Q1、二極管D7、二極管D8、二極管D9、二極管D10、二極管D11、二極管D12、光耦U2、施密特觸發(fā)器⑶4093，R16的一端連接第一輸入端，R16的另一端連接D7的正極，R17的一端連接第二輸入端，R17的另一端連接D8的負(fù)極，D9的正極連接D7負(fù)極，D9的負(fù)極連接DlO的負(fù)極，DlO的正極分別連接Dll正極和D12正極，Dll的負(fù)極連接Ql基極，D12負(fù)極連接Ql發(fā)射極；C18的兩端分別連接D7正極和D8負(fù)極，C19的兩端分別連接D7負(fù)極和D8正極，C20和C21分別與DlO并聯(lián)，C22的一端連接Ql基極，C22另一端連接Dll正極，C23 一端連接⑶4093的第一引腳，C23另一端接地，C24與C23并聯(lián)；U2的第一引腳連接Ql發(fā)射極，U2的第三引腳連接D6正極，U2的第四引腳接地，U2的第六引腳通過電阻R23連接5V電源；R18的一端連接D7負(fù)極，R18另一端分別連接R19 —端和R20 —端，R19另一端連接Dll正極，R20另一端連接Ql基極，R21 一端連接D9負(fù)極，R21另一端連接Ql集電極，R22的兩端分別連接Ql基極和Ql發(fā)射極，R24的一端連接U2的第六引腳，R24另一端連接⑶4093的第一引腳；⑶4093的第一引腳和第二引腳連接，⑶4093的第三引腳連接輸出端，⑶4093的第七引腳接地，CD4093的第十四引腳接5V電源。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變頻工頻在線切換裝置，其特征在于，所述的RS485通信電路包括RS485通信芯片ADM2483和外圍電路,通信芯片的第一引腳、第七引腳和第十六引腳分別接到5V電源上，通信芯片的第二引腳和第八引腳數(shù)字接地，通信芯片的第九引腳和第十五引腳接地， 通信芯片的第三引腳與RX端口連接，通信芯片的第六引腳與TX端口連接，通信芯片的第十二引腳通過電阻R25連接到5V電源上，通信芯片的第十三引腳通過電阻R28接地，通信芯片的第四引腳和第五引腳連接；所述的外圍電路包括電容C25、電容C26、電阻R30、電阻R31、數(shù)字芯片74HC14、二極管D13、二極管D14、電容C27、電阻R29，電容C25的正極接5V電源，C25的負(fù)極數(shù)字接地，C26的一端接5V電源，C26的另一端接地，數(shù)字芯片的第十四引腳接3V電源，數(shù)字芯片的第七引腳數(shù)字接地，數(shù)字芯片的第一引腳接TTL電平的RX端口，數(shù)字芯片的第三引腳和第五引腳接TTL電平的TX端口，數(shù)字芯片的第二引腳通過電阻R31與D16的正極連接，數(shù)字芯片的第四引腳通過電阻R30與D15的正極連接，D15的負(fù)極和D16的負(fù)極分別數(shù)字接地，數(shù)字芯片的第六引腳連接通信芯片的第四引腳，R26的兩端分別連接通信芯片的第十二引腳和第一輸入端口，R27的兩端分別連接通信芯片的第十三引腳和第二輸入端口，D13的一端連接第一輸入端口，另一端接地，D14的一端連接第二輸入端口，另一端接地，R29的一端連接ETH接口，另一端接地，C27與R29并連。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變頻工頻在線切換裝置，其特征在于，所述的開關(guān)信號(hào)輸入電路包括電阻R32、電阻R33、電阻R34、電阻R35、電阻R36、電容C28、電容C29、電容C30、電容C31、電容C32、二極管D17、二極管D18、二極管D19、二極管D20和光耦U3，R32的一端連接輸入端1，R32另一端連接D17正極，R33的一端連接輸入端2，R33另一端連接D18正極，C28兩端分別連接D17負(fù)極和D18負(fù)極，C29和C30分別與C28并聯(lián)，D19的正極連接D18負(fù)極，D19負(fù)極連接D17負(fù)極，R34的兩端分別連接D17負(fù)極和D20負(fù)極，D20正極連接D18負(fù)極，U3第一引腳連接D20負(fù)極，U3第三引腳連接D20正極，U3第四引腳數(shù)字接地，U3第六引腳通過電阻R35接5V電源，R36兩端分別連接U3第六引腳和輸出端，C31 一端接輸出端，C31另一端數(shù)字接地，C32與C31并聯(lián)。
【文檔編號(hào)】H02P27/00GK103607162SQ201310667989
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月11日
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