專利名稱：電動卷門不斷電裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種不斷電裝置，尤其涉及指一種智能型的、其具備輸入電力自動切換、手動切換輸出電壓、省電模式延長待機時間及不擴大變壓器體積的前提下提高馬達啟動能力的電動卷門不斷電裝置。
電動卷門已廣泛運用于一般住宅及商家，其系統(tǒng)電源主要來自電力公司的常態(tài)供電，停電時則通過輔助電源供應用電。
在輔助電源方面，大致有引擎發(fā)電機及一般稱為UPS的不斷電系統(tǒng)。由于引擎發(fā)電機是由汽油發(fā)動，其必須經(jīng)過爆發(fā)方能啟動引擎運轉，因此存在有廢氣污染及噪音公害的問題，為此，引擎發(fā)電機的使用必須配合適當?shù)沫h(huán)境條件與排氣設備，如在通風口不良的場所使用，極可能發(fā)生一氧化碳中毒事件，故其危險性甚高，使用安全不佳。
而與引擎發(fā)電機相比較，不斷電裝置在實用性與安全性上均占優(yōu)勢。所謂的不斷電裝置事實上是由市電對蓄電池充電，停電時再將蓄電池儲存的直流電源轉換為交流電，供應負載使用，此種不斷電裝置的優(yōu)點如下1.無廢氣污染及噪音公害問題；2.體積小、不占空間且便于儲放；3.機動性高，完全自動控制，無須用手人工操作；4.使用便利，停電時無須人工控制，即可自動啟動緊急供電。
盡管不斷電裝置相較于引擎發(fā)電機具備上述的優(yōu)勢與特性，但現(xiàn)有技術不斷電裝置仍然存在下列缺點1.電力轉換效率低，輸出功率小現(xiàn)有技術不斷電裝置在換流器的選用上大多采取兩繞組的隔離式變壓器升壓，由于必須使用兩組線圈，故銅損較大，其效率約在75-90％間，如欲降低銅損取得較高的輸出功率，即必須加大鐵心尺寸及選用較粗的銅線彌補，其不僅將加大體積，亦將提高成本。
2.待機時間短現(xiàn)有技術電動卷門不斷電裝置的待機時間約為24小時，由于停電時間很可能超過一天，故其待機時間長度并無法滿足實際需求。
而造成待機時間短促的原因在于遙控接收機的經(jīng)常性耗電。傳統(tǒng)的不斷電裝置在停電時，不論馬達運轉與否均采用穩(wěn)壓輸出，事實上馬達僅在數(shù)分鐘的運轉期間耗電，然而除此之外，整個系統(tǒng)在停電期間仍始終處于用電狀態(tài)，主要原因即在遙控接收機仍持續(xù)消耗電力，而遙控接收機的耗電量雖僅在2W～5W間，但因不斷電裝置仍采用穩(wěn)壓輸出供應其用電，因此造成不必要的能源浪費，并直接縮短了待機時間。
由上述可知，現(xiàn)有技術電動卷門雖有不斷電裝置可緊急供電，但是在上述的轉換效率、輸出功率、待機時間及安全性考慮上均未周延，故有待進一步加以改進。
本實用新型的主要目的在于提供一種改進的電動卷門不斷電裝置，它能以省電模式延長待機時間并可有效提高轉換效率及輸出功率。
本實用新型的另一目的在于提供一種改進的電動卷門不斷電裝置，它可自動檢測并切換輸入電源。
本實用新型又一目的在于提供一種改進的電動卷門不斷電裝置，它可透過手動方式切換兩種不同電源規(guī)格的輸出。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的一種電動卷門不斷電裝置，其特點是該裝置包括有一作為控制中樞的監(jiān)控處理單元、一作為輸入電源切換的輸入電力切換單元、一作為直流/交流轉換及升壓處理的換流升壓單元及一作為輸出電力切換的輸出電力切換單元，其中所述的該監(jiān)控處理單元包括有微處理器及波寬調制PWM單元，可控制輸出信號的波寬，以進行穩(wěn)壓及變換輸出功率，又透過檢測電源輸入與否，自動切換為電池管理模式或停電處理模式；所述的該輸入電力切換單元是作為輸入電源轉換，其將交流市電轉換為直流電后對蓄電池進行充電；所述的該換流升壓單元主要是配合監(jiān)控處理單元的波寬調制(PWM)方式將蓄電池的直流電源轉換為交流電源，以提供緊急用電，并運行穩(wěn)壓輸出功能；所述的該輸出電力切換單元是將換流升壓單元處理完成的交流信號切換送出，以緊急供電。
在上述的電動卷門不斷電裝置中，其中，所述的該輸入電力切換單元具有一自動檢測及切換輸入電源的功能，其可自動檢測輸入電源是110伏特或220伏特，并自動轉換內部變壓器的線圈串、并聯(lián)狀態(tài)，以構成符合輸入電源規(guī)格的供電配線。
在上述的電動卷門不斷電裝置中，其中，所述的該轉換升壓單元還包括有一負載耗電檢測電路，該負載耗電檢測電路將分析負載耗電狀況，并反饋予監(jiān)控處理單元，供判斷負載變化。
在上述的電動卷門不斷電裝置中，其中，所述的該輸出電力切換單元具有切換輸出兩種不同規(guī)格電源輸出的功能，其是透過手動方式變換內部升壓變壓器的線圈串、并聯(lián)狀態(tài)，供變換輸出110伏特或220伏特的電源，供緊急用電或臨時工作電源。
在上述的電動卷門不斷電裝置中，其中，所述的該輸入電力切換單元包括有一變壓器及橋式整流器，而將交流市電轉換為直流電，進而對蓄電池充電。
在上述的電動卷門不斷電裝置中，其中，所述的該輸入電力切換單元包括有一變壓器、一與變壓器一次側各線圈接點連接的切換開關、兩組設于變壓器二次側的橋式整流器及一組與其中一橋式整流器輸出端連接且用以控制切換開關的檢測電路。
在上述的電動卷門不斷電裝置中，其中，所述的該檢測電路包括兩組控制切換開關的晶體管、一齊納二極管及一穩(wěn)壓IC，其中齊納二極管是連接于一晶體管基極與橋式整流器輸出端間，又穩(wěn)壓IC分別與上述橋式整流器及切換開關連接。
在上述的電動卷門不斷電裝置中，其中，所述的該切換開關系由一繼電器構成。
在上述的電動卷門不斷電裝置中，其中，所述的該換流升壓單元包括有一自耦變壓器構成的升壓變壓器、一由監(jiān)控處理單元的波寬調制PWM單元控制的驅動電路、一與上述升壓變壓器連接的蓄電池、一連接于升壓變壓器負載端的負載耗電檢測電路及連接于升壓變壓器負載端與監(jiān)控處理單元間的輸出電壓反饋電路。
在上述的電動卷門不斷電裝置中，其中，該驅動電路包括有兩分別與升壓變壓器負載端連接的場效晶體管及分別設于兩場效晶體管柵極上的柵極驅動器。
在上述的電動卷門不斷電裝置中，其中，所述的該輸出電力切換單元是由一自動切換開關構成，該自動切換開關系由繼電器構成，其包括兩組接點，兩接點分別與升壓變壓器、交流電源AC及一不斷電源插座連接。
在上述的電動卷門不斷電裝置中，其中，所述的該輸出電力切換單元包括有一手動開關及一自動切換開關，其中手動開關包括兩組接點，其分別與升壓變壓器的各組線圈連接，并據(jù)以變換各線圈間的串、并聯(lián)狀態(tài)；所述的自動切換開關是由繼電器構成，其包括兩組接點，兩接點分別與升壓變壓器、交流電源AC及一不斷電源插座連接。
本實用新型電動卷門不斷電裝置由于采用了上述的技術方案，使之與現(xiàn)有技術相比，具有以下的優(yōu)點和積極效果。
1.具有延長待機時間由于現(xiàn)有技術造成大量耗電而縮短待機時間，是因為遙控接收機待機時消耗電源所致，在本實用新型中通過監(jiān)控處理單元10探得負載(馬達)未動作時，即進入省電模式，就工作狀態(tài)而言將不運行穩(wěn)壓輸出，其僅提供足夠令遙控接收機運作的能量，因此能有效降低遙控接收機的耗電量，故可將待機時間延長數(shù)倍；2.可適用于兩種不同規(guī)格的電源本實用新型由于在輸入電力部分，提供了自動檢測及切換功能，使本實用新型以單一機種即可適用于兩種不同規(guī)格的電源，而無須因電源規(guī)格的差異，分別制造不同機種，造成倉儲壓力，使之在電源的轉換效率及馬達啟動時的輸出功率提升上，均有顯著而具體的改善效果；3.符合不同的供電需求本實用新型在輸出電力部分，則提供手動切換不同規(guī)格輸出電壓的功能，其可透過手動切換方式，選擇不斷電裝置供應110伏特或220伏特的輸出電壓，從而能符合不同的供電需求。
通過以下對本實用新型電動卷門不斷電裝置的一實施例結合其附圖的描述，可以進一步理解本實用新型的目的、具體結構特征和優(yōu)點。其中，附圖為


圖1是依據(jù)本實用新型提出的電動卷門不斷電裝置的電路方塊圖；圖2是依據(jù)本實用新型提出的電動卷門不斷電裝置中輸入電力切換單元的詳細電原理圖；圖3是依據(jù)本實用新型提出的電動卷門不斷電裝置中換流升壓單元的詳細電原理圖；圖4是依據(jù)本實用新型提出的電動卷門不斷電裝置中輸出電力切換單元的詳細電原理圖。
本實用新型電動卷門不斷電裝置，其主要是利用微處理器為中樞，控制不斷電裝置的供電與充電，其中在電力輸入部分可自動切換兩種電源規(guī)格，輸出電力部分則可透過手動方式提供兩種規(guī)格的臨時用電，又供電部分是利用反饋控制波寬調制方式調節(jié)穩(wěn)定輸出電壓、電流，以便于待機時進入省電模式，延長待機時間，又于供電啟動馬達運轉時，將提高輸出功率以順利啟動馬達。
請參見
圖1所示，這是本實用新型電動卷門不斷電裝置的電路方塊圖，其結構部分包括一作為控制中樞的監(jiān)控處理單元10、一作為輸入電源切換的輸入電力切換單元20、一作為直流/交流轉換及升壓處理的換流升壓單元30及一作為輸出電力切換的輸出電力切換單元40；其中該監(jiān)控處理單元10包括有微處理器及PWM單元，可控制輸出信號的波寬，以進行穩(wěn)壓及變換輸出功率。同時可透過檢測電源輸入與否，自動切換為電池管理模式或停電處理模式，其中電池管理模式是由輸入電源對蓄電池作定電流充電，一定充電至飽和后改為浮動充電，并在特定期間自動運行放電測試，以確認蓄電池的工作狀況與質量。
該輸入電力切換單元20可進行輸入電源轉換，其將交流市電轉換為直流電后送至換流升壓單元30對其上的蓄電池進行充電。在本實施例中，將賦予輸入電力切換單元20一自動檢測及切換輸入電源的功能，其可自動檢測輸入電源是110伏特或220伏特，并自動轉換內部變壓器的線圈串、并聯(lián)狀態(tài)，而自動構成符合輸入電源規(guī)格的供電配線。
該換流升壓單元30主要是配合監(jiān)控處理單元10的波寬調制(PWM)方式將蓄電池的直流電源轉換為交流電源，以提供緊急用電，并運行穩(wěn)壓輸出功能。另外，換流升壓單元30還包括有一負載耗電檢測電路，該負載耗電檢測電路將分析負載耗電狀況，并將此反饋于監(jiān)控處理單元10，供其判斷負載的變化，當反饋的波寬前后變化過大，即表示馬達將啟動，由于馬達啟動時所需功率為一般運轉時的2-5倍，故監(jiān)控處理單元10接獲此一信息后將放大輸出的波寬信號，提高輸出功率，令馬達得以順利啟動。
該輸出電力切換單元40將換流升壓單元30處理完成的交流信號切換送出，以緊急供電。在本實施例中，另賦予該輸出電力切換單元40一切換輸出兩種不同規(guī)格電源輸出的功能，其可透過手動方式變換內部升壓變壓器的線圈串、并聯(lián)狀態(tài)，供變換輸出110伏特或220伏特的電源，供緊急用電或臨時工作電源。
有關上述各單元的詳細電路構造配合圖式進一步說明如下如圖2所示，這是本實用新型電動卷門不斷電裝置中輸入電力切換單元20的詳細電路圖，其包括有一變壓器21、一與變壓器21一次側各線圈接點T1～T4連接的切換開關22、兩組設于變壓器21二次側的橋式整流器23、24及一組與其中一橋式整流器24輸出端連接且用以控制切換開關22的檢測電路25；其中該變壓器21一次側上的線圈接點T1、T4是由110或220伏特的交流市電跨接，又線圈接點T3是連接至切換開關22共同端及輸出電力切換單元40上；再其線圈接點T1～T4則分別連接至切換開關22的兩組接點上；在本實施例中，該切換開關22是由繼電器構成，該繼電器的激磁線圈則由檢測電路25輸出信號所控制。
該檢測電路25主要包括有兩組晶體管251、252、一齊納二極管253及一穩(wěn)壓IC254，其中晶體管251、252是作為上述切換開關22的開關電路，該晶體管251基極則透過齊納二極管253與上述橋式整流器24的輸出端連接；又穩(wěn)壓IC254是透過一二極管與上述橋式整流器24輸出端連接，以供應穩(wěn)定的工作電源予切換開關22。
以上述單元電路是由變壓器21及橋式整流器23、24將交流市電轉換為直流電源，除提供整個系統(tǒng)的工作電源外，還輸出充電電源予蓄電池及提供電源規(guī)格信號予檢測電路25，由檢測電路25作電源自動檢測切換功能。其工作方式詳如下假設變壓器21一次側的輸入電源為110伏特，則其二次側的橋式整流器24輸出電壓將低于檢測電路25中齊納二極管253的截止電壓，故晶體管251不導通，切換開關22不動作，而變壓器21一次側的兩組線圈將保持并聯(lián)模式，從而維持110伏特電壓輸入模式；反之，如變壓器21一次側的輸入電源為220伏特，則其二次側的橋式整流器24輸出電壓將大于檢測電路25中齊納二極管253的截止電壓，則晶體管251導通，且切換開關22將生成切換動作，而令變壓器21一次側的兩組線圈轉為串聯(lián)模式，而隨輸入電源切換為220伏特的電壓輸入模式。
請參見圖3所示，這是本實用新型電動卷門不斷電裝置中換流升壓單元的詳細電原理圖，其主要包括有一自耦變壓器構成的升壓變壓器31、一由監(jiān)控處理單元10波寬調制PWM單元控制的驅動電路32、一與上述升壓變壓器31連接的蓄電池33、一連接于升壓變壓器31負載端的負載耗電檢測電路34及連接于升壓變壓器31負載端與監(jiān)控處理單元10間的輸出電壓回授電路35等；其中該升壓變壓器31是由自耦變壓器構成，自耦變壓器是由一次側與二次側共用一繞組，其一、二次側除以機械性的耦合外，亦呈電氣連接狀態(tài)。經(jīng)以克希荷夫定律得知激磁電流與輸出電流互有重疊，因此可降低激磁電流，且總需的圈數(shù)可相對減少，導線截面積亦可縮小。因而在兩者體積相同的條件下，自耦變壓器功率為兩繞組隔離式變壓器的五倍，實際測試結果可得到三倍的功率。而因采用自耦升壓方式，變壓器的銅線長度較隔離式變壓器短，在相同的體積條件下，自耦變壓器即可選擇線徑較粗的銅線，以有效降低銅損，提高轉換效率。
又驅動電路32包括有兩分別與升壓變壓器31負載端連接的場效晶體管321、322及分別設于兩場效晶體管321、322柵極上的柵極驅動器323、324。
當停電時，監(jiān)控處理單元10將送出兩組驅動信號PWM1、PWM2，以分別透過上述柵極驅動器323、324令兩組場效晶體管321、322交替導通，而構成推挽式振蕩以生成交流信號，其經(jīng)升壓變壓器31作升壓處理后作緊急電源供應。
該負載耗電檢測電路34包括三組晶體管341-343及數(shù)個電阻構成，其中第一晶體管341為PNP形式，其基極經(jīng)電阻、二極管連接至升壓變壓器31的負載端，其發(fā)射極連接至第二晶體管342的發(fā)射極，該第一晶體管341的集電極則連接至第三晶體管343的基極，該第三晶體管343的集電極則反饋至監(jiān)控處理單元10。
上述負載耗電檢測電路34檢出升壓變壓器31的負載端耗電狀況并回送予監(jiān)控處理單元10進行分析運算，其判斷分析負載的大小及負載啟動電流是否過大。當輸出波寬信號前后變化過大，即表示負載(馬達)要啟動，此時監(jiān)控處理單元10的波寬調制PWM單元將放大兩組波寬信號PWM1、PWM2，由此可提高輸出功率，令馬達得以順利啟動。除此以外，并可作過載測試。
請參見圖4所示，該輸出電力切換單元40包括有一手動開關41及一自動切換開關42，其中手動開關41包括兩組接點，兩接點的共同端分別與升壓變壓器31的線圈D、B連接，又第一接點的常開端及第二接點的常閉端則連接至線圈C、E，再第一接點的常閉端則連接至線圈A，當?shù)谝?、第二接點切換時，將變換各線圈間的串、并聯(lián)狀態(tài)。
又自動切換開關42是由繼電器構成，其包括兩組接點，兩接點分別與升壓變壓器31、交流電源AC及一不斷電源插座43連接，由以控制輸出電源切換，另自動切換開關42的激磁線圈則受輸入電力切換單元20的輸出信號控制。
以上述輸出電力切換單元40的電路設計，在市電正常供電時，自動切換開關42將切換，使不斷電源插座43直接連接交流電AC，此時本實用新型并不供電。
當市電中斷供電時，則自動切換開關42恢復原狀，令不斷電源插座43與升壓變壓器31連接，由升壓變壓器31送出交流電至不斷電源插座43，以供應緊急用電。
至于手動開關41則在待機時可供以手動方式進行切換以改變輸出電源規(guī)格，作為廠商救援或維修時的臨時工作電源。其接線關系與輸出電壓規(guī)格的相對關系如以當線圈A、C與線圈D、F串接時，即線圈C、D連接，此時輸出電壓是220伏特；又如線圈A、B與線圈D、E并接時，則輸出電壓為110伏特。
本實用新型電動卷門不斷電裝置由于通過監(jiān)控處理單元10探得負載(馬達)未動作時，即進入省電模式，僅提供遙控接收機運作的能量，因此能有效降低遙控接收機的耗電量，故可將待機時間延長數(shù)倍；同時，由于在輸入電力部分提供了自動檢測及切換功能，使之以單一機種即可適用于兩種不同規(guī)格的電源，而無須因電源規(guī)格的差異，因此在電源的轉換效率及馬達啟動時的輸出功率提升上，均有顯著而具體的改善效果；另外，由于在輸出電力部分提供手動切換不同規(guī)格輸出電壓的功能，其可透過手動切換方式，選擇不斷電裝置供應110伏特或220伏特的輸出電壓，從而能符合不同的供電需求。
權利要求1.一種電動卷門不斷電裝置，其特征在于該裝置包括有一作為控制中樞的監(jiān)控處理單元、一作為輸入電源切換的輸入電力切換單元、一作為直流/交流轉換及升壓處理的換流升壓單元及一作為輸出電力切換的輸出電力切換單元，其中所述的該監(jiān)控處理單元包括有微處理器及波寬調制PWM單元，可控制輸出信號的波寬，以進行穩(wěn)壓及變換輸出功率，又透過檢測電源輸入與否，自動切換為電池管理模式或停電處理模式；該輸入電力切換單元是作為輸入電源轉換，其將交流市電轉換為直流電后對蓄電池進行充電；該換流升壓單元主要是配合監(jiān)控處理單元的波寬調制(PWM)方式將蓄電池的直流電源轉換為交流電源，以提供緊急用電，并運行穩(wěn)壓輸出功能；該輸出電力切換單元是將換流升壓單元處理完成的交流信號切換送出，以緊急供電。
2.根據(jù)權利要求1所述的電動卷門不斷電裝置，其特征在于所述的該輸入電力切換單元具有一自動檢測及切換輸入電源的功能，其可自動檢測輸入電源是110伏特或220伏特，并自動轉換內部變壓器的線圈串、并聯(lián)狀態(tài)，以構成符合輸入電源規(guī)格的供電配線。
3.根據(jù)權利要求1所述的電動卷門不斷電裝置，其特征在于所述的該轉換升壓單元還包括有一負載耗電檢測電路，該負載耗電檢測電路將分析負載耗電狀況，并反饋予監(jiān)控處理單元，供判斷負載變化。
4.根據(jù)權利要求1所述的電動卷門不斷電裝置，其特征在于所述的該輸出電力切換單元具有切換輸出兩種不同規(guī)格電源輸出的功能，其是透過手動方式變換內部升壓變壓器的線圈串、并聯(lián)狀態(tài)，供變換輸出110伏特或220伏特的電源，供緊急用電或臨時工作電源。
5.根據(jù)權利要求1所述的電動卷門不斷電裝置，其特征在于所述的該輸入電力切換單元包括有一變壓器及橋式整流器，而將交流市電轉換為直流電，進而對蓄電池充電。
6.根據(jù)權利要求2所述的電動卷門不斷電裝置，其特征在于所述的該輸入電力切換單元包括有一變壓器、一與變壓器一次側各線圈接點連接的切換開關、兩組設于變壓器二次側的橋式整流器及一組與其中一橋式整流器輸出端連接且用以控制切換開關的檢測電路。
7.根據(jù)權利要求6所述的電動卷門不斷電裝置，其特征在于所述的該檢測電路包括兩組控制切換開關的晶體管、一齊納二極管及一穩(wěn)壓IC，其中齊納二極管是連接于一晶體管基極與橋式整流器輸出端間，又穩(wěn)壓IC分別與上述橋式整流器及切換開關連接。
8.根據(jù)權利要求6、7所述的電動卷門不斷電裝置，其特征在于所述的該切換開關系由一繼電器構成。
9.根據(jù)權利要求3所述的電動卷門不斷電裝置，其特征在于所述的該換流升壓單元包括有一自耦變壓器構成的升壓變壓器、一由監(jiān)控處理單元的波寬調制PWM單元控制的驅動電路、一與上述升壓變壓器連接的蓄電池、一連接于升壓變壓器負載端的負載耗電檢測電路及連接于升壓變壓器負載端與監(jiān)控處理單元間的輸出電壓反饋電路。
10.根據(jù)權利要求9所述的電動卷門不斷電裝置，其特征在于該驅動電路包括有兩分別與升壓變壓器負載端連接的場效晶體管及分別設于兩場效晶體管柵極上的柵極驅動器。
11.根據(jù)權利要求1所述的電動卷門不斷電裝置，其特征在于所述的該輸出電力切換單元是由一自動切換開關構成，該自動切換開關系由繼電器構成，其包括兩組接點，兩接點分別與升壓變壓器、交流電源AC及一不斷電源插座連接。
12.根據(jù)權利要求4所述的電動卷門不斷電裝置，其特征在于所述的該輸出電力切換單元包括有一手動開關及一自動切換開關，其中手動開關包括兩組接點，其分別與升壓變壓器的各組線圈連接，并據(jù)以變換各線圈間的串、并聯(lián)狀態(tài)；所述的自動切換開關是由繼電器構成，其包括兩組接點，兩接點分別與升壓變壓器、交流電源AC及一不斷電源插座連接。
專利摘要本實用新型涉及一種電動卷門不斷電裝置,其特點是包括:監(jiān)控處理單元、輸入電力切換單元、換流升壓單元、輸出電力切換單元,其中:監(jiān)控處理單元包括微處理器及波寬調制單元以進行穩(wěn)壓及變換輸出功率,自動切換為電池管理模式或停電處理模式;輸入電力切換單元將交流電轉換為直流電后對蓄電池進行充電;換流升壓單元將蓄電池的直流電源轉換為交流電源并運行穩(wěn)壓輸出;輸出電力切換單元是將換流升壓單元處理的交流信號切換送出。
文檔編號E06B9/08GK2361817SQ9920271
公開日2000年2月2日 申請日期1999年2月8日 優(yōu)先權日1999年2月8日
發(fā)明者洪吳興 申請人:龍實業(yè)有限公司