直流智能配電時序器的制造方法
【專利摘要】一種智能配電時序器，包括功率配電電路和控制電路。所述功率配電電路包括面板指示燈顯示電路和功率繼電器陣列組成，完成電源的輸入和輸出配置、面板顯示；控制電路包括控制器、電壓測量電路、電流測量電路、總線地址配置電路、數(shù)據(jù)存儲電路、總線通信電路、供電電路及驅(qū)動控制電路。多臺同類型智能時序器可在同一系統(tǒng)內(nèi)串/并聯(lián)工作。該時序器能實現(xiàn)接入主備兩路直流電源的供電切換，實時監(jiān)控車載儀器設備用電情況，滿足直流用電負載的時序要求，提高配電操作的靈活性、可維修性和可靠性。
【專利說明】直流智能配電時序器
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于車載供配電領域，涉及一種用于車載儀器設備的直流智能配電時序器。
【背景技術】
[0002]車載供配電系統(tǒng)為應急指揮車提供整車電源配送、監(jiān)測和控制，是整車設備的核心產(chǎn)品之一。隨著應急指揮車車載儀器設備增加，整個車載供配電系統(tǒng)的供電輸入、供電方式及供電時序變得越來越復雜。為了滿足各種車載儀器設備的供電和配電，車載供配電系統(tǒng)配有車載配電器，該配電器多為近程手動操作，操作不夠靈活，無法進行遠程操控，無法對輸入、輸出供電參數(shù)進行監(jiān)測，無法滿足儀器設備對各種工況時序需求，降低了車載配電的智能化和信息化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為取代常規(guī)的配電器，提高車載配電器的智能化、信息化、通用化和系列化，實時監(jiān)控車載儀器設備用電情況，滿足直流用電負載的時序要求，提高配電操作的靈活性、可維修性和可靠性。提供了一種多臺同類型智能時序器可在同一系統(tǒng)內(nèi)串/并聯(lián)工作的直流智能配電時序器。
[0004]本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案如下:
[0005]一種智能配電時序器，包括功率配電電路和控制電路，其特征是:所述功率配電電路包括面板指示燈顯示電路和功率繼電器陣列組成，完成電源的輸入和輸出配置、面板顯示；控制電路包括控制器、電壓測量電路、電流測量電路、總線地址配置電路、數(shù)據(jù)存儲電路、總線通信電路、供電電路及驅(qū)動控制電路，其中所述電壓測量電路包括主路電源輸入電壓測量電路和備路電源輸入電壓測量電路，所述電流測量電路包括輸入電流測量電路和輸出電流測量電路；其中:所述供電電路為其他電路供電；所述主路電源輸入電壓測量電路和備路電源輸入電壓測量電路實現(xiàn)主路和備路電源輸入電壓的采集及采集參數(shù)的標定；所述輸入和輸出電流測量電路實現(xiàn)主路和備路電源輸入電流和各路配電輸出電流的采集及采集參數(shù)的標定；
[0006]所述總線通信電路利用總線定時上傳采集的電壓和電流，通過總線配置主路和備路電源輸入切換模式、配電輸出時序上電模式以及開機時序上電時間間隔；所述數(shù)據(jù)存儲電路實現(xiàn)故障代碼及采集參數(shù)標定值的存儲；所述總線地址配置電路實現(xiàn)智能配電時序器本身的地址配置，并將該地址存入所述數(shù)據(jù)存儲電路中，以實現(xiàn)多臺同類型智能時序器在同一系統(tǒng)內(nèi)的串/并聯(lián)工作；所述驅(qū)動控制電路主要是根據(jù)解析的上位機指令及采集數(shù)據(jù)的分析情況，通過開關管驅(qū)動功率繼電器陣列實現(xiàn)輸出的配電；所述面板指示燈顯示電路實現(xiàn)主路和備路電源輸入、各路配電輸出的指示。
[0007]所述控制器查詢時序器自身總線節(jié)點；讀取所述數(shù)據(jù)存儲電路中參數(shù)標定值，監(jiān)測電源的輸入，并配置主備路供電，點亮相應的面板主備路電源輸入指示燈；查詢配電輸出時序上電模式，配置相應供電輸出，并監(jiān)測相應配電輸出參數(shù)，點亮面板相應供電輸出指示燈；
[0008]當某路負載監(jiān)測參數(shù)異常且要求切斷供電時，驅(qū)動功率繼電器快速切斷該路供電，避免該路儀器設備遭受損壞，并通過所述總線通信電路將故障碼上傳給主機。
[0009]所述功率繼電器陣列接收主路電源輸入和備路電源輸入，并完成電源的輸出配置；所述功率繼電器陣列實現(xiàn)主備路電源輸入切換，包括自動和手動切換兩種模式；其中自動切換模式下，如果所述電壓測量電路檢測到主備路電源輸入同時在線時，采用主路供電，主路離線時自動切換至備路供電；手動模式下通過所述總線通信電路遠程控制切換。
[0010]所述電壓測量電路包括分壓處理器、差分放大電路、跟隨電路、濾波保護電路和處理器；所述電壓測量電路將電壓信號經(jīng)分壓處理后，送入差分放大電路，經(jīng)跟隨電路和濾波保護電路，送入處理器的模數(shù)轉換模塊，經(jīng)處理后得到主備路電壓。
[0011]所述電流測量電路包括分流器、差分放大電路、跟隨電路、濾波保護電路和處理器；所述電流測量電路將電流經(jīng)分流器轉換為電壓信號后，送入差分放大電路，經(jīng)跟隨電路和濾波保護電路，送入處理器的模數(shù)轉換模塊，經(jīng)處理后得到所需的輸入電流和配電輸出電流。
[0012]所述驅(qū)動控制電路分為兩種:主備路電源輸入切換驅(qū)動控制電路和配電輸出驅(qū)動控制電路，該兩種電路采用相同結構，不同之處在于選用不同的開關管實現(xiàn)驅(qū)動。
[0013]所述兩種驅(qū)動控制電路都包括光電耦合器、驅(qū)動保護電路和功率開關管；時序器工作時，控制器根據(jù)上位機指令及采集數(shù)據(jù)的分析情況，按相應主備路輸入模式、輸出配電模式及時序要求，輸出控制信號給光電耦合器，控制信號經(jīng)隔離后送入驅(qū)動保護電路，最后控制功率開關管驅(qū)動功率繼電器實現(xiàn)主備路電源輸入切換和儀器設備的直流配電，同時驅(qū)動面板相應指示燈顯示。
[0014]所述總線通信電路為CAN總線通信電路。
[0015]所述數(shù)據(jù)存儲電路選用鐵電儲存器。
[0016]有益效果:
[0017]本實用新型直流智能配電時序器，實現(xiàn)了主備路電源輸入切換，包括自動和手動切換兩種模式；實現(xiàn)了配電輸出時序上電，包括開機時序上電和指令時序上電；實現(xiàn)了輸入輸出參數(shù)的實時監(jiān)測及故障存儲，提高了車載配電器的智能化、信息化、通用化和系列化。此外，通過撥碼開關更改時序器節(jié)點CAN總線ID，實現(xiàn)多臺同類型智能配電時序器可在同一系統(tǒng)內(nèi)串/并聯(lián)工作，提高了時序器的可擴展性和互換性。應用表明，直流智能配電時序器響應快，操控靈活，信號采集精度高，通用性好，為多路直流負載的分布式無人值守配電提供了 一種新的有效解決方法。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是智能配電時序器的總體示意圖；
[0019]圖2是主備路電源輸入切換電路不意圖；
[0020]圖3是參數(shù)測量電路示意圖；
[0021 ] 圖4是驅(qū)動控制電路示意圖?！揪唧w實施方式】
[0022]如圖1所示，本發(fā)明的直流智能配電時序器主要包括功率配電電路和控制電路。功率配電電路完成電源的輸入(2選I控制)和輸出配置、面板顯示，主要由面板指示燈顯示電路和功率繼電器陣列組成。控制電路包括主備路電源輸入電壓測量電路、輸入和輸出電流測量電路、總線地址配置電路、數(shù)據(jù)存儲電路、CAN總線通信電路(其中CAN是控制器局域網(wǎng)絡(Controller Area Network)的簡稱)、供電電路及驅(qū)動控制電路等,主要由控制器及其外圍擴展電路組成。其中控制器可以是單片機(例如MC9S12系列的MC9S12D64)、微處理器或者CPU。
[0023]供電電路實現(xiàn)控制器內(nèi)核及外圍擴展器件的供電；主備路電源輸入電壓測量電路實現(xiàn)主備路電源輸入電壓的采集及采集參數(shù)的標定；輸入和輸出電流測量電路實現(xiàn)主備路電源輸入電流和各路配電輸出電流的采集及采集參數(shù)的標定；CAN總線通信電路主要是利用總線定時上傳采集的電壓和電流，通過總線配置主備路電源輸入切換模式、配電輸出時序上電模式以及開機時序上電時間間隔；數(shù)據(jù)存儲電路選用鐵電儲存器，通過SPI總線接口擴展，實現(xiàn)故障代碼及采集參數(shù)標定值的存儲；總線地址配置電路主要是通過撥碼開關實現(xiàn)智能配電時序器本身的地址配置，并將該地址存入鐵電存儲器，實現(xiàn)多臺同類型智能時序器在同一系統(tǒng)內(nèi)的串/并聯(lián)工作，地址設置范圍為I?255，地址O為廣播地址，地址配置在出廠時完成；驅(qū)動控制電路主要是根據(jù)解析的上位機指令及采集數(shù)據(jù)的分析情況，通過開關管驅(qū)動功率繼電器陣列實現(xiàn)輸出的配電；面板指示燈顯示電路主要實現(xiàn)主備路電源輸入、各路配電輸出的指示，以便用戶對配電輸出情況有直觀了解。
[0024]車載供配電系統(tǒng)配有多個相同串/并聯(lián)工作的直流智能配電時序器，通過設置時序器CAN總線節(jié)點對其進行區(qū)分。時序器上電后，控制器由供電電路將24V或12V直流轉變?yōu)榭刂破骺梢猿惺艿?V供電。時序器工作后，查詢時序器自身CAN總線節(jié)點；讀取鐵電存取器參數(shù)標定值，監(jiān)測電源的輸入，并配置主備路供電，點亮面板主備路電源輸入指示燈；查詢配電輸出時序上電模式，配置相應供電輸出，并監(jiān)測相應配電輸出參數(shù)；點亮面板相應供電輸出指示燈。當某路負載監(jiān)測參數(shù)異常且要求切斷供電時，驅(qū)動功率繼電器快速切斷該路供電，避免該路儀器設備遭受損壞，并通過CAN總線將故障碼上傳給主機，從而提高了車載儀器設備使用安全性。
[0025]圖2是主備路電源輸入切換電路示意圖。如圖2所示，主備路電源輸入切換電路包括功率繼電器、主備路電源輸入電壓測量電路、主備路輸入驅(qū)動控制電路及配電輸出。該電路實現(xiàn)主備路電源輸入切換，包括自動和手動切換兩種模式。自動切換模式下，時序器檢測到主備路電源輸入同時在線時，采用主路供電，主路離線時自動切換至備路供電。手動模式下通過CAN總線遠程控制切換；實現(xiàn)配電輸出時序上電，包括開機時序上電(負載接入即上電)和指令時序上電(通過CAN總線從遠程主機獲取上電指令后開始上電)。
[0026]圖3是參數(shù)測量電路示意圖。參數(shù)測量電路分為主路電源輸入電壓測量、備路電源輸入電壓測量、輸入電流測量和配電輸出電流測量。
[0027]其中電壓測量電路采用差分調(diào)理電路方式實現(xiàn)，具體為:將差分調(diào)理電路的正向調(diào)理輸入接至主或備路的正極，差分調(diào)理電路的負向調(diào)理輸入接至主或備路的負極。電壓測量電路將電壓信號經(jīng)分壓處理后，送入差分放大電路，經(jīng)跟隨電路和濾波保護電路，送入處理器模數(shù)轉換模塊，經(jīng)軟件處理得到主備路電壓。[0028]電流測量電路采用小分流器并聯(lián)代替霍爾電流傳感器方式實現(xiàn)，此種方式下，將電流經(jīng)分流器轉換為電壓信號后，送入差分放大電路，經(jīng)跟隨電路和濾波保護電路，送入處理器模數(shù)轉換模塊，經(jīng)軟件處理得到輸入電流和配電輸出電流。
[0029]圖4是驅(qū)動控制電路示意圖。驅(qū)動控制電路分為兩種:主備路電源輸入切換驅(qū)動控制電路和配電輸出驅(qū)動控制電路，兩部分電路采用相同結構，不同之處在于選用不同的開關管實現(xiàn)驅(qū)動。時序器工作時，控制器根據(jù)上位機指令及采集數(shù)據(jù)的分析情況，按相應主備路輸入模式、輸出配電模式及時序要求，輸出控制信號給光電I禹合器，控制信號經(jīng)隔離后送入驅(qū)動保護電路，最后控制MOSFET功率開關管驅(qū)動功率繼電器實現(xiàn)主備路電源輸入切換和儀器設備的直流配電，同時驅(qū)動面板相應指示燈顯示。
[0030]總之，本實用新型公開了一種多臺同類型智能時序器可在同一系統(tǒng)內(nèi)串/并聯(lián)工作的直流智能配電時序器。該時序器能實現(xiàn)接入主備兩路直流電源(AC/DC、蓄電池)的供電切換，在市電、發(fā)電機、UPS饋電的情況下，自動切換至蓄電池供電，實現(xiàn)蓄電池應急供電；實現(xiàn)包括開機時序上電(負載接入即上電)和指令時序上電(通過CAN總線從遠程主機獲取上電指令后開始上電)的功能。此外，時序器兼容12V直流和24V直流的供電分配，是車載供配電系統(tǒng)的重要產(chǎn)品。
[0031]以上所述的實施例，只是本實用新型的優(yōu)選的【具體實施方式】的一種，本領域技術人員在本發(fā)明技術方案范圍內(nèi)進行的通常變化和替換都應包含在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【權利要求】
1.一種智能配電時序器，包括功率配電電路和控制電路，其特征是: 所述功率配電電路包括面板指示燈顯示電路和功率繼電器陣列組成，完成電源的輸入和輸出配置、面板顯示； 控制電路包括控制器、電壓測量電路、電流測量電路、總線地址配置電路、數(shù)據(jù)存儲電路、總線通信電路、供電電路及驅(qū)動控制電路，其中所述電壓測量電路包括主路電源輸入電壓測量電路和備路電源輸入電壓測量電路，所述電流測量電路包括輸入電流測量電路和輸出電流測量電路；其中: 所述供電電路為其他電路供電； 所述主路電源輸入電壓測量電路和備路電源輸入電壓測量電路實現(xiàn)主路和備路電源輸入電壓的采集及采集參數(shù)的標定； 所述輸入和輸出電流測量電路實現(xiàn)主路和備路電源輸入電流和各路配電輸出電流的采集及采集參數(shù)的標定； 所述總線通信電路利用總線定時上傳采集的電壓和電流，通過總線配置主路和備路電源輸入切換模式、配電輸出時序上電模式以及開機時序上電時間間隔； 所述數(shù)據(jù)存儲電路實現(xiàn)故障代碼及采集參數(shù)標定值的存儲； 所述總線地址配置電路實現(xiàn)智能配電時序器本身的地址配置，并將該地址存入所述數(shù)據(jù)存儲電路中，以實現(xiàn)多臺同類型智能時序器在同一系統(tǒng)內(nèi)的串/并聯(lián)工作； 所述驅(qū)動控制電路主要是根據(jù)解析的上位機指令及采集數(shù)據(jù)的分析情況，通過開關管驅(qū)動功率繼電器陣列實現(xiàn)輸出的配電；所述面板指示燈顯示電路實現(xiàn)主路和備路電源輸入、各路配電輸出的指示。
2.根據(jù)權利要求1所述的智能配電時序器，其特征是:所述控制器查詢時序器自身總線節(jié)點；讀取所述數(shù)據(jù)存儲電路中參數(shù)標定值，監(jiān)測電源的輸入，并配置主備路供電，點亮相應的面板主備路電源輸入指示燈；查詢配電輸出時序上電模式,配置相應供電輸出，并監(jiān)測相應配電輸出參數(shù)，點亮面板相應供電輸出指示燈； 當某路負載監(jiān)測參數(shù)異常且要求切斷供電時，驅(qū)動功率繼電器快速切斷該路供電，避免該路儀器設備遭受損壞，并通過所述總線通信電路將故障碼上傳給主機。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的智能配電時序器，其特征是:所述功率繼電器陣列接收主路電源輸入和備路電源輸入，并完成電源的輸出配置；所述功率繼電器陣列實現(xiàn)主備路電源輸入切換，包括自動和手動切換兩種模式；其中自動切換模式下，如果所述電壓測量電路檢測到主備路電源輸入同時在線時，采用主路供電，主路離線時自動切換至備路供電；手動模式下通過所述總線通信電路遠程控制切換。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的智能配電時序器，其特征是:所述電壓測量電路包括分壓處理器、差分放大電路、跟隨電路、濾波保護電路和處理器；所述電壓測量電路將電壓信號經(jīng)分壓處理后，送入差分放大電路，經(jīng)跟隨電路和濾波保護電路，送入處理器的模數(shù)轉換模塊，經(jīng)處理后得到主備路電壓。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的智能配電時序器，其特征是:所述電流測量電路包括分流器、差分放大電路、跟隨電路、濾波保護電路和處理器；所述電流測量電路將電流經(jīng)分流器轉換為電壓信號后，送入差分放大電路，經(jīng)跟隨電路和濾波保護電路，送入處理器的模數(shù)轉換模塊，經(jīng)處理后得到所需的輸入電流和配電輸出電流。
6.根據(jù)權利要求1或2所述的智能配電時序器，其特征是:所述驅(qū)動控制電路分為兩種:主備路電源輸入切換驅(qū)動控制電路和配電輸出驅(qū)動控制電路，該兩種電路采用相同結構，不同之處在于選用不同的開關管實現(xiàn)驅(qū)動。
7.根據(jù)權利要求1或2所述的智能配電時序器，其特征是:所述兩種驅(qū)動控制電路都包括光電耦合器、驅(qū)動保護電路和功率開關管； 時序器工作時，控制器根據(jù)上位機指令及采集數(shù)據(jù)的分析情況，按相應主備路輸入模式、輸出配電模式及時序要求，輸出控制信號給光電耦合器，控制信號經(jīng)隔離后送入驅(qū)動保護電路，最后控制功率開關管驅(qū)動功率繼電器實現(xiàn)主備路電源輸入切換和儀器設備的直流配電，同時驅(qū)動面板相應指示燈顯示。
8.根據(jù)權利要求1或2所述的智能配電時序器，其特征是:所述總線通信電路為CAN總線通/[目電路。
9.根據(jù)權利要求 1或2所述的智能配電時序器，其特征是:所述數(shù)據(jù)存儲電路選用鐵電儲存器。
【文檔編號】G05B19/04GK203414744SQ201320393417
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年7月3日 優(yōu)先權日:2013年7月3日
【發(fā)明者】王鳳國, 駱志偉, 張錦, 胡小龍, 曾華 申請人:北京航天發(fā)射技術研究所, 中國運載火箭技術研究院