本發(fā)明涉及智能配電系統(tǒng),更具體地說(shuō)是指智能配電系統(tǒng)的前端控制電路及其方法。
背景技術(shù):
智能配電系統(tǒng)是按用戶(hù)的需求,遵循配電系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范而二次開(kāi)發(fā)的一套具有專(zhuān)業(yè)性強(qiáng)、自動(dòng)化程度高、易使用、高性能、高可靠等特點(diǎn)的適用于低壓配電系統(tǒng)的電能管理系統(tǒng)。英語(yǔ)名為Intelligent Power Distribution System,因此又稱(chēng)IPDS智能配電系統(tǒng)。通過(guò)遙測(cè)和遙控可以合理調(diào)配負(fù)荷,實(shí)現(xiàn)優(yōu)化運(yùn)行,有效節(jié)約電能,并有高峰與低谷用電記錄,從而為能源管理提供了必要條件。
現(xiàn)有的智能配電系統(tǒng)的所有的燈線全部要拉進(jìn)配電箱中,配電箱一般都位于門(mén)口,這樣燈線走的長(zhǎng),且配電箱中會(huì)有很多條強(qiáng)電線,這樣即費(fèi)線又增加了布線的成本,控制電路布線復(fù)雜,必須要有詳細(xì)的施工圖紙才能施工,占空間資源多,控制路數(shù)較多時(shí),所需要的配電柜體積較大。
因此,有必要設(shè)計(jì)一種智能配電系統(tǒng)的前端控制電路,實(shí)現(xiàn)布線簡(jiǎn)單,體積小,兼容普通開(kāi)關(guān)面板控制執(zhí)行器以及遠(yuǎn)程遙控執(zhí)行器。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷,提供智能配電系統(tǒng)的前端控制電路及其方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:智能配電系統(tǒng)的前端控制電路,包括供電電路、控制電路、分別與執(zhí)行器連接的繼電器電路以及通訊電路,所述供電電路分別與所述控制電路、所述繼電器電路以及所述通訊電路連接,所述繼電器電路以及所述通訊電路分別與所述控制電路連接。
其進(jìn)一步技術(shù)方案為:所述智能配電系統(tǒng)的前端控制電路還包括光耦隔離電路,所述光耦隔離電路分別與所述控制電路以及所述供電電路連接。
其進(jìn)一步技術(shù)方案為:所述供電電路包括穩(wěn)壓電路、降壓電路以及與供電電源連接的供電芯片U1,所述供電芯片U1與所述供電電源之間設(shè)有防反接二極管D1,所述穩(wěn)壓電路分別與所述降壓電路以及所述供電芯片U1連接,所述降壓電路分別與所述穩(wěn)壓電路以及所述控制電路連接。
其進(jìn)一步技術(shù)方案為:所述穩(wěn)壓電路包括分別與所述供電芯片U1連接的電阻R1、電阻R2、電阻R14、電阻R15、電容C1、電容C2、電容C6、電容C11、電容C18、二極管D2以及電感L3;所述降壓電路包括降壓芯片U2,所述電阻R1、電阻R2、電阻R14、電阻R15、電容C1、電容C2、電容C6、電容C11、電容C18、二極管D2以及電感L3分別與所述降壓芯片U2的Vin端腳連接,所述降壓芯片U2的Vout端腳與所述控制電路連接。
其進(jìn)一步技術(shù)方案為:所述光電隔離電路包括光耦隔離芯片U9、U10、U11、U12、U13、U14、U15、U16,所述光耦隔離芯片U9、U10、U11、U12分別對(duì)應(yīng)與信號(hào)輸入接口連接,所述光耦隔離芯片U9、U10、U11、U12、U13、U14、U15、U16分別與所述降壓芯片U2的Vout端腳連接,且所述光耦隔離芯片U9、U10、U11、U12、U13、U14、U15、U16分別與所述控制電路連接。
其進(jìn)一步技術(shù)方案為:所述控制電路包括控制芯片U17,所述降壓芯片U2的Vout端腳與所述控制芯片U17的VB端腳連接;所述光耦隔離芯片U9、U10、U11、U12分別對(duì)應(yīng)與控制芯片U17的PB5端腳、PB6端腳、PB5端腳以及PB8端腳;所述光耦隔離芯片U13、U14、U15、U16分別與所述控制芯片U17的RXD3端腳、PB12端腳、PB13端腳以及PB14端腳連接,所述控制芯片U17的PB0端腳、PB1端腳、PB2端腳、TXD3端腳、PB8端腳以及TXD1端腳分別與所述繼電器電路連接;所述控制芯片U17的PA11端腳以及PA12端腳分別與所述通訊電路連接。
其進(jìn)一步技術(shù)方案為:所述繼電器電路包括繼電器驅(qū)動(dòng)電路以及繼電器K1、K2、K3,所述繼電器驅(qū)動(dòng)電路包括驅(qū)動(dòng)芯片U3,所述繼電器K1、K2、K3分別與所述驅(qū)動(dòng)芯片U3的輸出端腳連接;所述驅(qū)動(dòng)芯片U3的輸入端腳分別與所述控制芯片U17的PB0端腳、PB1端腳、PB2端腳、TXD3端腳、PB8端腳以及TXD1端腳連接。
其進(jìn)一步技術(shù)方案為:所述通訊電路包括通訊芯片U5,所述通訊芯片U5的TXD端腳以及RXD端腳分別通過(guò)電阻R3以及電阻R22對(duì)應(yīng)與所述控制芯片U17的PA11端腳以及PA12端腳連接,所述通訊芯片U5的CANH端腳以及CANL端腳分別連接有執(zhí)行器。
其進(jìn)一步技術(shù)方案為:所述智能配電系統(tǒng)的前端控制電路還包括接口J1、J2、J3、JP1;所述接口J1分別與所述光耦隔離U13、U14、U15、U16連接;所述接口J2為信號(hào)輸入接口,分別與所述光耦隔離芯片U9、U10、U11、U12連接;所述接口J3分別與所述繼電器K1、K2、K3連接;所述接口J4分別與所述通訊芯片U5的CANH端腳以及CANL端腳連接;所述接口JP1與所述控制芯片U17的PA13端腳連接。
本發(fā)明還提供了智能配電系統(tǒng)的前端控制方法,外部電源從供電芯片U1的輸入端輸入,經(jīng)過(guò)防反接二極管D1后,通過(guò)穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓輸出,經(jīng)過(guò)降壓電路降壓后提供給控制電路、光電隔離電路以及繼電器電路;接口J2輸入信號(hào),經(jīng)過(guò)光耦隔離芯片U9、U10、U11、U12隔離,輸入到控制芯片U17中,經(jīng)過(guò)控制芯片U17輸出信號(hào)至繼電器驅(qū)動(dòng)電路,由驅(qū)動(dòng)芯片U3進(jìn)行放大后,輸出合適的高低電平,驅(qū)動(dòng)繼電器的線圈,使繼電器動(dòng)作,控制執(zhí)行器執(zhí)行指定動(dòng)作,通訊電路通過(guò)控制芯片U17的輸出信號(hào)遠(yuǎn)程遙控繼電器動(dòng)作;當(dāng)遠(yuǎn)程遙控出現(xiàn)故障時(shí),將接口J2連接普通開(kāi)關(guān)面板,通過(guò)普通開(kāi)關(guān)面板輸入信號(hào)進(jìn)行本地控制。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是:本發(fā)明的智能配電系統(tǒng)的前端控制電路,通過(guò)設(shè)置供電電路、控制電路、分別與執(zhí)行器連接的繼電器電路以及通訊電路,在傳統(tǒng)的開(kāi)關(guān)面板上加多通訊電路的連接線,當(dāng)遠(yuǎn)程遙控出現(xiàn)故障時(shí),只需進(jìn)行改線,實(shí)現(xiàn)應(yīng)急控制,供電電路、控制電路、繼電器電路以及通訊電路集成在一起,體積小,布線簡(jiǎn)單,兼容普通開(kāi)關(guān)面板控制執(zhí)行器以及遠(yuǎn)程遙控執(zhí)行器,可就近布線,且連接線分布在不同的86盒中,省線又方便施工。
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明具體實(shí)施例提供的智能配電系統(tǒng)的前端控制電路的結(jié)構(gòu)框圖;
圖2為本發(fā)明具體實(shí)施例提供的供電電路的電路原理圖;
圖3為本發(fā)明具體實(shí)施例提供的控制電路的電路原理圖;
圖4為本發(fā)明具體實(shí)施例提供的繼電器驅(qū)動(dòng)電路的電路原理圖;
圖5為本發(fā)明具體實(shí)施例提供的繼電器的電路原理圖;
圖6為本發(fā)明具體實(shí)施例提供的光耦隔離電路的電路原理圖;
圖7為本發(fā)明具體實(shí)施例提供的通訊電路的電路原理圖;
圖8為本發(fā)明具體實(shí)施例提供的接口的布置原理圖。
具體實(shí)施方式
為了更充分理解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容,下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)一步介紹和說(shuō)明,但不局限于此。
如圖1~8所示的具體實(shí)施例,本實(shí)施例提供的智能配電系統(tǒng)的前端控制電路,可以運(yùn)用在智能配電系統(tǒng)的控制過(guò)程中,在傳統(tǒng)的布線方式的線路上進(jìn)行更換,實(shí)現(xiàn)布線簡(jiǎn)單,體積小,兼容普通開(kāi)關(guān)面板控制執(zhí)行器以及遠(yuǎn)程遙控執(zhí)行器。
智能配電系統(tǒng)的前端控制電路,包括供電電路20、控制電路10、分別與執(zhí)行器連接的繼電器電路30以及通訊電路40,所述供電電路20分別與所述控制電路10、所述繼電器電路30以及所述通訊電路40連接,所述繼電器電路30以及所述通訊電路40分別與所述控制電路10連接。
供電電路20為控制電路10提供電源,控制電路10分別控制繼電器電路30以及通訊電路40,實(shí)現(xiàn)繼電器的普通控制以及遠(yuǎn)程遙控。
上述的智能配電系統(tǒng)的前端控制電路,通過(guò)設(shè)置供電電路20、控制電路10、分別與執(zhí)行器連接的繼電器電路30以及通訊電路40,在傳統(tǒng)的開(kāi)關(guān)面板上加多通訊電路40的連接線,當(dāng)遠(yuǎn)程遙控出現(xiàn)故障時(shí),只需進(jìn)行改線,實(shí)現(xiàn)應(yīng)急控制,供電電路20、控制電路10、繼電器電路30以及通訊電路40集成在一起,體積小,布線簡(jiǎn)單,兼容普通開(kāi)關(guān)面板控制執(zhí)行器以及遠(yuǎn)程遙控執(zhí)行器,可就近布線,且連接線分布在不同的86盒中,省線又方便施工。
另外,上述的智能配電系統(tǒng)的前端控制電路還包括光耦隔離電路50,所述光耦隔離電路50分別與所述控制電路10以及所述供電電路20連接,采用光電隔離電路隔離控制電路10的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)。
在本實(shí)施例中,所述供電電路20包括與供電電源連接的供電芯片U1,所述供電芯片U1與所述供電電源之間設(shè)有防反接二極管D1,外部電源(DC9-30V)從VCC處進(jìn)來(lái)之后,經(jīng)過(guò)防反接二極管D1,給供電芯片U1U1供電,防反接二極管D1起到極性保護(hù)以及防反接的作用。
上述的供電芯片U1為ATC4501,其采用的是寬電壓供電設(shè)計(jì),供電電壓為直流9V至30V,很好的解決了總線供電因?yàn)榫嚯x遠(yuǎn),電量損耗所造成的電壓偏低使得開(kāi)關(guān)模塊無(wú)法正常工作的問(wèn)題。
另外,所述供電電路20包括穩(wěn)壓電路以及降壓電路,所述穩(wěn)壓電路分別與所述降壓電路以及所述供電芯片U1連接,所述降壓電路分別與所述穩(wěn)壓電路以及所述控制電路10連接,通過(guò)穩(wěn)壓電路將供電芯片U1輸出電壓穩(wěn)定在+5V,通過(guò)降壓電路將+5V電壓降壓到+3.3V,供給控制電路10。
更進(jìn)一步的,所述穩(wěn)壓電路包括分別與供電芯片U1連接的電阻R1、電阻R2、電阻R14、電阻R15、電容C1、電容C2、電容C6、電容C11、電容C18、二極管D2以及電感L3;所述電阻R1、電阻R2、電阻R14、電阻R15、電容C1、電容C2、電容C6、電容C11、電容C18、二極管D2以及電感L3分別與所述降壓電路連接。
更進(jìn)一步的,所述電阻R1、所述電阻R2、二極管D2、電容C18以及電容C6并聯(lián),且所述電阻R2與所述供電芯片U1的FB端腳連接;所述電阻R14與供電芯片U1的GND端腳連接;所述電容C2與所述電容C11并聯(lián),且所述電容C2與所述供電芯片U1的EN端腳連接;所述電容C1與所述供電芯片U1的HSB端腳以及SW端腳連接;所述電感L3與所述供電芯片U1的SW端腳連接;所述電阻R15通過(guò)電容C12與所述供電芯片U1的COMP端腳連接。
所述降壓電路包括降壓芯片U2,上述的電阻R1、電阻R2、電阻R14、電阻R15、電容C1、電容C2、電容C6、電容C11、電容C18、二極管D2以及電感L3分別與所述降壓芯片U2的Vin端腳連接,所述降壓芯片U2的Vout端腳與所述控制電路10連接。
另外,所述降壓芯片U2的Vin端腳通過(guò)電容C13接地,降壓芯片U2的Cnd端腳接地,所述降壓芯片U2的Vout端腳通過(guò)并聯(lián)的貼片電容EC1以及電容C14接地。
在本實(shí)施例中,所述光電隔離電路包括光耦隔離芯片U9、U10、U11、U12,所述光耦隔離芯片U9、U10、U11、U12分別對(duì)應(yīng)與信號(hào)輸入接口連接,信號(hào)輸入接口用于輸入DI_1、DI_2、DI_3、DI_4輸入信號(hào),所述光耦隔離芯片U9、U10、U11、U12分別與降壓芯片U2的Vout端腳連接,由供電電路20提供工作電源,且所述光耦隔離芯片U9、U10、U11、U12分別與控制電路10連接。
另外,所述光電隔離電路還包括光耦隔離芯片U13、U14、U15、U16,所述光耦隔離芯片U13、U14、U15、U16分別與控制電路10連接,且所述光耦隔離芯片U13、U14、U15、U16分別與降壓芯片U2的Vout端腳連接,由供電電路20提供工作電源。
來(lái)自DI_1、DI_2、DI_3、DI_4的輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)光耦隔離芯片U9、U10、U11、U12后連接到控制電路10上;來(lái)自控制電路10的IO輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)光耦隔離U13、U14、U15、U16后驅(qū)動(dòng)外部LED。
更進(jìn)一步的,所述控制電路10包括控制芯片U17,所述降壓芯片U2的Vout端腳與所述控制芯片U17的VB端腳連接;所述光耦隔離芯片U9、U10、U11、U12分別對(duì)應(yīng)與控制芯片U17的PB5端腳、PB6端腳、PB5端腳以及PB8端腳;所述光耦隔離芯片U13、U14、U15、U16分別與控制芯片U17的RXD3端腳、PB12端腳、PB13端腳以及PB14端腳連接,所述控制芯片U17的PB0端腳、PB1端腳、PB2端腳、TXD3端腳、PB8端腳以及TXD1端腳分別與所述繼電器電路30連接;另外,所述控制芯片U17的PA11端腳以及PA12端腳分別與所述通訊電路40連接。
來(lái)自DI_1、DI_2、DI_3、DI_4的輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)光耦隔離芯片U9、U10、U11、U12后分別對(duì)應(yīng)接入到控制芯片U17的PB5端腳、PB6端腳、PB5端腳以及PB8端腳上,控制控制芯片U17的RXD3端腳、PB12端腳、PB13端腳以及PB14端腳輸出合適的高低信號(hào)電平,經(jīng)過(guò)光耦隔離芯片U13、U14、U15、U16隔離后,輸送至繼電器電路30,并且,控制芯片U17的PB0端腳、PB1端腳、PB2端腳、TXD3端腳、PB8端腳以及TXD1端腳經(jīng)過(guò)繼電器電路30放大后,從而輸出合適的高低電平,控制繼電器的打開(kāi)和閉合。
在本實(shí)施例中,所述繼電器電路30包括繼電器驅(qū)動(dòng)電路以及繼電器K1、K2、K3,所述繼電器驅(qū)動(dòng)電路包括驅(qū)動(dòng)芯片U3,所述繼電器K1、K2、K3分別與驅(qū)動(dòng)芯片U3的輸出端腳連接;所述驅(qū)動(dòng)芯片U3的輸入端腳分別與所述控制芯片U17的PB0端腳、PB1端腳、PB2端腳、TXD3端腳、PB8端腳以及TXD1端腳連接。
上述的驅(qū)動(dòng)芯片U3用于放大控制芯片U17的PB0端腳、PB1端腳、PB2端腳、TXD3端腳、PB8端腳以及TXD1端腳的輸出信號(hào)DO_1A、DO_1B、DO_2A、DO_2B、DO_3A、DO_3B,從而輸出合適的高低電平DO1A、DO1B、DO2A、DO2B、DO3A、DO3B驅(qū)動(dòng)繼電器的線圈,使繼電器動(dòng)作。
上述的繼電器K1、K2、K3分別為磁保持繼電器,受驅(qū)動(dòng)芯片U3的輸出信號(hào)DO1A、DO1B、DO2A、DO2B、DO3A、DO3B的控制,DO1A給一個(gè)0.1S以上的低電平脈沖,DO1B維持高電平就使磁保持繼電器K1的觸點(diǎn)閉合,DO1B給一個(gè)0.1S以上的低電平脈沖,DO1A維持高電平就就使磁保持繼電器K1的觸點(diǎn)斷開(kāi),磁保持繼電器只在開(kāi)或關(guān)工作的瞬間需要工作電流,所以降低了模塊的功耗,從而減小了總線電源供電的工作電流。
另外,所述通訊電路40包括通訊芯片U5,所述通訊芯片U5的TXD端腳以及RXD端腳分別通過(guò)電阻R3以及電阻R22對(duì)應(yīng)與所述控制芯片U17的PA11端腳以及PA12端腳連接,所述通訊芯片U5的CANH端腳以及CANL端腳分別與執(zhí)行器連接,這樣,只需要將通訊芯片U5的CANH端腳以及CANL端腳與執(zhí)行器連接,即可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控執(zhí)行器,控制芯片U17還可以發(fā)送信號(hào)到CAN總線上實(shí)現(xiàn)對(duì)總線上別的執(zhí)行器的控制,控制芯片U17還可以跟據(jù)來(lái)自CAN總線上的信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)繼電K1、K2、K3的打開(kāi)和關(guān)閉的控制。。
更進(jìn)一步的,所述通訊芯片U5的CANH端腳以及CANL端腳分別連接有電阻R43、R44,所述通訊芯片U5的CANH端腳以及CANL端通過(guò)電阻R46連接。
在本實(shí)施例中,所述智能配電系統(tǒng)的前端控制電路還包括接口J1、J2、J3、JP1;所述接口J1分別與所述光耦隔離U13、U14、U15、U16連接,用于驅(qū)動(dòng)外部的指示燈;所述接口J2為信號(hào)輸入接口,分別與所述光耦隔離芯片U9、U10、U11、U12連接,用于DI_1、DI_2、DI_3、DI_4的輸入信號(hào)的輸入;所述接口J3分別與所述繼電器K1、K2、K3連接,用于接被控的執(zhí)行器;所述接口J4為CAN總線通訊接,分別與所述通訊芯片U5的CANH端腳以及CANL端腳連接;所述接口JP1與所述控制芯片U17的PA13端腳連接,用于控制芯片U17的調(diào)試和燒片。
本發(fā)明還提供了智能配電系統(tǒng)的前端控制方法,具體如下:外部電源從供電芯片U1的輸入端輸入,經(jīng)過(guò)防反接二極管D1后,通過(guò)穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓輸出,經(jīng)過(guò)降壓電路降壓后提供給控制電路10、光電隔離電路以及繼電器電路30;接口J2輸入信號(hào),經(jīng)過(guò)光耦隔離芯片U9、U10、U11、U12隔離,輸入到控制芯片U17中,經(jīng)過(guò)控制芯片U17輸出信號(hào)至繼電器驅(qū)動(dòng)電路,由驅(qū)動(dòng)芯片U3進(jìn)行放大后,輸出合適的高低電平,驅(qū)動(dòng)繼電器的線圈,使繼電器動(dòng)作,通訊電路40通過(guò)控制芯片U17的輸出信號(hào)遠(yuǎn)程遙控繼電器動(dòng)作;當(dāng)遠(yuǎn)程遙控出現(xiàn)故障時(shí),將接口J2連接普通開(kāi)關(guān)面板,通過(guò)普通開(kāi)關(guān)面板輸入信號(hào)進(jìn)行本地控制,保證本地普通開(kāi)關(guān)面板能正??刂普麄€(gè)電路,從而不會(huì)因?yàn)榭偩€通訊異常而導(dǎo)致整個(gè)控制電路10癱瘓。
上述僅以實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容,以便于讀者更容易理解,但不代表本發(fā)明的實(shí)施方式僅限于此,任何依本發(fā)明所做的技術(shù)延伸或再創(chuàng)造,均受本發(fā)明的保護(hù)。本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求書(shū)為準(zhǔn)。