專利名稱：機(jī)車標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)監(jiān)控檢測(cè)儀異常斷電自動(dòng)保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種供電保護(hù)裝置。更具體地說(shuō)，本實(shí)用新型涉及一種機(jī)車 標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)監(jiān)控檢測(cè)儀異常斷電自動(dòng)保護(hù)裝置。
背景技術(shù)：
安全是機(jī)務(wù)工作的永恒主題隨著鐵路運(yùn)輸?shù)牟粩嗵崴?，機(jī)車長(zhǎng)交路運(yùn)行方式 的實(shí)施和單司機(jī)值乘的變革，給目前的機(jī)車安全管理帶來(lái)了新的課題。列車是軌
道告訴運(yùn)輸工具，速度極快，在行駛中很難控制，因司機(jī)誤操作、開小差等原 因，導(dǎo)致鐵路交通事故頻發(fā)，造成大量的人員傷亡，鐵路管理部門每年需要花費(fèi) 大量人力、財(cái)力，用于處理事故糾紛。為降低鐵路事故發(fā)生率，減少鐵路部門經(jīng) 濟(jì)損失，監(jiān)督機(jī)車操作人員是否標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)，同時(shí)也為事故發(fā)生后引起的法律糾紛 中提供有力的現(xiàn)場(chǎng)證據(jù)，鐵路管理系統(tǒng)中亟需配備完整的以鐵路監(jiān)控功能為主的 多功能機(jī)車標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)音視頻分析系統(tǒng)。
但是在目前的機(jī)車上，由于用電環(huán)境比較復(fù)雜，大功率設(shè)備啟動(dòng)時(shí)，常出現(xiàn) 短時(shí)電壓下降現(xiàn)象，當(dāng)電壓低于車載設(shè)備額定最低電壓時(shí)，會(huì)出現(xiàn)設(shè)備無(wú)法正常 工作的現(xiàn)象，以致無(wú)法完全滿足現(xiàn)在鐵路管理系統(tǒng)的要求。
為了提高重要負(fù)荷的供電連續(xù)性, 一般采用兩路電源熱備用方式供電。在使 用中有兩種方式。第一種方式是當(dāng)電力系統(tǒng)供電電源出現(xiàn)故障時(shí)，通過(guò)人工切換 到備用電源供電。由于供電電源發(fā)生故障的偶發(fā)性，管理者和使用者無(wú)法準(zhǔn)確預(yù) 知故障發(fā)生的時(shí)間和頻率。通常需要為此專門配備工作人員，增加監(jiān)控系統(tǒng)維護(hù) 成本。另外此種方式在設(shè)備掉電后無(wú)法快速啟動(dòng)備用電源，將會(huì)導(dǎo)致重要工作數(shù) 據(jù)的丟失，故此種作業(yè)方式只用在一些對(duì)電力穩(wěn)定性和持續(xù)性要求不高的場(chǎng)合。
第二種方式是給設(shè)備配不間斷電源(即UPS)。它能短時(shí)間供電而且可以穩(wěn) 定電壓，可以保護(hù)你的電氣設(shè)備。在市電(指220V的民用電)發(fā)生故障時(shí),能及時(shí) 地自動(dòng)將用戶電路切換到UPS電源供電，以保證正常、持續(xù)的供電。但UPS電力 來(lái)源是靠自身蓄電池供電，所以維持時(shí)間靠電池容量決定，因此價(jià)格比較高。而且機(jī)車上空間一般比較狹小，有些地方很難再容的下一臺(tái)專用UPS，其上運(yùn)行的
電子設(shè)備都希望能小型化。
這兩種方案在機(jī)車上使用各自有其缺點(diǎn)。為節(jié)省人力，提高切換工作的準(zhǔn)確
性、快速性和可靠性，本實(shí),新型將UPS的功能集成到電源模塊的電源板上，采
用市電和備用電源雙電源供電。在市電發(fā)生故障時(shí)，能及時(shí)地自動(dòng)將用戶電路切 換到備用電源供電，以保證正常、持續(xù)的供電。當(dāng)市電恢復(fù)正常時(shí),該實(shí)用新型能 夠?qū)⒂脩綦娐非袚Q回市電。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種機(jī)車標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)監(jiān) 控檢測(cè)儀異常斷電自動(dòng)保護(hù)裝置。
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的 本實(shí)用新型提供的機(jī)車標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)監(jiān)控檢測(cè)儀異常斷電自動(dòng)保護(hù)裝置，包括
電源模塊，其特征在于，電源模塊、DC-DC電路、電壓采集電路、單片機(jī)及其外 圍電路和常用備用切換控制電路依次連接。
作為一種改進(jìn)，所述電壓采集電路包括二極管D1、光電耦合器U1以及周 邊的電阻和電容；市電的正極220V+與二極管D1、光電耦合器U1的管腳l依次 串連，市電的負(fù)極220V-直接連接光電耦合器Ul的管腳2。光電耦合器Ul的管 腳3接地，管腳3和管腳4之間連接一電容；管腳4為電路中的電壓采集點(diǎn)，并 通過(guò)10K電阻與5V輸出端相連接。
作為一種改進(jìn)，所述單片機(jī)為AVR單片機(jī)ATmega16。
作為一種改進(jìn)，所述常用備用切換控制電路包括一個(gè)三極管8050和三個(gè)電 阻；控制信號(hào)MCU—1與電阻R13串連后接到三極管基極；三極管基極通過(guò)電阻 R2接到發(fā)射極接地；集電極通過(guò)電阻R14接到5V輸出端。
作為一種改進(jìn)，還包括一個(gè)LED顯示電路，包括一個(gè)電阻和一個(gè)發(fā)光二極 管，控制信號(hào)MCU—2依次與電阻、二極管串連，二極管負(fù)極接地。
作為一種改進(jìn)，所述電源模塊中還包括若干相互并聯(lián)的容量為68UF—450V 的電容。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是
4首先采用類似于UPS的方式，內(nèi)置大電容充電，以得到備用電源。省去外置 另一組備用電源，節(jié)省成本和機(jī)車空間；其次采用高性能單片機(jī)采集數(shù)據(jù)和控制 切換，讓管理和實(shí)用變得輕松簡(jiǎn)單且高效。


圖1是本實(shí)用新型之?dāng)嚯姍z測(cè)功能的電路原理圖。 圖2是單片機(jī)自動(dòng)控制電源的部分接口圖。 圖3是單片機(jī)控制電源切換的電路原理圖。 圖4是電源使用的指示燈示意圖。 圖l中Dl.二極管，Ul.光電耦合器。
圖2中U2.AVR單片機(jī)ATmega16， MCU是市電的測(cè)試信號(hào)，MCU—1是單片機(jī) 控制備用電源的觸發(fā)信號(hào)。MCU一2是控制指示燈的信號(hào)。
圖3中MCU一1信號(hào)與圖2中的MCU_1信號(hào)直接相連，為同一信號(hào)。 圖4中LED燈指示是否使用備用電源。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題有三個(gè)方面。首先，何時(shí)采用備用電源，即如 何判斷市電出現(xiàn)故障。要求判斷準(zhǔn)確，快速。其次，考慮到成本和空間上的限 制，備用電源如何得來(lái)，并保證實(shí)用。第三，如何防止市電和備用電源之間的誤 操作以致頻繁切換。上述三個(gè)問(wèn)題是本實(shí)用新型待解決的問(wèn)題。
對(duì)于第一個(gè)問(wèn)題，我們?cè)谑须姷碾妷翰杉娐吩O(shè)置電壓測(cè)試點(diǎn)，連接到單片 機(jī)的輸入輸出口，單片機(jī)不間斷地讀取該測(cè)試點(diǎn)的電壓。單片機(jī)控制器比較采集 電壓和市電的正常電壓范圍區(qū)間。如果采集電壓在正常電壓范圍之內(nèi)，表示市電 正常供電；反之，若采集電壓高出正常電壓的最大值或低于最小值，則表示市電 出現(xiàn)異常。
對(duì)于第二個(gè)問(wèn)題，我們?cè)陔娐钒迳嫌袔讉€(gè)容量大的電容，在市電正常情況 下，給大電容組充電。這幾個(gè)大電容組成的電容組就是該實(shí)用新型中的備用電 源。在市電異常后，監(jiān)控設(shè)備迅速保存數(shù)據(jù)，做好關(guān)機(jī)準(zhǔn)備。此過(guò)程僅需耗時(shí)數(shù) 秒，備用電源完全可達(dá)到該要求。保證在電量耗盡之前數(shù)據(jù)已保存完畢。
對(duì)于第三個(gè)問(wèn)題，我們所采用的技術(shù)方案是當(dāng)該市電正常時(shí)，采集電壓在正常范圍區(qū)間，整個(gè)電源系統(tǒng)由市電供電，并 自動(dòng)為備用電源充電；當(dāng)讀取的采集電壓出現(xiàn)異常時(shí)，由單片機(jī)輸出的控制信號(hào) 即時(shí)自動(dòng)觸發(fā)備用電源，不間斷的轉(zhuǎn)由備用電源給整個(gè)系統(tǒng)供電。此時(shí)尚未切斷 市電，若市電很快恢復(fù)正常，，檢測(cè)到采集電壓亦在正常范圍區(qū)間，單片機(jī)控制器 判定市電處于正常情況，自動(dòng)恢復(fù)由市電供電。若設(shè)定的數(shù)秒之后，采集電壓不 能恢復(fù)正常范圍，單片機(jī)判定常用電壓出現(xiàn)異常，切斷市電，改用備用電源對(duì)系 統(tǒng)供電。
在系統(tǒng)正常使用備用電源的情況下，若單片機(jī)檢測(cè)到采集電壓恢復(fù)正常，也 不會(huì)立刻切換到市電供電。自此刻起，在設(shè)定的數(shù)秒之內(nèi)，不間斷的比較采集電 壓是否正常。若不是，單片機(jī)則判斷市電未穩(wěn)定恢復(fù)正常，仍然使用備用電源； 若正常，則判定常用電壓恢復(fù)正常，切換到市電，并對(duì)備用電源充電。
系統(tǒng)目前處于何種狀況，使用何種電源供電在LED顯示電路中均有明確顯 示。其中的2個(gè)LED指示燈分別代表市電和備用電源的使用情況。哪個(gè)LED燈亮 或滅則代表對(duì)應(yīng)的那種電源處于正常使用狀態(tài)。
參考附圖，下面將對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述。
本實(shí)施例中的機(jī)車標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)監(jiān)控檢測(cè)儀異常斷電自動(dòng)保護(hù)裝置，包括電源 模塊，電源模塊、DC-DC電路、電壓采集電路、單片機(jī)及其外圍電路和常用備用 切換控制電路依次連接。
電壓采集電路包括二極管D1、光電耦合器U1以及周邊的電阻和電容；市 電的正極220V+與二極管Dl、光電耦合器Ul的管腳1依次串連，市電的負(fù)極 220V-直接連接光電耦合器Ul的管腳2。光電耦合器Ul的管腳3接地，管腳3 和管腳4之間連接一電容；管腳4為電路中的電壓采集點(diǎn)，并通過(guò)10K電阻與 5V輸出端相連接。
所述單片機(jī)為AVR單片機(jī)ATmegal6。
常用備用切換控制電路包括一個(gè)三極管8050和三個(gè)電阻；控制信號(hào)MCU—1 與電阻R13串連后接到三極管基極；三極管基極通過(guò)電阻R2接到發(fā)射極接地； 集電極通過(guò)電阻R14接到5V輸出端。
異常斷電自動(dòng)保護(hù)裝置還包括一個(gè)LED顯示電路，包括一個(gè)電阻和一個(gè)發(fā)光 二極管，控制信號(hào)MCU一2依次與電阻、二極管串連，二極管負(fù)極接地。
電源模塊中包括若干相互并聯(lián)的容量為68UF—450V的電容。
本實(shí)施例實(shí)現(xiàn)原理如下在圖1中，市電的正極220V+與二極管D1，光電耦合器U1的管腳l串連， 市電的負(fù)極220V-直接連接光電耦合器Ul的管腳2。光電耦合器Ul的管腳3接 地，管腳4就是此電路中的電壓采集點(diǎn)，該處通過(guò)10K電阻與5V相連接。MCU 直接連到單片機(jī)，見圖2中的MCU。此處Dl根據(jù)要求外部電壓降到何種水平時(shí) 啟用內(nèi)部電壓來(lái)選取相對(duì)應(yīng)型號(hào)的二極管。當(dāng)220V的市電過(guò)低時(shí)，控制信號(hào) MCU告知單片機(jī)ATmegal6需啟用備用電源。
在圖2所示實(shí)施例中，AVR單片機(jī)ATmegal6的MCU電平信號(hào)與圖1中的電 壓采集信號(hào)點(diǎn)MCU相連。ATmegal6的MCU_1電平信號(hào)與圖3中的控制信號(hào)MCU—1 相連。ATmegal6的MCU一2電平信號(hào)與圖4中的電壓采集信號(hào)點(diǎn)MCU—2相連。
在圖3中，單片機(jī)輸出的MCU—1經(jīng)過(guò)電阻和三極管組成的控制電路來(lái)控制輸 出信號(hào)power—on。當(dāng)power—on為高電平時(shí)，直接啟動(dòng)備用電源。
在圖4中單片機(jī)ATmegal6輸出的MCU—2來(lái)控制發(fā)光二極管的亮或滅。LED 燈亮，代表正在使用備用電源給系統(tǒng)供電;LED燈滅，代表未使用備用電源。
為了防止電源之間頻繁切換和某些干擾引起誤操作，需進(jìn)行是否切換的二次 確認(rèn)。即在初次檢測(cè)到信號(hào)異常后數(shù)秒之后再次檢測(cè)該測(cè)試點(diǎn)，如二次檢測(cè)信號(hào) 均為異常則確認(rèn)轉(zhuǎn)換。
最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本實(shí)用新型的具體實(shí)施例。顯然， 本實(shí)用新型不限于以上實(shí)施例，還可以有許多變形。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從 本實(shí)用新型公開的內(nèi)容直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本實(shí)用新型的 保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1、一種機(jī)車標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)監(jiān)控檢測(cè)儀異常斷電自動(dòng)保護(hù)裝置，包括電源模塊，其特征在于，電源模塊、DC-DC電路、電壓采集電路、單片機(jī)及其外圍電路和常用備用切換控制電路依次連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的異常斷電自動(dòng)保護(hù)裝置，其特征在于，所述電壓采集電路包括二極管D1、光電耦合器U1以及周邊的電阻和電容；市電的正極 220V+與二極管D1、光電耦合器U1的管腳1依次串連，市電的負(fù)極220V-直接連 接光電耦合器U1的管腳2;光電耦合器U1的管腳3接地，管腳3和管腳4之間連接 一電容；管腳4為電路中的電壓采集點(diǎn)，并通過(guò)10K電阻與5V輸出端相連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的異常斷電自動(dòng)保護(hù)裝置，其特征在于，所述單片 機(jī)為AVR單片機(jī)ATmega16 。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的異常斷電自動(dòng)保護(hù)裝置，其特征在于，所述常用 備用切換控制電路包括一個(gè)三極管8050和三個(gè)電阻；控制信號(hào)MCU—1與電阻R13 串連后接到三極管基極；三極管基極通過(guò)電阻R2接到發(fā)射極接地；集電極通過(guò) 電阻R14接到5V輸出端。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的異常斷電自動(dòng)保護(hù)裝置，其特征在于，還包括一 個(gè)LED顯示電路，包括一個(gè)電阻和一個(gè)發(fā)光二極管，控制信號(hào)MCU一2依次與電阻、 二極管串連，二極管負(fù)極接地。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的異常斷電自動(dòng)保護(hù)裝置，其特征在于，所述電源 模塊中還包括若干相互并聯(lián)的容量為68UF—450V的電容。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種供電保護(hù)裝置，旨在提供一種機(jī)車標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)監(jiān)控檢測(cè)儀異常斷電自動(dòng)保護(hù)裝置。該裝置包括電源模塊，其特征在于，電源模塊、DC-DC電路、電壓采集電路、單片機(jī)及其外圍電路和常用備用切換控制電路依次連接。本實(shí)用新型的有益效果是首先采用類似于UPS的方式，內(nèi)置大電容充電，以得到備用電源。省去外置另一組備用電源，節(jié)省成本和機(jī)車空間；其次采用高性能單片機(jī)采集數(shù)據(jù)和控制切換，讓管理和實(shí)用變得輕松簡(jiǎn)單且高效。
文檔編號(hào)H02H9/02GK201352710SQ200820165440
公開日2009年11月25日 申請(qǐng)日期2008年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月9日
發(fā)明者磊 丁, 倪樹芳 申請(qǐng)人:浙江貝爾技術(shù)有限公司