开关载波隔离监测装置及应急电源的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种开关载波隔离监测装置及应急电源。本发明提供的开关载波隔离监测装置包括：载波信号调制单元，载波信号隔离单元和载波信号解调单元；载波信号隔离单元的输入端用于连接开关，输出端连接载波信号调制单元的第一输入端，载波信号隔离单元用于将输入的信号隔离处理后通过输出端输出；载波信号调制单元的第二输入端用于接收数字载波信号，载波信号调制单元用于混合数字载波信号和载波信号隔离单元输出的信号，得到载波调制信号后通过输出端输出；载波信号解调单元用于输出从载波调制信号中解调出开关监测信号。本发明提供的开关载波隔离监测装置及应急电源，利用数字载波技术实现开关信号的监测，提高了开关监测的可靠性和安全性。
【专利说明】
开关载波隔离监测装置及应急电源
技术领域
[0001]本发明涉及一种开关载波隔离监测装置及应急电源。
【背景技术】
[0002]现有应急电源手动控制开关一般单独连接于由变压器将市电隔离整流滤波后的低压控制电路上，为便于管理和使用、应急电源的正常控制开关和手动控制开关一般安装在一起，由于手动控制开关为弱电信号，若与强电安装在一起易受到强电干扰而出错，进而影响产品的可靠性。
【发明内容】
[0003]针对现有技术中的缺陷，本发明提供的开关载波隔离监测装置及应急电源，利用数字载波技术实现开关信号的监测，提高了开关监测的可靠性和安全性。
[0004]第一方面，本发明提供的开关载波隔离监测装置包括:载波信号调制单元，载波信号隔离单元和载波信号解调单元;所述载波信号隔离单元的输入端用于连接开关，所述载波信号隔离单元的输出端连接所述载波信号调制单元的第一输入端，所述载波信号隔离单元用于将输入的信号隔离处理后通过输出端输出；所述载波信号调制单元的第二输入端用于接收数字载波信号，所述载波信号调制单元的输出端与所述载波信号解调单元的输入端连接，所述载波信号调制单元用于混合所述数字载波信号和所述载波信号隔离单元输出的信号，得到载波调制信号后通过输出端输出；所述载波信号解调单元用于从所述载波调制信号中解调出开关监测信号，并通过所述载波信号解调单元的输出端输出。
[0005]由上述技术方案可知，本发明提供的开关载波隔离监测装置，利用数字载波技术实现开关信号的监测，提高了开关监测的可靠性和安全性。
[0006]可选地，所述载波信号隔离单元包括电压隔离变换器，所述电压隔离变换器的输入端为所述载波信号隔离单元的输入端，所述电压隔离变换器的输出端为所述载波信号隔离单元的输出端;所述载波信号调制单元包括一个场效应管和一个电阻，所述场效应管的漏极与所述载波信号隔离单元的输出端连接，所述场效应管的栅极用于接收所述数字载波信号，所述电阻一端与所述场效应管的源极连接，所述电阻的另一端接地;所述载波信号解调单元包括RC电路和一个三极管，所述RC电路的输入端与所述场效应管的源极连接，所述RC电路的输出端与所述三极管的基极连接，所述三极管的发射极接地，所述三极管的集电极为所述载波信号解调单元的输出端。
[0007]可选地，所述载波信号隔离单元还包括限流可控检波电路，所述限流可控检波电路用于将开关的高压电转换为适合的电流并进行检波，所述限流可控检波电路输入端与所述开关连接，所述限流可控检波电路的输出端与所述电压隔离变换器的输入端连接。
[0008]第二方面，本发明提供的应急电源包括:应急开关、电源控制装置、开关载波隔离监测装置和后备电池组;所述开关载波隔离监测装置，用于监测所述应急开关的通断情况，通过数字载波信号调制和解调将监测结果发送给电源控制装置;所述电源控制装置，用于监测市电情况，并根据市电情况和开关的监测结果判断是否使用所述后备电池组;所述应急开关、所述开关载波隔离监测装置与所述电源控制装置依次相连;所述电源控制装置与所述后备电池组相连。
[0009]由上述技术方案可知，本发明提供的应急电源，利用数字载波技术实现应急开关信号的监测，提高了开关监测的可靠性和安全性。
[0010]可选地，所述开关载波隔离监测装置包括:载波信号调制单元，载波信号隔离单元和载波信号解调单元;所述载波信号隔离单元的输入端用于连接所述应急开关，所述载波信号隔离单元的输出端连接所述载波信号调制单元的第一输入端，所述载波信号隔离单元用于将输入的信号隔离处理后通过输出端输出;所述载波信号调制单元的第二输入端用于接收数字载波信号，所述载波信号调制单元的输出端与所述载波信号解调单元的输入端连接，所述载波信号调制单元用于混合所述数字载波信号和所述载波信号隔离单元输出的信号，得到载波调制信号后通过输出端输出；所述载波信号解调单元用于从所述载波调制信号中解调出开关监测信号，并通过所述载波信号解调单元的输出端输出。
[0011]可选地，所述载波信号隔离单元包括电压隔离变换器，所述电压隔离变换器的输入端为所述载波信号隔离单元的输入端，所述电压隔离变换器的输出端为所述载波信号隔离单元的输出端;所述载波信号调制单元包括一个场效应管和一个电阻，所述场效应管的漏极与所述载波信号隔离单元的输出端连接，所述场效应管的栅极用于接收所述电源控制装置发送的数字载波信号，所述电阻一端与所述场效应管的源极连接，所述电阻的另一端接地;所述载波信号解调单元包括RC电路和一个三极管，所述RC电路的输入端与所述场效应管的源极连接，所述RC电路的输出端与所述三极管的基极连接，所述三极管的发射极接地，所述三极管的集电极为所述载波信号解调单元的输出端。
[0012]第三方面，本发明提供的应急电源，包括:电源控制装置、开关载波隔离监测装置和后备电池组;所述开关载波隔离监测装置用于监测市电开关的通断情况，通过数字载波信号调制和解调将监测结果发送给电源控制装置;所述电源控制装置，用于监测市电情况，并根据市电情况和开关的监测结果判断是否使用所述后备电池组;所述开关载波隔离监测装置与所述电源控制装置依次相连;所述电源控制装置与所述后备电池组相连。
[0013]由上述技术方案可知，本发明提供的应急电源，利用数字载波技术实现市电开关信号的监测，提高了开关监测的可靠性和安全性，并将市电开关和应急开关合二为一，方便安装。
[0014]可选地，所述开关载波隔离监测装置包括:载波信号调制单元，载波信号隔离单元和载波信号解调单元;所述载波信号隔离单元的输入端用于连接市电开关，所述载波信号隔离单元的输出端连接所述载波信号调制单元的第一输入端，所述载波信号隔离单元用于将输入的信号隔离处理后通过输出端输出；所述载波信号调制单元的第二输入端用于接收数字载波信号，所述载波信号调制单元的输出端与所述载波信号解调单元的输入端连接，所述载波信号调制单元用于混合所述数字载波信号和所述载波信号隔离单元输出的信号，得到载波调制信号后通过输出端输出；所述载波信号解调单元用于从所述载波调制信号中解调出开关监测信号，并通过所述载波信号解调单元的输出端输出。
[0015]可选地，所述载波信号隔离单元包括电压隔离变换器和限流可控检波电路，所述限流可控检波电路用于将开关的高压电转换为适合的电流并进行检波，所述限流可控检波电路输入端与所述市电开关连接，所述限流可控检波电路的输出端与所述电压隔离变换器的输入端连接，所述电压隔离变换器的输出端连接所述载波信号调制单元；
[0016]所述载波信号调制单元包括一个场效应管和一个电阻，所述场效应管的漏极与所述载波信号隔离单元的输出端连接，所述场效应管的栅极用于接收所述电源控制装置发出的数字载波信号，所述电阻一端与所述场效应管的源极连接，所述电阻的另一端接地；
[0017]所述载波信号解调单元包括RC电路和一个三极管，所述RC电路的输入端与所述场效应管的源极连接，所述RC电路的输出端与所述三极管的基极连接，所述三极管的发射极接地，所述三极管的集电极为所述载波信号解调单元的输出端。
【附图说明】
[0018]图1为本发明实施例所提供的一种开关载波隔离监测装置的电路图；
[0019]图2为本发明实施例所提供的一种应急电源的结构框图；
[0020]图3为本发明实施例所提供的一种应急电源的结构框图。
[0021]附图标记:
[0022]1-开关载波隔离监测装置;2-电源控制装置;3-后备电池组;4-应急开关;5-市电开关;6-负载设备；
[0023]11-载波信号隔离单元;12-载波信号调制单元;13-载波信号解调单元。
【具体实施方式】
[0024]下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只是作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0025]需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
[0026]如图1所示，本发明实施例提供的开关载波隔离监测装置I包括:载波信号调制单元12，载波信号隔离单元11和载波信号解调单元13;载波信号隔离单元11的输入端用于连接开关，载波信号隔离单元11的输出端连接载波信号调制单元12的第一输入端，载波信号隔离单元11用于将输入的信号隔离处理后通过输出端输出；载波信号调制单元12的第二输入端用于接收数字载波信号，载波信号调制单元12的输出端与载波信号解调单元13的输入端连接，载波信号调制单元12用于混合数字载波信号和载波信号隔离单元11输出的信号，得到载波调制信号后通过输出端输出；载波信号解调单元13用于从载波调制信号中解调出开关监测信号，并通过载波信号解调单元13的输出端输出。
[0027]本发明实施例提供的开关载波隔离监测装置，利用数字载波技术实现开关信号的监测，提高了开关监测的可靠性和安全性，广泛用于工矿、石化、机房、库房等建筑等要求较高或较特殊的场所。
[0028]上述载波信号隔离单元11的实现方式有多种，如图1所示，本发明实施例提供了一种优选的实现方式:
[0029]载波信号隔离单元11包括电压隔离变换器Tl和限流可控检波电路。电压隔离变换器Tl起到隔离两端信号及电压变换的作用。如图1所示，限流可控检波电路由二极管D2、二极管D3、晶闸管Q2、电阻R4、电阻R5、热敏电阻RTl构成，D2两端连接电压隔离变换器Tl输入端的两个接头，电压隔离变换器Tl的输出端的两个端口分别与二极管Dl的两端连接，二极管Dl负极连接电源VCC，电源VCC通过滤波电容Cl接地。为方便描述，将D3正极定义为SW2，将RTl输出端定义为SWl，载波信号隔离单元11的输入端为SWl和SW2，输出端为TC端。安装开关载波隔离监测装置I时，被监测的开关两端分别与SWl和SW2连接。限流电路可以将220V或380V的高压市电限制在合适的工作电流范围内，用于后续的检测，限流可控检波电路的加入使得载波信号隔离单元11能够兼容市电开关，故本装置可直接接在市电开关两端使用，使用更简单方便。当然如果本装置用于监测电路中的独立开关，也可以选择省去限流可控检波电路，此时电压隔离变换器Tl两个输入端分别作为载波信号隔离单元11的输入端SWl和 SW2。
[0030]载波信号调制单元12包括场效应管Ql和电阻R6，场效应管Ql的漏极与载波信号隔离单元11的输出端TC连接，场效应管QI的栅极与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端连接电阻Rl，电阻Rl的另一端接地，电阻R6—端与场效应管Ql的源极连接，电阻R6的另一端接地。为方便描述将电阻Rl与电阻R2连接端定义为TXD，将场效应管Ql的源极与电阻R6连接端定义为RA。场效应管Ql的漏极为载波信号调制单元12的第一输入端，连接载波信号隔离单元11的输出端TC;TXD为载波信号调制单元12的第二输入端，用于接收数字载波信号；RA为载波信号调制单元12的输出端。
[0031]载波信号解调单元13包括RC电路和三极管Q3，RC电路由电阻R3和电容C2组成，RC电路的输入端与为载波信号调制单元12的输出端RA连接，RC电路的输出端与三极管Q3的基极连接，三极管Q3的射极接地，三极管Q3的集电极为载波信号解调单元13的输出端，定义为RXD0
[0032]下面结合图1说明上述开关载波隔离监测装置I的工作原理。
[0033]SWl和SW2分别接在被监测开关的两端，TXD端接收数字载波信号。场效应管Ql在数字载波信号的控制下，处于导通、断开交替的状态，RA端的信号为经过数字载波信号和电压隔离变换器Tl感应信号调制后的信号；当被监测开关断开时，由于电压隔离变换器Tl的输入端没有电流感应信号，所以TC端的电压为GND，RA端的电压也为GND，通过RC电路后，信号电压无法达到三极管Q3的导通阈值，RXD端输出高电平。当被监测开关导通时，电流信号通过电压隔离变换器Tl后，TC端的电压升高；当场效应管Ql导通时，RA端的电压也会升高，通过RC电路后，信号电压达到三极管Q3的导通阈值，三极管Q3导通，RXD端输出低电平；当场效应管QI断开时，RA端的电压为GND，三极管Q3断开，RXD端输出高电平；因此，RXD端输出的电压为数字载波信号的反相信号。因此，即使高压电路对检测电路产生了干扰，通过解调出的信号与数字载波信号进行校验即可滤除干扰，另外，载波信号解调单元13中的RC电路对高频干扰也起到一定的滤除作用。
[0034]采用非隔离的手动开关的应急电源，由于必须使用单独的开关控制，为便于管理及操作将手动控制开关和正常照明开关安装在一起使用，由于布线要求高需厂家派技术员协助安装(若接错线易引起安全事故)，在使用期间偶尔会出现损坏微控制器单元的I/O 口情况，进而使系统出现故障不能正常工作。为了解决上述问题本发明实施例提供了下面两种应急电源。
[0035]如图2所示，本发明实施例提供的应急电源包括:应急开关4、电源控制装置2、开关载波隔离监测装置I和后备电池组3;开关载波隔离监测装置I，用于监测应急开关的通断情况，通过数字载波信号调制和解调将监测结果发送给电源控制装置；电源控制装置2，用于监测市电情况，并根据市电情况和开关的监测结果判断是否使用所述后备电池组;应急开关4、开关载波隔离监测装置I与电源控制装置2依次相连;电源控制装置2与后备电池组3相连。
[0036]其中，开关载波隔离监测装置以在之前详细说明，在此不再赘述。
[0037]电源控制装置2内部有监测市电情况的模块，实时监测有无市电输入及市电电压高低；电源控制装置2不断向开关载波隔离监测装置I发送数字载波信号，并接受开关载波隔离监测装置I返回的开关的监测结果。当有市电正常输入时，电源控制装置2通过市电给负载设备6供电；当市电出现故障瞬间无论应急开关4为何状态，电源控制装置2都保持待机，直到手动再次按下应急开关4，开关载波隔离监测装置I监测到应急开关4为导通状态，并将信号发送给电源控制装置2，则电源控制装置2通过后备电池组3给负载设备6供电。
[0038]如某电厂机房的应急照明系统由于距离办公场所较远，若采用自动应急系统、等工作人员赶到现场时备用电池电能将耗掉大半而影响工作人员作业，故本发明实施例提供的应急电源采用手动控制的应急开关4，等工作人员赶到时再启动紧急照明系统。
[0039]本发明实施例提供的应急电源，利用数字载波技术实现应急开关信号的监测，提高了开关监测的可靠性和安全性，广泛用于工矿、石化、机房、库房等建筑等要求较高或较特殊的场所。
[0040]如图3所示，本发明实施例还提供了另一种的应急电源，包括:电源控制装置2、开关载波隔离监测装置I和后备电池组3;开关载波隔离监测装置I用于监测市电开关5的通断情况，通过数字载波信号调制和解调将监测结果发送给电源控制装置2;电源控制装置2，用于监测市电情况，并根据市电情况和开关的监测结果判断是否使用后备电池组3;开关载波隔离监测装置I与电源控制装置2依次相连;电源控制装置2与后备电池组3相连。
[0041]其中，开关载波隔离监测装置I已在之前详细说明，在此不再赘述。
[0042]电源控制装置2内部有监测市电情况的模块，实时监测有无市电输入及市电电压高低；电源控制装置2不断向开关载波隔离监测装置I发送数字载波信号，并接受开关载波隔离监测装置I返回的开关的监测结果。当有市电正常输入时，电源控制装置2通过市电给负载设备6供电；当市电出现故障瞬间无论市电开关为何状态，电源控制装置2都保持待机，直到手动再次按下市电开关5，开关载波隔离监测装置I监测到市电开关5为导通状态，并将信号发送给电源控制装置2，则电源控制装置2通过后备电池组3给负载设备6供电。
[0043]本发明实施例提供的应急电源，利用数字载波技术实现市电开关信号的监测，提高了开关监测的可靠性和安全性，并将市电开关和应急开关合二为一，方便安装，广泛用于工矿、石化、机房、库房等建筑等要求较高或较特殊的场所。
[0044]最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
【主权项】
1.一种开关载波隔离监测装置，其特征在于，包括:载波信号调制单元，载波信号隔离单元和载波信号解调单元； 所述载波信号隔离单元的输入端用于连接开关，所述载波信号隔离单元的输出端连接所述载波信号调制单元的第一输入端，所述载波信号隔离单元用于将输入的信号隔离处理后通过输出端输出； 所述载波信号调制单元的第二输入端用于接收数字载波信号，所述载波信号调制单元的输出端与所述载波信号解调单元的输入端连接，所述载波信号调制单元用于混合所述数字载波信号和所述载波信号隔离单元输出的信号，得到载波调制信号后通过输出端输出； 所述载波信号解调单元用于从所述载波调制信号中解调出开关监测信号，并通过所述载波信号解调单元的输出端输出。2.根据权利要求1所述的开关载波隔离监测装置，其特征在于， 所述载波信号隔离单元包括电压隔离变换器，所述电压隔离变换器的输入端为所述载波信号隔离单元的输入端，所述电压隔离变换器的输出端为所述载波信号隔离单元的输出端； 所述载波信号调制单元包括一个场效应管和一个电阻，所述场效应管的漏极与所述载波信号隔离单元的输出端连接，所述场效应管的栅极用于接收所述数字载波信号，所述电阻一端与所述场效应管的源极连接，所述电阻的另一端接地； 所述载波信号解调单元包括RC电路和一个三极管，所述RC电路的输入端与所述场效应管的源极连接，所述RC电路的输出端与所述三极管的基极连接，所述三极管的发射极接地，所述三极管的集电极为所述载波信号解调单元的输出端。3.根据权利要求2所述的开关载波隔离监测装置，其特征在于，所述载波信号隔离单元还包括限流可控检波电路，所述限流可控检波电路用于将开关的高压电转换为适合的电流并进行检波，所述限流可控检波电路输入端与所述开关连接，所述限流可控检波电路的输出端与所述电压隔离变换器的输入端连接。4.一种应急电源，其特征在于，包括:应急开关、电源控制装置、开关载波隔离监测装置和后备电池组； 所述开关载波隔离监测装置，用于监测所述应急开关的通断情况，通过数字载波信号调制和解调将监测结果发送给电源控制装置； 所述电源控制装置，用于监测市电情况，并根据市电情况和开关的监测结果判断是否使用所述后备电池组； 所述应急开关、所述开关载波隔离监测装置与所述电源控制装置依次相连;所述电源控制装置与所述后备电池组相连。5.根据权利要求4所述的应急电源，其特征在于，所述开关载波隔离监测装置包括:载波信号调制单元，载波信号隔离单元和载波信号解调单元； 所述载波信号隔离单元的输入端用于连接所述应急开关，所述载波信号隔离单元的输出端连接所述载波信号调制单元的第一输入端，所述载波信号隔离单元用于将输入的信号隔离处理后通过输出端输出； 所述载波信号调制单元的第二输入端用于接收数字载波信号，所述载波信号调制单元的输出端与所述载波信号解调单元的输入端连接，所述载波信号调制单元用于混合所述数字载波信号和所述载波信号隔离单元输出的信号，得到载波调制信号后通过输出端输出；所述载波信号解调单元用于从所述载波调制信号中解调出开关监测信号，并通过所述载波信号解调单元的输出端输出。6.根据权利要求5所述的应急电源，其特征在于， 所述载波信号隔离单元包括电压隔离变换器，所述电压隔离变换器的输入端为所述载波信号隔离单元的输入端，所述电压隔离变换器的输出端为所述载波信号隔离单元的输出端； 所述载波信号调制单元包括一个场效应管和一个电阻，所述场效应管的漏极与所述载波信号隔离单元的输出端连接，所述场效应管的栅极用于接收所述电源控制装置发送的数字载波信号，所述电阻一端与所述场效应管的源极连接，所述电阻的另一端接地； 所述载波信号解调单元包括RC电路和一个三极管，所述RC电路的输入端与所述场效应管的源极连接，所述RC电路的输出端与所述三极管的基极连接，所述三极管的发射极接地，所述三极管的集电极为所述载波信号解调单元的输出端。7.—种应急电源，其特征在于，包括:电源控制装置、开关载波隔离监测装置和后备电池组； 所述开关载波隔离监测装置用于监测市电开关的通断情况，通过数字载波信号调制和解调将监测结果发送给电源控制装置； 所述电源控制装置，用于监测市电情况，并根据市电情况和开关的监测结果判断是否使用所述后备电池组； 所述开关载波隔离监测装置与所述电源控制装置依次相连;所述电源控制装置与所述后备电池组相连。8.根据权利要求7所述的应急电源，其特征在于，所述开关载波隔离监测装置包括:载波信号调制单元，载波信号隔离单元和载波信号解调单元； 所述载波信号隔离单元的输入端用于连接市电开关，所述载波信号隔离单元的输出端连接所述载波信号调制单元的第一输入端，所述载波信号隔离单元用于将输入的信号隔离处理后通过输出端输出；所述载波信号调制单元的第二输入端用于接收数字载波信号，所述载波信号调制单元的输出端与所述载波信号解调单元的输入端连接，所述载波信号调制单元用于混合所述数字载波信号和所述载波信号隔离单元输出的信号，得到载波调制信号后通过输出端输出；所述载波信号解调单元用于从所述载波调制信号中解调出开关监测信号，并通过所述载波信号解调单元的输出端输出。9.根据权利要求8所述的应急电源，其特征在于， 所述载波信号隔离单元包括电压隔离变换器和限流可控检波电路，所述限流可控检波电路用于将开关的高压电转换为适合的电流并进行检波，所述限流可控检波电路输入端与所述市电开关连接，所述限流可控检波电路的输出端与所述电压隔离变换器的输入端连接，所述电压隔离变换器的输出端连接所述载波信号调制单元； 所述载波信号调制单元包括一个场效应管和一个电阻，所述场效应管的漏极与所述载波信号隔离单元的输出端连接，所述场效应管的栅极用于接收所述电源控制装置发出的数字载波信号，所述电阻一端与所述场效应管的源极连接，所述电阻的另一端接地； 所述载波信号解调单元包括RC电路和一个三极管，所述RC电路的输入端与所述场效应管的源极连接，所述RC电路的输出端与所述三极管的基极连接，所述三极管的发射极接地，所述三极管的集电极为所述载波信号解调单元的输出端。
【文档编号】G01R31/327GK105929326SQ201610429897
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年6月16日
【发明人】袁彦涛
【申请人】深圳市英朗光电有限公司