专利名称：一种对双电源切换接触器进行控制的模块的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电气控制模块，尤其是一种根据两路电源的电压状况，对双电源切换接触器进行控制、内部由单片机电路组成的一种电路模块。
背景技术：
目前，一些重要的380V/220V用电负荷均要求采用双路电源线路供电，如高层建筑中的排烟风机、消防水泵等一些重要的消防负荷，两路电源中有一路为常用电源，另一路为备用电源，如果常用电源电压正常，则双电源切换开关中的常用电源触点闭合，用电负荷由常用电源供电，如果常用电源不正常而备用电源正常，则双电源切换开关中的常用电源触点分断、备用电源触点闭合，用电负荷改由备用电源供电。目前用于实现双电源切换主要采用以下的几种方案1.早期采用两个接触器作为切换元件，用两个接触器的常闭辅助触点在控制线路中互锁，保证只有一个接触器吸合，用中间继电器的线圈做为两路电源的检测元件，当常用电源失电时，接在常用电源上的中间继电器失电释放，中间继电器的触点使常用电源接触器释放、备用电源接触器吸合，从而实现两个电源之间的切换。这种方式有以下的缺点用一个中间继电器的线圈来检测电源的方法过于简单，由于中间继电器参数的离散性，双电源切换的动作电压不固定而且不可调整，由于中间继电器只能接在电源三相中的一相上，不可能发现另外两相中出现缺相等一些故障情况，所以不能实现在常用电源出现所有故障情况时都能切换到备用电源上，由于以上的缺点，这种方式已经趋于淘汰，在一些重要的地方都不采用这种方式了。然而这种方式有一个很大优点是价格低廉，由于接触器是一种使用历史很长，制造技术非常成熟的电气元件，所以接触器的价格相对较低，采用两个价格相对很低廉接触器再外加两个中间继电器，通过简单的接线就能实现两路电源之间的切换，这是一种成本最低的双电源切换实现方案。
2.一体化电动操作的双电源切换开关采用微电动机操作两个断路器或负荷开关动作，实现双电源切换的一种一体化开关。这种开关是采用单片机电路检测两路电源的状况，当常用电源出现不正常的情况时，单片机发出信号使微电动机动作，使常用电源断路器或负荷开关分断，并使备用电源断路器或负荷开关闭合，从而实现两路电源的切换。
3.一体化电磁操作的双电源切换开关这种开关采用单片机电路检测两路电源的状况，当常用电源出现不正常的情况时，单片机发出信号使驱动电磁线圈带电吸合动作，使一体化开关中的常用电源触点分断，备用电源触点闭合，从而实现两路电源的切换。
以上第2、第3两种方案，国内外均有很多厂商推出大量的产品，虽然这两种方式可靠性较高，但目前这两种一体化切换开关的制造成本较高，销售价格也偏高，如100A的电流容量，采用第2、第3种方案的双电源一体化切换开关，国产产品的报价均在4000元以上，进口产品价格则更高，如果采用第1种方案用接触器和中间继电器搭接一个控制线路来实现，其造价只有几百元，相差十分悬殊，难怪要有一些注重成本的使用单位还在使用这种落后的方法，因为价格实在是相差太大了。
综上所述，第2、第3种方案的一体化开关虽然性能可靠，但价格昂贵，第1种方案虽然性能不太可靠，但却价格非常低廉。
发明内容
本实用新型的目的在于设计一种对双电源切换接触器进行控制的模块，模块的内部是一个单片机组成的电路，模块的输出控制两个作为两路电源切换的接触器，在常用电源出现故障时，使常用电源接触器分断、备用电源接触器吸合，实现常用电源到备用电源的自动切换，既具有采用接触器作为切换元件价格低廉的优点，又具有用单片机进行检测和控制性能可靠的优点。
本实用新型是这样来实现的本实用新型所述的一种对双电源切换接触器进行控制的模块的内部电路由输入、单片机、输出三大部分组成，输入部分包括有常用电源电压信号采集、备用电源电压信号采集、电子开关、参数设定四个电路单元；单片机部分包括有单片机、电源两个电路单元；输出部分包括有常用电源接触器控制电路、备用电源接触器控制电路、电源状态指示三个电路单元。
各电路单元之间的连接是这样的在输入部分中常用电源电压信号采集、备用电源电压信号采集这两个电路单元的输出接电子开关的输入端，电子开关的输出端接单片机内模拟量比较器的输入口，同时电子开关的受控端接单片的一个I/O口，参数设定的输出接单片机内模拟量比较器的外部参考电压输入端口；在单片机部分中电源的输出接单片机；在输出部分中常用电源接触器控制电路、备用电源接触器控制电路、电源状态指示这三个电路单元接到单片机的I/O口。
随着单片机技术的飞速发展，许多单片机生产厂商推出了一些采用8051内核具有模拟量比较器的新型单片机，如Philips公司的P87LPC764等，采用这些单片机直接进行外部电压量的大小比较十分方便，可以不必经过繁琐的A/D转换就能得到外部电压量和参考电压比较后的结果，采用如Philips公司的P87LPC764等单片机来实现本模块的功能将十分方便，可以使硬件电路和控制程序的设计得到大大的简化，本设计的模块就是采用P87LPC764单片机。
在本模块的电路中，电子开关是十分重要的一个电路单元，因为P87LPC764单片机内部的两个模拟量比较器共有四个输入端，而常用电源要采集三相电压的三个电压信号，备用电源也要采集三相电压的三个电压信号，一共要采集6个电压信号，会出现模拟比较器输入端不够用的情况，为了解决这个问题，采用一个电子开关电路单元来解决这个问题。电子开关是一种可以受电信号控制的开关，比如可以由光耦或者是三极管电路组成，当需要采集常用电源的电压信号时，单片机的一个连接到电子开关电路单元的I/O口输出低电平，电子开关电路单元接到此指令后，就将常用电源的三相电压采集电路上的三个电子开关打开，同时将备用电源三相电压信号采集电路的电子开关关闭，常用电源的三相电压信号输入到单片机内模拟比较器的三个输入端；当需要采集备用电源的电压信号时，单片机连接到电子开关电路单元的I/O口输出高电平，电子开关电路单元接到此指令后，就将常用电源的三相电压采集电路上的三个电子开关关闭，同时将备用电源三相电压信号采集电路的电子开关打开，备用电源的三相电压信号输入到单片机内模拟比较器的三个输入端；这样就可以只需要占用单片机内模拟比较器的三个输入端，就可以来分时采集和处理常用电源和备用电源共6个电压信号的问题。
单片机内的模拟比较器要正常工作，还需要确定模拟比较器的参考电压，P87LPC764单片机内的模拟比较器的参考电压可以采用内部参考电压(固定值为1.28V)和外部输入的参考电压两种参考电压，在本模块的设计中，采用单片机内部参考电压(1.28V)作为三相电压信号不正常的下限比较电压；参数设定电路单元是一个电阻分压电路，参数设定电路单元的输出接至单片机内模拟比较器的外部参考电压输入端，用外部的参数设定电路单元输出的电压信号作为三相电压信号不正常的上限比较电压。
在单片机部分中，电源向单片机电路提供低压直流工作电源。此外，本模块采用P87LPC764的内部振荡电路作为时钟信号，可以省略单片机外的晶振电路。
本模块内的电路的工作过程是这样的本模块内的单片机电路上电以后，单片机就开始执行单片机内部程序存储器中的控制程序，控制程序的工作流程是一个循环的过程，首先单片机将常用电源的三相电压信号依此与参数设定的上下限数值用模拟比较器进行比较，判断常用电源的三个电压信号是否都在正常的范围内，如果都在正常的范围内，单片机就发出信号给常用电源接触器控制电路，使常用电源接触器吸合，同时单片机发出信号给备用电源接触器控制电路，使备用电源接触器分断，重要用电负荷由常用电源供电，然后单片机发出信号给电源状态指示电路单元，使常用电源状态指示灯点亮，然后进行下一轮的常用电源电压检测的循环；如果常用电源的三相电压信号中有任意一相不在正常的范围内，就跳出此循环，启动一段时间约0.1～0.2秒的延时，延时结束后，再将常用电源的三相电压信号再依此与参数设定的上下限数值进行比较，如果常用电源的三相电压信号都恢复到正常的范围内，就说明刚才的超限是偶然的电压波动干扰，认为电压仍是正常的，继续进行主程序的循环；如果常用电源三相电压信号中仍有某一相超出正常的范围，就认为常用电源出现了故障，于是单片机进入“备用电源投入子程序”的运行过程中，单片机首先通过I/O口向常用电源接触器控制电路发出信号使常用电源接触器失电释放，然后发出指令给输入电路中的电子开关，使备用电源的三相电压信号输入到单片机的模拟比较器的输入端中，单片机将备用电源的三相电压信号与参数设定的上下限数值用模拟比较器进行比较，如果备用电源的三相电压均正常，就向备用电源接触器控制电路发出信号，使备用电源接触器吸合，于是就将接触器下端所接的重要用电负荷由常用电源供电改接到备用电源供电，同时，单片机电路向电源状态指示电路单元发出信号，使常用电源指示灯熄灭、备用电源指示灯点亮，然后返回主程序；如果备用电源的三相电压信号也不正常，单片机向电源状态指示电路单元发出信号，使两路电源均不正常指示灯点亮报警，然后返回主程序。
利用本实用新型所述的一种对双电源切换接触器进行控制的模块，外加两个接触器可以组成一个完整的双电源自动切换解决方案，模块内部的单片机电路检测两路电源三相电压的状态，当常用电源出现故障时，单片机可以使常用电源接触器释放、备用电源接触器吸合，完成两路电源的自动切换，和通常采用的用接触器作为切换元件，用中间继电器的线圈作为电压检测元件的双电源切换解决方案相比，具有性能可靠，电源检测功能齐全等优点；本方案和一体化的电动、电磁操作双电源切换开关相比，由于采用成熟可靠、价格低廉的接触器作为供电主回路的大电流切换元件，所以综合价格得到降低，在功能相同、可靠性相当的前提下，价格却很低，具有价格竞争的优势。
以下结合附图
和实施例对本实用新型做进一步说明。
说明书附图为双电源互投控制模块内部电路方框图。
本实用新型所述的双电源切换控制模块的内部电路由输入、单片机、输出三大部分组成，输入部分包括有常用电源电压信号采集、备用电源电压信号采集、电子开关、参数设定四个电路单元；单片机部分包括有单片机、电源两个电路单元；输出部分包括有常用电源接触器控制电路、备用电源接触器控制电路、电源状态指示三个电路单元。
具体实施方式
在说明书附图中，各电路单元之间的连接是这样的在输入部分中常用电源电压信号采集、备用电源电压信号采集这两个电路单元的输出接电子开关的输入端，电子开关的输出端接单片机内模拟量比较器的输入口，同时电子开关的受控端接单片的一个I/O口，参数设定的输出接单片机内模拟量比较器的外部参考电压输入端口；在单片机部分中电源的输出接单片机；在输出部分中常用电源接触器控制电路、备用电源接触器控制电路、电源状态指示这三个电路单元接到单片机的I/O口。
权利要求1.一种对双电源切换接触器进行控制的模块，其特征是模块内的电路由输入、单片机、输出三大部分组成，其中单片机是整个电路的核心，输入部分包括有常用电源电压信号采集、备用电源电压信号采集、电子开关、参数设定四个电路单元；单片机部分包括有单片机、电源两个电路单元；输出部分包括有常用电源接触器控制电路、备用电源接触器控制电路、电源状态指示三个电路单元；各电路单元之间的连接是这样的在输入部分中常用电源电压信号采集、备用电源电压信号采集这两个电路单元的输出接电子开关的输入端，电子开关的输出端接单片机内模拟量比较器的输入口，同时电子开关的受控端接单片机的一个I/O口，参数设定的输出接单片机内模拟量比较器的外部参考电压输入端口；在单片机部分中电源的输出接单片机；在输出部分中常用电源接触器控制电路、备用电源接触器控制电路、电源状态指示这三个电路单元接到单片机的I/0口。
2.根据权利要求1所述的一种对双电源切换接触器进行控制的模块，其特征是单片机是模块内电路的核心，单片机内部具有模拟量比较器，如Philips公司的P87LPC764就是这样具有模拟量比较器的单片机。
3.根据权利要求1所述的一种对双电源切换接触器进行控制的模块，其特征是模块的输出部分内有常用电源接触器控制电路、备用电源接触器控制电路、电源状态指示三个电路单元，直接接自单片机的I/O口。
专利摘要一种对双电源切换接触器进行控制的模块，其内部电路由输入、单片机、输出三大部分组成，在输入部分中常用电源电压信号采集、备用电源电压信号采集这两个电路单元的输出接电子开关的输入端，电子开关的输出端接单片机内模拟量比较器的输入口，同时电子开关的受控端接单片的一个I/O口，参数设定的输出接单片机内模拟量比较器的外部参考电压输入端口；在输出部分中常用电源接触器控制电路、备用电源接触器控制电路、电源状态指示这三个电路单元接到单片机的I/O口。本模块可以在常用电源出现故障时使常用电源接触器分断、备用电源接触器吸合，实现从常用电源到备用电源的自动切换，具有检测功能完善、可靠性高同时整体价格低的优点。
文档编号H01H47/00GK2817180SQ200520016460
公开日2006年9月13日 申请日期2005年4月9日 优先权日2005年4月9日
发明者凌岩 申请人:凌岩