专利名称：一种双电源切换器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电源切换设备，尤其涉及一种双路交流自动切换设备。
背景技术：
目前，很多工业自动化系统对供电电源的可靠性要求较高，如果出现供 电不足或者掉电，会造成计算机设备发生复位等问题，严重影响受控设备安 全运行。
目前虽然存在一些能够实现在主电源与备用电源间自动切换的电源切 换器，但是其逻辑判断部分大多是通过运算放大器、电阻、二极管等简单电 器元件搭建而成的， 一经完成，这类电源切换器进行切换判断的阈值也就固
定了 ，如需利用例如适用于对两交流220V的电源进行切换的电源切换器对 两交流110V的电源实现自动切换，则需要变更硬件电路、更换电器元件等， 但是这是很麻烦的，其通用性较差。而且由于这些电器元件本身的延时特性， 主电源和备用电源信号经过这些电器元件处理后产生的延时也比较大，会出 现切换不及时的问题，并且电阻等电器元件受温度影响较大，信号漂移比较 大。
另外，现有的由简单继电器实现的电源切换器能够实现在主电源掉电时 切换为备用电源向受控设备供电，其进行切换时的判断依据一般为主电源是 否发生掉电。但是，在现场用电中，当电源失去时，电压一般是慢慢下降的， 基于继电器的工作原理，这就会使通过筒单继电器实现的切换电路出现当前 供电电压不足时无法快速进行切换的问题。
因此，需要提出一种双电源切换器，来解决上述问题。
实用新型内容
基于上述不足之处，本实用新型提出一种双电源切换器，能够实时检测 主电源，在其出现供电不足或者掉电时，及时将输出电源切换为备用电源， 且具有很强的通用性。
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种双电源切换器，包含主 电源输入端口 、备用电源输入端口 、执行装置和具有一存储器的控制处理器， 该控制处理器分别与该主电源输入端口 、该备用电源输入端口和该执行装置 相连，该执行装置分别与该主电源输入端口和该备用电源输入端口相连，其
中
该控制处理器持续检测通过该主电源输入端口输入的主电源的电压和 通过该备用电源输入端口输入的备用电源的电压，并根据电压检测结果以及 该存储器中配置的主电源电压、备用电源电压以及输出电源之间的对应关系 信息判断输出电源，然后根据判断结果控制该执行装置输出该输出电源，该 输出电源为主电源或者备用电源；
该执行装置，在该控制处理才莫块的控制下输出主电源或者备用电源。
进一步地，上述双电源切换器还可具有以下特点
该控制处理器包含依次相连的降压整流电路、电压采样单元和判断处理 单元，该判断处理单元还与该存储器相连。
进一步地，上述双电源切换器还可具有以下特点
该降压整流电路，分别对通过该主电源4lr入端口输入的主电源和通过该 备用电源输入端口输入的备用电源进行降压整流处理，然后发送给该电压采 样单元；
该电压采样单元，至少具有两路模拟/数字采集通道，分别对该经过降 压整流处理后的主电源和备用电源进行交流电压采样，并将电压采样值发送 给该判断处理单元；
该判断处理单元，根据接收到的电压采样值实时计算主电源和备用电源 的电压有效值，然后根据主电源和备用电源的电压有效值，以及该存储器中 配置的主电源电压、备用电源电压与输出电源的对应关系信息判断该输出电源，并根据判断结果控制该执行装置输出主电源或者备用电源。
进一步地，上述双电源切换器还可具有以下特点 该控制处理器还包含一定时器，其中
该判断处理单元在控制该执行装置输出备用电源时，如判断出输出电源 为主电源且该定时器未启动，则启动该定时器；
在该定时器的定时时间内，该判断处理单元如判断出输出电源为备用电 源，则停止并复位该定时器；否则，在该定时器到时时，控制该执行装置输 出主电源。
进一步地，上述双电源切换器还可具有以下特点
该存储器中配置的对应关系信息包含配置输出电源为主电源时，主电 源的电压范围；以及配置输出电源为备用电源时，主电源的电压范围以及备 用电源的电压范围。
进一步地，上述双电源切换器还可具有以下特点
该执行装置为 一继电器；该控制处理模块是通过控制该继电器的线圈电 压来控制该继电器输出主电源或者备用电源的。
进一步地，上述双电源切换器还可具有以下特点
该控制处理器将该继电器的线圏电压置为高电平时，该继电器闭合，输 出主电源；该控制处理器将该继电器的线圈电压置为低电平时，该继电器断 开，输出备用电源。
进一步地，上述双电源切换器还可具有以下特点
还包含一与该控制处理器相连的报警处理器
该存储器中还配置了主电源电压的报警阈值；
该控制处理器还根据检测到的主电源的电压与存储器中配置的报警阈 值判断是否进行报警，如判断需要进行报警，则向该报警处理器发送报警控 制信号；
该报警处理器在接收到报警控制信号后进行报警。 进一步地，上述双电源切换器还可具有以下特点还包含一与该控制处理器相连的显示模块，该显示模块包含两组数码管
和/或两LED指示灯，其中
该控制处理器在检测主电源电压和备用电源电压时，还控制两组数码管 分别显示该控制处理器检测到的主电源的电压和备用电源的电压；和/或
该控制处理器在控制该执行装置输出主电源或者备用电源时，还控制该 主电源或者该备用电源对应的LED指示灯点亮。
进一步地，上述双电源切换器还可具有以下特点
还包含一用以对该显示模块进行复位的按钮或者按键。
进一步地，上述双电源切换器还可具有以下特点
该控制处理器是单片机或嵌入式芯片。
本实用新型所述的一种双电源切换器，与现有的电源切换器相比，具有 如下优点
在本地配置并存储主电源电压、备用电源电压和输出电源之间的对应关 系信息用以进行切换判断，所述对应关系信息易于修改，可适用于不同标准 的电源的切换，具有^f艮强的通用性；
采用控制处理芯片进行切换判断，减少切换判断的延时，提高了切换的 准确性；
能够实时对主电源的电压进行检测判断，在判断出主电源的电压不足或 者过大时，及时地切换到备用电源向受控设备供电；在判断出主电源已经恢 复，且确保其输出稳定的情况下才将当前供电电源切换为主电源，减少误操 作；
在控制处理器发生故障时，可以保证备用电源能够向受控设备提供工作 电压；
具有显示功能，实时向用户显示主电源和备用电源的电压，还可以指示 当前l命出的电源。
具有报警功能，可以在主电源的电压过大时进行报警提示。
具有控制扩展口，能够在输出功率不足时，通过所述控制扩展口外接继电器来增加输出功率。
图l是本实用新型实施例一种双电源切换器的结构方框图。
图2是本实用新型实施例一种双电源切换器中的降压整流电路结构图。
具体实施方式
本实用新型提出 一 种双电源切换器，用以实现双路交流供电的自动切 换，其基本构思是在本地配置主电源电压、备用电源电压和输出电源的对 应关系信息，该输出电源为主电源或者备用电源；持续检测主电源和备用电 源的电压，根据检测结果以及配置的该对应关系信息判断输出电源，然后根 据判断结果输出主电源或者备用电源。
以下结合附图对本实用新型进行详细说明。
参考图1,该图示出了本实用新型实施例一种双电源切换器的结构方框 图，包含主电源输入端口 11、备用电源输入端口 12、具有一存储器134的 控制处理器13、执行装置14、报警处理器15和显示模块16,其中控制 处理器13分别与主电源输入端口 11、备用电源输入端口 12、执行装置14、 报警处理器15和显示模块16相连；执行装置14分别与主电源输入端口 11 和备用电源ft入端口 12相连。
下面将详细介绍上述各部分的功能
主电源输入端口 ll用于与一主电源相连，将该主电源分别提供至控制 处理器13和执行装置14。备用电源输入端口 12用于与一备用电源相连， 将该备用电源分别提供至控制处理器13和执行装置14。
该控制处理器13，持续纟企测通过该主电源输入端口 ll输入的主电源的 电压和通过该备用电源输入端口 12输入的备用电源的电压，并根据检测到 的主电源电压和备用电源电压，以及该存储器134中配置的主电源电压、备 用电源电压、输出电源之间的对应关系信息判断输出电源，然后根据判断结 果控制该执行装置14输出该输出电源，该输出电源为主电源或者备用电源。控制处理器13可以进一步包含依次相连的降压整流电i 各131、电压采 样单元132和判断处理单元133,判断处理单元133还与存储器134相连， 其中
该降压整流电路131，分别对通过该主电源输入端口 11输入的主电源 和通过该备用电源输入端口 12输入的备用电源进行降压整流处理，然后发 送给该电压采样单元132。所述降压整流电路131用于对主电源和备用电源 进行降压整流以输出适合电压采样单元132进行采样的信号，具体可以采用 2个如图2所示的电路分别对主电源和备用电源进行降压整流处理，图2所 述降压整流电路由电阻、桥路和互感器构成。当然也可以采用其他能够实现 降压整流的电路构造，本实用新型并不以此为限制。
该电压采样单元132,至少具有两路模拟/数字采集通道，分别对该经过 降压整流处理后的主电源和备用电源的电压进行交流采样，并将电压采样值 发送给该判断处理单元133。为了提高切换的速度，较佳地，所述电压采样 单元132可以采用全交流采样，在每半周波内进行多次采样，比如16次。
该判断处理单元133，根据接收到的电压采样值实时计算主电源和备用 电源的电压有效值，然后4艮据主电源和备用电源的电压有效值，以及该存储 器134中配置的主电源电压、备用电源电压与输出电源的对应关系信息判断 该输出电源，并根据判断结果控制该执行装置14输出主电源或者备用电源。 该判断处理单元133还根据主电源的电压有效值，以及该存储器134中配置 的主电源电压的报警阈值判断是否进行报警，如判断需要进行报警，则向该 报警处理器15发送^^艮警控制信号；
为了有效地确保主电源输出电压的稳定性，防止误操作，较佳地，该控 制处理器13还可以包含一定时器135。该判断处理单元133在控制该执行 装置14输出备用电源时，如根据检测到的主电源和备用电源的电压判断出 输出电源为主电源且该定时器135未启动，则启动该定时器135,并在该定 时器135的定时时间内继续根据检测到的主电源和备用电源的电压判断输 出电源。在该定时器135的定时时间内，该判断处理单元133如判断出输出 电源为备用电源，则停止并复位该定时器135;在该定时器135的定时时间 内，该判断处理单元133如判断出输出电源均为主电源，则在该定时器135的定时时间到时时，控制该执行装置14输出主电源。
存储器134,存储配置的主电源电压、备用电源电压与输出电源的对应 关系信息，用以判断处理单元133进行切换判断。存储器134中配置的对应 关系信息可以是配置输出电源为主电源时，主电源的电压范围；以及配置 输出电源为备用电源时，主电源的电压范围以及备用电源的电压范围。判断 处理单元U3在根据所述对应关系进行切换判断时，不但可以在判断出主电 源掉电时切换，还可以在判断出主电源供电不足或者供电过高时进行切换， 提高了切换的准确性，确保了供电的稳定性。较佳地，该存储器134中还可 以配置主电源电压的报警阈值。由于存储器134中配置的该对应关系信息易 于修改，因此本实用新型一种双电源切换器具有;f艮好的通用性。
上述控制处理器13为可编程单片机或者嵌入式芯片。
执行装置14，在控制处理器13的控制下输出主电源或者备用电源。所 述执行装置14可以为一继电器，所述继电器根据其线圈电压的高低进行闭 合或者断开动作，以输出主电源或者备用电源；控制处理器13可以通过控 制所述继电器的线圈电压来控制所述继电器输出主电源或者备用电源。所述 继电器可以包含一个或者多个电源输出端口 ，用以提供一路或者多路相同的 输出电源。
为了防止出现主电源发生掉电或者电压不足时，控制处理器13出现故 障导致无法控制所述继电器将其输出切换为备用电源的情况，较佳地，可以 令所述继电器处于断开状态时其输出即为备用电源。即控制处理器13控制 所述继电器的线圏电压为高电压，所述继电器闭合，输出主电源；控制处理 器13控制所述继电器的线圈电压为低电压，所述继电器断开，输出备用电 源。因此，即使出现控制处理器13故障且主电源无法正常供电的情况，也 可以保证所述继电器在处于断开状态下输出备用电源，保证对受控设备的供
电。当然，在另一实施例中，所述执行装置14也可以为其他可控开关，例 如接触器等，本实用新型并不以此为限制。
该报警处理器15,在接收到报警控制信号后进行报警。
显示才莫块16，可以包含两组数码管。控制处理器13在^r测主电源电压 和备用电源电压时，可以控制所述两组数码管分别显示该控制处理器13检测到的主电源的电压和备用电源的电压。显示模块16还可以包含两LED指 示灯。控制处理器13在控制该执行装置14输出该主电源时，控制该主电源 对应的LED指示灯点亮，控制备用电源对应的LED指示灯熄灭；在控制该 执行装置输出备用电源时，控制备用电源对应的LED指示灯点亮；控制该 主电源对应的LED指示灯熄灭。因此，可以大大提升用户的使用体验，使 得用户可以一目了然地获知当前主电源和备用电源的电压值，以及当前输出 电源为主电源还是备用电源。当然可以以多种方式进行显示，比如，还可以 以另外两组数码管来取代上述的两LED指示灯来指示当前输出电源为主电 源还是备用电源，本实用新型并不以此为限制。为了防止在极端恶劣环境干 扰数码管不能正常显示，较佳地，显示模块14还可以包含一用以对该显示 模块14进行复位的按钮或者按键。
另外，图l所示电源切换器还可以包含一个或者多个控制扩展口 (图中 未绘出)，可以将一继电器通过所述控制扩展口分别与主电源、备用电源和 控制处理器13相连，从而进一步增加所述双电源切换器的输出功率。
下面以一应用实例来详细介绍本实用新型的一种双电源切换器
在本应用实例中，主电源和备用电源均为提供交流AC220V电压的电 源，所述双电源切换器用以实现在主电源与备用电源间自动切换。因此，可 以根据主电源和备用电源的供电电压，先在存储器134中配置主电源电压、 备用电源电压以及输出电源之间的对应关系信息，具体可如下述表格所示
主电源电压(V)备用电源电压(V)输出电源
〈190V或者〉250V〉200V备用电源
2雨 250V主电源
即配置输出电源为主电源时，主电源的电压范围为210V至250V;以及 配置输出电源为备用电源时，主电源的电压范围为小于1卯V或者大于 250V，且备用电源的电压范围为大于200V。
该双电源切换器通过主电源输入端口输入该主电源，通过备用电源输入 端口输入该备用电源，之后由控制处理器持续检测并判断主电源和备用电源 的电压，如果判断出主电源的电压小于190V或者大于250V，则判定主电源已经无法为受控设备提供用以正常工作的电压了，如果此时还判断出备用
电源的输出电压大于200V，则判定可以由备用电源向受控设备提供用以正 常工作的电压，控制执行装置输出备用电源，以确保受控设备的正常运行； 在执行装置输出备用电源时，如判断出主电源的输出电压大于210V且小于 250V,则判断主电源已经恢复，可以为受控设备提供用以正常工作的电压， 为了保证主电源的稳定性，防止误操作，较佳地，控制处理器可以启动一定 时器，并在该定时器的定时时间内继续判断主电源的电压，如果判断出该主 电源的电压一直保持大于210V且小于250V,则认为主电源当前能够为受 控设备提供稳定且能确保正常工作的电压，控制执行装置输出主电源。
较佳地，还可以在存储器中配置主电源电压的报警阈值，例如250V， 控制处理器在判断出主电源的电压大于250V时，可以控制报警处理器进行 "fe警，以提示用户主电源出现异常。
基于本实用新型中采用控制处理器从存储器中获取配置的主电源电压、 备用电源电压及输出电源的对应关系信息进行切换判断，减少了由电子元件 搭建切换判断电路造成的延时，提高了切换的准确性。同时由于该对应关系 易于修改，因此该双电源切换器具有很好的通用性，例如，当主电源和备用 电源均为提供交流110V电压的电源时，如需采用上述应用实例中的双电源 切换器进行自动切换，只需修改存储器中配置的主电源电压、备用电源电压 以及输出电源之间的对应关系信息即可，这里不再赘述。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新 型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在 本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应 包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1、一种双电源切换器，其特征在于，包含主电源输入端口、备用电源输入端口、执行装置和具有一存储器的控制处理器，该控制处理器分别与该主电源输入端口、该备用电源输入端口和该执行装置相连，该执行装置分别与该主电源输入端口和该备用电源输入端口相连，其中该控制处理器持续检测通过该主电源输入端口输入的主电源的电压和通过该备用电源输入端口输入的备用电源的电压，并根据电压检测结果以及该存储器中配置的主电源电压、备用电源电压以及输出电源之间的对应关系信息判断输出电源，然后根据判断结果控制该执行装置输出该输出电源，该输出电源为主电源或者备用电源；该执行装置，在该控制处理模块的控制下输出主电源或者备用电源。
2、 如权利要求1所述的双电源切换器，其特征在于-.该控制处理器包含依次相连的降压整流电路、电压采样单元和判断处理 单元，该判断处理单元还与该存储器相连。
3、 如权利要求2余述的双电源切换器，其特征在于该降压整流电路，分别对通过该主电源输入端口输入的主电源和通过该 备用电源输入端口输入的备用电源进行降压整流处理，然后发送给该电压采 样单元；该电压采样单元，至少具有两路模拟/数字采集通道，分别对该经过降 压整流处理后的主电源和备用电源进行交流电压采样，并将电压采样值发送 给该判断处理单元；该判断处理单元，根据接收到的电压采样值实时计算主电源和备用电源 的电压有效值，然后根据主电源和备用电源的电压有效值，以及该存储器中 配置的主电源电压、备用电源电压与输出电源的对应关系信息判断该输出电 源，并根据判断结果控制该执行装置输出主电源或者备用电源。
4、 如权利要求3所述的双电源切换器，其特征在于，该控制处理器还 包含一定时器，其中该判断处理单元在控制该执行装置输出备用电源时，如判断出输出电源为主电源且该定时器未启动，则启动该定时器；在该定时器的定时时间内，该判断处理单元如判断出输出电源为备用电 源，则停止并复位该定时器；否则，在该定时器到时时，控制该执行装置输 出主电源。
5、 如权利要求l所述的双电源切换器，其特征在于该存储器中配置的对应关系信息包含'.配置输出电源为主电源时，主电 源的电压范围；以及配置输出电源为备用电源时，主电源的电压范围以及备 用电源的电压范围。
6、 如权利要求1所述的双电源切换器，其特征在于该执行装置为一继电器；该控制处理模块是通过控制该继电器的线圈电 压来控制该继电器输出主电源或者备用电源的。
7、 如权利要求6所述的双电源切换器，其特征在于该控制处理器将该继电器的线圈电压置为高电平时，该继电器闭合，输 出主电源；该控制处理器将该继电器的线圈电压置为低电平时，该继电器断 开，输出备用电源。
8、 如权利要求1所述的双电源切换器，其特征在于，还包含一与该控 制处理器相连的报警处理器该存储器中还配置了主电源电压的报警阈值；该控制处理器还根据检测到的主电源的电压与存储器中配置的报警阔 值判断是否进行报警，如判断需要进行报警，则向该报警处理器发送报警控 制信号；该报警处理器在接收到报警控制信号后进行报警。
9、 如权利要求1所迷的双电源切换器，其特征在于，还包含一与该控 制处理器相连的显示模块，该显示模块包含两组数码管和/或两LED指示灯， 其中该控制处理器在检测主电源电压和备用电源电压时，还控制两组数码管 分别显示该控制处理器;f全测到的主电源的电压和备用电源的电压；和/或该控制处理器在控制该执行装置输出主电源或者备用电源时，还控制该主电源或者该备用电源对应的LED指示灯点亮。
10、 如权利要求9所迷的双电源切换器，其特征在于 还包含一用以对该显示模块进行复位的按钮或者按键。
11、 如权利要求1-10中任何一项所述的双电源切换器，其特征在于 该控制处理器是单片机或嵌入式芯片。
专利摘要本实用新型提供了一种双电源切换器，包含主电源输入端口、备用电源输入端口、执行装置和具有一存储器的控制处理器，该控制处理器持续检测通过该主电源输入端口输入的主电源的电压和通过该备用电源输入端口输入的备用电源的电压，并根据电压检测结果以及该存储器中配置的主电源电压、备用电源电压以及输出电源之间的对应关系信息判断输出电源，然后根据判断结果控制该执行装置输出该输出电源，该输出电源为主电源或者备用电源。该双电源切换器能够实时检测主电源，在其出现供电不足或者掉电时，及时将输出电源切换为备用电源，且该存储器中配置的对应关系信息易于修改，具有很强的通用性。
文档编号H02J9/06GK201374586SQ20092010554
公开日2009年12月30日 申请日期2009年2月24日 优先权日2009年2月24日
发明者娟 丁, 梁金宝, 田雨聪, 赵长军, 英 马 申请人:北京国电智深控制技术有限公司