专利名称：远控交流电源的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种运用单片机控制的，具有远方调节功能的交流电源。
背景技术：
随着电子产品低功耗的要求和集成电路工艺的微细化，集成电路使用的工作电压 越来越低，从TTL5V电平到3. 3V、2. 5V、1. 8V或更低，电子产品工作电压降低带来的优势是 明显的，但带来的问题是对电源的适应能力降低，要求电源具有更高的稳定度，任何从电源 引入的脉冲、波动、尖峰、短时电压中断、过压等都可能对电路产生致命的危害。目前国内大力推广应用的智能电能表，从应用来看，一旦投入使用，将一直挂网运 行，直到寿命期结束，运行时间长达7-15年，这期间将面临从电网引入的各种电源工况，如 短时停电、雷电冲击、各种用电器的干扰、电源波动、零线断开从而引入工作电压1.9倍的 过电压等，如何在开发和生产环节能够考核电能表产品的电压适应能力，对电能表的研发、 生产企业具有重要意义。
实用新型内容为了实现对交流电源的控制，使电源输出稳定的电压，以实现对电能表的长时间 自动测试的目的，本实用新型提出一种远控交流电源，其技术方案如下一种远控交流电源，包括控制器KZQ和总线转换器ZHQ，控制器KZQ由单片机Ul和 外围器件构成，其特征在于控制器采用与单相电能表相同的外壳和接线端子，使用3、4端 子接入220V电源，电压互感器PT接入端子1、2，18V直流电源输出连接端子11，用于完全断 开输出电压的继电器JDl驱动端子12，旋臂上止点位置开关Sl的接线端子13，旋臂下止点 位置开关S2的接线端子14，调压电动机MT的驱动端子15、16，与上位计算机通信用的CAN 总线连接端子17、18，CAN总线驱动电路与控制器主控芯片间电气上隔离，采用独立的电源 供电并使用光电隔离器。所述的控制器KZQ包括手动调压器T2、调压电动机MT和减速机构JS，减速机构JS 驱动手动调压器的旋臂XB旋转，旋臂XB上安装的炭刷TS与手动调压器T2的接触点位置 的改变实现输出电压的变化，调压器T2的输出端接宽范围输出的变压器Tl，实现宽输出电 压调节。所述的控制器KZQ采用的单片机Ul型号为CEP2002AC，其内部具有AD转换器。通过电压互感器PT实时采集的电压值经过变换后通过接线端子1、2接入控制器 KZQ,与通过CAN总线由上位计算机送来的设定电压值进行对比，使输出电压始终保持在设 定值及允许的偏差范围内，为了调压器(T2)的旋臂在允许范围内调节，设置上止点限位开 关Sl和下止点限位开关S2，当电机驱动旋臂到达上止点时，开关Sl断开，即使控制器仍有 输出，调压电动机MT也停止运转，同时通过三极管NJl检测到相应的位置信号U_0VER送入 单片机Ul的P3. 2端口，单片机Ul停止输出继续上行的命令，并驱动电机向相反的方向运 动，同样，当控制器输出电压为零时回到下止点，开关S2断开，电机停止运行，同时通过三极管NJ2检测到相应的位置信号D_0VER送入单片机Ul的P3. 3端口，单片机停止输出继续 下行的命令。所述的电源还使用CAN通信接口连接上位控制的主控计算机，CAN总线为双绞 线，可以将多台设备连接在同一总线上实现数据交换，所述交流电源内部装有TTL电平到 CAN总线的转换芯片，型号是PCA82C250T，CAN总线的电源单独隔离，使用高速光电隔离器 6N137。本实用新型能够方便的控制交流电源的电压，可以在0-460V的范围内进行电压 的快速、慢速升降，从任意设定的电压跌落到OV再恢复，并具有主控计算机远程控制的接 口，这样可控制的交流电源，在电子产品的测试环节很有价值。
图1是实用新型远控交流电源控制器端子及外部接线的原理图。图2是实用新型远控交流电源的调压器结构示意图。图3是实用新型远控交流电源的总线转换器端子及接线示意图。图4是实用新型远控交流电源与主控计算机的连接示意图。图5是实用新型远控交流电源的单片机及CAN接口驱动部分电路的原理图。图6是实用新型远控交流电源的电源、电机驱动和继电器驱动部分的原理图。图7是实用新型远控交流电源的总线转换器的电路原理图。图1和3中，由于控制器KHQ和总线转换器ZHQ都使用了电能表的外壳和端子，其 接线端子的标号相同。都采用1-4和11-18。图1中，JDl是外接继电器，在调压器出现异常时用于切断输出电流的，由控制器 内的单片机驱动。Tl是变压器，用于将调压器输出的电压在0-460V范围进行调节；PT为电 压互感器，互感器的参数应覆盖0-460V的范围，T2为调压器。图2中，调压电机MT和减速机构JS组合为一体并安装在调压器的圆环内，输出轴 上安装旋臂XB和炭刷TS，碳刷与调压器的绕组接触实现调压。图3中，COMl和COM2是9针RS232接口，在外壳上开孔安装，设计成两个通道的 转换器，便于冗余使用。图4中，电源1-n为所述的交流电源，与总线转换器共同连接在CAN总线上，总线 的两个端头要分别接一只120欧的电阻，计算机可以通过不同的地址编号控制每个交流电源。图7中，转换器使用三组隔离电源，实现主控计算机接口、总线接口 CANl和CAN2 之间的相互隔离。
具体实施方式
图1所示，远控交流电源由控制器KZQ、调压器T2、调压电动机MT、上止点位置开关 Si、下止点位置开关S2、继电器JD1、变压器Tl和电压互感器PT组成，CAN_H和CAN_L连接 到CAN总线，接受主控计算机的控制指令。主控计算机通过CAN总线发送来的指令，经过控制器KZQ处理后，与当前从PT采 集到的电压值进行比对，再驱动调压电动机MT，经过减速机构JS，驱动调压器的旋臂XB旋转实现调压，调压器的输出端接宽范围输出的变压器Tl，实现宽输出电压调节。控制器采用与单相电能表相同的外壳和接线端子，接线端子的定义是端子3和4 接入220V电源、端子1和2接入电压互感器PT、端子11输出18V直流电源、端子12驱动继 电器输出、端子13接旋臂上止点位置开关Si、端子14接旋臂下止点位置开关S2、端子15 和16接调压电动机、端子17和18用于连接与主控计算机通信用的CAN总线。图5所示，交流电源的控制器采用的单片机Ul，型号是CEP2002AC，具有内部的AD 转换器，实时采集电压互感器PT变换后通过接线端子1、2接入的电流信号，与通过CAN总 线由上位计算机送来的设定电压值进行对比，使输出电压始终保持在设定值及允许的偏差 范围内。图6所示，为保证调压器的旋臂在允许范围内调节，设置上止点限位开关Sl和下 止点限位开关S2，当电机驱动旋臂到达上止点时，开关Sl断开，即使控制器仍有输出，电机 也停止运转，同时通过三极管NJl检测到相应的位置信号U_0VER送入单片机Ul的P3. 2端 口，单片机停止输出继续上行的命令，并驱动电机向相反的方向运动，同样，当控制器输出 电流为零时回到下止点，开关S2断开，电机停止运行，同时通过三极管NJ2检测到相应的位 置信号D_0VER送入单片机Ul的P3. 3端口，单片机停止输出继续下行的命令。电机的驱动 采用两只N型场效应管NK3、NK4和两只P型场效应管PK1、PK2组成的桥式驱动电路，四只 场效应管由单片机驱动，从而实现电机的正转或反转，限位开关Sl和S2接在电桥的两个上 臂中。控制器KZQ的电源使用220V交流电源，从端子3、4接入J3、J4，通过图6中电源变 压器Tl分别得到两组隔离的直流电源，一组18V电源提供调压电动机MT和继电器JDl的 工作电源，并降压稳压后得到单片机工作电源VCC，另一组+5V电源供隔离的CAN总线驱动 芯片U4工作电源。图5所示，交流电源还使用CAN通信接口，用于连接上位控制的主控计算机，控制 器内部装有TTL电平到CAN总线的转换芯片U4，通过隔离电源+5V，高速光电隔离器UC2、 UC3与单片机实现数据交换，同时保持电气上的隔离。图4所示，使用的CAN总线不能直接接入主控计算机，作为配套的设备，总线转换 器具有将CAN总线转换成RS232电平，实现使用计算机的一个通信串口控制一台或多台所 述的交流电源以实现单相、三相或多组设备的电压控制。图7所示，总线转换器ZHQ使用电能表的外壳和接线端子，电源通过端子3禾Π 4接 入J3、J4，通过图7中的变压器Tl、调压器Τ2得到三组隔离的电源VCC、UA和UB，VCC供 RS232芯片Ul和U2工作，并提供与主控计算机相连接的RS232电平信号接口 JKl和JK2， JKl和JK2用插头连接到外壳上的9针插座上。UA和UB分别提供隔离的电源到CAN总线 驱动芯片U3和U4输出两路独立的CAN总线CANl和CAN2，可作为主控计算机的一主一备冗 余通道使用。
权利要求1.一种远控交流电源，包括控制器(KZQ)和总线转换器(ZHQ)，控制器(KZQ)由单片机 (Ul)和外围器件构成，其特征在于控制器(KZQ)采用与单相电能表相同的外壳和接线端 子，使用3、4端子接入220V电源，电压互感器(PT)接入端子1、2，18V直流电源输出连接端 子11，用于完全断开输出电压的继电器(JDl)驱动端子12，旋臂上止点位置开关(Si)的接 线端子13，旋臂下止点位置开关(S2)的接线端子14，调压电动机(MT)的驱动端子15、16， 与上位计算机通信用的CAN总线连接端子17、18，CAN总线驱动电路与控制器主控芯片间电 气上隔离，采用独立的电源供电并使用光电隔离器。
2.根据权利要求1所述的远控交流电源，其特征在于所述的控制器(KZQ)包括手动 调压器(T2)、调压电动机(MT)和减速机构(JS)，减速机构(JS)驱动调压器的旋臂(XB)旋 转，旋臂(XB)上安装的炭刷(TS)与手动调压器(T2)的接触点位置的改变实现输出电压的 变化，调压器(T2)的输出端接宽范围输出的变压器(Tl)，实现宽输出电压调节。
3.根据权利要求1所述的远控交流电源，其特征在于所述的控制器(KZQ)采用的单 片机(Ul)型号为CEP2002AC，其内部具有AD转换器。
4.根据权利要求1所述的远控交流电源，其特征在于通过电压互感器(PT)实时采集 的电压值经过变换后通过接线端子1、2接入控制器(KZQ)，与通过CAN总线由上位计算机送 来的设定电压值进行对比，使输出电压始终保持在设定值及允许的偏差范围内，为了调压 器(T2)的旋臂在允许范围内调节，设置上止点限位开关(Si)和下止点限位开关(S2)，当电 动机(MT)驱动旋臂(XB)到达上止点时，开关(Si)断开，即使控制器仍有输出，调压电动机 (MT)也停止运转，同时通过三极管(NJl)检测到相应的位置信号U_0VER送入单片机(Ul) 的P3.2端口，单片机(Ul)停止输出继续上行的命令，并驱动电动机(MT)向相反的方向运 动，同样，当控制器输出电压为零时回到下止点，开关(S2)断开，电动机(MT)停止运行，同 时通过三极管(NJ2)检测到相应的位置信号D_0VER送入单片机(Ul)的P3. 3端口，单片机 停止输出继续下行的命令。
5.根据权利要求1所述的远控交流电源，其特征在于所述的电源还使用CAN通信接 口连接上位控制的主控计算机，CAN总线为双绞线，可以将多台设备连接在同一总线上实现 数据交换，所述交流电源内部装有TTL电平到CAN总线的转换芯片，型号是PCA82C250T，CAN 总线的电源单独隔离，使用高速光电隔离器6N137。
专利摘要一种远控交流电源，包括控制器KZQ和总线转换器ZHQ，控制器KZQ由单片机U1和外围器件构成，其特征在于控制器采用与单相电能表相同的外壳和接线端子，使用3、4端子接入220V电源，电压互感器PT接入端子1、2，18V直流电源输出连接端子11，用于完全断开输出电压的继电器JD1驱动端子12，旋臂上止点位置开关S1的接线端子13，旋臂下止点位置开关S2的接线端子14，调压电动机MT的驱动端子15、16，与上位计算机通信用的CAN总线连接端子17、18，CAN总线驱动电路与控制器主控芯片间电气上隔离，采用独立的电源供电并使用光电隔离器；本实用新型能够实现对电能表的长时间自动测试。
文档编号H02P7/20GK201918948SQ20102061508
公开日2011年8月3日 申请日期2010年11月19日 优先权日2010年11月19日
发明者张龙, 戴林, 蒋跃明, 赵松江, 陈华波 申请人:昆明天龙经纬电子科技有限公司