一种供电方式自动切换的环境监测设备的制作方法

本实用新型涉及供电系统，特别涉及一种供电方式自动切换的环境监测设备。

背景技术：

随着能耗资源日益紧张，太阳能供电已经成为一种主流的供电方式。现有技术中，太阳能供电大多包括太阳能电池板和蓄电池，蓄电池连接太阳能电池板，并对用电设备进行供电。但是现有的太阳能供电设备一般与市电分开进行供电，当蓄电池内的电量不足时，单纯的通过太阳能电池板对蓄电池进行充电。然而，当光照强度不足时，太阳能电池板对蓄电池供电不足，导致经常会发生蓄电池蓄电不足的情况，从而影响太阳能供电对的稳定性。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种供电方式自动切换的环境监测设备，该供电控制系统可提高太阳能供电系统供电的稳定性。

本实用新型的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种供电方式自动切换的环境监测设备,其特征在于：包括

太阳能供电模块，耦接太阳能电池板，用于接收太阳能电池板输出的电能并输出太阳能供电信号；

市电供电模块，耦接市电，用于将市电转换为直流电源并对应输出市电供电信号；

蓄电池，耦接太阳能供电模块和市电供电模块，用于接收太阳能供电信号和市电供电信号，并输出蓄电供电信号；

电源切换模块，耦接蓄电池、太阳能供电模块和市电供电模块，用于接收蓄电供电信号、太阳能供电信号和市电供电信号，并输出与蓄电供电信号、太阳能供电信号和市电供电信号之间的最大值对应的直流电源到用电设备，当太阳能供电信号和市电供电信号均小于蓄电供电信号时，输出电源匮电信号；

充电管理模块，耦接蓄电池、太阳能供电模块和市电供电模块，用于将太阳能供电模块和/或市电供电模块中的电能存储到蓄电池中，并调节蓄电池的充电状态；

所述太阳能供电模块和市电供电模块与逻辑连接。

通过采用上述技术方案，太阳能供电模块和市电供电模块实现了对太阳能电能和市电电能的采集，电源切换模块实现了对该太阳能综合供电控制系统供电方式的控制，充电管理模块实现了通过太阳能供电模块和市电供电模块同时为蓄电池供电的作用，从而在一定程度上保证了蓄电池的电能存储量，提高了太阳能供电系统供电的稳定性。

作为本实用新型的改进，还包括管理存储模块，所述管理存储模块耦接电源切换模块，用于接收并存储电源匮电信号。

通过采用上述技术方案，管理存储模块的设置实现了对电源匮电信号的存储整理，反馈得知当前设备是由电池供电还是电源供电（市电或太阳能）。

作为本实用新型的改进，所述充电管理模块包括基于型号为CN3722的电源管理芯片的电池充电管理集成电路。

通过采用上述技术方案，CN3722电源管理芯片不但具有恒流和恒压充电模式，同时还能够监测蓄电池的温度，从而有效的保护了蓄电池，提高了蓄电池的使用寿命。

作为本实用新型的改进，所述市电供电模块包括用于将市电转换为直流电源的电源转换单元以及耦接电源转换单元的市电直流保护模块。

通过采用上述技术方案，电源转换模块的设置实现了将市电转换为直流电的功能，市电直流保护模块实现了市电与用电设备之间的电压保护，防止市电供电波动较大时影响到用电设备的用电。

作为本实用新型的改进，所述市电直流保护模块包括并联在电源转换单元输出端的瞬态抑制二极管以及串接在电源保护模块输出端的单向二极管。

通过采用上述技术方案，瞬态抑制二极管的设置实现了对市电供电模块输出电压的控制，单向二极管的设置起到了防止电流回流的作用，由于市电供电模块和太阳能供电模块或逻辑连接，单向二极管的设置起到了防止市电供电模块与太阳能供电模块之间串电现象的出现。

作为本实用新型的改进，所述市电直流保护模块还包括串接在电源保护模块的输出端的热敏电阻。

通过采用上述技术方案，由于热敏电阻随温度升高阻值增大，由于热敏电阻串接在电源保护模块的输出端，电源保护模块的后续电路出现短路时，热敏电阻会极速发热，从而起到限制供电回路中电流的作用，起到了保护该太阳能综合供电控制系统的作用。

作为本实用新型的改进，所述电源切换模块包括型号为LTC4412的电能切换模块。

通过采用上述技术方案，型号为LTC4412的电源切换模块能够实现电池与电源之间的瞬时切换，其控制方式稳定，在一定程度上增强了电源切换单元工作的稳定性。

作为本实用新型的改进，所述电源切换单元包括受控于所述蓄电输出信号导通的场效应管，所述场效应管串接于蓄电池和用电设备之间。

通过采用上述技术方案，由于通过场效应管配合电源切换模块，其控制方式成熟，同时场效应管具有高输入电阻的特性，能够有效的起到对蓄电池与用电设备之间的电流分断效果。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：供电稳定，太阳能供电模块和市电供电模块实现了对太阳能和市电电能的调节，同时充电管理模块实现了对蓄电池的双重充电，从而提高了蓄电池蓄电的效率，从而保证了为用电设备用供电的稳定性。

附图说明

图1是太阳能综合供电控制系统的系统图；

图2是市电供电模块的电路图；

图3是太阳能能供电模块的电路图；

图4是电源切换模块的电路图；

图5是充电管理模块的电路图。

图中，1、太阳能供电模块；2、市电供电模块；21、电源转换单元；22、市电直流保护模块；3、电源切换模块；4、充电管理模块；5、管理存储模块；6、蓄电池。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

一种供电方式自动切换的环境监测设备，如图1所示，包括太阳能供电模块1、市电供电模块2、电源切换模块3、充电管理模块4、蓄电池6和管理存储模块5。其中太阳能供电模块1和市电供电模块2或逻辑连接，并同时通过电源切换模块3为用电设备供电、通过充电管理模块4为蓄电池充电；充电管理模块4用于管理蓄电池6的充电过程，提高蓄电池6的使用寿命。

如图2所示，市电供电模块2，耦接市电，包括用于将市电转换为直流电源的电源转换单元21以及耦接电源转换单元21的市电直流保护模块22。其中，电源转换单元21的设置方式有多种，电源转换单元21可直接设置为开关电源，可也以包括耦接市电的变压器以及与变压器连接的整流电路，同时电源转换单元21中还可设置有电源转换过程中的辅助电路，如温度保护、滤波电路等，均在本实施例的说明范围之内。

市电直流保护模块22包括并联在电源转换单元21输出端的瞬态抑制二极管DZ1以及分别串接在电源保护模块两个输出端的单向二极管D1和单向二极管D2，其中，D2起到防止电流回流作用，D1为电源转换单元反接保护二极管，防止电源转换单元接反，引起后端用电设备、以及充电设备的烧毁。当电源转换单元21输出直流电源时，由瞬态抑制二极管DZ1输出市电转换后的直流电源信号到用电设备。其中，瞬态抑制二极管DZ1并联设置有一滤波电容C1，滤波电容C1与电源转换单元21的正向输出端之间串接有一限流电阻R1，限流电阻R1设置为正温度系数的热敏电阻。当电源转换模块的输出端输出一直流电源时，瞬态抑制二极管DZ1可起到限制直流电源输出电压的作用，防止电源转换模块中出现电源波动时对用电设备产生影响。当供电回路中出现短路故障时，限流电阻R1的阻值增大，从而起到限制供电回路中的电流的作用。

如图3所示，太阳能供电模块1，耦接太阳能电池板，包括并联在太阳能电池板两个输出端之间的瞬态抑制二极管DZ2以及分别串接在太阳能电池板两个输出端的单向二极管D3和单向二极管D4。 D4起到防止电流回流作用，D3为太阳能电池板反接保护二极管，防止太阳能电池板接反，引起后端用电设备、以及充电设备的烧毁。当太阳能电池板输出电能时，瞬态抑制二极管DZ2的设置可实现对太阳能电池板输出电能的限压作用，并输出太阳能供电信号到用电设备，从而保证了太阳能电池板输出到用电设备的电能的电压稳定性。其中，瞬态抑制二极管DZ2并联设置有一滤波电容C2，滤波电容C2与电源转换单元21的正向输出端之间串接有一限流电阻R2。

单向二极管D2和单向二极管D4的设置起到了防止太阳能供电模块1与市电供电模块2之间串电现象的出现，从而提高了该太阳能综合供电控制系统供电的稳定性。

如图4所示，蓄电供电模块，包括蓄电池6、供电监测单元和电源切换单元。其中，用电设备与太阳能供电模和市电供电模块2之间串接有反接二极管D5。

供电监测单元设置为型号为LTC4412的电源切换模块3U1，电能源切换模块U1的SENSE管脚连接反接二极管D5与用电设备耦接的节点，电能切换模块U1的VIN管脚和GND管脚连接蓄电池6的两个输出端，电能切换模块U1的STAT管脚连接上述管理存储模块5。

电源切换模块3包括P沟道的场效应管Q1，场效应管的源极耦接用电设备，场效应管Q1的栅极耦接电能切换模块U1的GATE管脚，场效应管Q1的漏极耦接蓄电池6的正向输出端。其中，反接二极管串接在场效应管Q1的源极与太阳能供电模块1和市电供电模块2之间，并朝向场效应管Q1设置。

蓄电池6通过充电管理模块4连接太阳能供电模块1和市电供电模块2。如图5所示，充电管理模块4包括基于型号为CN3722的电源管理芯片U2的电池充电管理集成电路。

常态下，太阳能供电模块1和/或市电供电模块2输出的直流电压大于蓄电池6输出的直流电压，此时，该太阳能综合供电控制系统输出的电能由太阳能供电模块1和/或失电供电模块提供。当电源切换模块3U1的SENSE管脚的监测电压低于VIN管脚的电压时，说明太阳能供电模块1和失电供电模块输出的直流电源均小于蓄电池6输出的直流电压，电源切换模块3U1的GATE管脚控制场效应管Q1导通，此时该太阳能综合供电控制系统输出的电能由蓄电池6提供，同时电源切换模块3U1的STAT管家输出一匮电信号，告知此时是电源供电还是电池供电。

管理存储模块5设置在控制室中，用于接收和存储电源切换模块3U1输出的匮电信号。管理存储模块5可设置为物理形式的存储器、电脑等，也可设置为云端数据库，此处对管理存储模块5的设置形式不做限定，但都在本实施例的说明范围内。由于数据存储已为现有技术中的常见技术手段，在此不做赘述。

再如图5所示，电源管理芯片U2的TEMP管脚通过一温敏电阻RX连接蓄电池6，用于监测蓄电池6的温度，电源管理芯片U2的CSP管脚和BAT管脚通过采样电阻R10监测蓄电池6的蓄电量。温敏电阻RX、采样电阻R10配合电源管理芯片U2实现了对蓄电池6充电状态的监测和调节，从而起到了保护蓄电池6的目的。

由以上所述内容可知，太阳能供电模块1和市电供电模块2实现了对太阳能电能和市电电能的采集，蓄电供电模块实现了通过太阳能合市电同时为蓄电池6供电，当太阳能和市电均不能提供电能时，可通过蓄电池6内存储的电能对用电设备进行供电，管理存储模块5的设置实现了对太阳能供电模块1和市电供电模块2的监测，技术人员可通过管理存储模块5存储的电源匮电信号分析和查看太阳能供电模块1和市电供电模块2的工作状态。相比较单纯的通过太阳能电池板对蓄电池6进行供电，通过太阳能和市电同时对蓄电池6充电，在一定程度上保证为了蓄电池6的电能存储量，从而提高了太阳能供电系统供电的稳定性。

本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。