电源系统综合监测主机的制作方法

1.本实用新型涉及电源监测技术领域，具体的，涉及电源系统综合监测主机。


背景技术：

2.电源系统是否正常工作对用电系统运行尤为重要，三相电源缺相、逆相，因其直接影响产品的运行状态，在很多电气产品中都进行了检测，但是单相电源火线零线接反的检测通常被忽视了。由于用电设备对电源的极性有特定的要求，一旦输入的电源极性接反，不仅会让电子设备停止工作，还可能会造成电子设备的损坏，同时这样会给控制电路板和检修人员带来很大的安全隐患。目前的检测装置对电源火线零线接反故障反馈不及时，在使用的可靠性上很难得到保证。


技术实现要素：

3.本实用新型提出电源系统综合监测主机，解决了现有技术中检测装置由于故障反馈不及时导致可靠性不能得到保证的问题。
4.本实用新型的技术方案如下：
5.电源系统综合监测主机，包括单相电源异常监测电路、微处理单元和无线通信单元，所述无线通信单元连接微处理单元，所述微处理单元通过所述无线通信单元与监控终端远程通信，所述单相电源异常监测电路包括电阻r7、电阻r8、电阻r9、电阻r10、稳压二极管d9、稳压二极管d11、光耦u11、电阻r11和电阻r12，所述电阻r7的第一端连接相线，所述电阻r7的第二端通过所述电阻r8连接所述电阻r9的第一端，所述电阻r9的第二端通过所述电阻r10连接中线，所述稳压二极管d9的阳极连接所述电阻r9的第一端，所述稳压二极管d9的阴极连接所述稳压二极管d11的阴极，所述稳压二极管d11的阳极连接所述光耦u11 的第一输入端，光耦u11的第二输入端连接中线，所述光耦u11的第一输出端通过所述电阻 r11连接5v电源，所述光耦u11的第一输出端通过所述电阻r12连接所述微处理单元，所述光耦u11的第二输出端接地。
6.进一步，本实用新型中还包括相序监测电路，所述相序监测电路包括移相电路、分压调节电路、迟滞比较电路和隔离输出电路，所述移相电路的输入端连接电源系统，所述移相电路的输出端连接所述分压调节电路的输入端，所述分压调节电路的输出端连接所述迟滞比较电路的输入端，所述迟滞比较电路的输出端连接所述隔离输出电路输入端，所述隔离输出电路输出端连接所述微处理单元。
7.进一步，本实用新型中所述移相电路包括电阻r18、电阻r19、电阻r20、电阻r21、电阻r22、电阻r23、电阻r24、电阻r25、电阻r26、电容c4、电容c5、电容c6、二极管d3、二极管d4、二极管d5、二极管d6、二极管d7和二极管d8，所述电阻r18的第一端连接a相电，所述电阻r18的第二端通过所述电阻r24连接所述二极管d4的阳极，所述二极管d4的阴极连接所述分压调节电路的输入端，所述二极管d3的阴极连接所述二极管 d4的阳极，所述二极管d3的阳极接地，所述电阻r20的第一端连接b相电，所述电阻r20 的第二端通过所述电阻r25连接所述
二极管d6的阳极，所述二极管d6的阴极连接所述分压调节电路的输入端，所述二极管d5的阴极连接所述二极管d6的阳极，所述二极管d5的阳极接地，所述电阻r22的第一端连接c相电，所述电阻r22的第二端通过所述电阻r26连接所述二极管d8的阳极，所述二极管d8的阴极连接所述分压调节电路的输入端，所述二极管d7的阴极连接所述二极管d8的阳极，所述二极管d7的阳极接地，
8.所述二极管d3的阴极通过所述电容c4连接所述电阻r23的第一端，所述电阻r23的第二端连接所述电阻r22的第二端，所述二极管d5的阴极通过所述电容c5连接所述电阻 r19的第一端，所述电阻r19的第二端连接所述电阻r18的第二端，所述二极管d7的阴极通过所述电容c6连接所述电阻r21的第一端，所述电阻r21的第二端连接所述电阻r20的第二端。
9.进一步，本实用新型中所述分压调节电路包括发光二极管led1、稳压二极管d10、电阻r27和变阻器rp1，所述发光二极管led1的阳极作为所述分压调节电路的输入端，所述发光二极管led1的阴极通过所述变阻器rp1连接所述电阻r27的第一端，所述电阻r27的第二端接地，所述稳压二极管d10的阴极接地，所述稳压二极管d10的阳极接地，所述变阻器rp1的滑动端作为所述分压调节电路的输出端。
10.进一步，本实用新型中所述迟滞比较电路包括电阻r28、电阻r29、电阻r30、电阻r31、电阻r32和运放u9，所述电阻r28的第一端作为所述迟滞比较电路的输入端，所述电阻r28 的第二端通过电阻r29连接所述运放u9的反相输入端，所述运放u9的同相输入端通过所述电阻r31连接3.3v电源，所述运放u9的同相输入端通过所述r30接地，所述运放u9的输出端通过所述电阻r32连接所述运放u9的同相输入端，所述运放u9的输出端作为所述迟滞比较电路的输出端。
11.进一步，本实用新型中所述隔离输出电路包括电阻r36、三极管q2、电阻r37、光耦 u10、电阻r38、电阻r39、三极管q3和电阻r40，所述电阻r36的第一端连接所述迟滞比较电路的输出端，所述电阻r36的第二端连接所述三极管q2的基极，所述三极管q2的集电极接地，所述三极管q2的发射极连接所述光耦u10的第一输入端，所述光耦u10的第二输入端通过所述电阻r37连接5v电源，所述光耦u10的第一输出端连接3v电源，所述光耦 u10的第二输出端通过所述电阻r39连接所述三极管q3的基极，所述光耦u10的第二输出端通过所述电阻r38接地，所述三极管q3的发射极接地，所述三极管q3的集电极通过所述电阻r40连接3v电源，所述三极管q3的集电极连接所述微处理单元。
12.本实用新型的工作原理及有益效果为：
13.本实用新型中，当电源系统单相供电时，通过检测另外两相电的输出状态来判断此时所用的单相电源是否存在火线和零下反接的情况。单相电源异常监测电路监测结果将送至微处理单元，微处理单元会通过无线通信单元将监测结果实时发送至监控终端，当出现故障问题时，监控终端可以及时收到故障问题的反馈。单相电源异常监测电路的原理为：当单相电源正接时，另外两相电之间的电压为零线与地线之间的电压，经电阻分压网络电阻r7、电阻 r8、电阻r9、电阻r10、稳压二极管d9、d11分压处理后，施加到光耦u11输入端的电压较小，光耦u11不导通，因此单相电源异常监测电路输出端输出的电信号恒为高电平。当单相电源供电反接，另外两相电之间的电压差为单相交流电源电压，此时通过电阻分压网络电阻r7、电阻r8、电阻r9、电阻r10、稳压二极管d9或d11分压处理后得到的电压触发光耦u11导通，向微处理单元输出脉冲信号。
14.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
附图说明
15.图1为本实用新型单相电源异常监测电路的电路图；
16.图2为本实用新型相序监测电路的电路图。
具体实施方式
17.下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本实用新型保护的范围。
18.实施例1
19.如图1所示，本实施例提出了电源系统综合监测主机，包括单相电源异常监测电路、微处理单元和无线通信单元，无线通信单元连接微处理单元，微处理单元通过无线通信单元与监控终端远程通信，单相电源异常监测电路包括电阻r7、电阻r8、电阻r9、电阻r10、稳压二极管d9、稳压二极管d11、光耦u11、电阻r11和电阻r12，电阻r7的第一端连接相线，电阻r7的第二端通过电阻r8连接电阻r9的第一端，电阻r9的第二端通过电阻r10 连接中线，稳压二极管d9的阳极连接电阻r9的第一端，稳压二极管d9的阴极连接稳压二极管d11的阴极，稳压二极管d11的阳极连接光耦u11的第一输入端，光耦u11的第二输入端连接中线，光耦u11的第一输出端通过电阻r11连接5v电源，光耦u11的第一输出端通过电阻r12连接微处理单元，光耦u11的第二输出端接地。
20.单相电源异常监测电路用于监测单相电源火线零线是否接反，相序监测电路用于监测电源系统的相序是否存在逆序以及缺相的问题，单相电源异常监测电路和相序监测电路的监测结果都将送至微处理单元，微处理单元会通过无线通信单元将监测结果实时发送至监控终端，当出现故障问题时，监控终端可以随时收到故障问题的反馈。
21.本实施例中电源系统包括三相电、零线以及地线，假设有l1、l2、l3和n四个接线端子，l1、l2和l3分别用于连接三相电，当单相供电正接，即l1端子接入火线、n端子接入零线时，l2端子与l3端子之间的电压为零线与地线之间的电压，这个电压较低，一般在 2.6v左右，经电阻分压网络电阻r7、电阻r8、电阻r9、电阻r10、稳压二极管d9或d11 分压处理后，施加到光耦u11发光二极管两端的压降很低，一般在0.1v左右，由于小于光耦 u11的0.7v阈值电压，因此光耦u11不导通，因此单相电源异常监测电路输出端输出的电信号恒为高电平，没有脉冲。当单相供电反接，即l1端子连接零线，n端子连接火线时，由于 l2通过配线与n端子连接，即通过l2接入火线，则l2与l3之间的电压差为单相交流电源电压，此时通过电阻分压网络电阻r7、电阻r8、电阻r9、电阻r10、稳压二极管d9或d11 分压处理后得到的电压值远大于光耦u11的阈值电压，从而触发光耦u11导通，通过输出端输出波形信号。在单相电源的交流电压作用下，光耦u11不断导通和截止，输出的波形为脉冲波形。这样一来，微处理单元根据接收到的波形信号即可判定火线与零线是否反接了。
22.如图2所示，本实施例中还包括相序监测电路，相序监测电路包括移相电路、分压调节电路、迟滞比较电路和隔离输出电路，移相电路的输入端连接电源系统，移相电路的输
出端连接分压调节电路的输入端，分压调节电路的输出端连接迟滞比较电路的输入端，迟滞比较电路的输出端连接隔离输出电路输入端，隔离输出电路输出端连接微处理单元。
23.在电子、电力、仪表、自动控制和电力电子等设备中，往往需要检测判断三相交流电源的相序和是否缺相。如果产生缺相或者是相序有误的时候就要及时形成保护。
24.假设ua＝asinwt则ub＝bsin(wt-120
°
)，uc＝csin(wt+120
°
)。以a相和b相为例，如果将b相相位延迟π/3，则a相和b相处于反相状态，同理将c相延迟π/3后与b相处于反相状态，将a相延迟π/3后与c相处于反相状态。如果将延迟后的相电压按正序a-c-b-a 相互叠加，在三相平衡的状态下其结果为0。但是在逆序的情况下相互叠加，其结果则将不会为0，因此，只要将三相交流电的每一相电压延迟π/3相位角后与前一相电压叠加整流输出，如果相序正确则整流后的电压将为0，如果处于逆序或者是缺相状态，输出电压将不为0。
25.如图2所示，本实施例中移相电路包括电阻r18、电阻r19、电阻r20、电阻r21、电阻r22、电阻r23、电阻r24、电阻r25、电阻r26、电容c4、电容c5、电容c6、二极管 d3、二极管d4、二极管d5、二极管d6、二极管d7和二极管d8，电阻r18的第一端连接 a相电，电阻r18的第二端通过电阻r24连接二极管d4的阳极，二极管d4的阴极连接分压调节电路的输入端，二极管d3的阴极连接二极管d4的阳极，二极管d3的阳极接地，电阻r20的第一端连接b相电，电阻r20的第二端通过电阻r25连接二极管d6的阳极，二极管d6的阴极连接分压调节电路的输入端，二极管d5的阴极连接二极管d6的阳极，二极管 d5的阳极接地，电阻r22的第一端连接c相电，电阻r22的第二端通过电阻r26连接二极管d8的阳极，二极管d8的阴极连接分压调节电路的输入端，二极管d7的阴极连接二极管 d8的阳极，二极管d7的阳极接地，二极管d3的阴极通过电容c4连接电阻r23的第一端，电阻r23的第二端连接电阻r22的第二端，二极管d5的阴极通过电容c5连接电阻r19的第一端，电阻r19的第二端连接电阻r18的第二端，二极管d7的阴极通过电容c6连接电阻r21的第一端，电阻r21的第二端连接电阻r20的第二端。
26.图2中电阻r18、电阻r20、电阻r22、电阻r24、电阻r25和电阻r26为分压限流电阻，二极管d3、二极管d4、二极管d5、二极管d6、二极管d7和二极管d8构成三相桥式整流电路，电阻r23和电容c4组成a相移相电路，将a相延迟π/3后与分压后的c相叠加，电阻r21和电容c6组成b相移相电路，将b相延迟π/3后与分压后的a相叠加，电阻r19 和电容c5组成c相移相电路，将a相延迟π/3后与分压后的b相叠加，适当选择电路中的参数可使三相电压平衡且相序正确的状态下整流后输出电压为0。
27.如图2所示，本实施例中分压调节电路包括发光二极管led1、稳压二极管d10、电阻 r27和变阻器rp1，发光二极管led1的阳极作为分压调节电路的输入端，发光二极管led1 的阴极通过变阻器rp1连接电阻r27的第一端，电阻r27的第二端接地，稳压二极管d10 的阴极接地，稳压二极管d10的阳极接地，变阻器rp1的滑动端作为分压调节电路的输出端。
28.由于电路中分布参数的影响，移相之后的电压可能会产生偏差，为此在设计电路中设置了变阻器rp1、电阻r27和稳压二极管d10组成的分压调节电路，改变变阻器rp的阻值即改变了相序检测电路的负载，达到调节电路平衡点改变输出电压的目的，稳压二极管d10作用是防止整流电路的输出电压过高损坏后极迟滞比较电路。在调试的过程中首先将电路处于缺相或者是逆序状态.调节变阻器rp1使整流输出电压为7v左右，此时发光二极管led1 点亮。恢复电路使电路处于正序状态，整流电路输出电压将降低到1v左右，同时发光二极管led1熄灭。发光二极管led1可同时作为三相交流电源的相序正确与否和是否缺相的工作指
示灯。
29.如图2所示，本实施例中迟滞比较电路包括电阻r28、电阻r29、电阻r30、电阻r31、电阻r32和运放u9，电阻r28的第一端作为迟滞比较电路的输入端，电阻r28的第二端通过电阻r29连接运放u9的反相输入端，运放u9的同相输入端通过电阻r31连接3.3v电源，运放u9的同相输入端通过r30接地，运放u9的输出端通过电阻r32连接运放u9的同相输入端，运放u9的输出端作为迟滞比较电路的输出端。
30.分压调节电路的输出信号首先通过电阻r28和电容c9组成的阻容滤波电路进行滤波，使分压调节电路的输出信号更加平稳，调节r31、r30的分压比可改变电路中运放u9同相端的电压，从而设置输出点电压。在本实施例中将运放u9的同相输入端电压设置为2.5v左右，是为防止在三相电源不平衡还未达到影响设备正常工作的时候电路就输出反馈信息，电阻r32为反馈电阻，通过改变反馈电阻的大小，可以改变迟滞比较电路滞回曲线的宽度，可防止电路在三相电压不平衡处于临界点的时候引起相序监测电路输出端频繁动作。
31.如图2所示，本实施例中隔离输出电路包括电阻r36、三极管q2、电阻r37、光耦u10、电阻r38、电阻r39、三极管q3和电阻r40，电阻r36的第一端连接迟滞比较电路的输出端，电阻r36的第二端连接三极管q2的基极，三极管q2的集电极接地，三极管q2的发射极连接光耦u10的第一输入端，光耦u10的第二输入端通过电阻r37连接5v电源，光耦u10 的第一输出端连接3v电源，光耦u10的第二输出端通过电阻r39连接三极管q3的基极，光耦u10的第二输出端通过电阻r38接地，三极管q3的发射极接地，三极管q3的集电极通过电阻r40连接3v电源，三极管q3的集电极连接微处理单元。
32.三极管q2为隔离输出电路的输入端，在三相交流电处于正序且不缺相的情况下运放u9 输出为高电平，三极管q2截止，光耦u10截止，三极管q3截止微处理单元收到高电平信号。当三相交电逆序或缺相时运放u9输出低电平，三极管q2饱和导通，光耦u10导通提供输出信号，且由于光耦u10的隔离作用增加了后极电路的安全性，光耦u10导通后三极管 q3导通，此时三极管q3的集电极由高电平变为低电平输出给微处理单元，微处理单元会将此信号通过无线通信单元发送至监控终端。
33.以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，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。