专利名称：一种ups远程监控器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种监控器，尤其是涉及一种用于UPS电源远程监控的监控器 背景技术 现有技术中，一般的大功率电源在使用之中没有真正实现单独的有声光显示的远 程监控，而现有的远程监控设备也只能在较短距离内实现监控，不能实现真正的远程监控， 因此在大型医院、学校、工厂、社区等需要多处安装使用UPS电源的场所，很难实现所有电 源的统一管理。工作人员只能往返于各个控制点，分别进行操作控制，给UPS电源的管理带 来了很多不便，如果UPS电源出现的故障不能及时解决，还可能造成数据或其他的损失，同 时也加重了工作人员的工作量。
发明内容 本实用新型的目的在于提供一种UPS远程监控器，可以实现对UPS电源的远程监 控， 一般可在5000米左右的范围实施监控。 本实用新型的目的可以通过以下的技术措施来实现包括作为主控制芯片的单片 机、用于进行设置或查询的操作按钮电路、用于UPS运行状态显示的LCD显示电路、用于警 告UPS工作状态发生改变的报警电路、用于实现远程通信的RS485通讯电路和用于提供单 片机和RS485通讯电路工作电源的辅助电源，上述各功能电路与单片机的相应功能端口连 接。 作为对本实用新型的进一步改进，还包括用于显示UPS工作状态的LED状态指示 电路，LED状态指示电路由发光二极管和电阻连接而成，接入单片机的相关端口，由单片机 控制LED指示灯状态以显示单片机的工作状态。 作为对本实用新型的进一步改进，还包括用于进行时间和作息设置的程序设置， 程序设置由时钟电路和存储器E2R0M组成，通过单片机中12C总线实现与单片机的通讯，可 以实现远程对UPS电源进行开关机、电池逆变测试等作息控制操作。 UPS远程监控器的主控制芯片单片机通过RS485接口与UPS主机进行工作状态和 数据的通讯，然后根据接收的数据进行运算处理，控制LED指示灯显示UPS主机的工作状 态，同时将所有的数据和状态通过LCD液晶显示器显示出来，当UPS主机的工作状态发生变 化时通过蜂鸣器报警来提醒管理人员，同时通过程序设定远程对UPS进行开关机操作、电 池逆变测试等，这样只要将监控器安装在办公室或管理中心就可实现远程对UPS电源的工 作状态进行监测，而不须专人在机器旁值守。
图1为实用新型的整机方框图 图2为实用新型的辅助电源电路原理图 图3为实用新型的单片机外围电路原理图
3[0011] 图4为实用新型的显示器和外围电路原理图 图5为实用新型的RS485通讯电路原理图 图6为实用新型的报警和操作按钮电路原理图 图7为实用新型的LED状态指示电路原理图
具体实施方式下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明。 如图1所示，为本实用新型的整机方框图，一种UPS远程控制器包括作为主控制芯 片的单片机、用于进行设置或查询的操作按钮电路、用于UPS运行状态显示的LCD显示电 路、用于警告UPS工作状态发生改变的报警电路、用于显示UPS电源运行状态的LED状态指 示电路、用于进行时间和作息设置的程序设置、用于实现远程通信的RS485通讯电路和用 于提供单片机和RS485通讯电路工作电源的辅助电源，上述各功能电路与单片机的相应功 能端口连接，单片机采用FREESCALE公司的微处理器MC9S08AW16，此单片机此单片机有8位 8通道的A/D、34个I/O、2个定时器，外围电路简单。其中，串行通信接口实现单片机和UPS 主机进行数据通信；8位总线实现单片机与液晶显示器LCD面板的数据通讯；其它的口线实 现对电路的各种控制。 如图2所示，为本实用新型的辅助电源电路原理图，辅助电源包括电源CN1、保险 丝F1、开关S1、整流桥BR1、电阻R1、R2、R15 R26、电容C1 C10、二极管Dl D4、场效应 管Q3 、 TL431Q4 、变压器T1 、限流器RT1 、光电耦合器U4和P丽集成电路U5 。 电源由市电输入供电，所述CN1-1为市电输入的火线，接开关Sl后经保险丝Fl接 入整流桥BR1的2脚，CNl-3接整流桥BR1的3脚，BR1的4脚接地、1脚输出直流通过限流 器RT1同时接电容C1的正极和电阻R1的一端，电容C1的负极接地，电阻R1的另一端同时 接入电容C4的正极和P丽集成电路U5的7脚，C4的负极接地；P丽集成电路U5的6脚经 电阻R19接场效应管Q3的栅极，Q3的源极经电阻R26接地，Q3的漏极送入变压器Tl的初 级绕组，电阻R23连接Q3的源极和栅极；变压器T1的次级A绕组一端接二极管D1的正极， 二极管D1的负极接电容C2的正极，C2的负极与次级A绕组的另一端接地，同时二极管D1 的负极输出电压作为单片机的工作电压；变压器Tl的次级C绕组与二极管D3、电容C5以 与Tl次级A绕组、D1、C2相同的结构连接，二极管D3的负极输出电压提供RS485电路的工 作电压；变压器Tl的次级B绕组与二极管D4、电容C4以与Tl次级A绕组、Dl、 C2相同的 结构连接，二极管D4的负极接入P丽集成电路U5的7脚，具体工作原理为开关S1闭合时 市电经Fl保险丝后连接到整流桥BR1整流成直流，通过RT1限流Cl滤波后作为P丽集成 电路U5的开关电源；R1为启动电阻，C4为滤波电容，给U5的7脚供电，U5的6脚输出P丽 信号，通过R19驱动Q3来推动变压器Tl的初级绕组，次级B绕组反馈通过D4整流C4滤波 后给U5供电；次级A绕组则通过Dl整流C2滤波提供整机的+5直流电，供电单片机控制电 路；次级C绕组通过D3整流C5滤波提供RS485电路的+5V工作电源。 P丽集成电路U5内部集成了振荡电路锯齿波发生器、比较器、误差放大器、电流放 大器和输出启动电路，U5的管脚分工为1脚为输误差放大器的输出端，2脚为误差放大器 的输入端，3脚为电流信号输入脚，4脚为定时电阻、电容脚，5脚为电源地，6脚为驱动信号 输出脚，7脚为电源脚，8脚为内部基准电源输出脚。电容C6与电阻R16并列接入U5的1、2脚；5V电源同时接U5的8脚、接地电容C10和电阻R21的一端，R21的另一端同时接U5的 4脚和接地电容C9 ;T1的次级输出的5V电源通过电阻R15后接光电耦合器U4中发光二极 管的正极，发光二极管的负极接Q4的阴极，Q4的阳极接地，同时5V电源依次通过电阻R20、 R25后接地，电容C7与电阻R22并联接于Q4的阴极和参考端之间，电阻R17接于U4中发光 二极管的正负极之间。P丽集成电路U5的工作原理为U5开机后，6脚输出方波信号，通过 变压器Tl变换，次级整流产生的电源从0V上升到+5V，经电阻R20和R25分压后和Q4内部 的2. 5V基准进行比较放大，通过Q4输出控制U4内部的的发光二级管，U4内部的光敏三极 管导通，经R18连接到U5的2脚误差放大器的输入端，经内部的误差放大器进行放大，R16、 C6为反馈补偿，经放大的信号和内部的锯齿波进行比较，产生P丽脉冲宽度调制方波，经内 部的驱动电路放大，从6脚输出驱动开关功率管Q3 ;如果输出高于5V，则减小输出方波的占 空比，降低输出电压；当低于5V则调宽输出的占空比，提高电压，瞬时调节，保证输出电压 的稳定。 如图2所示，为实用新型的单片机外围电路原理图，单片机及外围电路包括单片 机U6、电阻R30、 R38、 R43，电容Cll、 C16 C18，晶振Yl和开关S5，晶振Y1与电阻R43并 联后两端分别接启振电容C17、C18的一端，C17、C18的另一端接地组成晶振电路，接入单片 机U6的37、38脚，提供单片机的工作时钟；5V电源通过电阻R38连接接地电容C16构成复 位电路，R38与C16之间接入单片机的3脚，单片机的3脚同时接开关S5的一端，S5的另一 端接地，上电时3脚为低电平，5V电压通过R38给C16充电，电压慢慢上升至阀值，完成复 位；K5为手动复位开关，当手动闭合此开关后，单片机的3脚直接和地连通，电压变为0V，单 片机进入复位状态，所有运行程序重新启动，显示屏的显示内容复位为初始状态；5V电源 通过电阻R30接接地电容Cll和单片机的2脚，单片机的2脚IRQ为中断请求信号控制脚， R30为供电电阻，C11为电源滤波电容。各功能电路与单片机U6的相应端口的连接，可实现 如下功能通过RS485对UPS电源远程监控，远程开关机，LED指示，LCD显示，蜂鸣器报警， 输入和输出的电压频率的显示、负载大小的显示、电池电压和充电电流的显示、温度值的显 示、系统操作和设置的显示；外部的时钟集成电路和存储器E2R0M可通过单片机内部的I2C 总线与单片机进行数据通讯，实现对UPS电源进行开关机、电池逆变测试等作息控制操作。 如图4所示，为实用新型的显示器和外围电路原理图，显示器采用12864液晶显示 器，外围电路包括电阻R32、 R36、 R42、可调电阻W1、电容C15和三极管Q9，液晶显示器将远 程UPS电源的工作信息通过文字或图形的方式直观的显示出来，方便用户了解远程UPS电 源的工作状态和使用情况；CN1为液晶显示模块和PCB控制板的连接插排，主要起数据的传 送作用；5V电源通过电阻R32接接地电容C15组成复位电路，电阻R32与电容C15之间接 入CN1的17脚；单片机U6的32脚接电阻R42后连三极管Q9的基极，Q9的发射极接地、集 电极接入CN1的20脚。 液晶显示器中连接插排CN1管脚的具体功能为1脚VSS为5V电源电压的地；2 脚为VDD电源脚，给液晶显示器提供5V的工作电压；3脚V0为液晶显示器的显示对比度调 节端，Wl为对比度控制电位器，18脚为液晶显示模块送出的一个负压信号，通过对W1的调 节，可使液晶显示的对比度变化；4脚RS为液晶显示模块的的命令/数据选择信号端；5脚 RW为液晶显示模块的读写信号端；6脚E为使能信号端；7——14脚为8位总线；15脚为 CS1液晶显示模块左边的片选信号端；16脚为CS2液晶显示模块右边的片选信号端；17脚为RESET复位脚，R32和C15组成了复位电路，当开机的时侯，5V电压经R32给C15充电此时4脚电压为地电平，液晶显示器处于复位状态，随作C15的不断充电，4脚的电压上升到阀值时，液晶显示器停止复位；液晶显示器的18、 19脚为LCD内部背光(LED灯)的工作电源，R36为背光电源限流电阻，Q9为背光背光控制三极管，导通时背光灯点亮，截止时背光关闭，降低电源的功耗延长背光片的使用寿命，当有人操作按钮或有新的状态变化时，背光灯自动打开，R42为背光控制信号到Q9的基极限流电阻。 如图5所示，为实用新型的RS485通讯电路原理图，RS485通讯电路U2采用专用电路MAX1487E，RS485的外围电路包括电阻R3 R14、电感Ll L3、三极管Q1、Q2、光电耦合器U1、U3、TVS二极管Z1、Z2。 RS485通讯电路U2的1脚R0为信号输出，接电阻R6后连驱动三极管Q1的基极，Q1的发射极接地、集电极接光电耦合器U1中发光二极管的负极，5V电源通过电阻R3接Ul中发光二极管的正极同时通过电阻R4接入U2的1脚，三极管光电耦合器Ul中光感应三极管的集电极接5V电源，发射极同时接单片机U6的8脚和接地电阻R5 ;RS485通讯电路U2的4脚DI为输入信号，5V电源通过电阻R13接光电耦合器U3中发光二极管的正极，发光二极管的负极接入单片机U6的9脚，光电耦合器U3中光感应三极管的发射极接地、集电极同时接U2的3脚和电阻R10的一端，RIO的另一端接5V电源；RS485通讯电路U2的2、3脚RE、DE分别为输出使能信号和输入使能信号，5V电源通过电阻R8连接三极管Q2的集电极通同时输入U2的2、3脚，三极管Q2的发射极接地、基极同构电阻R14连U2的4脚；RS485通讯电路U2的5脚GND为电源地；RS485通讯电路U2的6脚A为RS485输出差分信号+，6脚通过限流电阻R9后同时接加上5V电源的上拉电阻R7和滤波电感Ll输出A(485+) ;RS485通讯电路U2的7脚B为RS485输出差分信号_， 7脚通过限流电阻R12后同时连接地的拉下电阻Rll和滤波电感L2输出B(485-);电感L3的一端接地，另一端同时接TVS 二极管Zl、 Z2的正极，Zl的负极接B(485-) 、 Z2的负极接A (485+)，保护U2不受浪涌电压信号损坏；RS485通讯电路U2的8脚VCC为电源+5V。 如图6所示，为实用新型的报警和操作按钮电路原理图，报警电路包括电阻R31、三极管Q5、二极管D5和蜂鸣器BUZZ1，单片机U6的41脚Buzz_alam通过电阻R31接三极管Q5的基极，Q5的发射极接地，蜂鸣器BUZZ1与二极管D5并联后正极接Q5的集电极，负极接5V电源；操作按钮电路包括电阻R27 R29、开关S2 S4和电容C12 C14， 5V电源接电阻R27的一端，R27的另一端接入单片机U6的27脚K5，同时接电容C13与开关S2的并联电路一端，并列电路的另一端接地；电阻R28、开关S3与电容C12与上述R27、 S2、 C13以相同的结构连接，接入单片机U6的28脚K6 ;电阻R29、开关S4与电容C14与上述R27、S2、C13以相同的结构连接，接入单片机U6的29脚K7。报警和操作按钮电路的具体的工作过程为Buzz alam为单片机送出的报警控制信号，当输出为高电平时，通过R31驱动三极管Q5导通BUZZ1蜂鸣器鸣叫，D5为续流二极管保护Q5，当控制信号为低电平时蜂鸣器停止鸣叫，通过控制不同间隔时间的声音来报警不同是工作状态；K5为增值键，在设定数字时每按一次数字增加1 ，在作光标移动键时为向上光标键，当没有按下S2时K5信号由R27上拉到5V，当按下时作短路到0V，当单片机测量到该口为低电平时则让为按键按下，执行相应的操作；K6为向左光标移动键时为光标键，设置或查询功能时为确定键，当没有按下S3时K6信号由R28上拉到5V，当按下时作短路到0V，当单片机测量到该口为低电平时则让为按键按下，执行相应的操作；K7为翻屏键，在设置或查询功能时为退出键。当没有按下S4时K7信号由
6R29上拉到5V，当按下时作短路到0V，当单片机测量到该口为低电平时则让为按键按下，执行相应的操作。 如图7所示，为实用新型的LED状态指示电路原理图，LED状态指示电路包括电阻R33 R35、R39 R41、R44 R49，发光二极管LED1 LED6，三极管Q6 Q8、Q10 Q12，5V电源通过电阻R33接发光二极管LED的正极，LED1的负极接三极管Q6的集电极，Q6的发射极接地，Q6的基极通过电阻R39接单片机U6的21脚mains ;电阻R34、 R41、发光二极管LED2、三极管Q8与上述R33、R39、LED1、Q6以相同的结构连接，接单片机U6的22脚bypass ;电阻R35、R40、发光二极管LED3、三极管Q7与上述R33、R39、LED 1 、Q6以相同的结构连接，接单片机U6的5脚inverter ;电阻R45、 R47、发光二极管LED5、三极管Q10与上述R33、R39、LED1、Q6以相同的结构连接，接单片机U6的7脚battery ;电阻R44、R48、发光二极管LED4、三极管Qll与上述R33、R39、LED1、Q6以相同的结构连接，接单片机U6的40脚overload ;电阻R46、R49、发光二极管LED6、三极管Q12与上述R33、R39、LED1、Q6以相同的结构连接，接单片机U6的1脚C0匪-DIS。 LED状态指示电路的工作原理为Mains信号为市电正常指示灯，当市电正常时送出高电平，通过R39驱动Q6导通LED1经R33限流点亮；bypass信号为旁路运行指示灯，当UPS运行在旁路状态时送出高电平，通过R41驱动Q8导通LED2经R34限流点亮；inveter信号为逆变运行指示灯，当UPS运行在逆变状态时送出高电平，通过R40驱动Q7导通LED3经R35限流点亮；battery信号为电池正常指示灯，当电池正常时送出高电平，通过R47驱动Q10导通LED5经R45限流点亮；overload信号为输出过载指示灯，当UPS输出过载时送出高电平，通过R48驱动Qll导通LED4经R44限流点亮；CO匪-DIS信号为通讯指示灯，当监控器和UPS通讯正常时间隔一秒送出高电平，通过R49驱动Q12导通LED6经R46限流闪壳。
权利要求一种UPS远程监控器，其特征在于包括作为主控制芯片的单片机、用于进行设置或查询的操作按钮电路、用于UPS运行状态显示的LCD显示电路、用于警告UPS工作状态发生改变的报警电路、用于实现远程通信的RS485通讯电路和用于提供单片机和RS485通讯电路工作电源的辅助电源，上述各功能电路与单片机的相应功能端口连接。
2. 根据权利要求1所述的一种UPS远程监控器，其特征在于还包括用于显示通讯状 态的LED状态指示电路，LED状态指示电路由发光二极管和电阻连接而成，接入单片机的相 关端口。
3. 根据权利要求1或2所述一种UPS远程监控器，其特征在于还包括用于进行时间 和作息程序设置的存储器，通过单片机中I2C总线实现与单片机的通讯。
专利摘要本实用新型公开了一种UPS远程监控器，包括作为主控制芯片的单片机、用于进行设置或查询的操作按钮电路、用于UPS运行状态显示的LCD显示电路、用于警告UPS工作状态发生改变的报警电路、用于实现远程通信的RS485通讯电路和用于提供单片机和RS485通讯电路工作电源的辅助电源，上述各功能电路与单片机的相应功能端口连接。本实用新型的RS485通讯电路连接于主控制芯片单片机与UPS主机之间进行工作状态和数据的通讯，实现了对UPS电源的远程监控，这样只要将监控器安装在办公室或管理中心就可实现远程对UPS电源的工作状态进行监测，而不须专人在机器旁值守。
文档编号H02J7/00GK201536271SQ20092023845
公开日2010年7月28日 申请日期2009年11月4日 优先权日2009年11月4日
发明者潘世高, 罗蜂, 黄敏 申请人:佛山市柏克电力设备有限公司