一种数显式智能安防监控电源的制作方法

1.本实用新型涉及电源的技术领域，尤其是一种数显式智能安防监控电源。


背景技术：

2.目前，国内常用的摄像机电源主要有交直流适配器、环形变压器和开关电源三种方式。它们的优点是成本低廉，缺点是无法实时远程监控和维护管理，且防雷保护功能需要额外增加防雷保护器和重合闸设备，造成现场接线繁杂，难以维护，特别是对于市电电源波动较大的地方往往达不到摄像机的要求的电压范围而造成摄像机及云台工作异常、死机甚至损坏。这两种现状需要维保单位耗费大量的人力和物力进行巡检，且仍难保证管理上的时效性。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是根据上述现有技术的不足，提供了一种数显式智能安防监控电源，采用电源输入输出接口一体化防雷保护设计，内部采用隔离测量方式，具备市电防雷保护、电压、电流、功率、漏电检测和过流、短路及漏电保护功能，也具有交流24v和直流12v稳压输出功能，且具有市电输入端自动重合闸功能和配有锂电池作为系统应急辅助电源；具有rs485通信接口和补光灯控制接口，以及以太网和无线4g通信功能，可直接对接系统管理平台，具有远程监测、控制和本地自动控制逻辑。
4.本实用新型目的实现由以下技术方案完成：
5.一种数显式智能安防监控电源，其特征在于：包括32位高性能微控制器单元以及分别同所述32位高性能微控制器单元连接的h桥驱动控制电路单元、电能计量电路单元、ldo电源模块单元，所述电能计量电路单元同互感器单元相连接，所述ldo电源模块单元同dc12v开关电源电路单元相连接，所述h桥驱动控制电路单元分别同交流稳压逆变电路单元和所述dc12v开关电源电路单元相连接；还包括依次连接的接口单元、防雷防雷保护单元和继电器单元，所述继电器单元分别同所述互感器单元、所述交流稳压逆变电路单元、所述dc12v开关电源电路单元和所述h桥驱动控制电路单元相连接。
6.所述接口单元包括市电220v输入接口、市电220v输出接口、交流24v输出接口和直流12v输出接口，所述防雷保护单元包括市电输入防雷保护电路、市电输出防雷保护电路、交流24v防雷保护电路和直流12v防雷保护电路，所述继电器单元包括ac220v大功率继电器、ac24v大功率继电器和dc12v大功率继电器；所述市电220v输入接口同所述市电输入防雷保护电路连接，所述市电输入防雷保护电路同所述ac220v大功率继电器连接，所述ac220v大功率继电器分别同所述互感器单元、所述h桥驱动控制电路单元、所述交流稳压逆变电路单元、所述dc12v开关电源电路单元和所述市电输出防雷保护电路连接，所述市电输出防雷保护电路同所述市电220v输出接口连接；所述ac24v大功率继电器分别同所述交流稳压逆变电路单元、所述h桥驱动控制电路单元和所述交流24v防雷保护电路连接，所述交流24v防雷保护电路同所述交流24v输出接口连接；所述dc12v大功率继电器分别同所述
dc12v开关电源电路单元、所述h桥驱动控制电路单元和所述直流12v防雷保护电路连接，所述直流12v防雷保护电路同所述直流12v输出接口连接。
7.所述32位高性能微控制器单元分别同rtc硬件时钟单元、led状态指示单元、蜂鸣器单元、温湿度检测单元、测试开关单元、oled液晶显示及按键设置单元、rs485通信单元、补光灯亮度调节控制单元、以太网eth通信模块单元、无线4g通信模块单元连接。
8.所述rtc硬件时钟单元包括时钟芯片和时钟晶振电路；所述led状态指示单元包括运行、通信和告警指示灯；所述蜂鸣器单元包括蜂鸣器和驱动电路；所述温湿度检测单元包括数字温度传感器和数字湿度传感器；所述测试开关单元包括轻触按键开关和系统漏电模拟电路；所述oled液晶显示及按键设置单元包括oled液晶、液晶驱动电路以及查询、设置、加和减按键；所述rs485通信单元包括隔离电路和通信芯片；所述补光灯亮度调节控制单元包括和补光灯隔离通信电路；所述以太网eth通信模块单元包括隔离变压器和以太网phy芯片；所述无线4g通信模块单元包括4g模组和控制电路。
9.所述32位高性能微控制器单元包括32位mcu、复位电路及晶振电路；所述h桥驱动控制电路单元包括继电器驱动电路和逆变器与开关电源的控制电路；所述电能计量电路单元包括计量芯片和控制电路；所述互感器单元包括电压互感器、电流互感器和零序互感器；所述交流稳压逆变电路单元包括整流降压和逆变电路；所述dc12v开关电源电路单元包括高频变压器、开关电源芯片和保护电路；所述ldo电源模块包括反接保护电路、电源芯片和滤波电容。
10.本实用新型的优点是：采用电源输入输出接口一体化防雷保护设计，内部采用隔离测量方式，设备集成度高，具备市电防雷保护、电压、电流、功率、漏电检测和过流、短路及漏电保护功能，且具有市电输入端自动重合闸功能和配有锂电池作为系统应急辅助电源；具有rs485通信接口和补光灯控制接口，以及以太网和无线4g通信功能，可直接对接系统管理平台，具有远程控制和本地自动控制逻辑，新建施工或利旧改造简单方便，可以大幅度降低施工难度和大量减少进行设备后期维护工作的人力成本,适合在视频监控领域大规模推广应用。
附图说明
11.图1为本实用新型中数显式智能安防监控电源的工作流程图。
具体实施方式
12.以下结合附图通过实施例对本实用新型特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：
13.如图1所示，图中标记1
‑
20分别表示为: 32位高性能微控制器单元1，rtc硬件时钟单元2，led状态指示单元3，蜂鸣器单元4，温湿度检测单元5，测试开关单元6，oled液晶显示及按键设置单元7，rs485通信单元8，补光灯亮度调节控制单元9，以太网eth通信模块单元10，无线4g通信模块单元11，h桥驱动控制电路单元12，电能计量电路单元13，ldo电源模块单元14，互感器单元15，电压互感器15
‑
1，电流互感器15
‑
2，零序互感器15
‑
3，dc12v开关电源电路单元16，交流稳压逆变电路单元17，接口单元18，市电220v输入接口18
‑
1，市电220v输出接口18
‑
2，交流24v输出接口18
‑
3，直流12v输出接口18
‑
4，防雷保护单元19，市电输入
防雷保护电路19
‑
1，市电输出防雷保护电路19
‑
2，交流24v防雷保护电路19
‑
3，直流12v防雷保护电路19
‑
4，电路继电器单元20，ac220v大功率继电器20
‑
1，ac24v大功率继电器20
‑
2， dc12v大功率继电器20
‑
3。
14.实施例：如图1所示，本实施例涉及一种数显式智能安防监控电源，其主要包括32位高性能微控制器单元1以及分别同32位高性能微控制器单元1连接的rtc硬件时钟单元2、led状态指示单元3、蜂鸣器单元4、温湿度检测单元5、测试开关单元6、oled液晶显示及按键设置单元7、rs485通信单元8、补光灯亮度调节控制单元9、以太网eth通信模块单元10、无线4g通信模块单元11、h桥驱动控制电路单元12、电能计量电路单元13、ldo电源模块单元14，电能计量电路单元13同互感器单元15相连接，ldo电源模块单元14同dc12v开关电源电路单元16相连接，h桥驱动控制电路单元12分别同交流稳压逆变电路单元17和dc12v开关电源电路单元16相连接，还包括依次连接的接口单元18、防雷防雷保护单元19和继电器单元20，继电器单元20分别同互感器单元15、交流稳压逆变电路单元17、dc12v开关电源电路单元16和h桥驱动控制电路单元12相连接。
15.如图1所示，接口单元18包括市电220v输入接口18
‑
1、市电220v输出接口18
‑
2、交流24v输出接口18
‑
3和直流12v输出接口18
‑
4，防雷保护单元19包括市电输入防雷保护电路19
‑
1、市电输出防雷保护电路19
‑
2、交流24v防雷保护电路19
‑
3和直流12v防雷保护电路19
‑
4，继电器单元20包括ac220v大功率继电器20
‑
1、ac24v大功率继电器20
‑
2和dc12v大功率继电器20
‑
3。市电220v输入接口18
‑
1同市电输入防雷保护电路19
‑
1连接，市电输入防雷保护电路19
‑
1同ac220v大功率继电器20
‑
1连接，ac220v大功率继电器20
‑
1分别同互感器单元15、h桥驱动控制电路单元12、交流稳压逆变电路单元17、dc12v开关电源电路单元16和市电输出防雷保护电路19
‑
2连接，市电输出防雷保护电路19
‑
2同市电220v输出接口18
‑
2连接；ac24v大功率继电器20
‑
2分别同交流稳压逆变电路单元17、h桥驱动控制电路单元12和交流24v防雷保护电路19
‑
3连接，交流24v防雷保护电路19
‑
3同交流24v输出接口18
‑
3连接；dc12v大功率继电器20
‑
3分别同dc12v开关电源电路单元16、h桥驱动控制电路单元12和直流12v防雷保护电路19
‑
4连接，直流12v防雷保护电路19
‑
4同直流12v输出接口18
‑
4连接。
16.如图1所示，本实施例还具有如下工作方法：
17.（1）市电220v输入电源经过市电输入防雷保护电路19
‑
1接入ac220v大功率继电器20
‑
1，再通过dc12v开关电源电路16和ldo电源模块14输出3.3v电源，并接入32位高性能微控制器单元1，为系统各级电路提供工作电源。
18.（2）市电220v输入电源经过市电输入防雷保护单元19、继电器单元20和电压互感器15
‑
1、电流互感器15
‑
2、零序互感器15
‑
3接入电能计量电路13，然后再接入到32位高性能微控制器单元1，实现市电220v电压、电流、功率，功率因数、漏电数据采集功能，最后通过h桥驱动控制电路12、ac220v大功率继电器20
‑
1、市电输出防雷保护单元19
‑
2和市电220v输出接口18
‑
2，完成市电220v具有保护功能的可控输出。
19.（3）电压互感器15
‑
1、电流互感器15
‑
2、零序互感器15
‑
3依次接入到电能计量电路13，电能计量电路13接入32位高性能微控制器单元1，利用互感器单元15隔离测量市电220v输入电源的电压、电流、功率、漏电数据的采集和功率计量，并根据设定的阈值进行过欠压保护、漏电保护、过流短路保护和系统联动处理。
20.（4）市电220v输入电源经过市电输入防雷保护电路19
‑
1、继电器单元20和交流稳
压逆变电路17，实现市电220v到交流24v的稳压输出，然后再经过ac24v大功率继电器20
‑
2、交流24v防雷保护电路19
‑
3和交流24v输出接口18
‑
3实现具有保护功能的可控输出。
21.（5）市电220v输入电源经过市电输入防雷保护电路19
‑
4、继电器单元20和dc12v开关电源电路16，实现市电220v到直流12v的稳压输出，然后再经过dc12v大功率继电器20
‑
3、直流12v防雷保护电路19
‑
4和直流12v输出接口18
‑
4实现具有保护功能的可控输出。
22.（6）32位高性能微控制器单元1通过h桥驱动控制电路12接入到继电器单元20，当检测到市电输入过压、欠压和输出漏电、过载、过流、短路时，快速通过ac220v大功率继电器20
‑
1切断市电输入和输出，并根据策略开启自动重合闸功能。
23.（7）32位高性能微控制器单元1通过h桥驱动控制电路12接入到继电器单元20，当检测到ac24v输出短路后，断开ac24v大功率继电器20
‑
2，并启动打嗝式输出功能；当检测到dc12v输出短路后，断开dc12v大功率继电器20
‑
3，并启动打嗝式输出功能。
24.其中，32位高性能微控制器单元1包括32位mcu、复位电路及晶振电路，其中复位电路与mcu的rst引脚相连，晶振电路和mcu的osc_in和osc_out引脚相连，其三者组成最小系统；rtc硬件时钟单元2包括时钟芯片和时钟晶振电路，连接至32位高性能微控制器单元1的iic1引脚，为系统提供精确的日期和时间计量功能；led状态指示单元3包括运行、通信和告警指示灯，三个指示灯具有不同的颜色，并且连接至32位高性能微控制器单元1的gpioa1~3引脚，实现系统工作状态指示功能；蜂鸣器单元4包括蜂鸣器和驱动电路，连接至32位高性能微控制器单元1的gpioa4引脚，实现系统告警和按键反馈鸣响功能；温湿度检测单元5包括数字温度传感器和数字湿度传感器，通过连接至32位高性能微控制器单元1的iic2，实现设备所处位置环境的温度和湿度检测功能，并可以通过以太网通信模块10或无线4g通信模块11传输采集到的环境数据或超限告警到管理平台；测试开关单元6包括轻触按键开关和系统漏电模拟电路，测试开关单元6通过内部漏电模拟负载电路接入到32位微控制器1的gpiob0引脚和电能计量电路单元13，实现漏电现象模拟及重合闸保护机制验证功能；oled液晶显示及按键设置单元7包括oled液晶、液晶驱动电路以及查询、设置、加和减按键，连接至32位高性能微控制器单元1的spi1引脚，实现市电220v电压、电流、功率，漏电电流，漏电次数，环境温湿度显示和继电器通断状态及系统参数和状态查询、设置功能；rs485通信单元8包括隔离电路和通信芯片，rs485通信单元8通过内部隔离电路接入到32位高性能微控制器单元1的uart1引脚，实现本地实时监测和系统配置的功能；补光灯亮度调节控制单元9包括补光灯和隔离通信电路，补光灯亮度调节控制单元9通过隔离通信电路接入到32位高性能微控制器单元1的uart2引脚，根据采集到的环境光照度和设定测量自动进行补光灯输出亮度调节；以太网eth通信模块单元10包括隔离变压器和以太网phy芯片，太网eth通信模块单元10通过以太网协议栈和网络接口芯片接入到32位高性能微控制器单元1的mac层相关引脚，实现和远程物联网平台的以太网络通信功能；无线4g通信模块单元11包括4g模组和控制电路，无线4g通信模块单元11包括4g模组和控制电路，其直接接入到32位高性能微控制器单元1的uart3引脚，实现和远程物联网平台的无线通信功能；h桥驱动控制电路单元12包括继电器驱动电路和逆变器与开关电源的控制电路，配合32位高性能微控制器单元1实现市电输入重合闸、多路电源输出和控制功能；电能计量电路单元13包括计量芯片和控制电路，互感器单元15包括电压互感器15
‑
1、电流互感器15
‑
2和零序互感器15
‑
3，电能计量电路单元13配合互感器单元15，实现市电电压、电流、漏电数据的隔离采集功能；交流稳压
逆变电路单元17包括整流降压和逆变电路，用以实现市电220v到交流24v的稳压输出功能；dc12v开关电源电路单元16包括高频变压器、开关电源芯片和保护电路，用以实现市电到直流12v的稳压输出功能；ldo电源模块14包括反接保护电路、电源芯片和滤波电容，实现系统电源稳定供给功能。
25.虽然以上实施例已经参照附图对本实用新型目的的构思和实施例做了详细说明，但本领域普通技术人员可以认识到，在没有脱离权利要求限定范围的前提条件下，仍然可以对本实用新型作出各种改进和变换，故在此不一一赘述。