专利名称：智慧型不断电装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及不间断电源，尤指一种由中央处理器控制其输出、输入状态及各部件间连动关系的不间断电源装置。
在日常生活中，电力已成为不可或缺的能源之一，然而由于电力输送线路故障或是电力的不足，往往会有停电的现象产生，因此不断电装置已成为必备的辅助性电力设备，例如，车库的铁卷门一般是由遥控控制马达旋转带动铁卷门往上或往下移动，而遥控的发收、马达的作动都需要电力，如果停电时，则可藉由不断电装置的充电电池提供所需电力，以目前一般习见的不断电装置，其大致包括一中央处理器、一控制开关(继电器)、一电源侦测器、一驱动电路、一转换电路及一充电电池等构造，惟，吾人皆知，充电电池所能供电时间有限，其除了在一般动作(亦即马达在转动)时需要电力，在断电后的平时待机状态(亦即等待接收遥控讯号)也是需要消耗电力，该等习用不断电装置其无论是在待机状态或是供应有负载时所产生的电力脉波皆相同，故极为耗电，且一般的驱动电路皆采正压驱动，容易造成输出不稳定、损耗率高、工作温度提升及机件故障等缺失，如果是仅为单一且作为控制电源输出的继电器故障，更将造成整个装置不论是在外电或是电充电电池供应电源都将形同断路、不能使用，再者，当充电电池于供电状态时，突然外电复电，因两者输出波形相位无法于瞬间一致，也将造成跳电而损及机件，亦无紧急状况指示之声响与连动机构，于紧急事件(例火警、防盗)中将造成重大损失甚至危及生命安全。
本实用新型的目的，是设计一种可克服上述缺点的智慧型不断电装置，它具有省电、功率损耗低的特点，并具有强制保护与安全等功能。
为实现上述目的，本实用新型设计时采用由中央处理器控制宽度调制器来改变不断电装置的电压波形宽幅，以供待机与接有负载等不同状态所需之电力，且再藉由一正负压推动的驱动电路及透过转换器输出其应有的交流电，另，设有外电侦测器及避免外电源线路故障影响供电之双继电器及过载检测器与短路保护器，以及一可用来控制瞬间复电之外来电源与正在供电的不断电系统的电压相位于零点交接、防止误动作产生之同步控制器，复将火警侦测器、警报器直接取用充电电路的电力，使其不受断电影响。具体地，根据上述设计思想制得的本实用新型装置，包括一中央处理器、一滤波电路、一控制开关、一外电源侦测器、一驱动电路、一转换电路以及一充电电路，其结构特征是，该装置还包括有一宽度调制器、一同步控制电路以及一过载短路保护电路，其中，该宽度调制器包括集成电路、振荡器，以及分别用作误差放大输入、检测电流限制输入及补偿输入的运算放大器，该振荡器经一电容外接参考电压，其振荡信号经该集成电路成为两组互为反相的脉波输出至该驱动电路；该同步控制电路包括除频电路、互斥电子开关及运算放大器；该过载短路保护电路系由一检测短路现象的短路保护器、一检测过载现象的过载检测器以及一软开机检测电路组成，该软开机检测电路接受来自该短路保护器、该过载检测器的信号，并输出控制该装置的开、关状态；并且，在输出负载与该宽度调制器之间还设有一电流回馈电路；另外，该驱动电路系为正负压推动的光偶合电流驱动；该控制开关包括分别响应外电通、断状态的二继电器。另外，据本实用新型的实施例，该装置还包括有一紧急状况处置电路及一电池低压检测电路，其中，该紧急状况处置电路包括紧急状况输入电路、紧急状况输出电路以及灯号指示器，并且，该紧急状况输入电路具有一与中央处理器相连的火警侦测器，该紧急状况输出电路包括一继电器及蜂鸣器，该两电路都直接由充电电路供应电源。
显然，本实用新型智慧型不断电装置，其具有改变转换电路所供应电压波形宽幅的功能，亦即于平时待机状态仅输出小宽幅的电流，加上负载时，则调变电流宽幅以因应负载所需，再加上采用正负压推动的驱动电路，因此较一般不断电装置省电、可降低损耗率与工作温度，及延长充电电池的使用时间，且藉由二继电器控制外来电源与不断电装置供电线路的正常运作，具有强制保护的特性，以及利用同步控制器来控制瞬间复电的外来电源与正在供电的转换器的电压相位于零点交接，防止误动作产生，另外，紧急状况输入电路与紧急状况输出电路皆由充电电路直接供电，并由中央处理器控制，随时可提供各种状况告知用户，是不受断电影响的。
有关本实用新型采用的技术、手段及其功效，兹举一较佳实施例并配合图式详细说明于后。
图式的简单说明
图1系本实用新型一较佳实施例的线路图。
图2系本实用新型上述较佳实施例的方块图。
图3系本实用新型上述较佳实施例于待机状态的输出波形图。
图4系本实用新型上述较佳实施例于使用状态的输出波形图。
本实用新型该较佳实施例智慧型不断电装置，请配合参阅图1、2所示，其主要系包括一中央处理器10、一滤波电路11、一外电侦测器12、一控制开关13、一充电电路14、一宽度调制器15、一驱动电路16、一转换器17、一短路保护器18、一过载检测器19、一软开机检测电路20、一电流回馈电路21、一同步控制电路22、一紧急况状输入电路23、一紧急状况输出电路24、一灯号指示器25及一电池低压检测电路26该中央处理器10，其系控制整个不断电系统的输出、输入状态及各电路间的连动关系，另设有一振荡器101。该中央处理器10采用型号为89C1051的集成电路(IC)。
该滤波电路11，系与外来电源相连接，以将外来电源的杂讯予以滤除。
该外电侦测器12，系用来侦测外来电源中断与否，包括LM324运算放大器，以分别对应低压和高压检测。
该控制开关13，系由二继电器131、132组构而成，并接受外电侦测器12的侦测讯号决定二继电器131、132之其一呈开(ON)状态。
该充电电路14，乃由免加水电池及产生定压、限电流之充电电路，其系与外来电源连接，于不停电状态乃进行充电作业，直至饱合则停止，当停电时，则由该充电电路14提供整个系统所需的电力。
该宽度调制器15，其系用来改变驱动电路16的电压波形宽幅，亦即将驱动电路16输出的电压波形配合中央处理器10控制振荡器101输出的脉波，产生不同宽幅的输出波以供待机与接有负载等不同状态所需。
该宽度调制器15的工作原理可参阅图1说明如下当外加电压产生一组参考电压外加在电容CT时，振荡器151产生一个三角波基频(50Hz-60Hz)，此振荡信号在集成电路SG3524内部转成两组互为反相的脉波EA、EB，且此脉波宽度可由外加信号控制，当EA开时，EB必关闭；反之，当EA关时，EB必开，但EA与EB由关闭转为开之前必有一段时间同为关闭，这称为挥拍时间。为确保EA、EB不同时间为开，以避免不间断电源输出而烧毁功率元件，其外加控制信号应注意下列几点1、运放器152呈误差放大输入，即当其正端(+)电压大于负端(-)电压时，EA、EB脉波变宽，宽度调制器输出加大；当正端(+)电压小于负端(-)电压时，EA、EB脉波变窄，宽度调制器输出减少，甚至关闭输出(即EA、EB呈关闭)；2、检测器(SENSE)153呈电流限制输入(CURRFNT FEEDBACK)，即当检测器153的正端电流大于负端电流时，EA、EB脉波变宽，宽度调制器输出加大；当其正端电流小于负端电流时，EA、EB脉波变窄，宽度调制器输出减少，甚至关闭输出(即EA、EB变为关闭)；3、补偿输入当补偿器154输入电压下降时、EA、EB脉冲变窄，宽度输出减小或关闭；当补偿输入电压上升时，EA、EB脉波变宽，宽度调制器输出加大。另外，振荡器151的输出可用作振荡信号有无的侦测保护。
该驱动电路16，系与宽度调制器15连接，其采用正负压推动之光偶合器161作电流驱动，以降低损耗率、操作温度。
该转换器17，系与驱动电路16连接，其乃将直流电转换成可供负载使用的交流电。
该短路保护器18，系可侦测系统中是否产生短路现象，并产生一控制讯号，其中运算放大器采用LM324。
该过载检测器19，其可检测系统是否发生过载现象，并产生一控制讯号，其中运算放大器采用LM324。
该软开机检测电路20，其系接收短路保护器18及过载保护器19的控制讯号，当发生短路或过载时，则控制装置呈关(off)状态，直到故障排除，始恢复供电，其中运算放大器采用LM324。
该电流回馈电路21，其系将欲输出至负载的电流回馈至宽度调制器15以随时调整控制电流的输出，其中运算放大器采用LM324。
该同步控制电路22，系与充电电路14及外电侦测器12连接，是当外来电源瞬间恢复供电时，控制其外来电源的电相位与原来转换器17所供应的电压相位于零点交接，防止误动作产生。
该同步控制电路22主要包括除频电路(TIME BASE)220，它采用IC4760除频(CMOS)，互斥电子开关IC 4070(CMOS)以及运算放大器LM324。外电同步是利用当外电来临时，不间断电源关闭跳外电输出，此时可由其输出的变压器(此时转为充电)取出交流信号正弦波60Hz(或50Hz)整流成120H(或100Hz)脉波(取正半周与负半周均成为正半周)，此60Hz交流信号在正弦波零点与180度相位交叉点产生变化，此一120Hz脉波变化再与高精度石英振荡与除频电路取出的60Hz(或50Hz)方波信号互斥比较，若发现与外电不同，则利用互斥闸将另一电阻RT1并联进来，使得产生的振荡逐步接近外电60Hz(或50Hz)，直到相位与频率相同，这样下次不间断电源动作外电消失后，其相位与频率在转态时因与外电相同而产生同步使用。
该紧急状况输入电路23，其具有一与中央处理器10相连接的火警侦测器231，且直接由充电电路14供应电源，随时皆可侦测各种紧急状况。
该紧急状况输出电路24，其系包括一继电器241及一蜂鸣器242，且直接由充电电路14供应电源，并与中央处理器10连接，当紧急状况输入电路23侦测出紧急状况时，则由中央处理器10控制继电器241与铁卷门向上(up)开关连动或蜂鸣器242作动。
该灯号指示器25，系与中央处理器10连接，其可显示系统目前所处的各种状况，如停电、短路、过载或负载运行等。
该电池低压检测电路26，其系可防止电池在外电停止、不断电装置于输出状态下过度放电，造成电池无法再充电而损毁。
以上所述即为本实用新型一较佳实施例的各组件相关联构造及其位置概述，请续参阅图1、2所示，俾当外电侦测器12侦测有外来电源时，则控制该与外来电源相连通的继电器131呈开(on)状态，使其外来电源输出至负载处，同时，并对充电电路14充电至饱和为止，反之当停电时，外电侦测器12侦测不到外来电源，其中央处理器10将控制另一与转换器17相连通的继电器132使其呈开(on)状态，而转换器17则开始放电，该放电电流与振荡器101输出的脉波透过宽度调制器15产生一待机状态时之小宽幅电流(如图3所示)，此电流可作为随时准备接收遥控讯号之用，而当加上负载，例如欲打开或关闭铁卷门时，该宽度调制器15则调变电流宽幅(如图4所示)，经由驱动电路16推动，并透过转换器17将其转换成交流电，此交流电则经由继电器132输出至负载，随后，倘若外来电源于该瞬间恢复供电，外电侦测器12再次侦测到外来电源，该同步控制器22将可控制其外来电源的电压相位与原来转换17所供应的电压相位于零点交接，防止误动作产生，此刻，继电器132关闭(off)、继电器131转为开(on)，又恢复直接取用外来电源，充电电路14继续充电。
另，本实用新型装置内具有短路保护器18、过载检测器19，是当装置内有发生短路现象或过载情事时，将立刻产生一控制讯号命令整个装置呈关闭(off)状态，直到故障排除，软开机检则电路20始恢复供电，且，用来侦测紧急状况之火警侦测器231系直接由充电电路14供电，因此不受断电的影响，随时保持警戒，如遇有状况，立即侦测并透过中央处理器10控制继电器241动作，启动卷门向上(up)，并使蜂鸣器242鸣响。
权利要求1.一种智慧型不断电装置，包括一中央处理器(10)、一滤波电路(11)、一控制开关(13)、一外电源侦测器(12)、一驱动电路(16)、一转换电路(17)以及一充电电路(14)，其特征是，该装置还包括有一宽度调制器(15)、一同步控制电路(22)以及一过载短路保护电路，其中，该宽度调制器(15)包括集成电路(150)、振荡器(151)，以及分别用作误差放大输入、检测电流限制输入及补偿输入的运算放大器(152、153、154)，该振荡器(151)经一电容CT外接参考电压，其振荡信号经该集成电路(150)成为两组互为反相的脉波EA、EB输出至该驱动电路(16)；该同步控制电路(22)包括除频电路(220)、互斥电子开关及运算放大器；该过载短路保护电路系由一检测短路现象的短路保护器(18)、一检测过载现象的过载检测器(19)以及一软开机检测电路(20)组成，该软开机检测电路(20)接受来自该短路保护器(18)、该过载检测器(19)的信号，并输出控制该装置的开、关状态；并且，在输出负载与该宽度调制器(15)之间还设有一电流回馈电路(21)；另外，该驱动电路(16)系为正负压推动的光偶合电流驱动；该控制开关(13)包括分别响应外电通、断状态的二继电器(131、132)。
2.根据权利要求1所述的智慧型不断电装置，其特征是，该装置还包括有一紧急状况处置电路及一电池低压检测电路(26)，其中，该紧急状况处置电路包括紧急状况输入电路(23)、紧急状况输出电路(24)以及灯号指示器(25)，并且，该紧急状况输入电路(23)具有一与中央处理器(10)相连的火警侦测器(231)，该紧急状况输出电路(24)包括一继电器(241)及蜂鸣器(242)，该两电路(23、24)都直接由充电电路(14)供应电源。
专利摘要一种智慧型不断电装置,由中央处理器控制一宽度调制器,使其在待机状态下可以小宽幅的电流输出,有负载时,则调变电流宽幅以符合负载规格的要求,且再藉由一正负压推动以降低损耗,另,设有外电侦测器及避免外电源线路故障影响供电之双继电器及过载检测器与短路保护器,复将其火警侦测器、警报器直接取用充电电路的电力,使其不受断电影响,从而具有省电、功率损耗低且具有强制保护等功能。
文档编号H02J7/00GK2296593SQ96229709
公开日1998年11月4日 申请日期1996年4月22日 优先权日1996年4月22日
发明者张朝铭 申请人:张朝铭