專利名稱：一種不間斷電源監(jiān)控裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種UPS (Uninterruptible Power System,不間斷電源)監(jiān)控裝置，尤 其涉及對UPS電源的各種報警信號進行采集，并對收到的采集信號進行處理，發(fā)出控制信 號控制UPS電源的開關的裝置。
背景技術：
UPS (Uninterruptible Power System,不間斷電源)，是一種含有儲能裝置，以逆 變器為主要組成部分的恒壓恒頻的不間斷電源。主要用于給單臺計算機、計算機網(wǎng)絡系統(tǒng) 或其它電力電子設備提供不間斷的電力供應。當市電輸入正常時，UPS將市電穩(wěn)壓后供應 給負載使用，此時的UPS就是一臺交流市電穩(wěn)壓器，同時它還向機內電池充電；當市電中斷 (事故停電)時，UPS立即將機內電池的電能，通過逆變轉換的方法向負載繼續(xù)供應220V交 流電，使負載維持正常工作并保護負載軟、硬件不受損壞，并有足夠的時間采取處理措施， 保證系統(tǒng)以及設備的正常運行。 UPS廣泛用于金融、電力、交通、通信、政府、教育、企業(yè)、科研等網(wǎng)絡中心機房、監(jiān)控 中心機房、戶外無人值守的UPS供電場等場所。 由于UPS電源在運行的過程中容易出現(xiàn)過壓、欠壓、過熱、電池工作不正常的情 況，需要對UPS的這些參數(shù)進行實時的檢測，當發(fā)現(xiàn)故障的時候上報，并進行處理。
目前的UPS電源監(jiān)控系統(tǒng)都是使用專門的獨立設備進行監(jiān)控，并自動對UPS電源 進行處理，成本比較高，監(jiān)控原理復雜。
發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是，提出一種UPS電源監(jiān)控裝置，具有通用性，用戶可以
根據(jù)所用UPS電源的特點選擇使用本發(fā)明設備中的繼電器接口或者是RS232串口接口，或
者兩者都使用，達到更好的控制功能，成本低廉，控制簡單，而且穩(wěn)定可靠。 為了解決上述技術問題，本發(fā)明提出一種不間斷電源(UPS)監(jiān)控裝置，其集成于
通訊設備上，包括處理器(CPU)、輸入輸出電路和連接接口，其中 所述連接接口 ，用以提供與UPS電源的連接接口 ； 所述輸入輸出電路，包含光耦，用以經(jīng)所述連接接口獲取UPS的報警信號并對其
進行光耦隔離后輸出至CPU,以及根據(jù)CPU發(fā)送來的控制命令對UPS進行控制； 所述CPU,為與通訊設備共用的CPU,用以接收并處理UPS的報警信號，據(jù)以產生控
制命令，并將控制命令發(fā)送至輸出電路。
進一步地，上述裝置還可具有以下特點 所述連接接口為繼電器接口，所述輸入輸出電路包括復雜可編程邏輯器件 (CPLD)、信號采集電路和輸出控制電路，所述CPLD為與通訊設備共用的CPLD，所述信號采 集電路中包含光耦，所述輸出控制電路中包含繼電器，其中
所述繼電器接口，提供與不間斷電源(UPS)的連接接口 ；
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所述信號采集電路，通過所述繼電器接口獲取UPS的報警信號，進行光耦隔離后 發(fā)送給所述CPLD ; 所述CPLD，包括輸入報警寄存器和輸出控制寄存器，用以將接收到的UPS的報警 信號存儲至所述輸入報警寄存器，以及通過讀取所述輸入報警寄存器獲取CPU的UPS電源 控制命令，并將其發(fā)送至所述輸出控制電路； 所述CPU,不停地讀取所述CPLD的輸入報警寄存器，判斷讀取到的報警信號并對 所述CPLD的輸出控制寄存器進行寫操作以發(fā)出UPS電源控制命令； 所述輸出控制電路，根據(jù)接收到的UPS電源控制命令驅動繼電器動作，以實現(xiàn)對 UPS電源的操作。 進一步地，上述裝置還可具有以下特點
所述信號采集電路包括 —第一 UPS信號輸入端口 (INPUT6)和一第二 UPS信號輸入端口 (INPUT3)，經(jīng)所 述繼電器接口分別與UPS的一路報警信號的2個輸出端口相連，所述第一 UPS信號輸入端 口 (INPUT6)經(jīng)一電感(L2)與一電源(VCC)相連，所述電源(VCC)經(jīng)一下拉電阻(R19)連 接至一第三光耦(Dl)的一第一輸出端口 (COLLECTOR)，所述第三光耦(Dl)的一第一輸出端 口 (COLLECTOR)還與所述CPLD的輸入報警寄存器(ALARM1)相連，所述第二 UPS信號輸入 端口 (INPUT3)經(jīng)一限流電阻(R17)與所述第三光耦(Dl)的第一輸入端口 (ANODE)相連， 所述第三光耦(Dl)的第二輸入端口 (OATHODE)外接通訊設備的殼體(GNDP)，所述第三光耦 (Dl)的第二輸出端口 (EMITTER)經(jīng)一限流電阻(R20)接地(GND)。
進一步地，上述裝置還可具有以下特點
所述輸出控制電路包括 —與所述CPLD連接的輸出控制信號端口 (CTL1)，所述輸出控制信號端口 (CTL1) 經(jīng)一上拉電阻(R15)與一電源(VCC)相連，以及經(jīng)一限流電阻(R3)與一三極管(VT4)的 基極相連，所述三極管(VT4)的集電極經(jīng)一上拉電阻(R16)與一電源(VCC)相連，所述三 極管(VT4)的集電極還經(jīng)一限流電阻(R4)與一場效應管(VT9)的柵極相連，所述三極管 (VT4)的集電極與射極之間具有一限流電容(C3)，所述三極管(VT4)的射極和所述場效應 管(VT9)的源極均接地，所述場效應管(VT9)的漏極與一繼電器(K4)的一控制管腳(管腳 8)相連，所述繼電器(K4)的另一控制管腳(管腳8)經(jīng)一限流電阻(R29)與一電源(VCC) 相連，所述繼電器(K4)還具有2個UPS電源輸入端口，分別與UPS的2個輸出端口分別相 連。 進一步地，上述裝置還可具有以下特點 包括若干個信號采集電路和若干個輸出控制電路，其中 每一所述信號采集電路用以采集一路UPS的報警信號； 每一所述輸出控制電路用以根據(jù)接收到的UPS電源控制命令驅動繼電器動作，以 實現(xiàn)對一個UPS電源的操作。
進一步地，上述裝置還可具有以下特點
所述連接接口為RS232接口，其中 所述RS232接口 ，提供與不間斷電源(UPS)的連接接口 ； 所述輸入輸出電路是RS232光耦隔離電路，包括輸入隔離電路和輸出隔離電路，所述輸入隔離電路經(jīng)所述RS232接口從UPS獲取報警信號，進行光耦隔離后發(fā)送給所述CPU，所述輸出隔離電路用以接收所述CPU發(fā)出的UPS電源控制命令，并將其經(jīng)所述RS232接口發(fā)送給UPS ; 所述CPU,分析UPS的報警信號，產生UPS電源控制命令，并將其發(fā)送給所述RS232光耦隔離電路。 進一步地，上述裝置還可具有以下特點
所述輸入隔離電路包括 — UPS串口信號輸入端口 (UPS_RXD)與 一 第二光耦(D22)的第 一 輸入端口 (ANODE)相連，所述第二光耦(D22)的第二輸入端口 (OATHODE)分別經(jīng)一限流電阻(R190)和一正向二極管(VD4)后接地(UPS—GND)，所述第二光耦(D22)的第一輸出端口(COLLECTOR)經(jīng)一上拉電阻(R216)與一電源(VCC)相連，所述第二光耦(D22)的第一輸出端口 (COLLECTOR)還與所述CPU的串口輸入端口 (TXD)相連，所述第二光耦(D22)的第二輸出端口 (EMITTER)接地。 進一步地，上述裝置還可具有以下特點
所述輸出隔離電路包括 —UPS第一輔助信號輸入端口 (UPS_RTS)和一UPS第二輔助信號輸入端口(UPS_DTR)分別經(jīng)一正向二極管(VD2和VD3)連接至一第一光耦(D21)的第一輸出端口(COLLECTOR)，所述第一光耦(D21)的第二輸出端口 (EMITTER)與一 UPS串口信號輸出端口(UPS_TXD)相連，所述第一光耦(D21)的第一輸入端口 (ANODE)與一電源(VCC)相連，所述第一光耦(D21)的第二輸入端口 (OATHODE)經(jīng)一限流電阻(R217)與一第一三極管(VT31)的集電極相連，所述第一三極管(VT31)的射極接地，所述第一三極管(VT31)的基極經(jīng)一上拉電阻(R218)與一電源(VCC)相連，所述上拉電阻(R218)與一第二三極管(VT32)的集電極相連，所述第二三極管(VT32)的基極經(jīng)一限流電阻(R219)與所述CPU的串口輸出端口(RXD)相連，所述第二三極管(VT32)的射極接地。
進一步地，上述裝置還可具有以下特點 所述連接接口包括繼電器接口和RS232接口 ，所述輸入輸出電路包括第一輸入輸出電路和第二輸入輸出電路，其中 所述第一輸入輸出電路包括復雜可編程邏輯器件(CPLD)、信號采集電路和輸出控制電路，所述CPLD為與通訊設備共用的CPLD，所述信號采集電路中包含光耦，所述輸出控制電路中包含繼電器，其中 所述信號采集電路，通過所述繼電器接口獲取UPS的報警信號，進行光耦隔離后發(fā)送給所述CPLD ; 所述CPLD，包括輸入報警寄存器和輸出控制寄存器，用以將接收到的UPS的報警信號存儲至所述輸入報警寄存器，以及通過讀取所述輸入報警寄存器獲取CPU的UPS電源控制命令，并將其發(fā)送至所述輸出控制電路； 所述輸出控制電路，根據(jù)接收到的UPS電源控制命令驅動繼電器動作，以實現(xiàn)對UPS電源的操作； 所述第二輸入輸出電路是RS232光耦隔離電路，包括輸入隔離電路和輸出隔離電路，其中
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所述輸入隔離電路經(jīng)所述RS232接口從UPS獲取報警信號，進行光耦隔離后發(fā)送給所述CPU ; 所述輸出隔離電路用以接收所述CPU發(fā)出的UPS電源控制命令，并將其經(jīng)所述RS232接口發(fā)送給UPS ; 所述CPU,不停地讀取所述CPLD的輸入報警寄存器，判斷讀取到的報警信號并對
所述CPLD的輸出控制寄存器進行寫操作以發(fā)出UPS電源控制命令；和/或在接收到所述輸
入隔離電路發(fā)送來的UPS的報警信號后，分析UPS的報警信號，產生UPS電源控制命令，并
將其發(fā)送給所述輸出隔離電路。 進一步地，上述裝置還可具有以下特點 所述信號采集電路包括 —第一 UPS信號輸入端口 (INPUT6)和一第二 UPS信號輸入端口 (INPUT3)，經(jīng)所述繼電器接口分別與UPS的一路報警信號的2個輸出端口相連，所述第一 UPS信號輸入端口 (INPUT6)經(jīng)一電感(L2)與一電源(VCC)相連，所述電源(VCC)經(jīng)一下拉電阻(R19)連接至一第三光耦(Dl)的一第一輸出端口 (COLLECTOR)，所述第三光耦(Dl)的一第一輸出端口 (COLLECTOR)還與所述CPLD的輸入報警寄存器(ALARM1)相連，所述第二 UPS信號輸入端口 (INPUT3)經(jīng)一限流電阻(R17)與所述第三光耦(Dl)的第一輸入端口 (ANODE)相連，所述第三光耦(Dl)的第二輸入端口 (OATHODE)外接通訊設備的殼體(GNDP)，所述第三光耦(Dl)的第二輸出端口 (EMITTER)經(jīng)一限流電阻(R20)接地(GND)。
進一步地，上述裝置還可具有以下特點
所述輸出控制電路包括 —與所述CPLD連接的輸出控制信號端口 (CTL1)，所述輸出控制信號端口 (CTL1)經(jīng)一上拉電阻(R15)與一電源(VCC)相連，以及經(jīng)一限流電阻(R3)與一三極管(VT4)的基極相連，所述三極管(VT4)的集電極經(jīng)一上拉電阻(R16)與一電源(VCC)相連，所述三極管(VT4)的集電極還經(jīng)一限流電阻(R4)與一場效應管(VT9)的柵極相連，所述三極管(VT4)的集電極與射極之間具有一限流電容(C3)，所述三極管(VT4)的射極和所述場效應管(VT9)的源極均接地，所述場效應管(VT9)的漏極與一繼電器(K4)的一控制管腳(管腳8)相連，所述繼電器(K4)的另一控制管腳(管腳8)經(jīng)一限流電阻(R29)與一電源(VCC)相連，所述繼電器(K4)還具有2個UPS電源輸入端口，分別與UPS的2個輸出端口分別相連。 進一步地，上述裝置還可具有以下特點
所述輸入隔離電路包括 — UPS串口信號輸入端口 (UPS_RXD)與 一 第二光耦(D22)的第 一 輸入端口 (ANODE)相連，所述第二光耦(D22)的第二輸入端口 (OATHODE)分別經(jīng)一限流電阻(R190)和一正向二極管(VD4)后接地(UPS—GND)，所述第二光耦(D22)的第一輸出端口(COLLECTOR)經(jīng)一上拉電阻(R216)與一電源(VCC)相連，所述第二光耦(D22)的第一輸出端口 (COLLECTOR)還與所述CPU的串口輸入端口 (TXD)相連，所述第二光耦(D22)的第二輸出端口 (EMITTER)接地。 進一步地，上述裝置還可具有以下特點
所述輸出隔離電路包括
—UPS第一輔助信號輸入端口 (UPS_RTS)和一UPS第二輔助信號輸入端口(UPS_DTR)分別經(jīng)一正向二極管(VD2和VD3)連接至一第一光耦(D21)的第一輸出端口(COLLECTOR)，所述第一光耦(D21)的第二輸出端口 (EMITTER)與一 UPS串口信號輸出端口(UPS_TXD)相連，所述第一光耦(D21)的第一輸入端口 (ANODE)與一電源(VCC)相連，所述第一光耦(D21)的第二輸入端口 (OATHODE)經(jīng)一限流電阻(R217)與一第一三極管(VT31)的集電極相連，所述第一三極管(VT31)的射極接地，所述第一三極管(VT31)的基極經(jīng)一上拉電阻(R218)與一電源(VCC)相連，所述上拉電阻(R218)與一第二三極管(VT32)的集電極相連，所述第二三極管(VT32)的基極經(jīng)一限流電阻(R219)與所述CPU的串口輸出端口(RXD)相連，所述第二三極管(VT32)的射極接地。 本發(fā)明提出的一種UPS電源監(jiān)控裝置，相對于現(xiàn)有的UPS電源監(jiān)控裝置，具有如下優(yōu)點 針對繼電器接口的UPS電源，本發(fā)明將UPS監(jiān)控模塊和通訊設備單板集成在一起，對采集到的告警信號先通過光耦隔離以后才送入CPLD，輸出控制電路也是通過繼電器進行隔離輸出，這樣能保證通訊設備很好地與UPS電源隔離，UPS電源產生的干擾以及通過市電引入的浪涌、雷擊等高電壓、大電流都不會對設備的穩(wěn)定運行產生影響和破壞設備；另外該裝置可以通過繼電器接口實現(xiàn)對多個UPS電源的監(jiān)控。 針對RS232串口通訊的UPS電源，本發(fā)明設計了串口通訊電路，實現(xiàn)了 UPS串口和通訊串口之間的光電隔離，可以直接和UPS電源的串口相連，光電隔離可以防止UPS電源上的干擾信號直接傳到通訊設備上，影響通訊設備的正常、穩(wěn)定工作，而且對UPS電源上來的浪涌隔離，起到保護通訊設備安全的功能；而且本串口通訊電路直接使用光耦隔離，省掉了電平轉換芯片，是一個創(chuàng)新之點。 具有通用性，用戶可以根據(jù)所用UPS電源的特點選擇使用本發(fā)明設備中的繼電器接口或者是RS232串口接口 ，或者兩者都使用，達到更好的控制功能，成本低廉，控制簡單，而且穩(wěn)定可靠。
圖1是本發(fā)明實施例第一種UPS電源監(jiān)控裝置原理框架圖； 圖2是圖1中信號采集電路原理示意圖； 圖3是圖1中輸出控制電路原理示意圖； 圖4是圖1中一種繼電器接口的信號管腳示意圖； 圖5是圖1中另一種繼電器接口的信號管腳示意圖； 圖6是本發(fā)明實施例第二種UPS電源監(jiān)控裝置原理框架圖； 圖7是圖6中光耦隔離電路原理示意圖； 圖8是本發(fā)明實施例第三種UPS電源監(jiān)控裝置原理框架圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對技術方案的實施作進一步的詳細描述。 考慮到目前市場上2種最常見的UPS電源的通訊連接方式繼電器接口和RS232接口 ，本發(fā)明針對這兩種接口的UPS電源，將監(jiān)控裝置集成在通訊設備上，充分利用通訊設
10備的CPU和CPLD，通過繼電器接口和/或RS232接口的連接實現(xiàn)對UPS電源的監(jiān)控，具有實 現(xiàn)簡單，成本低，控制方便等優(yōu)點。 參見圖l，該圖示出了本發(fā)明實施例第一種UPS電源監(jiān)控裝置原理框架，是一種采 用繼電器接口的UPS電源監(jiān)控裝置，集成于通訊設備上，包括CPU11、CPLD12、信號采集電路 13、輸出控制電路14和繼電器接口 15，信號采集電路中包含光耦，輸出控制電路中包含繼 電器，所述CPU11和CPLD12為通訊設備的CPU和CPLD，所述繼電器接口可以采用比較常用 的RJ45，當然也可以是其他類型的繼電器接口，本發(fā)明在此不做限制。
圖1所示的UPS電源監(jiān)控裝置的控制原理如下 信號采集電路13從繼電器接口 15接收UPS電源發(fā)出的報警信號，例如過壓、 欠壓、過熱、內部電池工作不正常等信號，并對這些信號進行光耦隔離后發(fā)送給CPLD12 ; CPLD12將接收到的UPS電源的報警信號存儲于CPLD12的輸入報警寄存器中；CPUll通過數(shù) 據(jù)總線(Local Bus)不停地讀取并判斷CPLD12的輸入報警寄存器中存儲的報警信號，如果 發(fā)現(xiàn)報警信號異常，CPUll通過Local Bus對CPLD12的輸出控制寄存器進行寫操作以發(fā)出 UPS電源控制命令；CPLD12讀取其輸入報警寄存器，獲取CPU11的UPS電源控制命令，并將 其發(fā)送至輸出控制電路14中；輸出控制電路14根據(jù)接收到的UPS電源控制命令驅動繼電 器動作，實現(xiàn)對UPS電源的操作，如開啟、關斷UPS電源等。 參見圖2，該圖示出了圖1中信號采集電路13原理示意圖，信號采集電路13包括
—第一 UPS信號輸入端口 INPUT6和一第二 UPS信號輸入端口 INPUT3，經(jīng)所述繼 電器接口分別與UPS的一路報警信號的2個輸出端口相連，所述第一 UPS信號輸入端口 INPUT6經(jīng)一電感L2與一電源VCC相連，所述電源VCC經(jīng)一下拉電阻R19連接至一第三光 耦D1的一第一輸出端口 COLLECTOR,所述第三光耦D1的一第一輸出端口 COLLECTOR還與 所述CPLD的輸入報警寄存器ALARM1相連，所述第二 UPS信號輸入端口 INPUT3經(jīng)一限流電 阻R17與所述第三光耦Dl的第一輸入端口 ANODE相連，所述第三光耦Dl的第二輸入端口 OATHODE外接通訊設備的殼體(GNDP)，所述第三光耦D1的第二輸出端口 EMITTER經(jīng)一限流 電阻R20接地(GND)。 下面結合圖2說明一下信號采集電路13工作原理 基于UPS是通過內部繼電器動作控制一報警信號的兩個輸出端短接來發(fā)出報警 信號，在不發(fā)報警信號時，所述報警信號的兩個輸出端不短接，因此 在UPS發(fā)出報警信號時，所述信號采集電路的所述第一 UPS信號輸入端口 INPUTS 和所述第二UPS信號輸入端口 INPUT3短接，所述第三光耦D1導通，所述信號采集輸出端口 輸出低電平至所述CPLD的輸入報警寄存器。 在UPS未發(fā)出所述報警信號時，所述信號采集電路的所述第一UPS信號輸入端口 INPUT6和所述第二 UPS信號輸入端口 INPUT3不短接，所述第三光耦Dl不導通，所述信號采 集輸出端口輸出高電平至所述CPLD的輸入報警寄存器。 參見圖3，該圖示出了圖1中輸出控制電路14原理示意圖，所述輸出控制電路14 包括 —與所述CPLD連接的輸出控制信號端口 CTL1，所述輸出控制信號端口 CTL1經(jīng)一 上拉電阻R15與一電源VCC相連，以及經(jīng)一限流電阻R3與一三極管VT4的基極相連，所述 三極管VT4的集電極經(jīng)一上拉電阻R16與一電源VCC相連，所述三極管VT4的集電極還經(jīng)一限流電阻R4與一場效應管VT9的柵極相連，所述三極管VT4的集電極與射極之間具有一 限流電容C3，所述三極管VT4的射極和所述場效應管VT9的源極均接地，所述場效應管VT9 的漏極與一繼電器K4的一控制管腳8相連，所述繼電器K4的另一控制管腳8經(jīng)一限流電 阻R29與一 電源VCC相連，所述繼電器K4還具有2個UPS電源輸入端口 ，用以接入UPS電 源。 下面結合圖3說明一下輸出控制電路14工作原理 所述輸出控制電路在其輸出控制信號端口 CTL1為低電平時，所述三極管VT4的基
極與射極之間的電壓為低，所述三極管VT4不導通，所述場效應管VT9的柵極和漏極之間的
電平為高，所述場效應管VT9導通，所述繼電器K4的兩個控制管腳1和管腳8之間有電壓，
所述繼電器K4處于閉合狀態(tài)，所述繼電器K4的2個UPS電源輸入端口短接。 所述輸出控制電路在其輸出控制信號端口 CTL1為高電平時，所述三極管VT4的集
電極和射極之間為高電壓，所述三極管VT4導通，所述場效應管VT9的柵極和漏極之間的電
平為低，所述場效應管VT9不導通，所述繼電器K4的兩個控制管腳1和管腳8之間沒有電
壓，所述繼電器K4處于斷開狀態(tài)，所述繼電器K4的2個UPS電源輸入端口不短接。 圖3中，R33和R37最終只會焊接一個，不會兩個都焊接上，圖中設計是一個兼容
設計，因為繼電器有常開和常閉兩種，不同類型的繼電器，內部引腳連接的方式不一樣。 下面結合圖2、3，參考圖l，所述CPU在讀取到所述CPLD的輸入報警寄存器中所述
報警信號的電平為低時，通過向所述CPLD的輸出控制寄存器中寫入低電平以發(fā)出關斷UPS
電源的控制命令；以及所述CPU在讀取到所述CPLD的輸入報警寄存器中所述報警信號的電
平為高時，通過向所述CPLD的輸出控制寄存器中寫入高電平以發(fā)出開啟UPS電源的控制命
令； 所述CPLD在讀取到其輸入報警寄存器中的電平為低時，向所述輸出控制電路的 所述輸出控制信號端口 CTL1發(fā)送低電平；以及所述CPLD在讀取到所述輸入報警寄存器中 的電平為高時，向所述輸出控制電路的所述輸出控制信號端口 CTL1發(fā)送高電平。
由上述內容可知，經(jīng)過圖1中各組成部分彼此配合，即可實現(xiàn)電源的控制，比如實 現(xiàn)對UPS電源的關斷、開啟等控制。 參見圖4，該圖示出了圖1中一種繼電器接口的信號管腳示意圖，該繼電器接口的 主要工作原理如下 該繼電器接口可以通過網(wǎng)線直接連接到UPS電源的繼電器接口上，實現(xiàn)對UPS電 源的監(jiān)控，0UTPUT1/2是實現(xiàn)對UPS電源的控制，例如關斷、打開UPS電源的控制的繼電器 輸出點，INPUT3/6、 INPUT4/5、 INPUT7/8可以是UPS電源的三路報警信號繼電器輸入點。
參見圖5，該圖示出了圖1中另一種繼電器接口的信號管腳示意圖，該繼電器接口 的主要工作原理如下 該繼電器接口是擴展的UPS控制接口，可以實現(xiàn)對4個UPS電源的開關控制，
0UTPUT2_l/2是對UPS電源A的開關控制信號繼電器節(jié)點，0UTPUT2_3/4是對UPS電源B
的開關控制信號繼電器節(jié)點，0UTPUT2_5/6是對UPS電源C的開關控制信號繼電器節(jié)點，
0UTPUT2—7/8是對UPS電源D的開關控制信號繼電器節(jié)點。所以，該繼電器接口可以實現(xiàn)對
除圖4中的一路外的另外4路繼電器接口的開關控制，可以作為備用控制接口。 為了發(fā)送更豐富的控制命令，比如存儲文檔、關閉系統(tǒng)、關閉UPS電源、設置UPS開
12關機時間和廣播功能等，本發(fā)明實施例還提出了第二種UPS電源監(jiān)控裝置，參見圖6，是一 種采用RS232接口的UPS電源監(jiān)控裝置，可以通過串口傳輸更豐富的控制命令，包括CPU61 、 RS232光耦隔離電路62，以及RS232接口 63，所述CPU61為與通訊設備共用，所述RS232接 口 63可以采用DB9、DB25、RJ45等接口實現(xiàn)，其中
所述RS232接口 63，提供與不間斷電源UPS的連接接口 ； 所述RS232光耦隔離電路62，包括輸入隔離電路621和輸出隔離電路622，所述輸 入隔離電路621經(jīng)所述RS232接口 63從UPS獲取報警信號，進行光耦隔離后發(fā)送給所述 CPU61，所述輸出隔離電路622用以接收所述CPU61發(fā)出的UPS電源控制命令，并將其經(jīng)所 述RS232接口 63發(fā)送給UPS ; 所述CPU61，分析UPS的報警信號，產生UPS電源控制命令，并將其發(fā)送給所述 RS232光耦隔離電路62。 參見圖7，該圖示出了圖6中RS232光耦隔離電路原理示意圖，其中
所述輸入隔離電路621包括 — UPS串口信號輸入端口 UPS_RXD與一第二光耦D22的第一輸入端口 ANODE相連， 所述第二光耦D22的第二輸入端口 0ATH0DE分別經(jīng)一限流電阻R190和一正向二極管VD4 后接地UPS—GND，所述第二光耦D22的第一輸出端口 COLLECTOR經(jīng)一上拉電阻R216與一電 源VCC相連，所述第二光耦D22的第一輸出端口 COLLECTOR還與所述CPU的串口輸入端口 TXD相連，所述第二光耦D22的第二輸出端口 EMITTER接地。
所述輸出隔離電路622包括 — UPS第一輔助信號輸入端口 UPS_RTS和一 UPS第二輔助信號輸入端口 UPS_DTR 分別經(jīng)一正向二極管VD2和VD3連接至一第一光耦D21的第一輸出端口 COLLECTOR,所述 第一光耦D21的第二輸出端口 EMITTER與一 UPS串口信號輸出端口 UPS_TXD相連，所述第 一光耦D21的第一輸入端口 ANODE與一電源VCC相連，所述第一光耦D21的第二輸入端口 0ATH0DE經(jīng)一限流電阻R217與一第一三極管VT31的集電極相連，所述第一三極管VT31的 射極接地，所述第一三極管VT31的基極經(jīng)一上拉電阻R218與一電源VCC相連，所述上拉電 阻R218與一第二三極管VT32的集電極相連，所述第二三極管VT32的基極經(jīng)一限流電阻 R219與所述CPU的串口輸出端口 RXD相連，所述第二三極管VT32的射極接地。
RS232接口 63在圖7中采用的是位號為X5的DB9連接器，這是9針RS232串口連 接器，是目前串口使用最廣泛的連接器，該連接器在通訊設備的面板上，使用普通的串口線 即可與UPS電源的RS232串口相連接，當然也可以采用其他類型的RS232接口 ，本發(fā)明并不 做限制。VD2、 VD3、 VD4是可采用1N418封裝的二極管，D21、 D22可采用4N35封裝的光耦， VT31、VT32可采用3904封裝的三極管，電阻可采用0603封裝的電阻，這些是較為常用的封 裝方式，當然也可以采用其他封裝方式，本發(fā)明對此并不做限制。 圖7中的整個電路是實現(xiàn)UPS串口之間的隔離以及通訊的作用的，由于UPS串口 的電平標準如下邏輯l :-3 -15V，邏輯0 :+3 +15V，而本發(fā)明中CPU的串口的電平0 3. 3V，所以不能直接連接，按照慣例，是需要加RS232電平轉換芯片的，本發(fā)明沒有選擇這 種傳統(tǒng)的做法，而是采用光耦，既達到了隔離、組織UPS串口的干擾、浪涌的效果，又達到了 電平轉換的功能。 具體來說，根據(jù)串口協(xié)議，分析圖7中電路的邏輯控制方式如下所述
當UPS串口信號UPS—DTR有效時，即圖7中輸出隔離電路中UPS第二輔助信號輸 入端口 UPS—DTR上的電平為+3 15V時，表示UPS串口可以使用； 當UPS串口信號UPS—RTS有效時，即圖7中輸出隔離電路中UPS第一輔助信號輸 入端口 UPS_RTS上的電平為+3 15V時，表示UPS串口請求CPU串口發(fā)送數(shù)據(jù)；
當CPU的TXD向UPS串口引腳UPS_RXD發(fā)送低電平0時，光耦D22截至，UPS_RXD 保持在+3 +15V的電平狀態(tài)，即邏輯0 ; 當CPU的TXD向UPS串口引腳UPS_RXD發(fā)送高電平1時，光耦D22導通，UPS_RXD 就連接到UPS_GND上，保持-3 -15V的電平，即邏輯1 ; 當CPU的RXD向UPS串口引腳UPS—TXD發(fā)送高電平1時，VT32導通，VT31截止，光 耦D21截止，UPS—TXD信號由于UPS串口內部的設置保持在_3 -15V的電平狀態(tài)，即邏輯 1 ; 當CPU的RXD向UPS串口引腳UPS—TXD發(fā)送低電平0時，VT32截止，VT31導通，光 耦D21導通，RTS和DTR上的電壓傳到UPS_TXD上，即邏輯0 ; 在電路中采用兩個NPN管是為了使傳輸?shù)碾娢灰恢?，就是單片機端收發(fā)數(shù)據(jù)不需 經(jīng)取反操作。 二極管VD4的作用是當DB9的管腳3輸出-12V時，不至于損壞光耦，因其反向額 定電壓為6V。 二極管VD2和VD3的作用是起隔離負電壓并防止負極性損壞光耦的作用。因為 串口中管腳4、7在未被置高前對地管腳5的電壓一般為-6V-13V,當運行程序時電壓才為 +6V-+13V。而光耦的4腳和7腳的反向電壓額定為7V。較佳地，本發(fā)明還提供了一種UPS電源監(jiān)控裝置，將圖1與圖7所示的UPS電源監(jiān)
控裝置功能整合到一起，如圖8所示，集成于通訊設備上，包括處理器(CPU)、繼電器接口 、
RS232接口、第一輸入輸出電路和第二輸入輸出電路，其中 繼電器接口和RS232接口，均可以提供與UPS電源的連接接口 ； 所述第一輸入輸出電路包括復雜可編程邏輯器件(CPLD)、信號采集電路和輸出控
制電路，所述CPLD為與通訊設備共用的CPLD，所述信號采集電路中包含光耦，所述輸出控
制電路中包含繼電器，其中 所述信號采集電路，通過所述繼電器接口獲取UPS的報警信號，進行光耦隔離后 發(fā)送給所述CPLD ; 所述CPLD，包括輸入報警寄存器和輸出控制寄存器，用以將接收到的UPS的報警 信號存儲至所述輸入報警寄存器，以及通過讀取所述輸入報警寄存器獲取CPU的UPS電源 控制命令，并將其發(fā)送至所述輸出控制電路； 所述輸出控制電路，根據(jù)接收到的UPS電源控制命令驅動繼電器動作，以實現(xiàn)對 UPS電源的操作； 所述第二輸入輸出電路是RS232光耦隔離電路，包括輸入隔離電路和輸出隔離電 路，其中 所述輸入隔離電路經(jīng)所述RS232接口從UPS獲取報警信號，進行光耦隔離后發(fā)送 給所述CPU ; 所述輸出隔離電路用以接收所述CPU發(fā)出的UPS電源控制命令，并將其經(jīng)所述RS232接口發(fā)送給UPS ; 所述CPU,為與通訊設備共用的CPU,用以不停地讀取所述CPLD的輸入報警寄存 器，判斷讀取到的報警信號并對所述CPLD的輸出控制寄存器進行寫操作以發(fā)出UPS電源控 制命令；和/或在接收到所述輸入隔離電路發(fā)送來的UPS的報警信號后，分析UPS的報警信 號，產生UPS電源控制命令，并將其發(fā)送給所述輸出隔離電路。 用戶可以選擇使用繼電器接口或者選擇使用RS232接口 ，或者選擇兩者都使用， 可以達到更好的控制功能，而采用本發(fā)明繼電器接口或者RS232接口的實現(xiàn)方案如前文所 述，這里不再贅述。 當然，本發(fā)明還可有其他多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質的情況下，本 領域技術人員當可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應 屬于本發(fā)明所附的權利要求的保護范圍。
權利要求
一種不間斷電源(UPS)監(jiān)控裝置，其特征在于，集成于通訊設備上，包括處理器(CPU)、輸入輸出電路和連接接口，其中所述連接接口，用以提供與UPS電源的連接接口；所述輸入輸出電路，包含光耦，用以經(jīng)所述連接接口獲取UPS的報警信號并對其進行光耦隔離后輸出至CPU，以及根據(jù)CPU發(fā)送來的控制命令對UPS進行控制；所述CPU，為與通訊設備共用的CPU，用以接收并處理UPS的報警信號，據(jù)以產生控制命令，并將控制命令發(fā)送至輸出電路。
2. 如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述連接接口為繼電器接口 ，所述輸入輸出 電路包括復雜可編程邏輯器件(CPLD)、信號采集電路和輸出控制電路，所述CPLD為與通訊 設備共用的CPLD，所述信號采集電路中包含光耦，所述輸出控制電路中包含繼電器，其中所述繼電器接口，提供與不間斷電源(UPS)的連接接口 ；所述信號采集電路，通過所述繼電器接口獲取UPS的報警信號，進行光耦隔離后發(fā)送 給所述CPLD ;所述CPLD，包括輸入報警寄存器和輸出控制寄存器，用以將接收到的UPS的報警信號 存儲至所述輸入報警寄存器，以及通過讀取所述輸入報警寄存器獲取CPU的UPS電源控制 命令，并將其發(fā)送至所述輸出控制電路；所述CPU,不停地讀取所述CPLD的輸入報警寄存器，判斷讀取到的報警信號并對所述 CPLD的輸出控制寄存器進行寫操作以發(fā)出UPS電源控制命令；所述輸出控制電路，根據(jù)接收到的UPS電源控制命令驅動繼電器動作，以實現(xiàn)對UPS電 源的操作。
3. 如權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述信號采集電路包括 一第一UPS信號輸入端口 (INPUT6)和一第二UPS信號輸入端口 (INPUT3)，經(jīng)所述繼電器接口分別與UPS的一路報警信號的2個輸出端口相連，所述第一 UPS信號輸入端口 (INPUT6)經(jīng)一電感(L2)與一電源(VCC)相連，所述電源(VCC)經(jīng)一下拉電阻(R19)連接 至一第三光耦(Dl)的一第一輸出端口 (COLLECTOR)，所述第三光耦(Dl)的一第一輸出端 口 (COLLECTOR)還與所述CPLD的輸入報警寄存器(ALARM1)相連，所述第二 UPS信號輸入 端口 (INPUT3)經(jīng)一限流電阻(R17)與所述第三光耦(Dl)的第一輸入端口 (ANODE)相連， 所述第三光耦(Dl)的第二輸入端口 (OATHODE)外接通訊設備的殼體(GNDP)，所述第三光耦 (Dl)的第二輸出端口 (EMITTER)經(jīng)一限流電阻(R20)接地(GND)。
4. 如權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述輸出控制電路包括 一與所述CPLD連接的輸出控制信號端口 (CTL1)，所述輸出控制信號端口 (CTL1)經(jīng)一上拉電阻(R15)與一電源(VCC)相連，以及經(jīng)一限流電阻(R3)與一三極管(VT4)的基極 相連，所述三極管(VT4)的集電極經(jīng)一上拉電阻(R16)與一電源(VCC)相連，所述三極管 (VT4)的集電極還經(jīng)一限流電阻(R4)與一場效應管(VT9)的柵極相連，所述三極管(VT4) 的集電極與射極之間具有一限流電容(C3)，所述三極管(VT4)的射極和所述場效應管 (VT9)的源極均接地，所述場效應管(VT9)的漏極與一繼電器(K4)的一控制管腳(管腳8) 相連，所述繼電器(K4)的另一控制管腳(管腳8)經(jīng)一限流電阻(R29)與一電源(VCC)相 連，所述繼電器(K4)還具有2個UPS電源輸入端口，分別與UPS的2個輸出端口分別相連。
5. 如權利要求2所述的裝置，其特征在于，包括若干個信號采集電路和若干個輸出控制電路，其中每一所述信號采集電路用以采集一路UPS的報警信號；每一所述輸出控制電路用以根據(jù)接收到的UPS電源控制命令驅動繼電器動作，以實現(xiàn)對一個UPS電源的操作。
6. 如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述連接接口為RS232接口，其中所述RS232接口，提供與不間斷電源(UPS)的連接接口 ；所述輸入輸出電路是RS232光耦隔離電路，包括輸入隔離電路和輸出隔離電路，所述輸入隔離電路經(jīng)所述RS232接口從UPS獲取報警信號，進行光耦隔離后發(fā)送給所述CPU,所述輸出隔離電路用以接收所述CPU發(fā)出的UPS電源控制命令，并將其經(jīng)所述RS232接口發(fā)送給UPS ;所述CPU,分析UPS的報警信號，產生UPS電源控制命令，并將其發(fā)送給所述RS232光耦隔離電路。
7. 如權利要求6所述的裝置，其特征在于，所述輸入隔離電路包括一UPS串口信號輸入端口 (UPS_RXD)與一第二光耦(D22)的第一輸入端口 (ANODE)相連，所述第二光耦(D22)的第二輸入端口 (OATHODE)分別經(jīng)一限流電阻(R190)和一正向二極管(VD4)后接地(UPSGND)，所述第二光耦(D22)的第一輸出端口 (COLLECTOR)經(jīng)一上拉電阻(R216)與一電源(VCC)相連，所述第二光耦(D22)的第一輸出端口 (COLLECTOR)還與所述CPU的串口輸入端口 (TXD)相連，所述第二光耦(D22)的第二輸出端口 (EMITTER)接地。
8. 如權利要求6所述的裝置，其特征在于，所述輸出隔離電路包括一UPS第一輔助信號輸入端口 (UPS_RTS)和一UPS第二輔助信號輸入端口 (UPS_DTR)分別經(jīng)一正向二極管(VD2和VD3)連接至一第一光耦(D21)的第一輸出端口 (COLLECTOR),所述第一光耦(D21)的第二輸出端口 (EMITTER)與一 UPS串口信號輸出端口 (UPS_TXD)相連，所述第一光耦(D21)的第一輸入端口 (ANODE)與一電源(VCC)相連，所述第一光耦(D21)的第二輸入端口 (OATHODE)經(jīng)一限流電阻(R217)與一第一三極管(VT31)的集電極相連，所述第一三極管(VT31)的射極接地，所述第一三極管(VT31)的基極經(jīng)一上拉電阻(R218)與一電源(VCC)相連，所述上拉電阻(R218)與一第二三極管(VT32)的集電極相連，所述第二三極管(VT32)的基極經(jīng)一限流電阻(R219)與所述CPU的串口輸出端口 (RXD)相連，所述第二三極管(VT32)的射極接地。
9. 如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述連接接口包括繼電器接口和RS232接口 ，所述輸入輸出電路包括第一輸入輸出電路和第二輸入輸出電路，其中所述第一輸入輸出電路包括復雜可編程邏輯器件(CPLD)、信號采集電路和輸出控制電路，所述CPLD為與通訊設備共用的CPLD，所述信號采集電路中包含光耦，所述輸出控制電路中包含繼電器，其中所述信號采集電路，通過所述繼電器接口獲取UPS的報警信號，進行光耦隔離后發(fā)送給所述CPLD ;所述CPLD，包括輸入報警寄存器和輸出控制寄存器，用以將接收到的UPS的報警信號存儲至所述輸入報警寄存器，以及通過讀取所述輸入報警寄存器獲取CPU的UPS電源控制命令，并將其發(fā)送至所述輸出控制電路；所述輸出控制電路，根據(jù)接收到的UPS電源控制命令驅動繼電器動作，以實現(xiàn)對UPS電源的操作；所述第二輸入輸出電路是RS232光耦隔離電路，包括輸入隔離電路和輸出隔離電路，其中所述輸入隔離電路經(jīng)所述RS232接口從UPS獲取報警信號，進行光耦隔離后發(fā)送給所述CPU ;所述輸出隔離電路用以接收所述CPU發(fā)出的UPS電源控制命令，并將其經(jīng)所述RS232接口發(fā)送給UPS ;所述CPU,不停地讀取所述CPLD的輸入報警寄存器，判斷讀取到的報警信號并對所述CPLD的輸出控制寄存器進行寫操作以發(fā)出UPS電源控制命令；和/或在接收到所述輸入隔離電路發(fā)送來的UPS的報警信號后，分析UPS的報警信號，產生UPS電源控制命令，并將其發(fā)送給所述輸出隔離電路。
10. 如權利要求9所述的裝置，其特征在于，所述信號采集電路包括一第一UPS信號輸入端口 (INPUT6)和一第二UPS信號輸入端口 (INPUT3)，經(jīng)所述繼電器接口分別與UPS的一路報警信號的2個輸出端口相連，所述第一UPS信號輸入端口(INPUT6)經(jīng)一電感(L2)與一電源(VCC)相連，所述電源(VCC)經(jīng)一下拉電阻(R19)連接至一第三光耦(Dl)的一第一輸出端口 (COLLECTOR)，所述第三光耦(Dl)的一第一輸出端口 (COLLECTOR)還與所述CPLD的輸入報警寄存器(ALARM1)相連，所述第二 UPS信號輸入端口 (INPUT3)經(jīng)一限流電阻(R17)與所述第三光耦(Dl)的第一輸入端口 (ANODE)相連，所述第三光耦(Dl)的第二輸入端口 (OATHODE)外接通訊設備的殼體(GNDP)，所述第三光耦(Dl)的第二輸出端口 (EMITTER)經(jīng)一限流電阻(R20)接地(GND)。
11. 如權利要求9所述的裝置，其特征在于，所述輸出控制電路包括一與所述CPLD連接的輸出控制信號端口 (CTL1)，所述輸出控制信號端口 (CTL1)經(jīng)一上拉電阻(R15)與一電源(VCC)相連，以及經(jīng)一限流電阻(R3)與一三極管(VT4)的基極相連，所述三極管(VT4)的集電極經(jīng)一上拉電阻(R16)與一電源(VCC)相連，所述三極管(VT4)的集電極還經(jīng)一限流電阻(R4)與一場效應管(VT9)的柵極相連，所述三極管(VT4)的集電極與射極之間具有一限流電容(C3)，所述三極管(VT4)的射極和所述場效應管(VT9)的源極均接地，所述場效應管(VT9)的漏極與一繼電器(K4)的一控制管腳(管腳8)相連，所述繼電器(K4)的另一控制管腳(管腳8)經(jīng)一限流電阻(R29)與一電源(VCC)相連，所述繼電器(K4)還具有2個UPS電源輸入端口 ，分別與UPS的2個輸出端口分別相連。
12. 如權利要求9所述的裝置，其特征在于，所述輸入隔離電路包括一UPS串口信號輸入端口 (UPS_RXD)與一第二光耦(D22)的第一輸入端口 (ANODE)相連，所述第二光耦(D22)的第二輸入端口 (OATHODE)分別經(jīng)一限流電阻(R190)和一正向二極管(VD4)后接地(UPSGND)，所述第二光耦(D22)的第一輸出端口 (COLLECTOR)經(jīng)一上拉電阻(R216)與一電源(VCC)相連，所述第二光耦(D22)的第一輸出端口 (COLLECTOR)還與所述CPU的串口輸入端口 (TXD)相連，所述第二光耦(D22)的第二輸出端口 (EMITTER)接地。
13. 如權利要求9所述的裝置，其特征在于，所述輸出隔離電路包括一UPS第一輔助信號輸入端口 (UPS_RTS)和一UPS第二輔助信號輸入端口 (UPS_DTR)分別經(jīng)一正向二極管(VD2和VD3)連接至一第一光耦(D21)的第一輸出端口 (COLLECTOR),所述第一光耦(D21)的第二輸出端口 (EMITTER)與一 UPS串口信號輸出端口 (UPS_TXD)相連，所述第一光耦(D21)的第一輸入端口 (ANODE)與一電源(VCC)相連，所述第一光耦(D21)的第二輸入端口 (OATHODE)經(jīng)一限流電阻(R217)與一第一三極管(VT31)的集電極相連，所述第一三極管(VT31)的射極接地，所述第一三極管(VT31)的基極經(jīng)一上拉電阻(R218)與一電源(VCC)相連，所述上拉電阻(R218)與一第二三極管(VT32)的集電極相連，所述第二三極管(VT32)的基極經(jīng)一限流電阻(R219)與所述CPU的串口輸出端口 (RXD)相連，所述第二三極管(VT32)的射極接地。
全文摘要
本發(fā)明提出一種不間斷電源(UPS)監(jiān)控裝置，集成于通訊設備上，包括處理器(CPU)、輸入輸出電路和連接接口，其中所述連接接口，用以提供與UPS電源的連接接口；所述輸入輸出電路，包含光耦，用以經(jīng)所述連接接口獲取UPS的報警信號并對其進行光耦隔離后輸出至CPU，以及根據(jù)CPU發(fā)送來的控制命令對UPS進行控制；所述CPU，為與通訊設備共用的CPU，用以接收并處理UPS的報警信號，據(jù)以產生控制命令，并將控制命令發(fā)送至輸出電路。該不間斷電源監(jiān)控裝置具有很好的通用性，成本低廉，控制簡單，穩(wěn)定可靠。
文檔編號H02J7/00GK101694945SQ20091018001
公開日2010年4月14日 申請日期2009年10月22日 優(yōu)先權日2009年10月22日
發(fā)明者張曉亮, 許華 申請人:中興通訊股份有限公司;