專(zhuān)利名稱(chēng)：一種不間斷電源電池組充電保護(hù)熔斷器熔斷的警示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電流通過(guò)其可熔材料的部分，當(dāng)此電流過(guò)大時(shí)，由于可熔材料的 熔斷而使電流中斷的保護(hù)裝置，具體涉及一種在結(jié)構(gòu)上與熔斷器相聯(lián)用于指示熔斷器工況 的裝置。
背景技術(shù)：
熔斷器是一種電流通過(guò)其可熔材料的部分，當(dāng)此電流過(guò)大時(shí)，由于可熔材料的熔 斷而使電流中斷的保護(hù)裝置。在一些重要領(lǐng)域(如通信領(lǐng)域)是需要不間斷供電的，但往往 由于熔斷器熔斷而導(dǎo)致系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間斷電，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成重大損失。為了滿(mǎn)足實(shí)際需要，不 間斷電源便應(yīng)運(yùn)而生。所述的不間斷電源主要由電池組和跨接在電池組的兩電極上的充電 器以及串聯(lián)在充電回路中的熔斷器組成，當(dāng)市電斷電或熔斷器熔斷即由電池組繼續(xù)供電。 但是，在實(shí)際中時(shí)常出現(xiàn)熔斷器熔斷后未能即時(shí)發(fā)現(xiàn)，超出電池組所能維持的供電能力，用 電系統(tǒng)仍然會(huì)斷電?，F(xiàn)有技術(shù)中也有一些熔斷器熔斷后報(bào)警的技術(shù)方案，如授權(quán)公告號(hào)為CN2160153Y 和CN ^72846Y的實(shí)用新型專(zhuān)利及公開(kāi)號(hào)為CN 101103428Α的發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)。上述專(zhuān)利或 專(zhuān)利申請(qǐng)所述的熔斷器熔斷檢測(cè)方案都是直接利用熔斷器熔斷后端電壓驅(qū)動(dòng)發(fā)光元件產(chǎn) 生光警示信號(hào)的，雖然具有電路簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，但不適用于不間斷電源中電池組充電保護(hù)熔 斷器的熔斷的信號(hào)檢測(cè)。因?yàn)椴婚g斷電源中的電池組充電保護(hù)熔斷器是串聯(lián)在電池組充電 回路中的，當(dāng)市電及充電電路和電池組均正常時(shí)，由于電池組端電壓的高低不同，熔斷器的 端電壓不僅可能是正也可能是負(fù)，而且幅值范圍變化很大。此時(shí)，如果熔斷器的端電壓值很 小就不能使發(fā)光元件正常發(fā)光。此外，熔斷器的端電壓值很小時(shí)，即使可采用放大電路驅(qū)動(dòng) 發(fā)光元件發(fā)光，但卻無(wú)法獲得熔斷器熔斷時(shí)電池組端電壓和充電電路輸出電壓等技術(shù)參數(shù) 而為排除故障提供技術(shù)支持。
發(fā)明內(nèi)容鑒于現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種適用于不間斷 電源中電池組充電保護(hù)熔斷器熔斷的檢測(cè)裝置，該裝置可采集并記錄熔斷器熔斷時(shí)電池組 端電壓與充電電路輸出電壓之差。本實(shí)用新型解決上述問(wèn)題的技術(shù)方案如下一種不間斷電源電池組充電保護(hù)熔斷器熔斷的警示裝置，其特征在于，該裝置由 采樣單元、控制單元和警示單元依次連接組成；其中，所述的采樣單元為差分比例運(yùn)算電 路，其反向輸入端為熔斷器和電池組的節(jié)點(diǎn)電壓信號(hào)輸入端，其正向輸入端為參考電壓輸 入端；所述的控制單元為由單片機(jī)構(gòu)成的最小控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)將所述的差分比例運(yùn)算電 路輸出的電壓進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后存儲(chǔ)并進(jìn)行判斷，如果此值不等于差分比例運(yùn)算電路的反向 輸入端的輸入電壓為零時(shí)的數(shù)值，則驅(qū)動(dòng)警示單元發(fā)出警示信號(hào)。本實(shí)用新型所述的檢測(cè)裝置，其中所述的警示單元可以是常見(jiàn)的聲/和光信號(hào)警示電路，如背景技術(shù)中所提及的專(zhuān)利和專(zhuān)利申請(qǐng)所述的產(chǎn)生光警示信號(hào)的電路以及常用的 蜂鳴器。本實(shí)用新型所述的檢測(cè)裝置，其中所述的差分比例運(yùn)算電路的反向輸入端上串接 有T型RC濾波器，正向輸入端上串接有Γ型RC濾波器，以濾除高頻干擾信號(hào)，避免誤報(bào)。為了保證所述單片機(jī)的安全，本實(shí)用新型所述的單片機(jī)與差分比例運(yùn)算電路輸出 端連接的I/O 口上設(shè)有雙向嵌位電路，由該電路將差分比例運(yùn)算電路的輸出嵌位到單片機(jī) 的最大輸入電壓或零。所述的雙向嵌位電路具體可由兩只二極管首尾串接構(gòu)成，二者的連 接點(diǎn)與所述的單片機(jī)與差分比例運(yùn)算電路輸出端連接的具有A/D轉(zhuǎn)換的I/O 口連接。本實(shí)用新型所述的檢測(cè)裝置先利用差分比例運(yùn)算電路巧妙將熔斷器端電壓按比 例轉(zhuǎn)換成單片機(jī)I/O 口的允許輸入電平，再由單片機(jī)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)記錄在可讀寫(xiě)存 儲(chǔ)器中，同將所轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)與差分比例運(yùn)算電路的反向輸入端的輸入電壓為零時(shí)的數(shù)值進(jìn) 行比較，一旦所轉(zhuǎn)換的數(shù)值不等于差分比例運(yùn)算電路的反向輸入端的輸入電壓為零時(shí)的數(shù) 值，則驅(qū)動(dòng)警示單元發(fā)出警示信號(hào)。因此，本實(shí)用新型所述的檢測(cè)裝置較現(xiàn)有技術(shù)具有以下 有益效果1、所述的差分比例運(yùn)算電路的輸入無(wú)極性要求，熔斷器熔斷時(shí)電池組端電壓與充 電電路輸出電壓之差為正、為負(fù)或?yàn)榱憔刹杉?、利用單片機(jī)自帶的可讀寫(xiě)存儲(chǔ)器記錄所采集的數(shù)據(jù)，維修時(shí)可根據(jù)此數(shù)據(jù)推算 出熔斷器熔斷時(shí)電池組端電壓和充電電路輸出電壓之差，從而為判斷故障點(diǎn)提供技術(shù)支持。

圖1為本實(shí)用新型所述的檢測(cè)裝置的一個(gè)具體實(shí)施例的電原理圖。圖2為本實(shí)用新型所述的檢測(cè)裝置的一種具體使用方式的原理框圖。圖3為本實(shí)用新型所述的控制單元的工作流程圖。
具體實(shí)施方式
參見(jiàn)圖1，采樣單元由運(yùn)算放大器Ν1(0Ρ07)和外圍的阻容元件連接構(gòu)成。所述的 運(yùn)算放大器m與串設(shè)在其反相輸入端的限流電阻Rl及R2、串設(shè)在其正相輸入端的限流電 阻R3及R4和跨接在其的輸出端與反相輸入端之間的反饋電阻R5共同構(gòu)成差分比例運(yùn)算 電路；其中，所述的電阻Rl與R2的結(jié)點(diǎn)對(duì)地跨接有電容Cl構(gòu)成T型RC濾波器；所述的電 阻R3與R4串聯(lián)電路的前端對(duì)地跨接有電容C2構(gòu)成Γ型RC濾波器。所述的運(yùn)算放大器 Nl的正相輸入端與電阻R4對(duì)地跨接有分壓電阻R6以調(diào)節(jié)參考電壓值；所述的運(yùn)算放大器 Nl的正負(fù)電源引入端分別對(duì)地跨接的電容C4和C5以及輸出端與反相輸入端之間跨接的電 容C3都是為了避免高頻干擾而設(shè)置的。參見(jiàn)圖1，控制單元為由單片機(jī)N2(LPC2368)構(gòu)成的常規(guī)的最小控制系統(tǒng)，圖中雖 然未顯示單片機(jī)N2的外圍電路，但這些都是常規(guī)的技術(shù)。所述的單片機(jī)N2具有A/D轉(zhuǎn)換 的I/O 口 Pl. 31經(jīng)限流電阻R7與上述運(yùn)算放大器附的輸出端連接；單片機(jī)N2的I/O 口 Pl. 31對(duì)單片機(jī)N2的供電電源和對(duì)地分別跨接有二極管Vl和V2構(gòu)成一雙向嵌位電路，將 運(yùn)算放大器m輸出超過(guò)3V的電壓嵌位到3V，將運(yùn)算放大器m輸出負(fù)電壓嵌位到地；所述的二極管Vl和V2的結(jié)點(diǎn)對(duì)地設(shè)有電容C6，該電容與限流電阻R7共同構(gòu)成常見(jiàn)的RC濾波 器，以避免高頻干擾。參見(jiàn)圖1，警示單元由分別串設(shè)在單片機(jī)N2的I/O 口上的光警示電路和聲警示電 路組成，其中，所述的聲警示電路由一只三極管VT構(gòu)成的放大器和一只蜂鳴器BELL連接構(gòu) 成；所述的光警示電路由一只限流電阻R9和一只發(fā)光二極管LED串聯(lián)構(gòu)成。參見(jiàn)圖1，本例中運(yùn)算放大器m的工作電源為士 12V，穩(wěn)壓器N3所提供的參考電 壓為+3V。
以下結(jié)合附圖簡(jiǎn)要描述本實(shí)用新型所述檢測(cè)裝置的的使用方法和工作原理。參見(jiàn)圖2，48V電池組B和充電器M 二者并聯(lián)，熔斷器F串聯(lián)在電池組B的負(fù)極與 充電器M的負(fù)極之間，組成一種為負(fù)載R的不間斷供電的系統(tǒng)。圖1所示的檢測(cè)裝置U中 運(yùn)算放大器m的反向輸入端mi與電池組B和熔斷器F的結(jié)點(diǎn)連接，正向輸入端IN2與穩(wěn) 壓器G3的輸出端連接。令，運(yùn)算放大器m的反向輸入端mi的輸入電壓為Ui,正向輸入端 IN2的輸入電壓為Uf(本例中為+3V)，輸出端的輸出電壓為Utl，那么根據(jù)疊加定理可得U0 = UF\—fl + —^-ll- /,-^-(I)
fIR3 + R4 + R6{ RI + R2J ' R1 + R2上述I式中，等號(hào)右邊的第一項(xiàng)為常量，令其為U' F，第二項(xiàng)中的分?jǐn)?shù)也是常量， 令其為κ，上述I式可簡(jiǎn)化為下述II式Utl = U' F-KUi (II)在本例由于Uf為+3乂，假設(shè)調(diào)整電阻Rl R6的阻值，同時(shí)使U' F等于+1.5V，使 κ Ui 等于 0 士 1. 5V，那么，當(dāng) κ Ui = 0 時(shí)，U。= 1. 5V ；當(dāng) κ Ui = +1. 5V 時(shí)，U。= 0 ；當(dāng) κ Ui =-1. 5V時(shí)，U。= +3V?？梢?jiàn)，運(yùn)算放大器附的輸出電壓U。在0 3V內(nèi)變化，即，正常工作 時(shí)，U0= 1.5V，在熔斷器熔斷時(shí)，如果電池組的電壓高于充電電壓，U0 > 1.5V，如果電池組 的電壓低于充電電壓，則隊(duì)< 1.5V。為了避免系統(tǒng)因系統(tǒng)漂移(如環(huán)境溫度變化、元件老 化等)而造成誤判，本例中將差分比例運(yùn)算電路的反向輸入端的輸入電壓為零時(shí)的U0的值 (即系統(tǒng)正常工作的數(shù)值)設(shè)置為1. 5士0. 015V，即給定一個(gè)士0. 015V的誤差范圍。參見(jiàn)圖3并結(jié)合圖1和圖2，由采樣單元將熔斷器F的端電壓轉(zhuǎn)換成0 +3V的 電壓信號(hào)輸送至控制單元，控制單元中的單片機(jī)N2先將所采集到0 +3V的電壓信號(hào)進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換并儲(chǔ)存，同時(shí)判斷所轉(zhuǎn)換的數(shù)值是否在誤差范圍內(nèi)，如果在誤差范圍內(nèi)便返回，繼 續(xù)采集，一旦超出誤差范圍內(nèi)則輸出預(yù)先調(diào)制的脈沖信號(hào)和音頻信號(hào)，分別使發(fā)光二極管 閃爍，使蜂鳴器發(fā)出蜂鳴聲，進(jìn)行聲光報(bào)警，然后延時(shí)退出。
權(quán)利要求1.一種不間斷電源電池組充電保護(hù)熔斷器熔斷的警示裝置，其特征在于，該裝置由采 樣單元、控制單元和警示單元依次連接組成；其中，所述的采樣單元為差分比例運(yùn)算電路， 其反向輸入端為熔斷器和電池組的節(jié)點(diǎn)電壓信號(hào)輸入端，其正向輸入端為參考電壓輸入 端；所述的控制單元為由單片機(jī)構(gòu)成的最小控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)將所述的差分比例運(yùn)算電路 輸出的電壓進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后存儲(chǔ)并進(jìn)行判斷，如果此值不等于差分比例運(yùn)算電路的反向輸 入端的輸入電壓為零時(shí)的數(shù)值，則驅(qū)動(dòng)警示單元發(fā)出警示信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種不間斷電源電池組充電保護(hù)熔斷器熔斷的警示裝置，其 特征在于，所述的差分比例運(yùn)算電路的反向輸入端上串接有T型RC濾波器，正向輸入端上 串接有Γ型RC濾波器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種不間斷電源電池組充電保護(hù)熔斷器熔斷的警示裝置，其 特征在于，所述的單片機(jī)與差分比例運(yùn)算電路輸出端連接的I/O 口上設(shè)有雙向嵌位電路， 由該電路將差分比例運(yùn)算電路的輸出嵌位到單片機(jī)的最大輸入電壓或零。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的一種不間斷電源電池組充電保護(hù)熔斷器熔斷的警示裝 置，其特征在于，所述的警示單元是常見(jiàn)的聲/和光信號(hào)警示電路。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種在結(jié)構(gòu)上與熔斷器相聯(lián)用于指示熔斷器工況的裝置，具體涉及一種不間斷電源電池組充電保護(hù)熔斷器熔斷的警示裝置，其特征在于，該裝置由采樣單元、控制單元和警示單元依次連接組成；其中，所述的采樣單元為差分比例運(yùn)算電路，其反向輸入端為熔斷器和電池組的節(jié)點(diǎn)電壓信號(hào)輸入端，其正向輸入端為參考電壓輸入端；所述的控制單元為由單片機(jī)構(gòu)成的最小控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)將所述的差分比例運(yùn)算電路輸出的電壓進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后存儲(chǔ)并進(jìn)行判斷，如果此值不等于差分比例運(yùn)算電路的反向輸入端的輸入電壓為零時(shí)的數(shù)值，則驅(qū)動(dòng)警示單元發(fā)出警示信號(hào)。
文檔編號(hào)H02H3/04GK201927569SQ20102060988
公開(kāi)日2011年8月10日 申請(qǐng)日期2010年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月16日
發(fā)明者張明杰 申請(qǐng)人:廣州珠江電信設(shè)備制造有限公司