專利名稱：智慧型不斷電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及不間斷電源，尤指一種由中央處理器控制其輸出、輸入狀態(tài)及各部件間連動關(guān)系的不間斷電源裝置。
在日常生活中，電力已成為不可或缺的能源之一，然而由于電力輸送線路故障或是電力的不足，往往會有停電的現(xiàn)象產(chǎn)生，因此不斷電裝置已成為必備的輔助性電力設(shè)備，例如，車庫的鐵卷門一般是由遙控控制馬達(dá)旋轉(zhuǎn)帶動鐵卷門往上或往下移動，而遙控的發(fā)收、馬達(dá)的作動都需要電力，如果停電時，則可藉由不斷電裝置的充電電池提供所需電力，以目前一般習(xí)見的不斷電裝置，其大致包括一中央處理器、一控制開關(guān)(繼電器)、一電源偵測器、一驅(qū)動電路、一轉(zhuǎn)換電路及一充電電池等構(gòu)造，惟，吾人皆知，充電電池所能供電時間有限，其除了在一般動作(亦即馬達(dá)在轉(zhuǎn)動)時需要電力，在斷電后的平時待機(jī)狀態(tài)(亦即等待接收遙控訊號)也是需要消耗電力，該等習(xí)用不斷電裝置其無論是在待機(jī)狀態(tài)或是供應(yīng)有負(fù)載時所產(chǎn)生的電力脈波皆相同，故極為耗電，且一般的驅(qū)動電路皆采正壓驅(qū)動，容易造成輸出不穩(wěn)定、損耗率高、工作溫度提升及機(jī)件故障等缺失，如果是僅為單一且作為控制電源輸出的繼電器故障，更將造成整個裝置不論是在外電或是電充電電池供應(yīng)電源都將形同斷路、不能使用，再者，當(dāng)充電電池于供電狀態(tài)時，突然外電復(fù)電，因兩者輸出波形相位無法于瞬間一致，也將造成跳電而損及機(jī)件，亦無緊急狀況指示之聲響與連動機(jī)構(gòu)，于緊急事件(例火警、防盜)中將造成重大損失甚至危及生命安全。
本實(shí)用新型的目的，是設(shè)計一種可克服上述缺點(diǎn)的智慧型不斷電裝置，它具有省電、功率損耗低的特點(diǎn)，并具有強(qiáng)制保護(hù)與安全等功能。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型設(shè)計時采用由中央處理器控制寬度調(diào)制器來改變不斷電裝置的電壓波形寬幅，以供待機(jī)與接有負(fù)載等不同狀態(tài)所需之電力，且再藉由一正負(fù)壓推動的驅(qū)動電路及透過轉(zhuǎn)換器輸出其應(yīng)有的交流電，另，設(shè)有外電偵測器及避免外電源線路故障影響供電之雙繼電器及過載檢測器與短路保護(hù)器，以及一可用來控制瞬間復(fù)電之外來電源與正在供電的不斷電系統(tǒng)的電壓相位于零點(diǎn)交接、防止誤動作產(chǎn)生之同步控制器，復(fù)將火警偵測器、警報器直接取用充電電路的電力，使其不受斷電影響。具體地，根據(jù)上述設(shè)計思想制得的本實(shí)用新型裝置，包括一中央處理器、一濾波電路、一控制開關(guān)、一外電源偵測器、一驅(qū)動電路、一轉(zhuǎn)換電路以及一充電電路，其結(jié)構(gòu)特征是，該裝置還包括有一寬度調(diào)制器、一同步控制電路以及一過載短路保護(hù)電路，其中，該寬度調(diào)制器包括集成電路、振蕩器，以及分別用作誤差放大輸入、檢測電流限制輸入及補(bǔ)償輸入的運(yùn)算放大器，該振蕩器經(jīng)一電容外接參考電壓，其振蕩信號經(jīng)該集成電路成為兩組互為反相的脈波輸出至該驅(qū)動電路；該同步控制電路包括除頻電路、互斥電子開關(guān)及運(yùn)算放大器；該過載短路保護(hù)電路系由一檢測短路現(xiàn)象的短路保護(hù)器、一檢測過載現(xiàn)象的過載檢測器以及一軟開機(jī)檢測電路組成，該軟開機(jī)檢測電路接受來自該短路保護(hù)器、該過載檢測器的信號，并輸出控制該裝置的開、關(guān)狀態(tài)；并且，在輸出負(fù)載與該寬度調(diào)制器之間還設(shè)有一電流回饋電路；另外，該驅(qū)動電路系為正負(fù)壓推動的光偶合電流驅(qū)動；該控制開關(guān)包括分別響應(yīng)外電通、斷狀態(tài)的二繼電器。另外，據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，該裝置還包括有一緊急狀況處置電路及一電池低壓檢測電路，其中，該緊急狀況處置電路包括緊急狀況輸入電路、緊急狀況輸出電路以及燈號指示器，并且，該緊急狀況輸入電路具有一與中央處理器相連的火警偵測器，該緊急狀況輸出電路包括一繼電器及蜂鳴器，該兩電路都直接由充電電路供應(yīng)電源。
顯然，本實(shí)用新型智慧型不斷電裝置，其具有改變轉(zhuǎn)換電路所供應(yīng)電壓波形寬幅的功能，亦即于平時待機(jī)狀態(tài)僅輸出小寬幅的電流，加上負(fù)載時，則調(diào)變電流寬幅以因應(yīng)負(fù)載所需，再加上采用正負(fù)壓推動的驅(qū)動電路，因此較一般不斷電裝置省電、可降低損耗率與工作溫度，及延長充電電池的使用時間，且藉由二繼電器控制外來電源與不斷電裝置供電線路的正常運(yùn)作，具有強(qiáng)制保護(hù)的特性，以及利用同步控制器來控制瞬間復(fù)電的外來電源與正在供電的轉(zhuǎn)換器的電壓相位于零點(diǎn)交接，防止誤動作產(chǎn)生，另外，緊急狀況輸入電路與緊急狀況輸出電路皆由充電電路直接供電，并由中央處理器控制，隨時可提供各種狀況告知用戶，是不受斷電影響的。
有關(guān)本實(shí)用新型采用的技術(shù)、手段及其功效，茲舉一較佳實(shí)施例并配合圖式詳細(xì)說明于后。
圖式的簡單說明
圖1系本實(shí)用新型一較佳實(shí)施例的線路圖。
圖2系本實(shí)用新型上述較佳實(shí)施例的方塊圖。
圖3系本實(shí)用新型上述較佳實(shí)施例于待機(jī)狀態(tài)的輸出波形圖。
圖4系本實(shí)用新型上述較佳實(shí)施例于使用狀態(tài)的輸出波形圖。
本實(shí)用新型該較佳實(shí)施例智慧型不斷電裝置，請配合參閱圖1、2所示，其主要系包括一中央處理器10、一濾波電路11、一外電偵測器12、一控制開關(guān)13、一充電電路14、一寬度調(diào)制器15、一驅(qū)動電路16、一轉(zhuǎn)換器17、一短路保護(hù)器18、一過載檢測器19、一軟開機(jī)檢測電路20、一電流回饋電路21、一同步控制電路22、一緊急況狀輸入電路23、一緊急狀況輸出電路24、一燈號指示器25及一電池低壓檢測電路26該中央處理器10，其系控制整個不斷電系統(tǒng)的輸出、輸入狀態(tài)及各電路間的連動關(guān)系，另設(shè)有一振蕩器101。該中央處理器10采用型號為89C1051的集成電路(IC)。
該濾波電路11，系與外來電源相連接，以將外來電源的雜訊予以濾除。
該外電偵測器12，系用來偵測外來電源中斷與否，包括LM324運(yùn)算放大器，以分別對應(yīng)低壓和高壓檢測。
該控制開關(guān)13，系由二繼電器131、132組構(gòu)而成，并接受外電偵測器12的偵測訊號決定二繼電器131、132之其一呈開(ON)狀態(tài)。
該充電電路14，乃由免加水電池及產(chǎn)生定壓、限電流之充電電路，其系與外來電源連接，于不停電狀態(tài)乃進(jìn)行充電作業(yè)，直至飽合則停止，當(dāng)停電時，則由該充電電路14提供整個系統(tǒng)所需的電力。
該寬度調(diào)制器15，其系用來改變驅(qū)動電路16的電壓波形寬幅，亦即將驅(qū)動電路16輸出的電壓波形配合中央處理器10控制振蕩器101輸出的脈波，產(chǎn)生不同寬幅的輸出波以供待機(jī)與接有負(fù)載等不同狀態(tài)所需。
該寬度調(diào)制器15的工作原理可參閱圖1說明如下當(dāng)外加電壓產(chǎn)生一組參考電壓外加在電容CT時，振蕩器151產(chǎn)生一個三角波基頻(50Hz-60Hz)，此振蕩信號在集成電路SG3524內(nèi)部轉(zhuǎn)成兩組互為反相的脈波EA、EB，且此脈波寬度可由外加信號控制，當(dāng)EA開時，EB必關(guān)閉；反之，當(dāng)EA關(guān)時，EB必開，但EA與EB由關(guān)閉轉(zhuǎn)為開之前必有一段時間同為關(guān)閉，這稱為揮拍時間。為確保EA、EB不同時間為開，以避免不間斷電源輸出而燒毀功率元件，其外加控制信號應(yīng)注意下列幾點(diǎn)1、運(yùn)放器152呈誤差放大輸入，即當(dāng)其正端(+)電壓大于負(fù)端(-)電壓時，EA、EB脈波變寬，寬度調(diào)制器輸出加大；當(dāng)正端(+)電壓小于負(fù)端(-)電壓時，EA、EB脈波變窄，寬度調(diào)制器輸出減少，甚至關(guān)閉輸出(即EA、EB呈關(guān)閉)；2、檢測器(SENSE)153呈電流限制輸入(CURRFNT FEEDBACK)，即當(dāng)檢測器153的正端電流大于負(fù)端電流時，EA、EB脈波變寬，寬度調(diào)制器輸出加大；當(dāng)其正端電流小于負(fù)端電流時，EA、EB脈波變窄，寬度調(diào)制器輸出減少，甚至關(guān)閉輸出(即EA、EB變?yōu)殛P(guān)閉)；3、補(bǔ)償輸入當(dāng)補(bǔ)償器154輸入電壓下降時、EA、EB脈沖變窄，寬度輸出減小或關(guān)閉；當(dāng)補(bǔ)償輸入電壓上升時，EA、EB脈波變寬，寬度調(diào)制器輸出加大。另外，振蕩器151的輸出可用作振蕩信號有無的偵測保護(hù)。
該驅(qū)動電路16，系與寬度調(diào)制器15連接，其采用正負(fù)壓推動之光偶合器161作電流驅(qū)動，以降低損耗率、操作溫度。
該轉(zhuǎn)換器17，系與驅(qū)動電路16連接，其乃將直流電轉(zhuǎn)換成可供負(fù)載使用的交流電。
該短路保護(hù)器18，系可偵測系統(tǒng)中是否產(chǎn)生短路現(xiàn)象，并產(chǎn)生一控制訊號，其中運(yùn)算放大器采用LM324。
該過載檢測器19，其可檢測系統(tǒng)是否發(fā)生過載現(xiàn)象，并產(chǎn)生一控制訊號，其中運(yùn)算放大器采用LM324。
該軟開機(jī)檢測電路20，其系接收短路保護(hù)器18及過載保護(hù)器19的控制訊號，當(dāng)發(fā)生短路或過載時，則控制裝置呈關(guān)(off)狀態(tài)，直到故障排除，始恢復(fù)供電，其中運(yùn)算放大器采用LM324。
該電流回饋電路21，其系將欲輸出至負(fù)載的電流回饋至寬度調(diào)制器15以隨時調(diào)整控制電流的輸出，其中運(yùn)算放大器采用LM324。
該同步控制電路22，系與充電電路14及外電偵測器12連接，是當(dāng)外來電源瞬間恢復(fù)供電時，控制其外來電源的電相位與原來轉(zhuǎn)換器17所供應(yīng)的電壓相位于零點(diǎn)交接，防止誤動作產(chǎn)生。
該同步控制電路22主要包括除頻電路(TIME BASE)220，它采用IC4760除頻(CMOS)，互斥電子開關(guān)IC 4070(CMOS)以及運(yùn)算放大器LM324。外電同步是利用當(dāng)外電來臨時，不間斷電源關(guān)閉跳外電輸出，此時可由其輸出的變壓器(此時轉(zhuǎn)為充電)取出交流信號正弦波60Hz(或50Hz)整流成120H(或100Hz)脈波(取正半周與負(fù)半周均成為正半周)，此60Hz交流信號在正弦波零點(diǎn)與180度相位交叉點(diǎn)產(chǎn)生變化，此一120Hz脈波變化再與高精度石英振蕩與除頻電路取出的60Hz(或50Hz)方波信號互斥比較，若發(fā)現(xiàn)與外電不同，則利用互斥閘將另一電阻RT1并聯(lián)進(jìn)來，使得產(chǎn)生的振蕩逐步接近外電60Hz(或50Hz)，直到相位與頻率相同，這樣下次不間斷電源動作外電消失后，其相位與頻率在轉(zhuǎn)態(tài)時因與外電相同而產(chǎn)生同步使用。
該緊急狀況輸入電路23，其具有一與中央處理器10相連接的火警偵測器231，且直接由充電電路14供應(yīng)電源，隨時皆可偵測各種緊急狀況。
該緊急狀況輸出電路24，其系包括一繼電器241及一蜂鳴器242，且直接由充電電路14供應(yīng)電源，并與中央處理器10連接，當(dāng)緊急狀況輸入電路23偵測出緊急狀況時，則由中央處理器10控制繼電器241與鐵卷門向上(up)開關(guān)連動或蜂鳴器242作動。
該燈號指示器25，系與中央處理器10連接，其可顯示系統(tǒng)目前所處的各種狀況，如停電、短路、過載或負(fù)載運(yùn)行等。
該電池低壓檢測電路26，其系可防止電池在外電停止、不斷電裝置于輸出狀態(tài)下過度放電，造成電池?zé)o法再充電而損毀。
以上所述即為本實(shí)用新型一較佳實(shí)施例的各組件相關(guān)聯(lián)構(gòu)造及其位置概述，請續(xù)參閱圖1、2所示，俾當(dāng)外電偵測器12偵測有外來電源時，則控制該與外來電源相連通的繼電器131呈開(on)狀態(tài)，使其外來電源輸出至負(fù)載處，同時，并對充電電路14充電至飽和為止，反之當(dāng)停電時，外電偵測器12偵測不到外來電源，其中央處理器10將控制另一與轉(zhuǎn)換器17相連通的繼電器132使其呈開(on)狀態(tài)，而轉(zhuǎn)換器17則開始放電，該放電電流與振蕩器101輸出的脈波透過寬度調(diào)制器15產(chǎn)生一待機(jī)狀態(tài)時之小寬幅電流(如圖3所示)，此電流可作為隨時準(zhǔn)備接收遙控訊號之用，而當(dāng)加上負(fù)載，例如欲打開或關(guān)閉鐵卷門時，該寬度調(diào)制器15則調(diào)變電流寬幅(如圖4所示)，經(jīng)由驅(qū)動電路16推動，并透過轉(zhuǎn)換器17將其轉(zhuǎn)換成交流電，此交流電則經(jīng)由繼電器132輸出至負(fù)載，隨后，倘若外來電源于該瞬間恢復(fù)供電，外電偵測器12再次偵測到外來電源，該同步控制器22將可控制其外來電源的電壓相位與原來轉(zhuǎn)換17所供應(yīng)的電壓相位于零點(diǎn)交接，防止誤動作產(chǎn)生，此刻，繼電器132關(guān)閉(off)、繼電器131轉(zhuǎn)為開(on)，又恢復(fù)直接取用外來電源，充電電路14繼續(xù)充電。
另，本實(shí)用新型裝置內(nèi)具有短路保護(hù)器18、過載檢測器19，是當(dāng)裝置內(nèi)有發(fā)生短路現(xiàn)象或過載情事時，將立刻產(chǎn)生一控制訊號命令整個裝置呈關(guān)閉(off)狀態(tài)，直到故障排除，軟開機(jī)檢則電路20始恢復(fù)供電，且，用來偵測緊急狀況之火警偵測器231系直接由充電電路14供電，因此不受斷電的影響，隨時保持警戒，如遇有狀況，立即偵測并透過中央處理器10控制繼電器241動作，啟動卷門向上(up)，并使蜂鳴器242鳴響。
權(quán)利要求1.一種智慧型不斷電裝置，包括一中央處理器(10)、一濾波電路(11)、一控制開關(guān)(13)、一外電源偵測器(12)、一驅(qū)動電路(16)、一轉(zhuǎn)換電路(17)以及一充電電路(14)，其特征是，該裝置還包括有一寬度調(diào)制器(15)、一同步控制電路(22)以及一過載短路保護(hù)電路，其中，該寬度調(diào)制器(15)包括集成電路(150)、振蕩器(151)，以及分別用作誤差放大輸入、檢測電流限制輸入及補(bǔ)償輸入的運(yùn)算放大器(152、153、154)，該振蕩器(151)經(jīng)一電容CT外接參考電壓，其振蕩信號經(jīng)該集成電路(150)成為兩組互為反相的脈波EA、EB輸出至該驅(qū)動電路(16)；該同步控制電路(22)包括除頻電路(220)、互斥電子開關(guān)及運(yùn)算放大器；該過載短路保護(hù)電路系由一檢測短路現(xiàn)象的短路保護(hù)器(18)、一檢測過載現(xiàn)象的過載檢測器(19)以及一軟開機(jī)檢測電路(20)組成，該軟開機(jī)檢測電路(20)接受來自該短路保護(hù)器(18)、該過載檢測器(19)的信號，并輸出控制該裝置的開、關(guān)狀態(tài)；并且，在輸出負(fù)載與該寬度調(diào)制器(15)之間還設(shè)有一電流回饋電路(21)；另外，該驅(qū)動電路(16)系為正負(fù)壓推動的光偶合電流驅(qū)動；該控制開關(guān)(13)包括分別響應(yīng)外電通、斷狀態(tài)的二繼電器(131、132)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智慧型不斷電裝置，其特征是，該裝置還包括有一緊急狀況處置電路及一電池低壓檢測電路(26)，其中，該緊急狀況處置電路包括緊急狀況輸入電路(23)、緊急狀況輸出電路(24)以及燈號指示器(25)，并且，該緊急狀況輸入電路(23)具有一與中央處理器(10)相連的火警偵測器(231)，該緊急狀況輸出電路(24)包括一繼電器(241)及蜂鳴器(242)，該兩電路(23、24)都直接由充電電路(14)供應(yīng)電源。
專利摘要一種智慧型不斷電裝置,由中央處理器控制一寬度調(diào)制器,使其在待機(jī)狀態(tài)下可以小寬幅的電流輸出,有負(fù)載時,則調(diào)變電流寬幅以符合負(fù)載規(guī)格的要求,且再藉由一正負(fù)壓推動以降低損耗,另,設(shè)有外電偵測器及避免外電源線路故障影響供電之雙繼電器及過載檢測器與短路保護(hù)器,復(fù)將其火警偵測器、警報器直接取用充電電路的電力,使其不受斷電影響,從而具有省電、功率損耗低且具有強(qiáng)制保護(hù)等功能。
文檔編號H02J7/00GK2296593SQ96229709
公開日1998年11月4日 申請日期1996年4月22日 優(yōu)先權(quán)日1996年4月22日
發(fā)明者張朝銘 申請人:張朝銘