Ups電池在線自動放電控制器的製作方法
2023-10-05 07:13:54
專利名稱：Ups電池在線自動放電控制器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電池在線自動放電控制裝置，尤其涉及一種用於UPS的電池在線自動放電控制裝置。
背景技術：
在UPS的使用中經常會因為電池組容量變小，而達不到長時間提供交流輸出的目的，其中很多電池組使用還不到兩年。而對同一時期安裝的相同型號相同電池組的UPS進行比較測試發現，經常停電地方的UPS在停電後要比不經常停電的地方的UPS提供逆變供電的時間要長，而且經常停電地方的UPS電池使用壽命要比不經常停電地方的UPS電池使用壽命長。
究其原因，除去UPS設備本身的原因外，大部分是由於使用單位長時間不停電，造成UPS長時間給電池組充電，時間長達半年甚至一年，有的則更長，如此長時間的充電引起電池內部化學物質變化，使電池產生惰性，從而引起停電時不能長時間提供交流輸出的故障。針對這種問題傳統的辦法是每過一段時間採用人為的辦法切斷供電輸入使電池有一個放電過程，使電池內部激活，從而達到延長電池使用時間的目的，但這種採用人為放電的辦法，經常因各種原因被省略，而且手工操作需要記錄停電時間和放電間隔，容易出錯。
發明內容
本實用新型的目的就是為克服現有UPS不能自動放電的問題，提供一種結構簡單，具有自動放電控制功能，能有效保證電池工作狀態，延長電池使用壽命的自動放電控制器。
為實現上述目的，本實用新型採用了如下技術方案一種UPS電池在線自動放電控制器，其特徵是它有數據處理及控制單元，該單元輸入端與鍵盤電路輸出端聯接，輸出端分別與顯示電路輸入端和驅動電路輸入端聯接，驅動電路輸出端輸出的信號控制開關電路的開關，電源電路為整體電路供電。
所述數據處理及控制單元為單片機，它的輸入端與由開關和編碼器組成的鍵盤電路輸出端聯接，單片機的輸出端接由數碼管和解碼器、三極體構成的顯示電路的輸入端，同時其輸出端還接由三極體構成的驅動電路輸入端，驅動電路輸出端與由繼電器或可控矽構成的開關電路聯接；電源電路由變壓器、整流橋、濾波器和三端穩壓器及後備電池構成，可為整個電路提供直流電力。
所述數據處理及控制單元為數字控制電路，它由計數電路1、計數電路2、計數電路3、時間監測電路和市電檢測電路，時鐘振蕩電路構成，其輸入端與由開關解碼器組成的鍵盤電路聯接，輸出端分別與由數碼管、解碼器構成的顯示電路和由三極體構成的驅動電路輸入端聯接，驅動電路輸出端與由繼電器或可控矽組成的開關電路聯接；電源電路由整流橋、濾波器、三端穩壓器及後備電池構成，可為整個電路提供直流電力。
所述鍵盤電路為它有一組並聯開關，開關一端接電源，另一端同時接編碼器U2和地，其中一開關還與單片機U1的復位端聯接；顯示電路包括解碼器U3、U4，它們的輸入端接單片機U1輸出端，解碼器U3、U4的輸出端與由三極體和數碼管構成的動態數碼顯示部分聯接；驅動電路由三極體Q1組成，其基極接單片機U1，集電極與繼電器聯接，發射極接地，繼電器與電源聯接；單片機U1控制端還接有由振蕩晶片Y組成的時鐘振蕩電路；電源電路為變壓器T接整流橋D5，整流橋D5輸出端接濾波電容C6，然後與三端穩壓器U5聯接，同時它還有由二極體D4組成的充電迴路，給UPS電池充電，同時該迴路也可在停電時利用電池向整個電路供電。
所述電源電路為整流橋D10，其輸出端經濾波電容C6接三端穩壓器U14，三端穩壓器U14輸出端為整個電路供電，UPS電池則可經二極體D8在斷電時為電路供電，二極體D7與跳線JP3聯接，構成充電迴路；所述數字控制電路中，計數電路1由十位脈衝分配器U15、U16和二輸入與門電路U14D，開關S5組成，十位脈衝分配器U15、U16進行分頻計數，其輸出端與計數電路2輸入端聯接，輸入端與時鐘振蕩電路聯接，清零端和計數電路3聯接；計數電路2由非門電路U13A和十位脈衝分配器U17組成，對小時脈衝計數，其輸入端與計數電路1、計數電路3、時鐘振蕩電路、時間監測電路聯接，輸出端則與驅動電路聯接；計數電路3由二輸入與門電路U14B、十位脈衝分配器U18和開關S7組成，其輸出端與計數電路1、2，輸入端與時間監測電路和市電檢測電路聯接，該電路對小時脈衝計數，達到S7所選擇的小時數後，對計數電路1和計數電路2清零；市電檢測電路由三極體Q1組成，它的集電極與各數碼管相連，市電中斷後使數碼管熄滅，基極經二極體D5接計數電路3十位脈衝分配/分頻器U18清零端，市電正常時，十位脈衝分配/分頻器U18清零端常置高電平，計數電路3不工作，當市電中斷後，十位脈衝分配/分頻器U18清零端置低電平，計數電路3工作；時間監測電路由四輸入與門電路U11A、U11B、U12A、U12B、非門電路U13C、U13D、U13E、U16F、二輸入與門電路U14C、D觸發器U6B組成，編碼器U2產生的用以驅動數碼管DS2不同筆劃的高電平經四輸入與門電路U11B、非門電路U13C、U13D、U13E、U16F、四輸入與門電路U12A、U12B截取後分別在四輸入與門電路U11A的輸入端產生相應的開始信號，在U14C的輸出端產生結束信號；並可根據跳線R9，R10，R11，R12的不同組合在U11A的輸出端設定所需時間，同時將U14C輸出端選擇為相應的所需時間，U11A輸出端的高電平送入D觸發器U6B的CK端，U14C的輸出端將高電平送入U6B的R端，使在設定的時間內在U6B的Q端輸出一個高電平；時鐘振蕩電路由振蕩晶片Y1和電容C3、C5、C6和二進位串行計數/分頻器U5、D觸發器U6A、十位脈衝分配器U7、U8組成振蕩分頻電路，經U6A分頻後產生1Hz脈衝給秒點電路，經U7，U8進行60分頻後產生「分脈衝」給數碼管顯示電路，十進位七段解碼器U1、U2、U3、U4及十位脈衝分配器U9、U10對「分脈衝」進行計數封閉產生分鐘，十分鐘，小時，十小時的顯示信號，其中U9用以對「分脈衝」產生60進一的信號，即「小時脈衝」，給計數電路2，U10用以對「小時脈衝」產生24進一的信號，即「天脈衝」，給計數電路1；顯示電路包括數碼管電路和秒點電路，它由一組數碼管組成，其秒點電路由三極體Q2組成，它與發光二極體串聯，對時鐘振蕩電路產生的1Hz脈衝信號進行顯示；按鍵電路由各開關將時鐘振蕩電路產生的脈衝信號加到各十進位計數/七段解碼器U1、U2、U3、U4上，用以調整時間；驅動電路由三極體Q3、二輸入與門電路U14A組成，三極體Q3的基極與U14A聯接，當三極體Q3導通時，繼電器吸合，斷開UPS與市電的聯接，使電池開始工作。
所述按鍵電路用的編碼器U2型號為4352，單片機U1型號為MC68HC705，顯示電路解碼器U3型號為74LS138，U4型號為4511，電源電路整流橋D5型號為1A100V，三端穩壓器U5型號為7805。
所述整流橋D10型號為1A100V，三端穩壓器U14型號為7805；二進位串行計數/分頻器U5型號為4060，D觸發器U6A、U6B型號為4013，十位脈衝分配/分頻器U7、U8、U9、U10、U15、U16、U17、U18型號為4017，十進位計數/七段解碼器U1、U2、U3、U4型號為4033，四輸入與門電路U11A、U11B、U12A、U12B型號為4082，二輸入與門電路U14A、U14B、U14C、U14D型號為4081，非門電路U13A、U13B、U13C、U13D、U13E、U16F型號為4069。
本實用新型在UPS供電迴路中內置或外接一個放電控制器，它由單片機或數字控制電路作為中央處理單元，以數碼管作為顯示裝置，用按鍵輸入控制信息給中央處理單元，中央處理單元則根據設定的時間通過驅動電路控制由繼電器或可控矽組成的開關電路，在設定的時刻控制UPS電池的充電或放電，從而達到了自動對UPS電池進行充放電的目的，有效解決了目前UPS電源電池在長時間充電後工作效率降低，使用壽命減少的問題，可廣泛用於各種UPS電源。
以下結合附圖與實施例對本實用新型作進一步說明。
圖1為本實用新型的結構框圖；
圖2為採用單片機的結構框圖；圖3為採用單片機的電路結構圖；圖4為採用數字控制電路的結構框圖；圖5為採用數字控制電路的電路結構圖。
具體實施方式
圖1是本實用新型的整體結構框圖。它是一個獨立的設備，可安裝在UPS內部，也可串接在UPS與市電電源之間。它的結構為它有數據處理及控制單元，該單元的輸入端與鍵盤電路聯接，接受來自鍵盤的指令，設定各種時間參數；它的輸出端分別與顯示電路輸入端和驅動電路輸入端聯接，分別用以顯示工作狀態和各種參數，利用驅動電路發出的控制信號控制開關電路的開或閉；電源電路則將外部的市電轉換成直流電，即給整個電路提供電力，又同時給備用電池充電。本實用新型可在設定的任意時刻，切斷外部市電與UPS的聯繫，造成斷電的效果，實現UPS用電池逆變供電，達到自動放電的效果。
電路的工作過程為，通過鍵盤依次輸入電池充電天數，放電時間，也就是需要斷開UPS市電的時間，放電啟動的時間，停電重啟時間，以及當時的時間，然後啟動系統，系統在達到設定時間後，數據處理及控制單元給驅動電路發出信號，驅動電路控制繼電器吸合，斷開UPS與市電的聯接，使電池處於工作狀態，讓其放電，以激活電池。到恢復時間後，繼電器釋放，繼續給UPS提供市電，並使UPS給電池充電。若在設定時間內出現停電，在停電達到一定時間後，本裝置會重新計算電池的充電時間，以本次停電時間為起算點，計算達到下次自動放電的時間，再給電池放電。
實施例一
圖2給出了本實用新型的一個實施例，其結構框圖為數據處理及控制單元為單片機，用以對存儲器內存儲的程序進行處理，並控制和管理各電路的運行情況；它的輸入端與由開關和編碼器組成的按鍵電路輸出端聯接，以便通過鍵盤將各種控制命令傳輸到單片機上，單片機的輸出端接由數碼管和解碼器、三極體構成的顯示電路輸入端聯接，顯示電路可顯示時間和單片機的工作狀態；單片機的輸出端還接由三極體構成的驅動電路，驅動電路的輸出端與由繼電器或可控矽構成的開關電路聯接；電源電路由變壓器、整流橋、濾波器和三端穩壓器及後備電池構成，將輸入的市電變換成一組5V直流電壓，給各電路供電；變換為第二組12V直流電壓，給繼電器供電；變換為第三組恆流源，給內部電池組進行涓流充電。
圖3是圖2所示框圖的具體電路圖，在圖中按鍵電路由開關S1、S2、S3、S4、S5、S6和8位優先權編碼器U2組成，U2的型號為4532。編碼器U2的輸入端與開關聯接，開關S3電源聯接，開關S6則與單片機U1聯接，編碼器U2的輸出端與單片機U1輸入端聯接。
單片機U1型號為MC68HC705，它與由振蕩電容Y，電容C4和電阻R12組成的時鐘電路聯接；其輸出端分別與顯示電路的兩解碼器U3、U4聯接。
顯示電路中，解碼器U3其輸出端與三極體組基極聯接，三極體組發射極與電源聯接，各三極體集電極分別與相應的數碼管聯接；解碼器U4與電源聯接，輸出端與數碼管組，數碼管組中各數碼管為串聯形式。數碼管DS1還與三極體Q2集電極聯接，三極體Q2的基極與單片機聯接，發射極接地。
在驅動電路中，三極體Q1的基極接單片機U1，其集電極經繼電器接電源，發射極接電源。
電源電路與市電接插件CON2聯接，經變壓器後進入整流橋D5，整流的電壓經濾波電容C6後輸出給三端穩壓器U5，三端穩壓器U5接二極體D4正極，三極體D4負極經電阻R26與電池構成迴路，同時，電阻R26還接二極體D2正極，二極體D2負極與二極體D3負極聯接，並與單片機聯接。
實施例二圖4給出了本實用新型的另一個實施例，其結構框圖為所述數據處理及控制單元為數字控制電路，它由計數電路1、計數電路2、計數電路3、時間檢測電路和市電檢測電路、時鐘振蕩電路構成，其輸出端與由數碼管和秒點電路構成的顯示電路輸入端聯接，同時其輸出端還與驅動電路聯接，驅動電路由三極體Q3、二輸入與門電路U14A構成，它與由繼電器或可控矽組成的開關電路聯接；電源電路由整流橋、濾波電容，三端穩壓器和二極體構成，為整個裝置供電，並對電池充電。
圖5是圖4所示框圖的具體電路圖，由圖中可知，電源電路整流橋D10與接插件JP2、JP3聯接，接插件JP2與市電聯接，整流橋D10輸出端接濾波電容C6，然後接三端穩壓器U14，三端穩壓器U14經二極體D6向整個電路供電；接插件JP3與外接電池聯接，並經二極體D7以給電池組充電，當停電時外接電池組通過接插件JP3，二極體D8給整個電路供電。
數據處理及控制單元中，時鐘振蕩電路由振蕩電容Y1和電容C3、C5、C6和二進位串行計數/分頻器U5、D觸發器U6A、十位脈衝分配器U7、U8組成振蕩分頻電路，經U6A分頻後產生1Hz脈衝給秒點電路，經U7，U8進行60分頻後產生「分脈衝」給數碼管顯示電路，十進位計數/七段解碼器U1、U2、U3、U4及十位脈衝分配器U9、U10對「分脈衝」進行計數，產生分鐘，十分鐘，小時，十小時的顯示信號，其中U9用以對「分脈衝」產生60進一的信號，即「小時脈衝」，給計數電路2，U10用以對「小時脈衝」產生24進一的信號，即「天脈衝」，給計數電路1。
顯示電路包括數碼管電路和秒點電路，它由一組數碼管組成，其秒點電路由三極體Q2組成，它與發光二極體串聯，對時鐘振蕩電路產生的1Hz脈衝信號進行顯示；時間監測電路由四輸入與門電路U11A、U11B、U12A、U12B、非門電路U13C、U13D、U13E、U16F、二輸入與門電路U14C、D觸發器U6B組成，解碼器U2產生的用以驅動數碼管DS2不同筆劃的高電平經四輸入與門電路U11B、非門電路U13C、U13D、U13E、U16F、四輸入與門電路U12A、U12B截取後分別在四輸入與門電路U11A的輸出端產生相應的開始信號，在U14C的輸出端產生結束信號，並可根據跳線R9，R10，R11，R12的不同組合在U11A的輸出端設定所需時間，同時將U14C輸出端選擇為相應的所需時間，U11A輸出端的高電平送入D觸發器U6B的CK端，U14C的輸出端將高電平送入U6B的R端，使在設定的時間內在U6B的Q端輸出一個高電平；計數電路1由十位脈衝分配器U15、U16和二輸入與門電路U14D，撥碼開關S5組成，十位脈衝分配器U15、U16進行分頻計數，其輸出端與計數電路2輸入端聯接，輸入端與時鐘振蕩電路聯接，清零端和計數電路3聯接；計數電路2由非門電路U13A和十位脈衝分配器U17組成，對小時脈衝計數，其輸入端與計數電路1、時鐘振蕩電路、時間監測電路聯接，輸出端則與驅動電路聯接，清零端和計數電路3聯接；計數電路3由二輸入與門電路U14B、十位脈衝分配器U18和開關S7組成，其輸出端與計數電路1、2，輸入端與時間監測電路和市電檢測電路聯接，該電路對小時脈衝計數，達到S7所選擇的小時數後，對計數電路1和計數電路2清零；市電檢測電路由三極體Q1組成，它的輸出端與各數碼管相連，市電中斷後使數碼管熄滅，另一分支由D5，R19接計數電路3的U18清零端，市電正常時，U18清零端常置高電平，計數電路3不工作。當市電中斷後，U18清零端置低電平，計數電路3工作。
驅動電路由U14A，Q3組成。U14A接三極體Q3基極。工作過程為U14A輸出的控制信號控制三級管Q3導通，控制由接插件JP1所接的繼電器或可控矽工作，從而斷開UPS的市電供給，此時只切斷UPS的供電，不切斷本電路的供電。
按鍵電路由各開關將時鐘振蕩電路產生的脈衝信號加到各十進位計數/七段解碼器上，用以調整時間。
權利要求1.一種UPS電池在線自動放電控制器，其特徵是它有數據處理及控制單元，該單元輸入端與鍵盤電路輸出端聯接，輸出端分別與顯示電路輸入端和驅動電路輸入端聯接，驅動電路輸出端輸出的信號控制開關電路的開關，電源電路為整體電路供電。
2.根據權利要求1所述的UPS電池在線自動放電控制器，其特徵是所述數據處理及控制單元為單片機，它的輸入端與由開關和編碼器組成的鍵盤電路輸出端聯接，單片機的輸出端接由數碼管和解碼器、三極體構成的顯示電路的輸入端，同時其輸出端還接由三極體構成的驅動電路輸入端，驅動電路輸出端與由繼電器或可控矽構成的開關電路聯接；電源電路由變壓器、整流橋、濾波器和三端穩壓器及後備電池構成，可為整個電路提供直流電力。
3.根據權利要求1所述的UPS電池在線自動放電控制器，其特徵是所述數據處理及控制單元為數字控制電路，它由計數電路1、計數電路2、計數電路3、時間監測電路和市電檢測電路，時鐘振蕩電路構成，其輸入端與由開關解碼器組成的鍵盤電路聯接，輸出端分別與由數碼管、解碼器構成的顯示電路和由三極體構成的驅動電路輸入端聯接，驅動電路輸出端與由繼電器或可控矽組成的開關電路聯接；電源電路由整流橋、濾波器、三端穩壓器及後備電池構成，可為整個電路提供直流電力。
4.根據權利要求1或2所述的UPS電池在線自動放電控制器，其特徵是所述鍵盤電路為它有一組並聯開關，開關一端接電源，另一端同時接編碼器U2和地，其中一開關還與單片機U1的復位端聯接；顯示電路包括解碼器U3、U4，它們的輸入端接單片機U1輸出端，解碼器U3、U4的輸出端與由三極體和數碼管構成的動態數碼顯示部分聯接驅動電路由三極體Q1組成，其基極接單片機U1，集電極與繼電器聯接，發射極接地，繼電器與電源聯接；單片機U1控制端還接有由振蕩電容Y組成的時鐘振蕩電路；電源電路為變壓器T接整流橋D5，整流橋D5輸出端接濾波電容C6，然後與三端穩壓器U5聯接，同時它還有由二極體D4組成的充電迴路，給UPS電池充電，同時該迴路也可在停電時利用電池向整個電路供電。
5.根據權利要求1或3所述的UPS電池在線自動放電控制器，其特徵是所述電源電路為整流橋D10，其輸出端經濾波電容C6接三端穩壓器U14，三端穩壓器U14輸出端為整個電路供電，UPS電池則可經二極體D8在斷電時為電路供電，二極體D7與跳線JP3聯接，構成充電迴路；所述數字控制電路中，計數電路1由十位脈衝分配器U15、U16和二輸入與門電路U14D，開關S5組成，十位脈衝分配器U15、U16進行分頻計數，其輸出端與計數電路2輸入端聯接，輸入端與時鐘振蕩電路聯接，清零端和計數電路3聯接；計數電路2由非門電路U13A和十位脈衝分配器U17組成，對小時脈衝計數，其輸入端與計數電路1、計數電路3、時鐘振蕩電路、時間監測電路聯接，輸出端則與驅動電路聯接；計數電路3由二輸入與門電路U14B、十位脈衝分配器U18和開關S7組成，其輸出端與計數電路1、2，輸入端與時間監測電路和市電檢測電路聯接，該電路對小時脈衝計數，達到S7所選擇的小時數後，對計數電路1和計數電路2清零；市電檢測電路由三極體Q1組成，它的集電極與各數碼管相連，市電中斷後使數碼管熄滅，基極經二極體D5接計數電路3十位脈衝分配/分頻器U1 8清零端，市電正常時，十位脈衝分配/分頻器U18清零端常置高電平，計數電路3不工作，當市電中斷後，十位脈衝分配/分頻器U18清零端置低電平，計數電路3工作；時間監測電路由四輸入與門電路U11A、U11B、U12A、U12B、非門電路U13C、U13D、U13E、U16F、二輸入與門電路U14C、D觸發器U6B組成，編碼器U2產生的用以驅動數碼管DS2不同筆劃的高電平經四輸入與門電路U11B、非門電路U13C、U13D、U13E、U16F、四輸入與門電路U12A、U12B截取後分別在四輸入與門電路U11A的輸入端產生相應的開始信號，在U14C的輸出端產生結束信號；並可根據跳線R9，R10，R11，R12的不同組合在U11A的輸出端設定所需時間，同時將U14C輸出端選擇為相應的所需時間，U11A輸出端的高電平送入D觸發器U6B的CK端，U14C的輸出端將高電平送入U6B的R端，使在設定的時間內在U6B的Q端輸出一個高電平；時鐘振蕩電路由振蕩晶片Y1和電容C3、C5、C6和二進位串行計數/分頻器U5、D觸發器U6A、十位脈衝分配器U7、U8組成振蕩分頻電路，經U6A分頻後產生1Hz脈衝給秒點電路，經U7，U8進行60分頻後產生「分脈衝」給數碼管顯示電路，十進位七段解碼器U1、U2、U3、U4及十位脈衝分配器U9、U10對「分脈衝」進行計數封閉產生分鐘，十分鐘，小時，十小時的顯示信號，其中U9用以對「分脈衝」產生60進一的信號，即「小時脈衝」，給計數電路2，U10用以對「小時脈衝」產生24進一的信號，即「天脈衝」，給計數電路1；顯示電路包括數碼管電路和秒點電路，它由一組數碼管組成，其秒點電路由三極體Q2組成，它與發光二極體串聯，對時鐘振蕩電路產生的1Hz脈衝信號進行顯示；按鍵電路由各開關將時鐘振蕩電路產生的脈衝信號加到各十進位計數/七段解碼器U1、U2、U3、U4上，用以調整時間；驅動電路由三極體Q3、二輸入與門電路U14A組成，三極體Q3的基極與U14A聯接，當三極體Q3導通時，繼電器吸合，斷開UPS與市電的聯接，使電池開始工作。
6.根據權利要求4所述的UPS電池在線自動放電控制器，其特徵是所述按鍵電路用的編碼器U2型號為4352，單片機U1型號為MC68HC705，顯示電路解碼器U3型號為74LS138，U4型號為4511，電源電路整流橋D5型號為1A100V，三端穩壓器U5型號為7805。
7.根據權利要求5所述的UPS電池在線自動放電控制器，其特徵是所述整流橋D10型號為1A100V，三端穩壓器U14型號為7805；二進位串行計數/分頻器U5型號為4060，D觸發器U6A、U6B型號為4013，十位脈衝分配/分頻器U7、U8、U9、U10、U15、U16、U17、U18型號為4017，十進位計數/七段解碼器U1、U2、U3、U4型號為4033，四輸入與門電路U11A、U11B、U12A、U12B型號為4082，二輸入與門電路U14A、U14B、U14C、U14D型號為4081，非門電路U13A、U13B、U13C、U13D、U13E、U16F型號為4069。
專利摘要本實用新型公開了一種UPS自動充放電器。它解決了現有UPS電源不具有對電池自動充放電的功能，造成電池在長時間充電後使用壽命減少的問題，可按實際要求任意設定放電時間，作到無需人工即可自動對UPS進行充放電，有效提高了電池壽命，簡化了操作。其結構為一種UPS電池在線自動放電控制器，其特徵是它有數據處理及控制單元，該單元輸入端與鍵盤電路輸出端聯接，輸出端分別與顯示電路輸入端和驅動電路輸入端聯接，驅動電路輸出端輸出的信號控制開關電路的開關，電源電路為整體電路供電。
文檔編號H02J7/00GK2674742SQ20032012094
公開日2005年1月26日 申請日期2003年12月26日 優先權日2003年12月26日
發明者安春峰 申請人:安春峰