一種基於單片機的自動電壓轉換系統的製作方法

2023-05-22 04:35:46 1

專利名稱：一種基於單片機的自動電壓轉換系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種自動電壓轉換系統，尤其是涉及一種基於單片機的自動電壓轉換系統。
背景技術：
隨著全球化的不斷深 入，國際貿易、旅行、外派工作變得越來越普遍，而全球的市電包含110V、120V、220V、230V、240V截然不同的電壓，這樣會造成不同國家地區的用電設備不能直接接電使用，例如，巴基斯坦的工廠就不能夠直接使用日本的印刷設備；或者當人們旅行或者出差到異地的時候，自己攜帶的用電設備，也很可能因與當地的用電環境不相配，而造成不能直接接電的問題。因此，就需要一個電壓切換設備來實現用電設備與不同額度的供電電壓的適配。目前傳統的電壓的變換技術，是採用變壓器匝比變換進行，但是該技術有一定不足之處，住要體現於變壓器的抽頭切換會產生一個潛在危險，具體的Vin / Vout = Nin / NoutVin:輸入電壓Vout:輸出電壓Nin :輸入匝數Nout:輸出匝數如果輸入電壓為110V，要求輸出電壓是220V時，輸入輸出匝比應當為I比2。變壓器的匝比固定I / 2的情況下，假如用戶錯誤將220V輸入固定的線圈上，輸出電壓將會是440V。顯然，如此高的電壓勢必會燒毀連接在輸出端的用電設備。目前常見的電器產品的額定輸入電壓範圍為93V 127V或者190V 245V，如果不加以保護用電設備通常會被燒毀。而電網的電壓是波動的，某些地區及時間段電壓的波動範圍高達100V，如此大的波動也很容易會造成用電設備的損壞。另外，如果是IlOV輸入需要轉換成220V輸出時，波動會被放大兩倍，更加容易損壞用電設備。此外，當電壓降低時，加載在變壓器線圈上的電流增大。如若沒有保護裝置，長時間在低電壓工作的變壓器同樣容易被燒毀甚至引起火災。而對於產品來說，友好的用戶界面是產品設計的一個重要方面，讓用戶直觀了解產品的即時狀態及變化趨勢是客戶放心使用產品的一個總要因素。根據上述情況，需要對現有的自動電壓轉換系統進行改進，以克服至少一種上述缺點。針對如何自動轉換電壓、進行高低電壓保護、變壓器過溫保護及易讀的用戶界面，本發明設計了一套方案。
發明內容針對上述問題，本實用新型提供了一種能夠自動轉換電壓、進行高低電壓保護及變壓器過溫保護的基於單片機的自動電壓轉換系統。[0015]本實用新型為解決其技術問題所採用的技術方案是一種基於單片機的自動電壓轉換系統，包括控制單元、電源電路單元、變壓器單元、電壓採樣單元及電壓切換單元，所述電源電路單元為整個電路提供適合的工作電壓，所述電壓採樣單元和電壓切換單元分別與控制單元相連，所述變壓器單元與電壓切換單元相連，其特徵在於還包括輸出保護單元，所述輸出保護單元的輸入端與控制單元相連，輸出保護單元的輸出端與變壓器單元相連；所述控制單元為基於單片機的控制系統，把電壓採樣單元採集到的信號處理後控制電壓切換單元及輸出保護單元的動作。作為上述方案的進一步改進，還包括一變壓器溫度採樣單元，所述變壓器溫度採樣單元的信號輸出端與控制單元相連，變壓器溫度採樣單元的信號輸入端與設置在變壓器單元的溫控器相連。作為上述方案的進一步改進,還包括一 LED顯示單元,所述LED顯示單元與控制單元相連。進一步，所述電源電路單元包括主要由第一、第二三極體及第一繼電器組成的選擇電路、全橋整流電路、穩壓集成電路和濾波電路，所述選擇電路通過全橋整流電路與穩壓集成電路的輸入端相連，所述濾波電路連接在穩壓集成電路的輸出端，所述穩壓集成電路的輸出端與控制單元的電源端相連。進一步，所述輸出保護單元主要包括第三三極體、第二、第三繼電器，所述第三三極體的基極通過一電阻與控制單元Ul相連，所述第三三極體的集電極分別與第二、第三繼電器相連，第三三極體的發射極直接接地。進一步，所述電壓採樣單元包括依次串聯的第一分壓電阻、整流二極體、第二分壓電阻及滑變電阻，所述整流二極體與第二分壓電阻的連接處為採樣節點，所述採樣節點與控制單元的採樣埠連接。作為上述方案的進一步改進，所述採樣節點處還連接有兩條支路，第一支路通過一齊納二極體接地，用於鉗位電壓；第二支路通過一濾波電容接地，起到保護作用。本實用新型的有益效果是本實用新型自動電壓轉換系統採用單片機作為主機進行控制，結合外圍的電壓、溫度採樣電路，電壓切換電路及輸出保護電路實現電壓的自動轉換，避免了人為誤操作給用電設備帶來的損壞；此外單片機控制單元還可以根據採集電路採集的電壓、溫度信號作出處理後通過控制輸出保護電路的通斷來保護電壓與用電設備的接通與分斷，從而避免了過高、過低電壓即變壓器溫度過高給設備帶的損害；此外本系統還設置有LED顯示單元，可以讓用戶直觀了解產品的即時狀態及變化趨勢，使客戶對產品使用更加放心。

為了更清楚地說明本實用新型實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單說明。顯然，所描述的附圖只是本實用新型的一部分實施例，而不是全部實施例，本領域的技術人員在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得的其他設計方案和附圖[0027]圖I為本實用新型實施例的電路原理圖。
具體實施方式
以下將結合實施例和附圖對本實用新型的構思、具體結構及產生的技術效果進行清楚、完整地描述，以充分地理解本實用新型的目的、特徵和效果。顯然，所描述的實施例只是本實用新型的一部分實施例，而不是全部實施例，基於本實用新型的實施例，本領域的技術人員在不付出創造性勞動的前提下所獲得的其他實施例，均屬於本實用新型保護的範圍。參照圖I，本實用新型實施例一種基於單片機的自動電壓轉換系統的電路原理圖，圖中0/22接220V輸出，T/22接變壓器220V抽頭，IN/L接市電輸入火線，T/11接變壓器IlOV抽頭，0/11接IlOV輸出。本系統包括控制單元U1、電源電路單元SE1、變壓器單元、電壓採樣單元SE2、電壓切換單元SE3、輸出保護單元SE4、變壓器溫度採樣單元SE5及LED 顯示單元SE6，所述電源電路單元SEl為整個電路提供適合的工作電壓，所述電壓採樣單元SE2、電壓切換單元SE3、輸出保護單元SE4和變壓器溫度採樣單元SE5分別與控制單元Ul相連，所述變壓器單元與電壓切換單元SE3相連，所述輸出保護單元SE4的輸出端與變壓器單元相連，所述控制單元Ul為基於單片機的控制系統，把電壓採樣單元SE2採集到的信號處理後控制電壓切換單元SE3及輸出保護單元SE4的動作。上述電源電路單元SEl包括主要由第一、第二三極體Ql、Q2及第一繼電器RLl組成的選擇電路、全橋整流電路、穩壓集成電路和濾波電路，所述選擇電路通過全橋整流電路與穩壓集成電路的輸入端相連，所述濾波電路連接在穩壓集成電路的輸出端，所述穩壓集成電路的輸出端與控制單元Ul的電源端相連；當工作電源電壓過高時第一三極體Ql導通使第一繼電器RLl吸合，工作電源切換到電壓較低電源組。相反地，工作電源電壓過低時，第一三極體Ql截止，第一繼電器RLl釋放，工作電源切換到電壓較高電源組。電源組經過全橋整流電路和電容濾波電路，穩壓集成電路後輸出+5VDC，為單片機提供穩定工作電壓。上述電壓採樣單元SE2包括依次串聯的第一分壓電阻R13、整流二極體D1、第二分壓電阻R14及滑變電阻VRl，所述整流二極體Dl與第二分壓電阻R14的連接處為採樣節點A，所述採樣節點A與控制單元Ul的採樣埠連接；所述採樣節點A處還連接有另外兩條支路，第一支路通過一齊納二極體DZ3接地，用於鉗位電壓；第二支路通過一濾波電容接地，起到保護作用。上述電壓切換單元SE3主要包括第四三極體Q4和第四繼電器RL4 ;上述輸出保護單元SE4主要包括第三三極體Q3、第二、第三繼電器RL2、RL3，所述第三三極體Q3的基極通過一電阻與控制單元Ul相連，所述第三三極體Q3的集電極分別與第二、第三繼電器RL2、RL3相連，第三三極體Q3的發射極直接接地；單片機根據採樣電壓值來控制Q3和Q4啟動相應的工作模式；變壓器溫度採樣單元SE5，所述變壓器溫度採樣單元SE5的信號輸出端與控制單元Ul相連，變壓器溫度採樣單元SE5的信號輸入端與設置在變壓器單元的溫控器相連。在本實施例中單片機根據電壓的大小和系統工作的電壓預設了 4種工作模式A、系統正常工作時，第三三極體Q3接通同時驅動第二、第三繼電器RL2、RL3吸合，此時如果輸入電壓低於125V，系統會自動默認額定電壓為110V，此時第四三極體Q4接通同時驅動第四繼電器RL4與變壓器Tll抽頭連接的觸點吸合，輸入電壓從Tll抽頭進入變壓器；B、當輸入電壓高於130V時，系統會自動默認額定電壓為220V，此時第四三極體Q4截止同時第四繼電器RL4與變壓器T22抽頭連接的觸點吸合，輸入電壓從T22抽頭進入變壓器；C、當IIOV系統正在工作並且輸入電壓往上調整至125V時，高壓保護被激活，此時第三三極體Q3截止同時控制第二、第三繼電器RL2、RL3斷開，輸出被終止。如果電壓繼續向上，則切換至220V系統；D、當220V系統正在工作並且輸入電壓往下調整至160V，低壓保護被激活，此時第三三極體Q3截止同時控制第二、第三繼電器RL2、RL3斷開，輸出被終止。如果電壓繼續向下，則切換至IlOV系統； E、當控制單元Ul接收到的採樣溫度過高時，變壓器高溫保護被激活，此時第三三極體Q3截止同時控制第二、第三繼電器RL2、RL3斷開，輸出被終止。進一步，上述LED顯示單元SE6與控制單元Ul相連，能夠即時偵測輸入、輸出電壓及工作狀態並同步顯示。以上是對本實用新型的較佳實施進行了具體說明，但本發明創造並不限於所述實施例，熟悉本領域的技術人員在不違背本實用新型精神的前提下還可作出種種的等同變形或替換，這些等同的變形或替換均包含在本申請權利要求所限定的範圍內。
權利要求1.一種基於單片機的自動電壓轉換系統，包括控制單元(U1)、電源電路單元(SE1)、變壓器單元、電壓採樣單元(SE2)及電壓切換單元(SE3)，所述電源電路單元(SEl)為整個電路提供適合的工作電壓，所述電壓採樣單元(SE2)和電壓切換單元(SE3)分別與控制單元(Ul)相連，所述變壓器單元與電壓切換單元(SE3)相連，其特徵在於 還包括輸出保護單元(SE4 ),所述輸出保護單元(SE4)的輸入端與控制單元(Ul)相連，輸出保護單元(SE4)的輸出端與變壓器單元相連； 所述控制單元(Ul)為基於單片機的控制系統，把電壓採樣單元(SE2)採集到的信號處理後控制電壓切換單元(SE3)及輸出保護單元(SE4)的動作。
2.根據權利要求I所述的一種基於單片機的自動電壓轉換系統，其特徵在於還包括一變壓器溫度採樣單元(SE5)，所述變壓器溫度採樣單元(SE5)的信號輸出端與控制單元(Ul)相連，變壓器溫度採樣單元(SE5)的信號輸入端與設置在變壓器單元的溫控器相連。
3.根據權利要求I所述的一種基於單片機的自動電壓轉換系統，其特徵在於還包括一 LED顯示單元(SE6),所述LED顯示單元(SE6)與控制單元(Ul)相連。
4.根據權利要求I所述的一種基於單片機的自動電壓轉換系統，其特徵在於所述電源電路單元(SEl)包括主要由第一、第二三極體(Q1、Q2)及第一繼電器(RLl)組成的選擇電路、全橋整流電路、穩壓集成電路和濾波電路，所述選擇電路通過全橋整流電路與穩壓集成電路的輸入端相連，所述濾波電路連接在穩壓集成電路的輸出端，所述穩壓集成電路的輸出端與控制單元(Ul)的電源端相連。
5.根據權利要求I所述的一種基於單片機的自動電壓轉換系統，其特徵在於所述輸出保護單元(SE4)主要包括第三三極體(Q3)、第二、第三繼電器(RL2、RL3)，所述第三三極體(Q3)的基極通過一電阻與控制單元(Ul)相連，所述第三三極體(Q3)的集電極分別與第二、第三繼電器(RL2、RL3)相連，第三三極體(Q3)的發射極直接接地。
6.根據權利要求I所述的一種基於單片機的自動電壓轉換系統，其特徵在於所述電壓採樣單元(SE2)包括依次串聯的第一分壓電阻(R13)、整流二極體(D1)、第二分壓電阻(R14)及滑變電阻(VR1)，所述整流二極體(Dl)與第二分壓電阻(R14)的連接處為採樣節點(A)，所述採樣節點(A)與控制單元(Ul)的採樣埠連接。
7.根據權利要求6所述的一種基於單片機的自動電壓轉換系統，其特徵在於所述採樣節點(A)處還連接有兩條支路，第一支路通過一齊納二極體(DZ3)接地，用於鉗位電壓；第二支路通過一濾波電容接地，起到保護作用。
專利摘要本實用新型公開了一種基於單片機的自動電壓轉換系統，包括控制單元、電源電路單元、變壓器單元、電壓採樣單元、輸出保護單元及電壓切換單元，所述電源電路單元為整個電路提供適合的工作電壓，所述電壓採樣單元和電壓切換單元分別與控制單元相連，所述變壓器單元與電壓切換單元相連，所述輸出保護單元的輸入端與控制單元相連，輸出保護單元的輸出端與變壓器單元相連；所述控制單元為基於單片機的控制系統，把電壓採樣單元採集到的信號處理後控制電壓切換單元及輸出保護單元的動作；本產品不僅能實現電壓的自動轉換，還能對輸入電壓過高或者過低、變壓器溫度過高提供保護。
文檔編號H02H3/24GK202435281SQ20122002317
公開日2012年9月12日 申請日期2012年1月18日 優先權日2012年1月18日
發明者鄧宇華 申請人:中山市馬迅電器有限公司