三相電源系統遠距保護裝置的製作方法
2023-05-26 01:02:41
專利名稱：三相電源系統遠距保護裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種三相電源系統遠距保護裝置。
為實現上述目的，本實用新型採用如下技術方案這種三相電源系統遠距保護裝置，含有信號偵測電路，電池充電與監控電路，顯示與報警電路，微電腦控制晶片，所述的信號偵測電路的輸入端與三相電源系統相連接，三相電源系統的電壓信號經衰減後進入所述信號偵測電路中的電壓比較器正端，經與電壓比較器負端參考電位相比較後，由電壓比較器輸出端輸出送微電腦控制晶片的輸入端，微電腦控制晶片將相應處理後的信號輸出送給顯示與報警電路中的移位寄存器、LED顯示器、警報器、警示燈、控制電磁接觸器的繼電器，微電腦控制晶片另一路輸出接電池充電與監控電路的輸入。
本實用新型的優點是實用性強，使用效果好。
圖2為本實用新型三相電源系統遠距保護裝置的電路圖。
圖3為三相電源系統遠距保護裝置的警報器面板相關電路示意圖。
本實用新型設計的三相電源系統遠距保護裝置，主電路系統如圖2所示，主要包含信號偵測電路，電池充電與監控電路，顯示與報警電路微電腦控制晶片等部分。信號偵測電路的輸入端與三相電源系統相連接，三相電源系統的電壓信號經衰減後進入所述信號偵測電路中的電壓比較器正端，經與電壓比較器負端參考電位相比較後，由電壓比較器輸出端輸出送微電腦控制晶片的輸入端，微電腦控制晶片將相應處理後的信號輸出送給顯示與報警電路的輸入端，微電腦控制晶片另一路輸出接電池充電與監控電路的輸入。茲分述如下所述的信號偵測電路部分主要由U1、D11、R19、U4、VR1、VR2、直流穩壓器REGULATOR1及三相輸入端的R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、D1、D2、D3等部分組成。三相電源輸入經由電阻R1、R2、R3及二極體D1、D2、D3及R4、R5、R6衰減後，送至比較器U1的正端(即U1的第3、12、10腳)，經由U1的第1、14、8腳至微電腦控制晶片U3的第4、8、9腳，由U3判斷三相電壓中有無欠相或反相的情況。另外，直流穩壓器REGULATOR1的輸出Vout送至VR1(半固定電阻)由抽頭取出一適當的低電壓參考位VL.ref，同時Vout前經由VR2(半固定電阻)抽頭取出另一適當的高電壓參考位VH.ref、R25及R20的分壓則取出中間參考電位VM.ref，以上三種高、中、低參考電位分別送至8bit數字模擬開關U4的多任務器輸入端即U4的第13、14、15腳，再經由微電腦控制晶片U3產生高、中、低3種參考電壓的選擇信號送至8bit數字模擬開關U4的第10、11腳，經由U4選擇後送至U4的第3腳輸出，經由D11及R19送至電壓比較器U1的負端(即U1的第2、13、9腳)。電壓比較器U1將正端電壓和負端電壓相比較之後，由第1、14、8腳輸出信號至微電腦控制晶片U3的第4、8、9腳，由U3判斷三相電壓是否存在過高或過低的情況。
電池充電與監控電路部分由變壓器TRANS1、椿式整流器B1，電源穩壓器U2，二級管D4、D5、D10，電阻R14、R15、R16，電晶體Q1及電池充電控制繼電器Relay1等部分組成。當系統正常操作時，電池電壓經由R15及R16分壓後回授至微電腦控制晶片U3的第3腳(系統已經將此腳位設定為模擬輸入端)，由U3監控電池的電壓狀態，若電池電壓過低，則微電腦控制晶片U3的第2腳輸出一控制信號，經由Q1電晶體打開電池充電控制繼電器Relay1使外接電源經變壓器TRANS1、D4及R14對電池充電。若電池電壓過高時，微電腦控制晶片U3即關閉電池充電控制繼電器Relay1停止充電，此時系統電力繼續由變壓器TRANS1、椿式整流器B1，D10及電源穩壓器U2等提供，完成電池的充電監控流程。當外部供應的三相電源完全中止時，本系統的備用電池即可將電能經由D5、D10送至電源穩壓器U2從而供應整個電路的電力所需，同時立即顯示出三相電壓過低的信號，並激活警報器、警示燈、及打開控制電磁接觸器的繼電器等，以確保養殖業對於供氧中斷時的提醒及處置以降低產業的損失到最低的程度。
所述的顯示與報警電路部分如圖2和圖3所示，主要由LED，移位緩存器U6、U7，電晶體Q2、Q3、Q4、Q6，電阻R3、R4、R11、R12、R13，警報器繼電器Relay2，警示燈繼電器Relay3及控制電磁接觸器的繼電器Relay4等部分組成。當三相中有任何一相以上有欠相、反相、電壓太高、太低時，與三相的狀態信號相對應，微電腦控制晶片U3送出時脈CLK信號給移位緩存器U7的第8腳，同時在時序上配合送出移位緩存器U7的串行輸入信號SERIAL INPUT至U7的第1、2腳，再由U3的第12腳送出LED控制信號至電晶體Q6的基極，從而打開LED正端的電壓，經由LED顯示出目前三相中那些相位有欠相、反相、電壓太高、太低等，同時微電腦控制晶片U3的第22、23、24腳輸出控制信號，經由R11、R12、R13及Q2、Q3、Q4打開警報器繼電器Relay2，警示燈繼電器Relay3及控制電磁接觸器的繼電器Relay4等，從而打開警示燈和警報器。同理，LED通過微電腦控制晶片U3及移位緩存器U6時序上的配合亦可顯示出電池充電中及電池電壓低、電池故障等信號。
所述的微電腦控制晶片U3如圖3所示，為集成電路塊FM7845R11。它的各管腳連接情況如下管腳1通過R11與Q2基極相連，管腳2通過R10與Q1基極相連，管腳3通過R15與電池相連，管腳4、8、9分別與電壓比較器U1的1、14、8腳相連，管腳5接+5V，管腳6、7接地，管腳10、11分別接8bit數字模擬開關U4的11、10腳，管腳12、13、14、15、16、17、20分別與顯示裝置接口CON3的8、4、3、5、6、7、2腳相連，管腳18、19接+5V，管腳21、22與石英晶振X1相連，以提供基準的時脈CLK信號，管腳23通過R13與Q4基極相連，管腳24通過R12與Q3基極相連。當信號偵測電路部分通過電壓比較器U1的第1、14、8腳將三相電源的狀態信號傳輸到U3的第4、8、9腳的輸入端(INPUTPORT)時，若三相中有任何一相以上有欠相、反相、電壓太高、太低等情況，則U3的第4、8、9腳對應於相位輸入端使微電腦控制晶片U3得知三相中有那些相位有欠相、反相、電壓太高、太低的情況，U3再送出信號給移位緩存器U7，並由U3的第12腳送出LED控制信號至電晶體Q6的基極，從而打開LED正端的電壓，由LED顯示出三相電源目前的狀況。U3的第22、23、24腳亦輸出控制信號，經由R11、R12、R13及Q2、Q3、Q4打開警報器繼電器Relay2，警示燈繼電器Relay3及控制電磁接觸器的繼電器Relay4等，從而打開警示燈和警報器。在系統正常運行時，U3的第3腳監控電池的電壓狀態，當電池電壓過低時，U3的第2腳輸出控制信號，經由Q1電晶體打開電池充電控制繼電器Relay1對電池充電。當電池電壓過高時，微電腦控制晶片U3即關閉電池充電控制繼電器Relay1停止充電。
如圖3所示，在輸入按鍵方面，微電腦控制晶片U3的第13腳產生時脈CLK信號送至移位緩存器U5的第8腳，再配合U5第1、2腳串行輸入端SERIAL INPUTS，把HIGH信號分別送至移位緩存器U5的第3、4、5、6腳，若此時開關SW1～SW4被按住的話，HIGH信號即可經由被按住的開關短路後送回微電腦控制晶片U3的第14腳等待計算機讀取。由微電腦控制晶片U3的第14腳及13腳時脈信號一來一往，來回比較之後，即可得知SW1～SW4中那個按鍵被按住。確定那個按鍵之後，微電腦控制晶片U3即可執行該按鍵要求的功能，如強制警報，打開警示燈、激活電磁接觸器的繼電器，或暫停等多項功能。另一開關SW5為硬體電路的強制復位(RESET)，任何時間按下SW5即可強制整個系統重新啟動(RESTART)。
權利要求1.一種三相電源系統遠距保護裝置，含有信號偵測電路，電池充電與監控電路，顯示與報警電路，微電腦控制晶片，其特徵在於所述的信號偵測電路的輸入端與三相電源系統相連接，三相電源系統的電壓信號經衰減後進入所述信號偵測電路中的電壓比較器正端，經與電壓比較器負端參考電位相比較後，由電壓比較器輸出端輸出送微電腦控制晶片的輸入端，微電腦控制晶片將相應處理後的信號輸出送給顯示與報警電路中的移位寄存器、LED顯示器、警報器、警示燈、控制電磁接觸器的繼電器，微電腦控制晶片另一路輸出接電池充電與監控電路的輸入。
2.根據權利要求1所述的三相電源系統遠距保護裝置，其特徵在於所述信號偵測電路採用兩組半固定電阻進行電壓異常比較的參考電位設定。
專利摘要一種三相電源系統遠距保護裝置,尤其特指一種三相電源系統中供電設備之欠相、反相等故障狀態形成,藉由保護電路瞬時性檢知與警報器、警示燈指示,俾自動切開故障並提供立即之提醒,以降低產業(如養殖業因供氧中斷)之損失,復使瞬時性之故障能於故障原因消滅時迅速恢復,以保護供電設備防止系統中電動機燒毀,為其特徵者。
文檔編號H02H3/02GK2519515SQ0120220
公開日2002年10月30日 申請日期2001年2月19日 優先權日2001年2月19日
發明者荘永祥, 吳錫洲 申請人:荘永祥, 吳錫洲