带WIFI通信功能的双电源自动转换开关装置的制作方法

带wifi通信功能的双电源自动转换开关装置
技术领域
1.本实用新型涉及配电自动化领域，尤其涉及一种带wifi通信功能的双电源自动转换开关装置。


背景技术：

2.为了满足特别用电设备需要持续供电的要求，通常利用双电源自动转换开关装置实现常用、备用两路电源的自动切换。现有的双电源自动转换开关装置虽然能满足主电源故障时快速切换至备用电源，但无法随时知悉双电源自动转换开关装置的工作状态和故障情况，也就代表不能在第一时间提供相应的辅助决策支持、控制实施方案和应对预案，大大浪费抢修故障电源的时间，对于需要持续供电的用电设备存在着二次风险。


技术实现要素：

3.针对现有技术的上述缺陷，本实用新型要解决现有双电源自动转换开关装置无法实时知悉工作状态和故障情况的问题。
4.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种带wifi通信功能的双电源自动转换开关装置，包括用于电连接常用电源和备用电源的触头组件、转换组件及第一控制器u1；
5.所述第一控制器u1与用于检测常用电源或备用电源是否故障的电压采样单元电连接，在检测到其中任一电源故障后所述第一控制器u1控制所述转换组件工作，所述转换组件驱动切换至另一正常电源；
6.所述第一控制器u1还与用于联网通信的wifi通信模块电连接；
7.所述wifi通信模块反馈常用电源和备用电源的故障信息和合闸信息至预设终端，或者所述预设终端传输信号至所述第一控制器u1控制切换电源。
8.优选地，所述转换组件包括常用电源电机、备用电源电机及与触头组件连接的转动开关，所述常用电源电机和备用电源电机均与所述第一控制器u1电连接，所述转动开关分别与常用电源电机、备用电源电机连接；
9.所述第一控制器u1控制所述常用电源电机启动，所述常用电源电机传动控制所述传动开关切换至常用电源，或者，所述第一控制器u1控制所述备用电源电机启动，所述备用电源电机传动控制所述传动开关切换至备用电源。
10.优选地，所述第一控制器u1分别与电机驱动单元和用于将交流电转换为直流电的电源单元电连接；
11.所述电源单元包括变压器及开关稳压器，输出稳定低压供给其他单元；
12.所述电机驱动单元内设有常用电源继电器和备用电源继电器，所述第一控制器u1控制所述常用电源继电器或所述备用电源继电器的开关状态，从而控制所述常用电源电机或所述备用电源电机工作。
13.优选地，所述wifi通信模块包括wifi控制器u2和天线单元；
14.所述wifi控制器u2的信号接收端与所述第一控制器u1的信号发射端连接；所述wifi控制器u2的信号发射端与所述第一控制器u1的信号接收端连接；所述wifi控制器u2的天线收发端连接所述天线单元；所述wifi控制器u2的电源输入端连接所述电源单元。
15.优选地，所述wifi控制器u2包括型号为esp8266的控制芯片；和/或，所述第一控制器u1包括型号为stm32f103的控制芯片。
16.优选地，所述wifi通信模块还包括第四电阻r4、第十二电容c12、第六电阻r6及第十一电容c11；所述天线单元包括天线本体、第一电感l1、第九电容c9、第十电容c10及第十一双向击穿二极管d11；
17.所述wifi控制器u2的第十八引脚vdd33连接所述电源单元的wifi电源输出端；
18.所述wifi控制器u2的第三十五引脚rf_out连接所述第一电感l1第一端，所述第一电感l1第二端与所述第十电容c10第一端、所述第十一双向击穿二极管d11的第一端连接后与所述天线本体连接；所述第一电感l1第一端还与所述第九电容c9连接后接地；所述第十电容c10第二端和所述第十一双向击穿二极管d11第二端接地；
19.所述wifi控制器u2的第三十引脚urxd分别连接所述第四电阻r4第一端和所述第十一电容c11第一端，所述第四电阻r4第二端连接所述第一控制器u1的第二十九引脚pb10，所述第十一电容c11第二端接地；
20.所述wifi控制器u2的第二十八引脚utxd分别连接所述第六电阻r6第一端和所述第十二电容c12第一端，所述第六电阻r6第二端连接所述第一控制器u1的第三十引脚pb11，所述第十二电容c12第二端接地。
21.优选地，所述wifi控制器u2还与复位电路连接，所述复位电路包括第十一电容c11、第七电阻r7；
22.所述wifi控制器u2的第二十七引脚rst分别与所述第十一电容c11第一端、所述第七电阻r7第一端连接；所述第十一电容c11第二端接地，所述第七电阻r7连接所述电源单元的第四电压输出端。
23.优选地，所述第一控制器u1与电池充放电单元电连接，所述电池充放电单元第一端与所述电源单元电连接，所述电池充放电单元第二端与可在常用电源和备用电源均故障下供能的蓄电池电连接。
24.优选地，所述电池充放电单元包括第三控制器u3；所述第三控制器u3的第一端与所述电源单元的第一电压输出端连接；所述第三控制器u3的第二端与所述电源单元的第二电压输出端连接；所述第三控制器u3的第三端与所述蓄电池连接。
25.优选地，电池充放电单元所述第三控制器u3包括型号为tp5400的控制芯片；
26.所述第三控制器u3的第一引脚vout与第一电解电容e1第一端、第二十一电容c21第一端以及第二十一二极管d21的阳极连接后，输出第三电压；所述第一电解电容e1第二端、所述第二十一电容c21第二端分别接地；所述电源单元的第一电压输出端连接第二十三肖特基二极管d23的阳极，所述第二十三肖特基二极管d23的阴极通过第二十一电阻r21与第一发光二极管led1的阳极连接，所述第一发光二极管led1的阴极与所述第三控制器u3的第二引脚chrg连接；
27.所述第二十三肖特基二极管d23的阴极还通过第二十三电阻r23与第二发光二极管led2的阳极连接，所述第二发光二极管led2的阴极与所述第三控制器u3的第四引脚std
连接；
28.所述第三控制器u3的第三引脚prog与第二电阻r2连接后接地；
29.所述第三控制器u3的第五引脚vcc与所述电源单元的第二电压输出端连接；
30.所述第三控制器u3的第六引脚bat连接第二十二电容c22第一端、第二十三电容c23第一端、第二十四电容c24第一端后与蓄电池连接；所述第二十二电容c22第二端、第二十三电容c23第二端、第二十四电容c24第二端接地；
31.所述第三控制器u3的第七引脚gnd接地；
32.所述第三控制器u3的第八引脚lx与第二十二肖特基二极管d22的阳极连接，所述第二十二肖特基二极管d22的阴极与所述第三控制器u3的第一引脚vout连接；所述第三控制器u3的第六引脚bat还与第二十三电感l23第一端连接；所述第二十三电感l23第二端与所述第二十二肖特基二极管d22的阳极连接。
33.实施本实用新型具有以下有益效果：
34.设置控制系统通过wifi通信模块与预设终端相连，能够快速反馈常用、备用电源的电压情况、合闸位置等信息到预设终端，实现双电源自动转换开关装置与预设终端之间的相互传递信息，还可以实现远程控制切换常用、备用电源。
附图说明
35.下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
36.图1是本实用新型带wifi通信功能的双电源自动转换开关装置的电路原理图；
37.图2是本实用新型带wifi通信功能的双电源自动转换开关装置的结构示意图；
38.图3是图2中略去转换组件和触头组件的局部结构图；
39.图4是图1中的第一控制器u1的连接电路图；
40.图5是图1中的电池充放电单元的电路图；
41.图6是图1中的wifi通信模块的电路图；
42.图7是本实用新型带wifi通信功能的双电源自动转换开关装置的控制常用电源合闸的驱动开关单元的电路图；
43.图8是本实用新型带wifi通信功能的双电源自动转换开关装置的复位电路17的电路图。
具体实施方式
44.为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。以下描述中，需要理解的是，“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“纵”、“横”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“头”、“尾”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系、以特定的方位构造和操作，仅是为了便于描述本技术方案，而不是指示所指的装置或元件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本实用新型的限制。
45.还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“设置”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两
个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。当一个元件被称为在另一元件“上”或“下”时，该元件能够“直接地”或“间接地”位于另一元件之上，或者也可能存在一个或更多个居间元件。术语“第一”、“第二”、“第三”等仅是为了便于描述本技术方案，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
46.如图1、2和3所示，在本实用新型的实施例中，该带wifi通信功能的双电源自动转换开关装置，可包括触头组件2、转换组件及第一控制器u1；触头组件2用于与常用电源和备用电源电连接；触头组件2还与转换组件机械连接，转换组件可驱动将常用电源切换至备用电源，或将备用电源切换至常用电源；第一控制器u1可用于控制转换组件切换至常用电源或备用电源的时机；
47.转换组件包括常用电源电机、备用电源电机及与触头组件2机械连接的转动开关，常用电源电机和备用电源电机均与第一控制器u1电连接，转动开关分别与常用电源电机、备用电源电机连接；具体地，第一控制器u1与电机驱动单元16连接，电机驱动单元16包括常用电源继电器和备用电源继电器，常用电源继电器与常用电源电机连接，备用电源继电器与备用电源电机连接；上述继电器可为电磁继电器，第一控制器u1可控制常用电源继电器或备用电源继电器的开关状态，当常用电源继电器中的开关处于闭合状态，常用电源电机工作，将备用电源切换至常用电源，或当备用电源继电器中的开关处于闭合状态，备用电源电机工作，将常用电源切换至备用电源，从而控制常用电源电机或备用电源电机工作，以切换至常用电源或备用电源。
48.更进一步地，电机驱动单元16可包括多个驱动开关单元，用于触发继电器以控制电机工作；每个驱动开关单元第一端连接继电器，每个驱动开关第二端连接一控制器u1；每个驱动开关第三端接地；第一控制器u1控制驱动开关单元导通或断开，从而控制继电器的开合；如图7所示，该控制常用电源合闸的驱动开关单元，可包括第十一三极管q11、第三十一电阻r31、第三十二电阻r32以及第三十一电容c31；第十一三极管q11的集电极连接常用电源继电器，第十一三极管q11的基极连接第三十一电阻r31第一端、第三十二电阻r32第一端以及第三十一电容c31第一端；第三十二电阻r32第二端连接第一控制器u1的第四十四引脚；第三十一电阻r31第二端以及第三十一电容c31第二端接地；控制常用电源合闸的驱动开关单元同理；
49.可以理解为，其他驱动开关单元的组成基本相同，或可作稍微调整；不仅仅可以实现控制合闸工作，还可以实现合闸指示反馈功能、控制常用电源和备用电源的电源选择等功能。
50.双电源自动转换开关装置一般需要从常用电源或备用电源处作为主输入端，但常用电源一般为市电，备用电源可为发电机输出的电能，其均为高压交流电，因此需要设置电源单元14用于将高压交流电转化为低压直流电供能给其他单元模块。电源单元14可包括变压器及开关稳压器，或可采用常规的整流变压电路，在这不过多赘述。电源单元14分别与其他单元模块电连接，具体地，电源单元14可与第一控制器u1电连接，输出第一电压供能给第一控制器u1；电源单元14可与wifi控制器u2电连接，输出wifi电压供能给wifi控制器u2。
51.如图1所示，第一控制器u1与电压采样单元15电连接。电压采样单元15可用于检测
常用电源或备用电源是否故障，在检测到其中任一电源故障后发送信号至第一控制器u1，第一控制器u1控制转换组件工作，转换组件驱动切换至另一正常电源；电压采样单元15可采用常规的三相交流电压采样电路，在这不过多赘述。具体地，当常用电源故障且备用电源正常时，电压采样单元15可检测到常用电源故障信息并发送信号至第一控制器u1，第一控制器u1通过控制电机驱动单元16中的常用电源继电器，来控制常用电源电机工作，以将常用电源切换至备用电源；或者，当备用电源故障且常用电源正常时，电压采样单元15可检测到备用电源故障信息并发送信号至第一控制器u1，第一控制器u1通过控制电机驱动单元16中的备用电源继电器，来控制备用电源电机工作，以将备用电源切换至常用电源。
52.如图4所示，第一控制器u1还与用于联网通信的wifi通信模块13电连接；具体地，第一控制器u1可接收常用电源和备用电源的故障信息和合闸信息，通过与wifi通信模块13连接，可以将常用电源和备用电源是否处于故障状态和是否处于合闸状态的信息传送至预设终端；抑或者，预设终端可以发射信号，由wifi通信模块13接收到该信号后传输至第一控制器u1以控制切换至常用电源或备用电源。预设终端可以是带有远程发射和接收装置的计算机、控制台，也可以是云平台等等。
53.如图4和图6所示，wifi通信模块13包括wifi控制器u2和天线单元18、wifi控制器u2的信号接收端与第一控制器u1的信号发射端连接；wifi控制器u2的信号发射端与第一控制器u1的信号接收端连接；wifi控制器u2的天线收发端连接天线单元18；wifi控制器u2的电源输入端连接电源单元14；wifi控制器u2可用于向第一控制器u1和预设终端传输信号，以及接收来自第一控制器u1和预设终端的信号。可选地，第一控制器u1与wifi控制器u2之间为串口通信；第一控制器u1可采用型号为stm32f103的单片机，wifi控制器u2可采用型号为esp8266的控制芯片；
54.wifi通信模块13还包括第四电阻r4、第十二电容c12、第六电阻r6及第十一电容c11；天线单元18包括天线本体、第一电感l1、第九电容c9、第十电容c10及第十一双向击穿二极管d11；
55.wifi控制器u2的第十八引脚vdd33连接电源单元14的wifi电源输出端；
56.wifi控制器u2的第三十五引脚rf_out连接第一电感l1第一端，第一电感l1第二端与第十电容c10第一端、第十一双向击穿二极管d11的第一端连接后与天线本体连接；第一电感l1第一端还与第九电容c9连接后接地；第十电容c10第二端和第十一双向击穿二极管d11第二端接地；
57.wifi控制器u2的第三十引脚urxd分别连接第四电阻r4第一端和第十一电容c11第一端，第四电阻r4第二端连接第一控制器u1的第二十九引脚pb10，第十一电容c11第二端接地；
58.wifi控制器u2的第二十八引脚utxd分别连接第六电阻r6第一端和第十二电容c12第一端，第六电阻r6第二端连接第一控制器u1的第三十引脚pb11，第十二电容c12第二端接地。
59.可选地，wifi控制器u2还与复位电路17连接，用于使电路恢复到起始状态，复位电路17包括第十一电容c11、第七电阻r7；
60.wifi控制器u2的第二十七引脚rst分别与第十一电容c11第一端、第七电阻r7第一端连接；第十一电容c11第二端接地，第七电阻r7与电源单元14的第四电压输出端连接。
61.如图1和图5所示，第一控制器u1还与电池充放电单元12电连接，电池充放电单元12第一端与电源单元14电连接，电源单元14输出第二电压供能给电池充放电单元12；电池充放电单元12第二端与蓄电池3电连接，蓄电池3可在常用电源和备用电源均故障下供能。可以理解为，在常用电源和备用电源正常时，蓄电池3和处于工作状态的常用电源或备用电源可同时为其他单元模块供能；而当常用电源和备用电源均故障时，蓄电池3可在常用电源和备用电源均故障下供能给其他单元模块，上报故障信息给预设终端。电池充放电单元12还可以蓄电池3剩余电量为限值，当蓄电池3的电量小于限值为蓄电池3充电。
62.具体地，电池充放电单元12包括第三控制器u3；第三控制器u3的第一端与电源单元14的第一电压输出端连接；第三控制器u3的第二端与电源单元14的第二电压输出端连接；第三控制器u3的第三端与蓄电池3连接。
63.可选地，第三控制u3采用型号为tp5400的控制芯片。
64.如图5所示，第三控制器u3的第一引脚vout与第一电解电容e1第一端、第二十一电容c21第一端以及第二十一二极管d21的阳极连接后，输出第三电压；第一电解电容e1第二端、第二十一电容c21第二端分别接地；第三控制u3可将电压升压并输出第三电压供能给其他单元模块，在本实施例中，第三电压为5v。
65.电源单元14的第一电压输出端连接第二十三肖特基二极管d23的阳极，第二十三肖特基二极管d23的阴极通过第二十一电阻r21与第一发光二极管led1的阳极连接，第一发光二极管led1的阴极与第三控制器u3的第二引脚chrg连接；第二十三肖特基二极管d23的阴极还通过第二十三电阻r23与第二发光二极管led2的阳极连接，第二发光二极管led2的阴极与第三控制器u3的第四引脚std连接；可选地，第一电压输入端可来自电源单元14，第一发光二极管led1在蓄电池3在充电状态时亮起，第二发光二极管led2在蓄电池3充电完成时亮起。
66.第三控制器u3的第三引脚prog与第二电阻r2连接后接地；
67.第三控制器u3的第五引脚vcc与电源单元14的第二电压输出端连接；
68.第三控制器u3的第六引脚bat连接第二十二电容c22第一端、第二十三电容c23第一端、第二十四电容c24第一端后与电池连接；第二十二电容c22第二端、第二十三电容c23第二端、第二十四电容c24第二端接地；
69.第三控制器u3的第七引脚gnd接地；
70.第三控制器u3的第八引脚lx与第二十二肖特基二极管d22的阳极连接，第二十二肖特基二极管d22的阴极与第三控制器u3的第一引脚vout连接；第三控制器u3的第六引脚bat还与第二十三电感l23第一端连接；第二十三电感l23第二端与第二十二肖特基二极管d22的阳极连接。
71.可选地，电池充放电单元12与第一反馈单元的第一端电连接，第一反馈单元的第二端与第一控制器u1电连接；第一反馈单元可用于向第一控制器u1反馈蓄电池3电压是否正常的情况。
72.可选地，电池充放电单元12与蓄电池3之间还设有第一开关，第一开关用于控制蓄电池3通断电，以防止在未使用状态下电量流失。
73.综上所述，第一控制器u1、电压采样单元15、电机驱动单元16、电源单元14、wifi通信模块13以及电池充放电单元12可设置在pcb控制板上，连接方式与上述一致。
74.当常用电源或备用电源与本实施例中的带wifi通信功能的双电源自动转换开关装置连接后，电源单元14通过从常用电源或备用电源处采集电压，转换成直流电供给其余单元模块；电压采样单元15可将常用电源和备用电源的电压信号转换给第一控制器u1，第一控制器u1通过计算得出电压大小，当出现常用电源异常时，第一控制器u1通过电机驱动单元16将供电切换到备用电源，当出现备用电源异常时则反之。当常用电源恢复时，第一控制器u1可通过电机驱动单元16将供电切换回到常用电源。
75.第一控制器u1可将常用电源和备用电源的状态信息通过wifi通信模块13上传至预设终端，预设终端也可以对带wifi通信功能的双电源自动转换开关装置进行相应操作，具体地，状态信息可包括常用电源和备用电源的电压是否正常、常用电源和备用电源是否处于合闸状态、及在常用电源或备用电源故障时上报故障信息；相应操作可包括控制改变常用电源和备用电源的合闸状态，以切换至常用电源或备用电源。
76.当常用电源和备用电源均处于故障状态时，蓄电池3可为pcb控制板供能，向预设终端上报故障信息。蓄电池3通过电池充放电单元12实现充电和供电的功能，当常用电源或备用电源有电时，电池充放电单元12可为蓄电池3进行充电；当常用电源和备用电源都没电时，蓄电池3对可对第一控制器u1和wifi通信模块13进行供电，保证系统通信的连续性。电池充放电单元12还可以与第一反馈单元连接，向第一控制器u1反馈蓄电池3电压是否正常的信号，第一控制器u1亦可将蓄电池3电压是否正常的信息通过wifi通信模块13上传至预设终端。
77.可以理解的，以上实施例仅表达了本实用新型的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围；因此，凡跟本实用新型权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本实用新型权利要求的涵盖范围。