开关电源监控系统的设计
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光纤激光器开关电源控制系统设计一、引言光纤激光器是一种应用广泛的激光器,其在通信、医疗、制造等领域有着重要的作用。
在光纤激光器的应用中,对其开关电源进行有效的控制是至关重要的。
本文将设计一种光纤激光器开关电源控制系统,以实现对光纤激光器的开关和电源调节的控制。
二、光纤激光器开关电源控制系统的功能需求1. 开关功能:光纤激光器需要实现开关功能,以便在需要时打开或关闭激光器。
2. 电源调节:光纤激光器的电源需要进行有效的调节,以确保激光器的稳定工作。
3. 过压保护:系统需要具备过压保护功能,以保护光纤激光器免受过电压的伤害。
4. 过流保护:系统需要具备过流保护功能,以保护光纤激光器免受过大电流的伤害。
5. 温度监控:系统需要实现对光纤激光器温度的监控,以确保激光器在合适的温度范围内工作。
四、光纤激光器开关电源控制系统的硬件设计1. 继电器:选择适用于激光器电路的继电器,确保其具有良好的通断能力和耐高温性能。
2. 可调电源模块:选择输出电压范围和输出电流范围适配激光器需求的可调电源模块。
3. 过压保护电路:设计合适的过压保护电路,确保其对输入电压的快速响应和可靠切断电源的能力。
4. 过流保护电路:设计合适的过流保护电路,确保其对激光器工作过载时的快速响应和可靠切断电源的能力。
5. 温度传感器:选择适用于激光器工作环境的温度传感器,确保其对激光器温度的准确监测。
五、光纤激光器开关电源控制系统的软件设计1. 控制程序设计:设计控制程序,实现对继电器、可调电源模块、过压保护电路、过流保护电路和温度传感器的控制。
2. 界面设计:设计人机界面,实现对光纤激光器的开关和电源调节的操作界面,以方便用户进行控制和监视。
一个比较好的解决方案是:以轻巧的高频变压器取代笨重的工频变压器,采用脉冲调制技术的直流--直流变换器型稳压电源,即我们马上就要讲到的开关电源。
开关电源具有管耗小、效率高、稳压范围宽及体积小、重量轻等优点,目前已在各种电子仪器和设备、航空和宇宙飞行器、发射机、电子计算机、通讯设备和电视机、录放像机等中得到了广泛应用。
开关电源按变换方式可分为以下四大类:1、AC/DC 开关电源2、DC/DC 开关电源3、DC/AC 逆变器4、AC/AC 变频器目前只将前面两类称为开关电源,将后面两类分别称为逆变器和变频器。
开关电源按应用方式可分为以下三大类:1、外置电源与设备分开放置的电源模块或电源系统,如:---通信用一次电源模块和系统---电力操作电源模块和系统---手机电池充电器---笔记本电脑的Adapter---各类手提设备、便携设备的电池充电器等等2、内置电源放在设备内部的电源模块或电源系统,如:---计算机内部的SilverBox和VRM---家电(如:普通电视机、等离子电视机、液晶电视机)内部的供电电源---工业控制设备内部的电源---仪器中使用的电源---通信设备内部的电源模块和系统---复印机、传真机、打印机等的内部电源等等3、板上电源放在设备内单板上的电源模块,如:---标准砖类电源(全砖、半砖、1/4砖、1/8砖)---非隔离POL(Point of Load 负载点)变换器---VRM(V oltage regulator module电压调节模块)和VRD(V oltage regulator down)---小功率SMD电源---SIP和DIP电源等等开发一个开关电源产品所需要的基本技能:1、认识组成开关电源的所有元器件2、掌握各种元器件的电气性能和电路符号3、会自己制作各种磁芯元件4、会正确装配电源中的各个部分5、了解电源各项指标的意义并掌握如何测试的方法6、会使用仪器对装配后的电源进行正确的调试,优化和折中7、会对获得的实验结果进行分析,并进行总结8、会从不同渠道不断地学习电源知识并能够和别人交流开发一个开关电源产品所需要的专业理论知识:1、有源PFC的拓扑分析,控制与设计2、DC/DC功率变换器的拓扑与稳态分析3、开关电源的功率级参数设计4、开关电源的控制与动态分析5、开关电源的小信号分析与设计6、开关电源的大信号分析与设计7、开关电源的EMI分析与设计8、开关电源的热分析与设计9、开关电源的容差分析与设计10、开关电源的各种保护技术11、开关电源的同步整流技术12、开关电源的模块均流控制技术有些技术很成熟了,只要查表或者使用现成电路或专用芯片就可以做好。
第1章绪论1.1直流电源监控系统简介电力直流电源系统主要用于电力系统中的发电厂、水电站和各类变电站,用于断路器分合闸及二次回路中的仪器、仪表、继电保护、事故照明和不可断电装置等负载提供工作直流电源。
它的正常与否直接影响电力系统的安全可靠运行。
电力直流电源系统主要包括降压装置、交流配电、整流器、蓄电池组、直流配电等部分。
其所要实现的功能是:蓄电池电压电流监控、充电机充电方式自动控制、蓄电池-充电机系统的智能化管理、控制回路和动力回路的状态监控、绝缘监控、三相交流电源监测等。
由于电力直流电源系统常常用于重要的场合,要求不能断电,所以直流电源系统可靠与否直接影响到供电配电系统的安全运行,而功能强弱则影响系统的良性运行和蓄电池的使用寿命。
随着电力系统自动化、计算机控制和电力电子技术的发展及实际现场运行和维护的需要,对直流电源系统的要求也相应提高,因此在这方面进行研究和开发很有必要。
1.2发展现状及研究意义20世纪90年代初期,由于我国直流电源系统设备陈旧,引发了不少事故,引起了各方面的高度重视。
为此电力部组织研制了先进的、系列化的直流电源成套装置来装备电网,以确保电网的完全可靠运行。
之后,电力部又组织了微机控制电力直流电源系统的研制,用监控装置代替了人对电源系统进行维护和管理,以适应无人值守变电站的需要。
这两项研制任务的完成,促进了我国电力工程直流电源系统的更新换代和直流电源制造行业的技术进步,提高了电网直流电源系统的自动化程度。
进入20世纪90年代末期,电力直流电源系统又掀起了新一轮的技术改造,改造的重点集中在两个方面:一是研制高频开关电源模块替代相控电源;二是研制功能更强的新一代监控装置。
对于电力直流电源系统监控的研究,有两方面的意义:1)阀控密封铅酸蓄电池智能维护的需要铅酸蓄电池自1859年法国人普兰特发明至今已有一百多年的历史,一百多年来铅酸蓄电池有了极大的发展。
20世纪70年代初,产生了阀控式密封铅酸蓄电池(VRLA: valve regulated lead-acid),它有密封、免维护、自放电小、性能稳定、经济实用等优点,自出现以来就以优良的性能价格比,安全可靠的使用性能而迅速占领市场,被广泛应用于电力工业和邮电通信。
监控系统实施方案监控系统实施方案(4篇)为了确保事情或工作得以顺利进行,我们需要提前开始方案制定工作,方案是在案前得出的方法计划。
那么大家知道方案怎么写才规范吗?以下是小编精心整理的监控系统实施方案,仅供参考,希望能够帮助到大家。
监控系统实施方案1一、系统要求一个稳定,科学,可操作性强,灵活方便,可塑性强的的小区安全防范系统,才是一个完美的安防监控系统,才是视频图像监测系统和报警探测系统的完美结合。
如何将这两个系统的联动功能发挥到最大化,是决定该防范系统是否完善、先进、可靠的重要指标,也是衡量安防监控系统性能高低的关键。
由此,根据多年行业经验,住宅小区安全防范系统的设计和建立应满足以下要求:1)稳定性:系统能够常年连续地稳定运行,保证监控系统的实时性和可靠性要求。
各种信号传输顺畅无干扰,常年使用无衰减。
2)适用性:设备性能精良,适应西部多边的自然环境气候。
3)科学性:方案设计周密、科学、合理,便于实施。
选用设备技术先进,功能完善,能够完全满足用户实际要求。
4)易用性:用户界面友好,易于操作和维护,用户可自行组态。
5)灵活性:报警侦测灵敏,报警信号传输实时性高;监控图像质量清晰自然,无延时和抖动。
6)可塑性:系统具有良好的兼容性、扩充性和升级能力。
可与本单位的其他监控系统实现网络连接,并可成功纳入统一的数字化监控网络。
二、方案构成:居民小区监控系统结构前端采集部分:前端采集设备由摄像机,镜头,防护罩,安装支架,译码器等组成.经过对某居民小区整个环境现场勘察,确定各个重要监控点位置,共设计了30台监控摄像机,尽可能全面地对居民小区进行安全监测。
小区作为人口聚集地,有以下几个特点:1.人员较多,背景纷杂,不易管理;2.日常进出人员混乱,且住户间较生疏,易造成漏洞;3.公共活动面积较大较集中,突发性事件难以预料;根据以上特点,充分把握人员进出的各大门、通道,财物较集中的停车场等基础性设施,具体为:1)在“X小区”小区主要道路、路口、广场、地上停车场等位置安装台彩色带云台低照度一体化摄像机。
消防电源监控系统施工工艺设计首先,需要对消防电源监控系统的组成部分进行分析和设计。
常见的组成部分包括消防电源设备、监控终端、监控软件等。
消防电源设备包括电源柜、电池组等,需要根据设计要求选择合适的设备,并进行安装和调试。
其次,需要进行设备布置和布线设计。
消防电源设备通常安装在专用的机房或设施内,需要根据设备尺寸和空间条件进行合理布置。
同时,还需要对电源设备进行布线设计,确保电源供应的可靠性和灵活性。
布线过程中要根据电源设备功率和电流要求选择合适的电缆和线路,并进行正确的接线和接地。
第三,安全是施工的重要考虑因素。
在进行消防电源监控系统施工时,需要按照相关的安全要求和标准进行操作。
例如,施工人员需要佩戴防静电服和安全帽等个人防护装备,按照操作规程进行施工,并对施工现场进行临时围栏和安全警示标志设置。
第四,需要进行系统调试和验证。
在完成施工后,需要对系统进行调试和验证,确保每个组件和设备的正常工作。
调试过程中,需要对设备的功能进行测试,并进行必要的调节和设置。
验证过程中,需要进行系统整体运行测试,并与相关的监控和管理软件进行数据交互。
最后,应编制相应的施工图纸和技术文件。
施工图纸包括设备布置图、布线图和接线图等,用于指导施工人员进行实际操作。
技术文件包括设备参数表、操作手册等,用于记录设备的基本信息和使用方法,以便后续的运维和维修。
综上所述,消防电源监控系统施工工艺设计需要考虑设备的组成、布置和布线、安全、调试和验证,以及施工图纸和技术文件的编制等方面。
通过合理的设计和施工,可以确保消防电源监控系统的稳定运行和及时修复,保障人们的生命财产安全。
消防电源监控系统施工设计工艺
首先,在进行消防电源监控系统的施工设计之前,需要进行现场勘察和测量。
勘察和测量的目的是为了了解工程现场的具体情况,包括建筑结构、空间布局、电源设备的位置等,以便后续的设计工作能够与实际情况相符合。
接下来,根据测量结果,进行消防电源监控系统的设备选型与布局设计。
根据消防电源数量、电源工作参数、安装空间等因素,选择合适的监控设备,并合理布局。
设备布局应尽量保证监控设备与消防电源之间的距离较近,方便监控人员进行实时监控与操作。
在设备选型与布局设计完成后,进行系统的接线设计。
接线设计是消防电源监控系统中重要的一环,它不仅关系到系统的运行稳定性,还关系到系统的抗干扰能力。
在接线设计中,应根据监控设备的类型和数量,合理规划布置线缆,并保证线缆的长度、截面和接头等参数符合系统要求。
完成接线设计后,进行系统的安装与调试工作。
这个过程需要严格按照施工图纸和相关标准进行,确保每一项工作都符合规范要求。
在安装过程中,应注意保护监控设备,避免损坏或出现安全隐患。
在调试过程中,应逐一检查各个设备与线缆的连接是否牢固、通断是否正常,并进行系统参数的设置与调整,以确保系统能够正常运行。
综上所述,消防电源监控系统的施工设计工艺包括现场勘察与测量、设备选型与布局设计、接线设计、安装调试工作以及系统的验收与测试等环节。
只有严格按照工艺流程进行,才能确保系统的性能与可靠性,为建筑消防安全提供有效的保障。
高频开关电源系统中整流模块的功能设计引言随着我国科技生产水平的不断提高,各行各业对供电质量的要求越来越高,而智能高频开关电源作为一种继电保护装置和控制回路装置,为生活和生产中的供电的可靠性提供了有力的保障。
当市电供电中断时还可以作为后备电源,所以说智能高频开关电源是对供电质量保证的重要组成部分之一。
它具有高度灵活组合、自主监控的特点,另外可靠性强、稳定性好且具有体积小、噪声低、节能高效、维护方便等也是它的一大优点。
可以说智能高频开关电源是一种集计算机技术、控制技术、通信技术于一体的高科技产品,可实现系统的自动诊断、自动测试和自动控制。
本文主要阐述的是智能高频开关电源的整流模块的设计方案。
1 系统总体结构介绍智能高频开关电源系统的总体结构主要由主监控单元、配电模块、交流配电单元、整流模块等组成,系统总体的结构图如图1 所示。
系统中的各个监控单元受主监控单元的管理和控制,通过通信线将各个监控单元采集的信息送给主监控统一管理。
主监控显示直流系统各种信息,用户也可以触摸显示屏查询信息及操作,系统信息还可以接入到远程监控系统中。
系统除了交流监控、直流监控、开关量监控等基础单位外,还配置了绝缘监测、降压装置、电池巡检等功能单元,以达到对直流系统进行全面监控的目的。
图1 系统控制原理图工作时两路市电(交流)经过交流切换装置输入一路交流,给各个整流模块供电。
整流模块将输入三相交流电转换为直流电,给备用电源(蓄电池)充电,同时也给合闸母线负载供电,另外合闸母线通过降压装置给控制母线供电。
所以说本文设计的整流模块是将整流和充电两项功能结合于一体的一种新型的整流模块。
2整流模块的设计整流模块是智能高频开关电源系统中的一个重要部分,关系到系统的直流电压输出和工作时电压输出的稳定状况。
本文的设计主要是对模块整流原理的改进和完善,利用无源PFC 和DC/ DC 变换器的原理,使得改进后的模块能够有效完成整流作用。
本文设计的整流模块的工作原理框图如图2 所示,工作时,模块首先通过过防雷处理和滤波对输入的三相交流进行处理,这样才能保证模块后级电路的安全;经过处理后的三相交流经过整流和无源PFC 后转换成高压直流时,这时转换的高压直流要经过DC/ DC 变换器再次转换成可变的直流电压输出;另外模块控制部分还有负责过压、过流以及短路保护等作用,这样才能保证输出电压的稳定,也同时能对模块各部件进行保护。
监控系统方案与报价工程概述起帆恺瑞国际物流临港仓库电视监控(CCTV)系统、闭路电视监控系统闭路电视监控系统主要是辅助保安系统对仓库外的现场进行监视。
它使管理人员在监控中心机房中能观察到仓库所有重要地点的情况。
如在出入口、通向室外的大门、边门、主要通道等处安装摄像机,将仓库的情况以图像方式实时传送到监控中心,值班人员通过电视屏幕墙可以随时了解这些地方的重要情况。
监视系统除了起到正常的监视作用外,在接到防盗报警系统的示警信号后,还可以进行实时录象,录下报警时的现场情况,以供事后重放分析。
系统需求安保系统的设计应根据建筑物的使用功能、建设标准与业主的要求,并贯彻国家已颁布实施的有关"规"、"标准",考虑到节约成本,需充分利用仓库安保系统,并综合运用电子信息技术、计算机网络技术、安全防技术等,构成先进、可靠、经济适用的安全防体系。
系统设计总体原则为了提高设计水平,保证设计质量,完成设计任务的根本保证。
为此,在设计工作中,拟遵循以下指导原则:1、采用先进、成熟与实用的技术;2、系统应具有集中统一的管理能力,为公司现代化管理大大提供方便;3、系统应具有开放性、可扩充性、兼容性和灵活性;4、系统设计和设备选型应标准化、规化、国际化;5、系统必须具有安全性、可靠性、容错性;6、合理的性能价格比。
设计依据•《民用闭路电视监控系统工程技术规》GB50198/T75-94•《工业企业通信设计规》•《安全防工程程序与要求》GA/T75-94•《安全防系统通用图形符号》GA/T74-94•《安全防工程费用概预算编制方法》GA/T70-94•《民用建筑电气设计规》JGJ/TI-92•《民用闭路监视电视系统工程技术规》GB50198-94•《入侵探测器系列技术条件》GB104081-89•《防盗报警控制器通用技术条件》GB50198-94•《电气装置安装工程施工与验收标准》GB50258-96•《民用建筑电气设计规》JGJ/T16-92•中国电气装置安装工程施工与验收规GBJ232-82•IEEE电气与电子工程师学会--民用建筑闭路监视电视系统工程技术规•CCTRRECOMMENDATION472-3电视系统视频指标・ELA-422ELA-485电气指标标准•GA/T75-94中华人民国公共安全行业标准・GBJ115-87工业电视系统工程设计规•电子设备雷击保护导则GB7450-87系统设计闭路电视监控系统简介闭路电视监控系统亦称为CCTV(closecircuittelevision)。
开关电源监控系统的设计
摘要:介绍了一种由一台计算机实时监控多台大功率开关电源的实现方案,采用了RS 232C和RS 485双串行通信总线标准接口,实现了计算机可以实时采样和设置电源输出电压、输出电流和各个开关量的状态。
1引言
近几年来,开关电源技术得到了迅猛发展,对开关电源的智能化要求也越来越高。
开关电源监控系统作为实现开关电源系统智能化要求的一部分,也越来越得到广泛的应用。
开关电源监控系统的主要功能是通过电源与计算机的通信模块完成与监控中心的信息交换,接收监控中心的各种监测与遥控命令,并将电源的各种状态信息反馈给监控中心。
监控系统通信模块的设计是组建开关电源监控系统的关键所在,该系统中所设计的监控系统通信模块与计算机通信的主要特点是实现了计算机与电源的主从总线1∶N通信方式,并且采用了RS 232C 和RS 485双串行通信总线标准接口。
本文所介绍的开关电源监控系统实际应用于对作者自行研制的多台12V,5000A电镀用开关电源进行实时监控,实现了由一台计算机对多台电镀电源的远程监测与遥控。
2监控系统通信模块设计
为了组建开关电源监控系统,系统中的每台电源配置了一个独立的监控系统通信模块。
监控系统通信模块采用的控制芯片是MCS 51系列单片机80C52。
80C52具有8k的内部ROM 和256字节的内部RAM。
监控系统通信模块电路结构图如图1所示。
计算机通过该通信模块可以实时读取电源的输出电压、输出电流值以及输出过压、输入过压、输入欠压、过流、过热、运行/停止等8路开关量的状态值,并可以在输出值允许的范围内任意设置电源的输出电压、输出电流值和复位、合闸、分闸、机控/本控4路开关量的状态值。
从监控系统通信模块电路结构示意图可以看出,如果计算机需要读取电源模块的输出电压、输出电流值和开关量的状态时,单片机收到请求命令后启动A/D转换芯片MAX182对电源的输出电压、输出电流两路模拟量进行转换,转换后的数据送入单片机进行数据处理。
同时表征电源运行状态的8路开关量从双总线收发器74LS245读入送至单片机寄存器存贮。
单片机将所有处理后的数据按预定数据传送格式发送给计算机输出显示。
计算机需要设置电源的输出电压、输出电流值和4路开关量的状态时,计算机将设置好的数据按预定格式发送给单片机。
单片机接收处理后启动D/A转换芯片MAX532和输出锁存器74LS573将处理后的输出电压、输出电流值和开关量状态值输出给电源。
监控系统通信模块从而实现了计算机对电源的实时监控。
为了保证设计人员的安全和防止通信模块受电源影响而损坏,电源与通信模块之间的信号传递均通过光耦隔离。
为了确保电源与计算机在不同应用场合的准确通信,该监控系统通信模块采用了
RS 232C和RS 485双串行通信总线标准接口。
RS 232C是由美国电子工业协会(EIA)正式公布的、在异步串行通信中应用最广泛的标准总线,适于短距离或带调制解调器的通信场合。
其逻辑电平对地是对称的,与TTL、MOS逻辑电平完全不同。
逻辑0电平规定为+5V~+15V之间,逻辑1电平为-5V~-15V之间,模块中采用了MAX232驱动芯片进行电平转换。
RS 232C标准接口的主要缺点是数据传输速率慢、传送距离短,抗干扰能力差。
模块配备RS 232C标准接口使得任何含有串行通信口的计算机均可以实现和电源的通信,具有广泛的适应性。
RS 485标准接口为差分驱动结构,它通过传输线驱动器把逻辑电平变换为电位差,完成信号的传递。
RS 485具有传输速率快、传送距离长、抗干扰能力强等优点,模块中采用了MAX485驱动芯片进行电平转换。
MAX485输出的差分信号需经RS 232与RS 485转换模块转换后才能送至计算机,所以所有使用RS 485与电源进行通信的计算机必须安装232/485转换接口卡。
本模块配备的RS 485通信总线标准接口使得监控系统通信模块可以适用于环境干扰比较大的工业现场的长距离通信。
3监控系统通信协议设计
开关电源监控系统要实现一台计算机对多台电源的实时监控,必须制定准确的通信协议。
通信协议是通信双方为实现正常通信所作的约定,所制定的规则。
两进程要相互通信,就必须遵守这些约定规则。
该监控系统设定的通信协议优点是实现了一台计算机可以同时监控多台电源的主从总线1∶N通信方式。
在总线结构上有一个主站、即计算机,N个电源做为总线结构上的从站。
主从总线1∶N通信方式可以采用多种通信协议实现总线使用权的分配,本系统中使用的地址查询方式,主从总线1∶N通信方式的监控系统结构示意图如图2所示。
系统给每个电源分配唯一的一个地址号,计算机分配一个固定的地址号。
当计算机需要和某台电源建立通信时,计算机发出一个含有该电源地址号的请求命令包。
挂在总线上的所有电源一直处于等待接收数据状态,计算机所发出的请求命令包将被所有的电源所接收。
每个电源将接收到的请求命令包中所包含的电源地址号与本模块的地址号相比较,只有地址号与计算机所发出的请求命令包中所包含的地址号相同的电源才与计算机建立通信,响应计算机所发出的请求命令。
其它地址号不相同的电源将拒绝响应计算机的请求命令,继续保持接收数据状态,等待
响应计算机发出的下一个请求命令包。
系统中的这种地址查询方式实现了任何时候总线上最多只有一台电源与计算机通信,其它电源处于等待接收数据状态,从而有效地避免了总线使用权的冲突。
监控系统上位机软件采用C语言编写,实现的功能是发送监控命令包和解读通信模块反馈的应答数据包,并实时显示反应电源状态的输出电流、输出电压值和开关状态量。
监控系统采用主从通信方式,首先由计算机给电源发出命令请求数据包,用于发送读取或设置电源状态的命令。
当计算机发送的是读取电源状态命令时,计算机接收到从通信模块反馈回来的应答数据包后,将接收到的电源输出电压、输出电流值和开关状态量屏幕输出显示。
为了实时更新读取的状态量,同样的读取命令包每间隔1s计算机自动重复发送一次。
当计算机发送的是设置电源状态命令时,计算机在接收到通信模块反馈回来的设置成功的应答数据包后,立刻每间隔1s自动重复发送一个读取电源状态的命名包,用于屏幕输出显示设置完成后的电源输出电压、输出电流值和开关状态量。
上位机软件框图如图5所示。
5结语
本监控系统已经用于对作者自行研制的多台12V,5000A电镀用开关电源进行监控,通过在现场与计算机的通信试验,实际监测和设置的各项参数均达到了设计指标,实现了集中监控和遥测多台电源的预定要求,运行情况良好。