专利名称：一种智能管理型远程网络供电装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种网络供电装置，特别涉及一种智能管理型远程网络供电装置。
背景技术：
目前的远程网络供电布线是采用强弱电分开布线，其布线同交流电源线必须要保持一定距离，以免受交流电网电源线的电磁干扰而丢失数据包。此外，现有的远程送电系统不能对每一路电源进行独立管理，如对任一路电源的关断、开通和过流保护、击键设定任一级电流值的当前值和设定短时间过流自恢复功能，综上所述，现有的网络供电管理系统不适应当前智能化小区建筑综合供电管理的需求，有待改进。
实用新型内容本实用新型的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供了一种智能管理型远程网络供电装置，以解决上述技术问题。
本实用新型的技术方案是利用一单片微计算机控制系绕控制16路电源中任一路电源的关断、开通、过流保护和短时间过流自恢复功能并可用按键设置四级电流值中的任一级电流当前值。它由机箱、电源和主控电路板组成，其特征在于其机箱面板上有信息输入插口RJ45和相同数量的信息与电源输出插口Rj45、各输出口的电源工作状态指示灯、复位与设置键和光纤收发器插槽；其电源为48伏、12伏和5伏直流电源；其主控电路板含有单片微计算机U1、与之双向连接的模/数转换电路U6、程序运行监视电路和存储器电路U4、与U1输出端单向连接的16选1模拟开关电路U5、状态显示电路U11和缓冲锁存电路U2和U3、与U1输入端单向连接的开关按键电路U10和本地电源电路U13、连接U13输入端的48伏开关电源U12、连接U12输出端的光纤收发器电源电路U14、连接U13输出端的缓冲反相电路U8、连接U8输出端的供电功率输出电路U8、连接U8输出端的供电电流采集电路U9、连接该电路输出端的积分消躁电路U9、连接U5输出端的运算放大电路U7。
本实用新型的有益效果可对每路电源进行独立管理如电源的开与关、过流保护、过流现埸值的设定和过流自校正，从而可实现供电统一管理，降低成本和提高供电可靠性，此外，还可以与光纤通信设备接口。
图1为本实用新型主控电路板电路框图；图2为图1的一种电路图；图3为图2的程序控制流程图；图4为本实用新型的应用示意图。
具体实施方式
参照图1与图2，可知其主控电路板电路的一种电路结构。
单片微计算机U1可选用AT89C51；与U1双向连接的存储器电路U4和程序运行监视电路U4由可电擦除可编程只读存储器IC5045组成U4的片选端CS端口连接U1的串行输出口TXD端口，U4的复位输出RESET端口连接U1的复位输入RESET端口，U4的SO端口连接U1的T0端口，U4的SI端口连接U1的INT0端口，U4的SCK端口连接U1的INT1端口，U4的WP端口和Vcc端口连接系统电源5V，U4的Vss端口连接系统电源地。
状态显示电路U11由三极管Q17、基极下偏置电阻R36、耦合电阻R37、限流电阻R41-R56、绿色发光二极管LED1-LED16组成下偏置电阻R36的下端连接三极管Q17的基极，R36的上端连接系统电源5V，耦合电阻R37的上端连接Q17的基极，R37的下端连接U1的RXD端口，三极管Q17的发射极连接系统电源5V，Q17的集电极连接限流电阻R41-R56的左端，R41-R56的右端连接发光二极管LED1-LED16的正极，LED1-LED16的负极分别连接U1的P00-P07和P20-P27端口。
模数转换电路U6由串行接口8位模/数变换器ADC0832构成U6的模拟电压输入端CH0端口连接系统公共地，U6的模拟电压输入端CH1端口连接运算放大电路U7的运算放大器LM358的输出端口，U6的芯片选择端CS端口连接U1的P12端口，U6的时钟信号输入端CLK端口连接U1的P10端口，其数字输入端DI端口和数字输出端DO端口共同连接U1的P12端口，其电源电压及参考电压输入端VREF端口连接系统电源5V。
运算放大电路U7由运算放大器LM358、耦合电阻R33、负反馈电阻R34、R35、积分电容C17组成运算放大器的电源电压输入端(8脚)连接系统电源5V，其4脚连接系统公共地，其负信号输入端连接负反馈电阻R34的上端，R34的下端连接系统公共地，负反馈电阻R35的左端连接其输出端，R35的右端连接其负信号输入端，其正信号输入端通过耦合电阻R33连接到U5的输入输出公共通道(U5的1脚)，积分电容C17的上端连接R33的下端，C17的下端连接系统公共地。
16选1模拟开关U5是单16通道模拟开关电路；其电源电压输入端VDD端口连接系统电源5V，其接地端VSS端口连接系统公共地，其输入输出通道I/O0-I/O15分别连接到供电电流采样电路的R17-R32的左端，其禁止端INH端口连接单片机U1的P13端口，其地址逻辑输入端A端口连接U1的P14端口，其地址逻辑输入端B端口连接U1的P15端口，其地址逻辑输入端C端口连接U1的P16端口，其地址逻辑输入端D端口连接U1的P17端口。
供电功率输出电路U9由16个功率输出端口(PORT1-PORT16)组成每一个功率输出端口由1个上拉电阻、1个反相器、1个大功率场效应管IRF630组成；PORT1-PORT8中的反相器输入端分别连接缓冲锁存电路U2和U3中的八D三态锁存器74LS373的输出端1Q-8Q端口，PORT9-PORT16中的反相器输入端分别连接缓冲锁存电路中的八D三态锁存器U3的输出端1Q-8Q端口，PORT1-PORT16中的上拉电阻的下端连接反相器的输出端，上拉电阻的上端连接系统电源12V，PORT1-PORT16中的大功率场效应管IRF630的栅极连接反相器的输出端，PORT1-PORT16中的大功率场效应管的源极分别连接供电电流采样电路中的采样电阻R1-R16的左端，PORT1-PORT16中的大功率场效应管的漏极分别连接RJ45接口模块CH1-CH16中的7脚，RJ45接口模块CH1-CH16中的8脚连接48V开关电源的48V输出端口。
积分消噪电路U9和供电电流采样电路U9由采样电阻R1-R16、积分电容C1-C16耦合电阻R17-R32组成耦合电阻R1-R16的左端分别连接PORT1-PORT16中的大功率场效应管的源极，R1-R16的右端连接系统公共地，积分电容C1-C16分别并联在R1-R16的两端，耦合电阻R17-R32分别连接U5的输入输出通道I/O0-I/O15端口。
48V开关电源U12是一个宽电压输入范围的带有过压保护、过流保护的开关电源；其输入端连接220V电网电源，输出端的接地端GND端口连接系统公共地，48V端OUT端口连接本地电源中的DC/DC电源模块的48V输入端IN1端口、光纤收发器电源电路U14中的DC/DC电源模块的48V输入端IN1端口和RJ45接口模块CH1-CH16的8脚。
本地电源电路U13包括DC/DC电源模块P2、隔离二极管D1、滤波电容C21、C22、C23、C24、3端稳压器U9；DC/DC电源模块P2的输入端IN1、IN2分别连接48V和系统公共地，P2的输出端OUT端口连接系统电源12V和隔离二极管D1的正极、D1的负极连接三短稳压器U9的输入端IN端口，P2的接地端GND端口连接系统公共地，三短稳压器U9的输出端OUT端口连接系统电源5V，三短稳压器U9的接地端GND端口连接系统公共地，滤波电容C24的上端连接P2的输出端OUT端口，滤波电容C23的上端连接U9的输入端IN端口，滤波电容C21、C22的上端连接U9的输出端OUT端口，滤波电容C21、C22、C23、C24的下端连接系统公共地。
光纤收发器电源电路U14包括DC/DC电源模块P3、收发器电源插头CH17、电源退交联电容C24；DC/DC电源模块P3的输入端IN1端口连接系统电源48V，P3的输入端IN2端口连接系统公共地；P3的输出端OUT端口连接收发器电源插头CH17的芯极，CH17的壳极和P3的输出端GND端口连接系统公共地；电源退交联电容C24的上端连接P3的OUT端口，C24的下端连接系统公共地。
开关按键电路U10包括轻触开关S1、S2、S3、上拉电阻R38、R39、R40、积分消噪电容C18、C19、C20轻触开关S1、S2、S3的左端分别连接U1的T1、WR、RD端口，S1、S2、S3的右端连接系统公共地，上拉电阻R40、R39、R38的下端分别连接S1、S2、S3的左端，R40、R39、R38的上端连接系统电源5V，积分消噪电容C20、C19、C18的上端分别连接S1、S2、S3的左端，C20、C19、C18的下端连接系统公共地。
所述机箱外壳是一个符合标准19″机箱安装尺寸的箱体2。箱体的内侧底面开有48V开关电源的安装螺钉过孔，铆焊有电路板安装螺母和收发器插槽的安装螺母，箱体侧面和顶面有安装机箱盖的罗纹孔，机箱的后侧面有220VAC电源插座的安装孔和罗纹孔，机箱的后侧面还有一排通风散热的长孔。机箱盖的侧面前端各有罗纹孔，用于固定左右安装耳。安装好的安装耳的前端面各有2个长孔，用于将机箱整体安装在19″机架上。机箱外壳的前面板左面有用于将RJ45接口模块外露的孔，中间有一排将LED发光二极管显露的圆孔，机箱外壳的前面板中间靠右有按键孔，还有收发器的插入孔。
所述收发器插槽是一个槽型结构件1，其后端中间有电源插头孔的挡板，其板侧面两端各有固定电源板的罗纹孔，插槽侧面有安装罗纹通孔，收发器插槽前端是开放的，其前端对正机箱前面板上有收发器插孔，并用螺钉固定在机箱内侧底面上(图4)。
本实用新型的控制流程是加电后→U1进入初始化过程→读取存储在U4中的电流设定值与关机前的工作状态的数据信息→存入U1中的指定的寄存器中→U1将查询各个端口的状态数据，包括八D锁存器U2、U3的端口状态等→按照即时的端口状态更新显示状态→查询各个按键的状态→如果按下设置键→U1将进入设置状态→根据键入的数据改变相关寄存器的数据→在退出设置状态时→U1要把寄存器中新设置的电流数值的数据信息存入到U4→U1系统不断地查询所有端口的状态→把必要的信息即时存入U4中，这样无论是在任何时刻关机掉电，掉电前的状态都不会丢失；如果按下复位键→U1将开通由于过流保护而关断的输出端口→U1不断地扫描16选1模拟开关U5的16个端口的信息→这些信息是通过电流采样电路，经过积分电容C1-C16，耦合电阻R17-R32，再经过U5、U7、U6送到U1的P11端上→U1把这16个输出端口的数字信息逐个与已经存入寄存器中的标定电流数字信息比较→判定16个输出端口的电流是否正常→如果正常→U1将返回到主程序的开始→重新做上述的监控过程→当出现过流现象时→U1判定是哪个端口过流→并关断该端口→同时打开2秒的延时程序→在2秒延时时间内U1不断查询端口状态→在延时到时U1将重新开通因过流保护而关断的断口→测试该端口是否已退出过流状态如果已退出→则正式开通该端口→如果仍然过流则彻底关断该断口，并更新显示状态→相应的LED发光二极管灭→U1将这所有端口状态和显示状态存入U4→在程序运行的过程中，U1将定时复位U4的定时器，以保证程序正常运行(图3)。
在U1控制下，反相器U8-1-U8-16驱动大功率场效应管Q1-Q16的接通或断开送到远端设备的电源源极的取样电阻(R1-R16)输出该路电源的负载状态信息，经积分电容C1-C16，耦合电阻R17-R32、16选1模拟开关U5、运算放大器U7和模/数转换电路U6，送到U1的数据采集端口P11端口。按照程序的指令，U1分时依次查询每个端口的负载信息→各个端口的信息数据与设定的数值比较→负载电流小于设置电流时→U1控制输出端口继续开通该路电源供电→当某个端口的负载电流超过设定值时，按照程序指令，系统在设定的延时后→断开该端口的供电(短路保护)→接下来，系统进入延时关断判定程序→检测该端口是否在设定的延时后消除短路状态→是→则恢复供电；否→则完全进入短路保护状态→面板上的端口指示灯指示着各个端口的供电状态→指示灯亮，正常供电；指示灯灭→进入短路保护状态→按下面板上的复位按键，已进入短路保护状态的端口恢复供电(图3)。
本实用新型电源不涉及交流电源，故其布线之间不存在电磁干扰，不存在数据包丢失的问题。
权利要求1.一种智能管理型远程网络供电装置，它由机箱、电源和主控电路板组成，其特征在于其机箱面板上有信息输入插口RJ45和相同数量的信息与电源输出插口Rj45、各输出口的电源工作状态指示灯、复位与设置键和光纤收发器插槽；其电源为48伏、12伏和5伏直流电源；其主控电路板含有单片微计算机U1、与之双向连接的模/数转换电路U6、程序运行监视电路和存储器电路U4、与U1输出端单向连接的16选1模拟开关电路U5、状态显示电路U11和缓冲锁存电路U2和U3、与U1输入端单向连接的开关按键电路U10和本地电源电路U13、连接U13输入端的48伏开关电源U12、连接U12输出端的光纤收发器电源电路U14、连接U13输出端的缓冲反相电路U8、连接U8输出端的供电功率输出电路U8、连接U8输出端的供电电流采集电路U9、连接该电路输出端的积分消躁电路U9、连接U5输出端的运算放大电路U7。
2.根据权利要求1所述的一种智能管理型远程网络供电装置，其特征在于与U1双向连接的存储器电路U4和程序运行监视电路U4可由可电擦除可编程只读存储器IC5045组成U4的片选端CS端口连接U1的串行输出口TXD端口，U4的复位输出RESET端口连接U1的复位输入RESET端口，U4的SO端口连接U1的T0端口，U4的SI端口连接U1的INT0端口，U4的SCK端口连接U1的INT1端口，U4的WP端口和Vcc端口连接系统电源5V，U4的Vss端口连接系统电源地。
3.根据权利要求1所述的一种智能管理型远程网络供电装置，其特征在于模数转换电路U6可由串行接口8位模/数变换器ADC0832构成U6的模拟电压输入端CH0端口连接系统公共地，U6的模拟电压输入端CH1端口连接运算放大电路U7的运算放大器LM358的输出端口，U6的芯片选择端CS端口连接U1的P12端口，U6的时钟信号输入端CLK端口连接U1的P10端口，其数字输入端DI端口和数字输出端DO端口共同连接U1的P12端口，其电源电压及参考电压输入端VREF端口连接系统电源5V。
4.根据权利要求1所述的一种智能管理型远程网络供电装置，其特征在于运算放大电路U7可由运算放大器LM358、耦合电阻R33、负反馈电阻R34、R35、积分电容C17组成运算放大器的电源电压输入端(8脚)连接系统电源5V，其4脚连接系统公共地，其负信号输入端连接负反馈电阻R34的上端，R34的下端连接系统公共地，负反馈电阻R35的左端连接其输出端，R35的右端连接其负信号输入端，其正信号输入端通过耦合电阻R33连接到U5的输入输出公共通道(U5的1脚)，积分电容C17的上端连接R33的下端，C17的下端连接系统公共地。
5.根据权利要求1所述的一种智能管理型远程网络供电装置，其特征在于16选1模拟开关U5是单16通道模拟开关电路；其电源电压输入端VDD端口连接系统电源5V，其接地端VSS端口连接系统公共地，其输入输出通道I/O0-I/O15分别连接到供电电流采样电路的R17-R32的左端，其禁止端INH端口连接单片机U1的P13端口，其地址逻辑输入端A端口连接U1的P14端口，其地址逻辑输入端B端口连接U1的P15端口，其地址逻辑输入端C端口连接U1的P16端口，其地址逻辑输入端D端口连接U1的P17端口。
6.根据权利要求1所述的一种智能管理型远程网络供电装置，其特征在于供电功率输出电路U9可由16个功率输出端口(PORT1-PORT16)组成每一个功率输出端口由1个上拉电阻、1个反相器、1个大功率场效应管IRF630组成。PORT1-PORT8中的反相器输入端分别连接缓冲锁存电路U2和U3中的八D三态锁存器74LS373的输出端1Q-8Q端口，PORT9-PORT16中的反相器输入端分别连接缓冲锁存电路中的八D三态锁存器U3的输出端1Q-8Q端口，PORT1-PORT16中的上拉电阻的下端连接反相器的输出端，上拉电阻的上端连接系统电源12V，PORT1-PORT16中的大功率场效应管IRF630的栅极连接反相器的输出端，PORT1-PORT16中的大功率场效应管的源极分别连接供电电流采样电路中的采样电阻R1-R16的左端，PORT1-PORT16中的大功率场效应管的漏极分别连接RJ45接口模块CH1-CH16中的7脚，RJ45接口模块CH1-CH16中的8脚连接48V开关电源的48V输出端口。
7.根据权利要求1所述的一种智能管理型远程网络供电装置，其特征在于48V开关电源U12是一个宽电压输入范围的带有过压保护、过流保护的开关电源；其输入端连接220V电网电源，输出端的接地端GND端口连接系统公共地，48V端OUT端口连接本地电源中的DC/DC电源模块的48V输入端IN1端口、光纤收发器电源电路U14中的DC/DC电源模块的48V输入端IN1端口和RJ45接口模块CH1-CH16的8脚。
8.根据权利要求1所述的一种智能管理型远程网络供电装置，其特征在于本地电源电路U13包括DC/DC电源模块P2、隔离二极管D1、滤波电容C21、C22、C23、C24、3端稳压器U9；DC/DC电源模块P2的输入端IN1、IN2分别连接48V和系统公共地，P2的输出端OUT端口连接系统电源12V和隔离二极管D1的正极、D1的负极连接三短稳压器U9的输入端IN端口，P2的接地端GND端口连接系统公共地，三短稳压器U9的输出端OUT端口连接系统电源5V，三短稳压器U9的接地端GND端口连接系统公共地，滤波电容C24的上端连接P2的输出端OUT端口，滤波电容C23的上端连接U9的输入端IN端口，滤波电容C21、C22的上端连接U9的输出端OUT端口，滤波电容C21、C22、C23、C24的下端连接系统公共地。
9.根据权利要求1所述的一种智能管理型远程网络供电装置，其特征在于光纤收发器电源电路U14包括DC/DC电源模块P3、收发器电源插头CH17、电源退交联电容C24；DC/DC电源模块P3的输入端IN1端口连接系统电源48V，P3的输入端IN2端口连接系统公共地，P3的输出端OUT端口连接收发器电源插头CH17的芯极，CH17的壳极和P3的输出端GND端口连接系统公共地，电源退交联电容C24的上端连接P3的OUT端口，C24的下端连接系统公共地。
10.根据权利要求1所述的一种智能管理型远程网络供电装置，其特征在于其光纤收发器插槽是一个槽型结构件(1)，其后端是中间孔的后挡板，其后挡板两端有固定电源接口板的罗纹孔，插槽侧面有安装罗纹通孔，收发器插槽前端是开放的，其前端对正机箱前面板上有收发器插孔。
专利摘要本实用新型涉及一种网络供电装置，特别涉及一种智能管理型远程网络供电装置，其特征在于其机箱面板上有信息输入插口和相同数量的信息与电源输出插口、电源工作状态指示灯、复位与设置键和光纤收发器插槽；其主控电路板主要包含有单片微计算机U1、模/数转换电路U6、程序运行监视电路和存储器电路U4、16选1模拟开关电路U5、状态显示电路U11和缓冲锁存电路U2和U3、开关按键电路U10和本地电源电路U13、光纤收发器电源电路U14、缓冲反相电路U8、供电功率输出电路U8、供电电流采集电路U9。本实用新型的有益效果可对每路电源进行独立管理如电源的开与关、过流保护、过流现埸值的设定和过流自校正，还可以与光纤通信设备接口。
文档编号H04L12/10GK2667777SQ03258189
公开日2004年12月29日 申请日期2003年8月1日 优先权日2003年8月1日
发明者魏鸿琪 申请人:天津市研翔电子科技有限公司