專利名稱：一種ups遠程監控器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種監控器，尤其是涉及一種用于UPS電源遠程監控的監控器 背景技術 現有技術中，一般的大功率電源在使用之中沒有真正實現單獨的有聲光顯示的遠 程監控，而現有的遠程監控設備也只能在較短距離內實現監控，不能實現真正的遠程監控， 因此在大型醫院、學校、工廠、社區等需要多處安裝使用UPS電源的場所，很難實現所有電 源的統一管理。工作人員只能往返于各個控制點，分別進行操作控制，給UPS電源的管理帶 來了很多不便，如果UPS電源出現的故障不能及時解決，還可能造成數據或其他的損失，同 時也加重了工作人員的工作量。
發明內容 本實用新型的目的在于提供一種UPS遠程監控器，可以實現對UPS電源的遠程監 控， 一般可在5000米左右的范圍實施監控。 本實用新型的目的可以通過以下的技術措施來實現包括作為主控制芯片的單片 機、用于進行設置或查詢的操作按鈕電路、用于UPS運行狀態顯示的LCD顯示電路、用于警 告UPS工作狀態發生改變的報警電路、用于實現遠程通信的RS485通訊電路和用于提供單 片機和RS485通訊電路工作電源的輔助電源，上述各功能電路與單片機的相應功能端口連 接。 作為對本實用新型的進一步改進，還包括用于顯示UPS工作狀態的LED狀態指示 電路，LED狀態指示電路由發光二極管和電阻連接而成，接入單片機的相關端口，由單片機 控制LED指示燈狀態以顯示單片機的工作狀態。 作為對本實用新型的進一步改進，還包括用于進行時間和作息設置的程序設置， 程序設置由時鐘電路和存儲器E2R0M組成，通過單片機中12C總線實現與單片機的通訊，可 以實現遠程對UPS電源進行開關機、電池逆變測試等作息控制操作。 UPS遠程監控器的主控制芯片單片機通過RS485接口與UPS主機進行工作狀態和 數據的通訊，然后根據接收的數據進行運算處理，控制LED指示燈顯示UPS主機的工作狀 態，同時將所有的數據和狀態通過LCD液晶顯示器顯示出來，當UPS主機的工作狀態發生變 化時通過蜂鳴器報警來提醒管理人員，同時通過程序設定遠程對UPS進行開關機操作、電 池逆變測試等，這樣只要將監控器安裝在辦公室或管理中心就可實現遠程對UPS電源的工 作狀態進行監測，而不須專人在機器旁值守。

圖1為實用新型的整機方框圖 圖2為實用新型的輔助電源電路原理圖 圖3為實用新型的單片機外圍電路原理圖
3[0011] 圖4為實用新型的顯示器和外圍電路原理圖 圖5為實用新型的RS485通訊電路原理圖 圖6為實用新型的報警和操作按鈕電路原理圖 圖7為實用新型的LED狀態指示電路原理圖
具體實施方式下面結合具體實施例對本實用新型作進一步說明。 如圖1所示，為本實用新型的整機方框圖，一種UPS遠程控制器包括作為主控制芯 片的單片機、用于進行設置或查詢的操作按鈕電路、用于UPS運行狀態顯示的LCD顯示電 路、用于警告UPS工作狀態發生改變的報警電路、用于顯示UPS電源運行狀態的LED狀態指 示電路、用于進行時間和作息設置的程序設置、用于實現遠程通信的RS485通訊電路和用 于提供單片機和RS485通訊電路工作電源的輔助電源，上述各功能電路與單片機的相應功 能端口連接，單片機采用FREESCALE公司的微處理器MC9S08AW16，此單片機此單片機有8位 8通道的A/D、34個I/O、2個定時器，外圍電路簡單。其中，串行通信接口實現單片機和UPS 主機進行數據通信；8位總線實現單片機與液晶顯示器LCD面板的數據通訊；其它的口線實 現對電路的各種控制。 如圖2所示，為本實用新型的輔助電源電路原理圖，輔助電源包括電源CN1、保險 絲F1、開關S1、整流橋BR1、電阻R1、R2、R15 R26、電容C1 C10、二極管Dl D4、場效應 管Q3 、 TL431Q4 、變壓器T1 、限流器RT1 、光電耦合器U4和P麗集成電路U5 。 電源由市電輸入供電，所述CN1-1為市電輸入的火線，接開關Sl后經保險絲Fl接 入整流橋BR1的2腳，CNl-3接整流橋BR1的3腳，BR1的4腳接地、1腳輸出直流通過限流 器RT1同時接電容C1的正極和電阻R1的一端，電容C1的負極接地，電阻R1的另一端同時 接入電容C4的正極和P麗集成電路U5的7腳，C4的負極接地；P麗集成電路U5的6腳經 電阻R19接場效應管Q3的柵極，Q3的源極經電阻R26接地，Q3的漏極送入變壓器Tl的初 級繞組，電阻R23連接Q3的源極和柵極；變壓器T1的次級A繞組一端接二極管D1的正極， 二極管D1的負極接電容C2的正極，C2的負極與次級A繞組的另一端接地，同時二極管D1 的負極輸出電壓作為單片機的工作電壓；變壓器Tl的次級C繞組與二極管D3、電容C5以 與Tl次級A繞組、D1、C2相同的結構連接，二極管D3的負極輸出電壓提供RS485電路的工 作電壓；變壓器Tl的次級B繞組與二極管D4、電容C4以與Tl次級A繞組、Dl、 C2相同的 結構連接，二極管D4的負極接入P麗集成電路U5的7腳，具體工作原理為開關S1閉合時 市電經Fl保險絲后連接到整流橋BR1整流成直流，通過RT1限流Cl濾波后作為P麗集成 電路U5的開關電源；R1為啟動電阻，C4為濾波電容，給U5的7腳供電，U5的6腳輸出P麗 信號，通過R19驅動Q3來推動變壓器Tl的初級繞組，次級B繞組反饋通過D4整流C4濾波 后給U5供電；次級A繞組則通過Dl整流C2濾波提供整機的+5直流電，供電單片機控制電 路；次級C繞組通過D3整流C5濾波提供RS485電路的+5V工作電源。 P麗集成電路U5內部集成了振蕩電路鋸齒波發生器、比較器、誤差放大器、電流放 大器和輸出啟動電路，U5的管腳分工為1腳為輸誤差放大器的輸出端，2腳為誤差放大器 的輸入端，3腳為電流信號輸入腳，4腳為定時電阻、電容腳，5腳為電源地，6腳為驅動信號 輸出腳，7腳為電源腳，8腳為內部基準電源輸出腳。電容C6與電阻R16并列接入U5的1、2腳；5V電源同時接U5的8腳、接地電容C10和電阻R21的一端，R21的另一端同時接U5的 4腳和接地電容C9 ;T1的次級輸出的5V電源通過電阻R15后接光電耦合器U4中發光二極 管的正極，發光二極管的負極接Q4的陰極，Q4的陽極接地，同時5V電源依次通過電阻R20、 R25后接地，電容C7與電阻R22并聯接于Q4的陰極和參考端之間，電阻R17接于U4中發光 二極管的正負極之間。P麗集成電路U5的工作原理為U5開機后，6腳輸出方波信號，通過 變壓器Tl變換，次級整流產生的電源從0V上升到+5V，經電阻R20和R25分壓后和Q4內部 的2. 5V基準進行比較放大，通過Q4輸出控制U4內部的的發光二級管，U4內部的光敏三極 管導通，經R18連接到U5的2腳誤差放大器的輸入端，經內部的誤差放大器進行放大，R16、 C6為反饋補償，經放大的信號和內部的鋸齒波進行比較，產生P麗脈沖寬度調制方波，經內 部的驅動電路放大，從6腳輸出驅動開關功率管Q3 ;如果輸出高于5V，則減小輸出方波的占 空比，降低輸出電壓；當低于5V則調寬輸出的占空比，提高電壓，瞬時調節，保證輸出電壓 的穩定。 如圖2所示，為實用新型的單片機外圍電路原理圖，單片機及外圍電路包括單片 機U6、電阻R30、 R38、 R43，電容Cll、 C16 C18，晶振Yl和開關S5，晶振Y1與電阻R43并 聯后兩端分別接啟振電容C17、C18的一端，C17、C18的另一端接地組成晶振電路，接入單片 機U6的37、38腳，提供單片機的工作時鐘；5V電源通過電阻R38連接接地電容C16構成復 位電路，R38與C16之間接入單片機的3腳，單片機的3腳同時接開關S5的一端，S5的另一 端接地，上電時3腳為低電平，5V電壓通過R38給C16充電，電壓慢慢上升至閥值，完成復 位；K5為手動復位開關，當手動閉合此開關后，單片機的3腳直接和地連通，電壓變為0V，單 片機進入復位狀態，所有運行程序重新啟動，顯示屏的顯示內容復位為初始狀態；5V電源 通過電阻R30接接地電容Cll和單片機的2腳，單片機的2腳IRQ為中斷請求信號控制腳， R30為供電電阻，C11為電源濾波電容。各功能電路與單片機U6的相應端口的連接，可實現 如下功能通過RS485對UPS電源遠程監控，遠程開關機，LED指示，LCD顯示，蜂鳴器報警， 輸入和輸出的電壓頻率的顯示、負載大小的顯示、電池電壓和充電電流的顯示、溫度值的顯 示、系統操作和設置的顯示；外部的時鐘集成電路和存儲器E2R0M可通過單片機內部的I2C 總線與單片機進行數據通訊，實現對UPS電源進行開關機、電池逆變測試等作息控制操作。 如圖4所示，為實用新型的顯示器和外圍電路原理圖，顯示器采用12864液晶顯示 器，外圍電路包括電阻R32、 R36、 R42、可調電阻W1、電容C15和三極管Q9，液晶顯示器將遠 程UPS電源的工作信息通過文字或圖形的方式直觀的顯示出來，方便用戶了解遠程UPS電 源的工作狀態和使用情況；CN1為液晶顯示模塊和PCB控制板的連接插排，主要起數據的傳 送作用；5V電源通過電阻R32接接地電容C15組成復位電路，電阻R32與電容C15之間接 入CN1的17腳；單片機U6的32腳接電阻R42后連三極管Q9的基極，Q9的發射極接地、集 電極接入CN1的20腳。 液晶顯示器中連接插排CN1管腳的具體功能為1腳VSS為5V電源電壓的地；2 腳為VDD電源腳，給液晶顯示器提供5V的工作電壓；3腳V0為液晶顯示器的顯示對比度調 節端，Wl為對比度控制電位器，18腳為液晶顯示模塊送出的一個負壓信號，通過對W1的調 節，可使液晶顯示的對比度變化；4腳RS為液晶顯示模塊的的命令/數據選擇信號端；5腳 RW為液晶顯示模塊的讀寫信號端；6腳E為使能信號端；7——14腳為8位總線；15腳為 CS1液晶顯示模塊左邊的片選信號端；16腳為CS2液晶顯示模塊右邊的片選信號端；17腳為RESET復位腳，R32和C15組成了復位電路，當開機的時侯，5V電壓經R32給C15充電此時4腳電壓為地電平，液晶顯示器處于復位狀態，隨作C15的不斷充電，4腳的電壓上升到閥值時，液晶顯示器停止復位；液晶顯示器的18、 19腳為LCD內部背光(LED燈)的工作電源，R36為背光電源限流電阻，Q9為背光背光控制三極管，導通時背光燈點亮，截止時背光關閉，降低電源的功耗延長背光片的使用壽命，當有人操作按鈕或有新的狀態變化時，背光燈自動打開，R42為背光控制信號到Q9的基極限流電阻。 如圖5所示，為實用新型的RS485通訊電路原理圖，RS485通訊電路U2采用專用電路MAX1487E，RS485的外圍電路包括電阻R3 R14、電感Ll L3、三極管Q1、Q2、光電耦合器U1、U3、TVS二極管Z1、Z2。 RS485通訊電路U2的1腳R0為信號輸出，接電阻R6后連驅動三極管Q1的基極，Q1的發射極接地、集電極接光電耦合器U1中發光二極管的負極，5V電源通過電阻R3接Ul中發光二極管的正極同時通過電阻R4接入U2的1腳，三極管光電耦合器Ul中光感應三極管的集電極接5V電源，發射極同時接單片機U6的8腳和接地電阻R5 ;RS485通訊電路U2的4腳DI為輸入信號，5V電源通過電阻R13接光電耦合器U3中發光二極管的正極，發光二極管的負極接入單片機U6的9腳，光電耦合器U3中光感應三極管的發射極接地、集電極同時接U2的3腳和電阻R10的一端，RIO的另一端接5V電源；RS485通訊電路U2的2、3腳RE、DE分別為輸出使能信號和輸入使能信號，5V電源通過電阻R8連接三極管Q2的集電極通同時輸入U2的2、3腳，三極管Q2的發射極接地、基極同構電阻R14連U2的4腳；RS485通訊電路U2的5腳GND為電源地；RS485通訊電路U2的6腳A為RS485輸出差分信號+，6腳通過限流電阻R9后同時接加上5V電源的上拉電阻R7和濾波電感Ll輸出A(485+) ;RS485通訊電路U2的7腳B為RS485輸出差分信號_， 7腳通過限流電阻R12后同時連接地的拉下電阻Rll和濾波電感L2輸出B(485-);電感L3的一端接地，另一端同時接TVS 二極管Zl、 Z2的正極，Zl的負極接B(485-) 、 Z2的負極接A (485+)，保護U2不受浪涌電壓信號損壞；RS485通訊電路U2的8腳VCC為電源+5V。 如圖6所示，為實用新型的報警和操作按鈕電路原理圖，報警電路包括電阻R31、三極管Q5、二極管D5和蜂鳴器BUZZ1，單片機U6的41腳Buzz_alam通過電阻R31接三極管Q5的基極，Q5的發射極接地，蜂鳴器BUZZ1與二極管D5并聯后正極接Q5的集電極，負極接5V電源；操作按鈕電路包括電阻R27 R29、開關S2 S4和電容C12 C14， 5V電源接電阻R27的一端，R27的另一端接入單片機U6的27腳K5，同時接電容C13與開關S2的并聯電路一端，并列電路的另一端接地；電阻R28、開關S3與電容C12與上述R27、 S2、 C13以相同的結構連接，接入單片機U6的28腳K6 ;電阻R29、開關S4與電容C14與上述R27、S2、C13以相同的結構連接，接入單片機U6的29腳K7。報警和操作按鈕電路的具體的工作過程為Buzz alam為單片機送出的報警控制信號，當輸出為高電平時，通過R31驅動三極管Q5導通BUZZ1蜂鳴器鳴叫，D5為續流二極管保護Q5，當控制信號為低電平時蜂鳴器停止鳴叫，通過控制不同間隔時間的聲音來報警不同是工作狀態；K5為增值鍵，在設定數字時每按一次數字增加1 ，在作光標移動鍵時為向上光標鍵，當沒有按下S2時K5信號由R27上拉到5V，當按下時作短路到0V，當單片機測量到該口為低電平時則讓為按鍵按下，執行相應的操作；K6為向左光標移動鍵時為光標鍵，設置或查詢功能時為確定鍵，當沒有按下S3時K6信號由R28上拉到5V，當按下時作短路到0V，當單片機測量到該口為低電平時則讓為按鍵按下，執行相應的操作；K7為翻屏鍵，在設置或查詢功能時為退出鍵。當沒有按下S4時K7信號由
6R29上拉到5V，當按下時作短路到0V，當單片機測量到該口為低電平時則讓為按鍵按下，執行相應的操作。 如圖7所示，為實用新型的LED狀態指示電路原理圖，LED狀態指示電路包括電阻R33 R35、R39 R41、R44 R49，發光二極管LED1 LED6，三極管Q6 Q8、Q10 Q12，5V電源通過電阻R33接發光二極管LED的正極，LED1的負極接三極管Q6的集電極，Q6的發射極接地，Q6的基極通過電阻R39接單片機U6的21腳mains ;電阻R34、 R41、發光二極管LED2、三極管Q8與上述R33、R39、LED1、Q6以相同的結構連接，接單片機U6的22腳bypass ;電阻R35、R40、發光二極管LED3、三極管Q7與上述R33、R39、LED 1 、Q6以相同的結構連接，接單片機U6的5腳inverter ;電阻R45、 R47、發光二極管LED5、三極管Q10與上述R33、R39、LED1、Q6以相同的結構連接，接單片機U6的7腳battery ;電阻R44、R48、發光二極管LED4、三極管Qll與上述R33、R39、LED1、Q6以相同的結構連接，接單片機U6的40腳overload ;電阻R46、R49、發光二極管LED6、三極管Q12與上述R33、R39、LED1、Q6以相同的結構連接，接單片機U6的1腳C0匪-DIS。 LED狀態指示電路的工作原理為Mains信號為市電正常指示燈，當市電正常時送出高電平，通過R39驅動Q6導通LED1經R33限流點亮；bypass信號為旁路運行指示燈，當UPS運行在旁路狀態時送出高電平，通過R41驅動Q8導通LED2經R34限流點亮；inveter信號為逆變運行指示燈，當UPS運行在逆變狀態時送出高電平，通過R40驅動Q7導通LED3經R35限流點亮；battery信號為電池正常指示燈，當電池正常時送出高電平，通過R47驅動Q10導通LED5經R45限流點亮；overload信號為輸出過載指示燈，當UPS輸出過載時送出高電平，通過R48驅動Qll導通LED4經R44限流點亮；CO匪-DIS信號為通訊指示燈，當監控器和UPS通訊正常時間隔一秒送出高電平，通過R49驅動Q12導通LED6經R46限流閃殼。
權利要求一種UPS遠程監控器，其特征在于包括作為主控制芯片的單片機、用于進行設置或查詢的操作按鈕電路、用于UPS運行狀態顯示的LCD顯示電路、用于警告UPS工作狀態發生改變的報警電路、用于實現遠程通信的RS485通訊電路和用于提供單片機和RS485通訊電路工作電源的輔助電源，上述各功能電路與單片機的相應功能端口連接。
2. 根據權利要求1所述的一種UPS遠程監控器，其特征在于還包括用于顯示通訊狀 態的LED狀態指示電路，LED狀態指示電路由發光二極管和電阻連接而成，接入單片機的相 關端口。
3. 根據權利要求1或2所述一種UPS遠程監控器，其特征在于還包括用于進行時間 和作息程序設置的存儲器，通過單片機中I2C總線實現與單片機的通訊。
專利摘要本實用新型公開了一種UPS遠程監控器，包括作為主控制芯片的單片機、用于進行設置或查詢的操作按鈕電路、用于UPS運行狀態顯示的LCD顯示電路、用于警告UPS工作狀態發生改變的報警電路、用于實現遠程通信的RS485通訊電路和用于提供單片機和RS485通訊電路工作電源的輔助電源，上述各功能電路與單片機的相應功能端口連接。本實用新型的RS485通訊電路連接于主控制芯片單片機與UPS主機之間進行工作狀態和數據的通訊，實現了對UPS電源的遠程監控，這樣只要將監控器安裝在辦公室或管理中心就可實現遠程對UPS電源的工作狀態進行監測，而不須專人在機器旁值守。
文檔編號H02J7/00GK201536271SQ20092023845
公開日2010年7月28日 申請日期2009年11月4日 優先權日2009年11月4日
發明者潘世高, 羅蜂, 黃敏 申請人:佛山市柏克電力設備有限公司