基于RT-T、NB-Iot的开关柜应急电源设计(原理图、PCB图、源代码、设计说明)
本作品由4部分组成:反激式开关电源(自主设计)、NB-iot模块、(基于stm32单片机采用RT-Thread操作系统)控制单元、蓄电池组成,其中前三者集成到一块PCB上,可以完成为蓄电池充电、为柜内设备供电、蓄电池定期活化、红外遥控活化、蓄电池过放保护等功能。在市电状态下采用市电为开关柜内检测设备供电。
市电断电情况下由蓄电池为柜内设备供电。同时将市电还是蓄电池供电的状况及电池电量等信息通过NB-Iot物联网模块上传至中移OneNet平台,用户可通过网页监控断电保护系统运行状态。
(1)系统中的各个模块的电源供给:
反激式开关电源以市电220V作为输入,输出DC24V供给STM32控制系统的串联型稳压电路转换为3.3V作为STM32控制系统的电源,同时DC24V 供给NB-IOT模块中的X34063电源模块,同样转换为3.3V作为NB-IOT模块的电源(之所以要把STM32控制系统、NBIOT模块分开供电,是因为要保证系统中的NB-IOT模块拔出后,系统仍能正常运行,而串联型稳压电源的最大输出电流不足以额外给NB-IOT模块供电)。当市电状态异常时,反激式开关电源无DC输出,串联型稳压电路和X34063的电源模块由蓄电池供电。
(2)系统中的信号采集:
本系统通过反激式开关电源的次级线圈的输出来检测市电供电情况,若市电供电异常(停电),则反激式开关电源停止工作,电源次级无输出。反之,若市电供电正常,反激式开关电源工作正常,电源次级有输出。市电状态监测电路将电源次级的电平作为输入,输出TTL电平向STM32控制系统通知市电状态(与反激式开关电源隔离)。
蓄电池的电量通过AD采样后信号传送至STM32控制系统,STM32控制系统经过线性运算,得知蓄电池电量。
(3)系统中的控制信号:
STM32控制系统通过输出高低电平控制晶体管开关电路A、B的导通与断开,晶体管开关电路A控制反激式开关电源是否给蓄电池充电;晶体管开关电路B控制蓄电池是给负载供电。STM32控制系统通过串口向NB-IOT模块收发数据,NBIOT模块再将数据上传至OneNet云平台。
(4)系统的控制逻辑:
当市电供电正常时,通过反激式开关电源给蓄电池充电,同时反激式开关电源给负载、STM32控制系统、NB-IOT模块供电,若市电供电异常(停电),STM32控制系统判断蓄电池电量,若蓄电池电量充足则由蓄电池给负载、STM32控制系统、NB-IOT模块供电。同时将市电供电状态、蓄电池的电量通过NB-IOT模块上传至OneNet云平台,设备上的指示灯指示设备工作状态、蓄电池是否窃电等信息。用户可以查看设备指示灯,或在OneNet云平台在线查看系统运行状态,来实时监测电力供应情况。
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