[发明专利]一种嵌入式设备多电源供电装置及其智能切换方法

摘要

本发明公开了一种嵌入式设备多电源供电装置及其智能切换方法，采用太阳能板、市电和蓄电池三种电源供电；通过光敏电路检测太阳能板所处环境阳光是否充足；通过电压检测电路检测各供电电源电压是否正常；通过支路供电状态检测电路检测市电和太阳能是否为异常供电状态；通过电量检测电路实时监测蓄电池的电量；通过驱动电路将控制信号连接到继电器的线圈，以控制各供电支路的通断；由MCU控制对蓄电池充电的速度和精度；通过LCD显示屏，显示当前供电电源的相关信息及实时报警信息；通过GSM模块，及时给维修人员发送故障短信。本发明能实现供电电源的无缝智能切换以及蓄电池的充、放电智能管理与控制，提高户外无人值守嵌入式设备供电的可靠性。

主权项

一种嵌入式设备多电源供电装置，其特征在于：包括太阳能板、220V市电AD/DC转换模块、蓄电池、光敏电路、第一电压检测模块、第二电压检测模块、第三电压检测模块、第一支路供电状态检测模块、第二支路供电状态检测模块、蓄电池电量检测模块、采样电阻（R1）、MOS管开关、第一肖特基二极管（D1）、第二肖特基二极管（D2）、第三肖特基二极管（D3）、第一继电器（K1）、第二继电器（K2）、第三继电器（K3）、驱动电路、电源总线模块、多电压等级输出模块、嵌入式MCU；所述太阳能板的输出端分别和第一电压检测模块的输入端、第一肖特基二极管（D1）的一端、第一支路供电状态检测模块的第一输入端相连，光敏电路和太阳能板相连，光敏电路的输出端、第一电压检测模块的输出端、第一支路供电状态检测模块的输出端分别和嵌入式MCU相连，第一肖特基二极管（D1）的另一端分别和第一支路供电状态检测模块的第二输入端、第一继电器（K1）的一端相连，第一继电器（K1）的另一端和电源总线模块相连，第一继电器（K1）的输入端经过驱动电路和嵌入式MCU相连；所述220V市电AD/DC转换模块的输出端分别和第二电压检测模块的输入端、第二肖特基二极管（D2）的一端、第二支路供电状态检测模块的第一输入端相连，第二电压检测模块的输出端和嵌入式MCU相连，第二肖特基二极管（D2）的另一端分别和第二支路供电状态检测模块的第二输入端、第二继电器（K2）的一端相连，第二继电器（K2）的另一端和电源总线模块相连，第二继电器（K2）的输入端经过驱动电路和嵌入式MCU相连；所述蓄电池的充电输入端和MOS管开关的一端相连，MOS管开关的另一端和电源总线模块相连，MOS管开关的输入端经过驱动电路和嵌入式MCU相连，蓄电池的放电输出端分别和第三电压检测模块的输入端、蓄电池电量检测模块的第一输入端、采样电阻（R1）的一端相连，第三支路供电状态检测模块的输出端和嵌入式MCU相连，采样电阻（R1）的另一端分别和第三肖特基二极管（D3）的一端、蓄电池电量检测模块的第二输入端相连，蓄电池电量检测模块的输出端和嵌入式MCU相连，第三肖特基二极管（D3）的另一端和第三继电器（K3）的一端相连，第三继电器（K3）的另一端和电源总线模块相连，第三继电器（K3）的输入端经过驱动电路和嵌入式MCU相连；所述电源总线模块和多电压等级输出模块相连；太阳能板、220V市电AD/DC转换模块和蓄电池构成三路供电电源，三路供电电源并联接入电源总线模块，经多电压等级输出模块，对外围电路及嵌入式设备供电；通过嵌入式MCU的I/O数字端口和ADC模拟端口实时检测太阳能板、220V市电AD/DC转换模块的供电状态以及蓄电池的实时电量；所述驱动电路控制三路供电电源的通断以及蓄电池的充、放电； 通过电压检测模块连接到嵌入式MCU的ADC模拟端口判断供电电源的电压值是否在设定的阈值范围内，通过支路供电状态检测模块检测220V市电AD/DC转换模块和太阳能板的供电状态，通过光敏电路检测太阳能板所处环境的光照量，将上述供电状态和光照量的逻辑信息输送至嵌入式MCU的I/O数字端口，对太阳能板进行异常供电诊断；通过嵌入式MCU的I/O数字端口控制输出PWM波信号，经过MOS开关管，对蓄电池进行充电管理，控制蓄电池充电的速度和精度，当蓄电池电量低于设定的阈值时，增大PWM波的占空比，快速充电；当蓄电池电量高于设定的阈值时，减小PWM波占空比，缓慢充电，蓄电池的电量检测信号连接到嵌入式MCU的ADC模拟端口，嵌入式MCU对蓄电池进行实时电量监测。