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        UPS斷電響應(yīng)通信模塊

        2021-03-10 07:11:04合肥市第一中學(xué)蘇權(quán)錦
        發(fā)明與創(chuàng)新 2021年6期
        關(guān)鍵詞:機軟件市電斷電

        ■合肥市第一中學(xué) 蘇權(quán)錦

        2019 年暑假,我在寫實習(xí)報告時突然停電了,來電之后電腦無法開機,我的實驗報告永遠(yuǎn)地消失了。后來我換了一塊硬盤,電腦才能正常啟動。這次丟失數(shù)據(jù)的意外事件深深地觸動了我,我決定探究如何解決電腦突然斷電、丟失數(shù)據(jù)的問題。

        在此過程中,我發(fā)現(xiàn)了UPS 系統(tǒng)無法實現(xiàn)安全關(guān)機的弊端,進(jìn)而想到解決因UPS 電量不足導(dǎo)致計算機斷電的方法,并開發(fā)出一種UPS 斷電響應(yīng)通信模塊(以下簡稱通信模塊),用于電源斷電檢測,實現(xiàn)計算機安全關(guān)機。

        一、UPS 原理

        UPS 即不間斷電源,在電網(wǎng)異常的情況下可不間斷地為負(fù)載電器提供電源。UPS系統(tǒng)由濾波電路、整流器、充電器、電池組、逆變器、旁路開關(guān)等構(gòu)成。

        當(dāng)市電中斷時,在極短的時間內(nèi),由UPS內(nèi)置的電池組經(jīng)逆變器轉(zhuǎn)換為交流電,為用電設(shè)備持續(xù)提供電源。

        圖1 市電中斷UPS 能量流向系統(tǒng)圖

        二、設(shè)計方案

        通信模塊由設(shè)備硬件和設(shè)備固件組成,并與上位機軟件(指安裝在與通信模塊連接的計算機上的通信軟件)協(xié)同工作。

        上位機軟件隨計算機啟動自動運行,并自動讀取用戶設(shè)置的通信模塊識別信息、指令發(fā)送時間間隔等參數(shù),按照上述參數(shù)自動連接通信模塊并保持通信。

        當(dāng)市電中斷時,UPS 由內(nèi)置電池組向計算機供電,通信模塊檢測到市電中斷,上位機軟件按照用戶設(shè)置的時間間隔向通信模塊發(fā)送指令,當(dāng)連續(xù)查詢到市電中斷信息后,調(diào)用對應(yīng)的程序自動關(guān)閉計算機。模塊工作方式如圖2 所示,其中紅色為AC 220V 電路,藍(lán)色為通信電路,綠色為DC 5V 電路。

        圖2 通信模塊運行示意圖

        設(shè)備由外殼、USB 接口、51 單片機芯片STC15W204、USB 轉(zhuǎn)TTL 芯片CH340N、光耦芯片LTV354、LED 指示燈等組成。USB 接口用于連接計算機。USB 轉(zhuǎn)TTL 芯片用于與計算機、單片機通信。51 單片機用于檢測市電,向上位機發(fā)送市電檢測信息。

        Micro USB 連接5V 電源,考慮到大量淘汰的智能手機采用該接口,可采用此類具有Micro USB 接口的充電器為設(shè)備提供市電檢測的電源輸入,既可利用淘汰手機的充電器,降低成本,又能避免重復(fù)生產(chǎn)電源帶來的環(huán)境污染和能源消耗。實物如圖3所示。

        圖3 通信模塊實物圖

        三、創(chuàng)新點

        1.電子元件較少,選用的元件穩(wěn)定可靠,故障率低。簡化固件設(shè)計,上位機軟件設(shè)計充分考慮了意外狀況,工作可靠性高。

        2.具有市電在線指示燈,同時作為檢修指示燈,方便觀察工作狀態(tài)。上位機軟件界面設(shè)計簡單,使用方便。

        3.硬件設(shè)計在保證功能的同時減少元件、減小體積,造價低廉,又采用的是廢舊電源,更加環(huán)保。

        4.除借助通信模塊實現(xiàn)關(guān)機功能外,也可作為智能UPS 系統(tǒng)的備份檢測裝置。另外,在上位機軟件設(shè)計中可增強對數(shù)據(jù)保護(hù)的設(shè)計,加強數(shù)據(jù)保護(hù),或構(gòu)建可實現(xiàn)更多功能的通信模塊系統(tǒng)。

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