本发明专利技术公开了一种基于CAN总线的分布式电气负载控制装置，主要解决某些电气负载控制方式设计复杂、维护困难、扩展性低的问题。该装置主要由若干电气负载控制SSPC电路与供电电源模块组成，每个SSPC电路由节点通信电路、数据处理电路和开关控制电路依次连接组成。其中，节点通信电路用于实现SSPC电路与上位PC机的通信；数据处理电路用于对节点通信电路发来的上位PC机指令数据进行校验内和移位提取处理；开关控制电路根据提取的有效指令控制负载电源的通/断，电源模块为SSPC电路中的元器件提供+5V供电。该装置开放性好，扩展性强，可靠性高，经济实惠，适用范围广，能够用于飞机、汽车等包含大量电气负载的应用实体中。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电子设备
，特别涉及电气负载的控制装置，可用于对飞机、汽 车、智能楼宇的仪器设备的控制。
技术介绍
随着科学技术的不断发展，越来越多的电子仪器设备被集成在飞机、汽车、智能楼 宇等应用载体之中，为了解决给不同的设备分配相应的电源供电的问题，配电技术应运而 生，而电气负载控制技术是配电技术的核心。常规配电系统中的电气负载控制方式为离散信号控制线方式，属于传统结构类 型，需要大量的连接控制导线、接插件和断路器，设计复杂、维护困难、元器件数量繁多、导 线线束过多过粗，如某大型客机的配电和控制用的电缆长达20万米以上，重约2吨多，断路 器多达900多个，维护和检修十分困难。为了克服常规电气负载控制方式的种种缺点，出现了一些新型的电气负载控制装 置。如申请号为200810041250. 4的“一种通信基站电源的负载管理系统及方法”采用了附 带配电屏的负载管理系统，该系统由于其上位控制PC并不是通过通信总线经由控制系统 直接作用于电气负载，因此，系统的灵活性与可扩展性比较差，一旦有新的电气负载加入就 需要对整个系统的拓扑结构进行调整。又如申请号为200710172765. 3的“一种远程直流负 载控制器”，该装置内有一颗处理器通过外总线与上位控制PC通信，通过内总线控制各智能 开关的通/断，虽然这种控制器的灵活性和可扩展性有所提高，但是相对结构比较复杂，设 备成本较高，维修检测的便利性较差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述已有电气负载控制方式的种种缺点，提出一种基于 CAN总线的分布式电气负载控制装置，以实现在保证装置良好扩展性的基础上使得各种配 电系统结构简单化、线束集约化，提高系统运行的可靠性与维修检测的便利性。为实现上述目的，本专利技术包括若干并连的SSPC电路与供电电源模块，每个SSPC电路包括节点通信电路、数据处 理电路和开关控制电路，其中所述的节点通信电路主要包括CAN收发器，用于接收外部总线上的数据电平信号，并将接收的数据电平信号转换 后发送到接口隔离电路；接口隔离电路，用于接收CAN收发器发送的数据电平信号，并实现电平信号的光 电隔离，将隔离后的数据信号发送给CAN控制器； CAN控制器，用于接收接口隔离电路的数据电平信号，并分析数据电平信号中的逻 辑含义； 所述的数据处理电路主要包括CAN控制器和微处理器，该CAN控制器提取上位机发送来的指令信息中的有效数发送给微处理器；微处理器接收CAN控制器输入的数据信号 并对其进行数据校验、移位提取指令数据；所述的开关控制电路包括微处理器、驱动信号放大电路和MOSFET管开关电路，微 处理器将提取出的指令数据与控制协议进行比对，并输出控制驱动信号到驱动信号放大电 路；驱动信号放大电路将控制驱动信号放大后输出到MOSFET管开关电路；MOSFET管开关电 路受控于放大后的控制驱动信号，根据控制驱动信号电平的高低控制负载电源的通/断。上述分布式电气负载控制装置，其中SSPC电路中的接口隔离电路主要由第一光 耦隔离器OPl和第二光耦隔离器0P2组成，第一光耦隔离器OPl对CAN收发器发送的信号 进行光电隔离之后传送到CAN控制器；第二光耦隔离器0P2对CAN控制器发送的信号进行 光电隔离之后传送到CAN收发器。上述分布式电气负载控制装置，其中开关控制电路中的驱动信号放大电路由 LMl 58放大器及其外围器件组成，该电路将微处理器输出的逻辑高电平进行增益放大，用于 输出到负载电源开关电路，驱动MOSFET管的导通。本专利技术结合电气负载控制技术与计算机网络及通信技术，具有如下优点1)通信控制总线采用CAN总线，每帧有效字节数最多为8个，并有CRC校验措施， 数据出错率低；2)接收发送信息的CAN控制器和CAN收发器价格便宜，实用性强，经济实惠，节约 造价和能源；3)CAN总线只有两根导线，系统扩充时，直接将新节点挂接在总线上即可，改型灵 活，其实际节点数目最多能达到110个；4)系统具有信号隔离电路，有效抑制环境的电磁噪声干扰，安全性强、可靠性高；5)驱动信号放大电路结构简约，维护便利性好；6)MOSFET管开关电路耐电流冲击强度大，工作寿命长，功耗小；7)DC-DC电源转换电路适应电平范围大，输出电平稳定、可靠。附图说明图1是本专利技术的结构框图；图2是本专利技术的SSPC电路结构图；图3是本专利技术SSPC电路中的节点通信电路原理图；图4是本专利技术SSPC电路中的数据处理电路原理图；图5是本专利技术SSPC电路中的开关控制电路原理图；图6是本专利技术的电源模块电路原理图；图7是本专利技术SSPC电路中的CAN控制器接收数据流程图。具体实施例方式参照图1和图2，本专利技术主要由若干个并连的SSPC电路与电源模块组成。每个 SSPC电路都具有CAN总线通信节点，因此SSPC电路能够通过外部CAN总线与上位PC机进 行通信，电源模块能够将外接的+28V电源转换成为SSPC电路上器件芯片工作所需的+5V 工作电压。每个SSPC电路具有相同的电路结构，如图2所示，它由节点通信电路、数据处理电路与开关控制电路依次连接组成，具体连接关系为节点通信电路的第二输出端对应 连接数据处理电路的第一输入端；节点通信电路的第二输入端接数据处理电路的第一输出 端；数据处理电路的输出端接开关控制电路的输入端。其中，该电路中的节点通信电路通过 外部CAN总线与配有CAN总线适配器的上位PC机进行连接通信。参照图3，本专利技术SSPC电路中的节点通信电路包括CAN收发器、光电隔离电路与 CAN控制器三部分。CAN收发器的CH端与CAN总线的隐性线路连接，CL端与CAN总线的显 性线路相连，发送端TX与光耦隔离电路中的第一光耦隔离器OPl的输入端相连，CAN总线 接收数据信号经过光电隔离之后，进入CAN控制器的接收端RX0，同样，CAN控制器的发送端 TXO与光耦隔离电路中的第二光耦隔离器0P2的输入端相连，CAN总线发送数据信号经过光 电隔离之后，进入CAN收发器接收端TX。其中，由于使用TXO与RXO作为CAN控制器的发送 端与接收端，因此，为了保证参考电平的精准，CAN控制器的RXl接电源+5V。此外，在CAN 控制器与光耦隔离器的连接端口之间均串接限流电阻；光耦隔离器与CAN收发器的连接端 口之间也串接着限流电阻，CAN控制器的时钟是外部晶振时钟，晶振电路连接于CAN控制器 的XTALl端和XTAL2端之间。该电路中的CAN收发器选用Wiilips公司的PCA82C250芯片， CAN控制器选用Philips公司的SJA1000芯片，光耦隔离器选用6N137，但不限于这些型号。参照图4，本专利技术SSPC电路中的数据处理电路主要由CAN控制器SJA1000与89C51 微处理器组成。CAN控制器的8个读写口 AD0-AD7与微处理器的8个IO管脚相连，微处理 器通过地址操作，将存于CAN控制器接收缓存区里的数据通过读写口读出，首先对读出的 数据进行校验处理，再将校验无误后的数据进行移位处理，提取出有效的上位PC机指令数 据，并按照设定的协议比对分析提取出来的有效指令数据，根据指令执行相应的操作。此 外，CAN控制器的RST复位端和INT初始化端分别与微处理器的RST复位端与INT初始化端 相连，CA本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于ＣＡＮ总线的分布式电气负载控制装置，包括若干并连的ＳＳＰＣ电路与供电电源模块，每个ＳＳＰＣ电路包括节点通信电路、数据处理电路和开关控制电路，其特征在于：所述的节点通信电路主要包括：ＣＡＮ收发器，用于接收外部总线上的数据电平信号，并将接收的数据电平信号转换后发送到接口隔离电路；接口隔离电路，用于接收ＣＡＮ收发器发送的数据电平信号，并实现电平信号的光电隔离，将隔离后的数据信号发送给ＣＡＮ控制器；ＣＡＮ控制器，用于接收接口隔离电路的数据电平信号，并分析数据电平信号中的逻辑含义；所述的数据处理电路主要包括ＣＡＮ控制器和微处理器，该ＣＡＮ控制器提取上位机发送来的指令信息中的有效数发送给微处理器；微处理器接收ＣＡＮ控制器输入的数据信号并对其进行数据校验、移位提取指令数据；所述的开关控制电路包括微处理器、驱动信号放大电路和ＭＯＳＦＥＴ管开关电路，微处理器将提取出的指令数据与控制协议进行比对，并输出控制驱动信号到驱动信号放大电路；驱动信号放大电路将控制驱动信号放大后输出到ＭＯＳＦＥＴ管开关电路；ＭＯＳＦＥＴ管开关电路受控于放大后的控制驱动信号，根据控制驱动信号电平的高低控制负载电源的通／断。
【技术特征摘要】
1.一种基于CAN总线的分布式电气负载控制装置，包括若干并连的SSPC电路与供电电 源模块，每个SSPC电路包括节点通信电路、数据处理电路和开关控制电路，其特征在于所述的节点通信电路主要包括CAN收发器，用于接收外部总线上的数据电平信号，并将接收的数据电平信号转换后发 送到接口隔离电路；接口隔离电路，用于接收CAN收发器发送的数据电平信号，并实现电平信号的光电隔 离，将隔离后的数据信号发送给CAN控制器；CAN控制器，用于接收接口隔离电路的数据电平信号，并分析数据电平信号中的逻辑含义；所述的数据处理电路主要包括CAN控制器和微处理器，该CAN控制器提取上位机发送 来的指令信息中的有效数发送给微处理器；微处理器接收CAN控制器输入的数据信号并对 其进行数据校验、移位提取指令数据；所述的开关控制电路包括微处理器、驱动信号放大电路和MOSFET管开关电路...
【专利技术属性】
技术研发人员：相征，任鹏，齐佩汉，冀晗，苑峰，汤书苑，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：87
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