Управляемый распределитель нагрузки

Полезная модель относится к управляемым распределителям питания, которые используются для распределения и управления электропитанием (вкл./выкл.) различных устройств и контроля параметров энергопотребления. Данный вид управляющих устройств применяется в энергообеспечении дата-центров, узловых групп оборудования и удаленных объектов инфраструктуры оператора связи.

Управляемый распределитель нагрузки, содержащий блок выходных розеток, блок измерения нагрузки, вход которого соединен с выходом блока выходных розеток, блок управляемых реле, выход которых соединен с первым входом блока выходных розеток, блок ключей, выход которого соединен с входом блока управляемых реле, блок дистанционного контроля и управления, первый вход/выход которого соединен с LAN сетью, второй выход - с входом блока ключей, а второй вход - с первым выходом блока измерения нагрузки, дополнительно введены блок управления мощностью, выход которого соединен со вторым входом блока выходных розеток, источник бесперебойного питания, первый выход которого соединен со вторым входом блока управления мощностью, блок ввода информации, первый вход которого соединен со вторым выходом блока измерения нагрузки, второй вход - с третьим выходом блока дистанционного контроля и управления, а третий вход - со вторым выходом источника бесперебойного питания, блок вывода информации, первый выход которого соединен с первым входом блока управления мощностью, второй выход - с третьим входом блока дистанционного контроля и управления, а третий выход - с входом источника дистанционного питания, оперативное запоминающее устройство, постоянное запоминающее устройство, блок индикации, микроконтроллер, связанный шиной адреса и данных с оперативным запоминающим устройством, постоянным запоминающим устройством, блоками ввода/вывода информации и блоком индикации.

Полезная модель относится к управляемым распределителям питания, которые используются для распределения и управления электропитанием (вкл./выкл.) различных устройств и контроля параметров энергопотребления. Данный вид управляющих устройств применяется в энергообеспечении дата-центров, узловых групп оборудования и удаленных объектов инфраструктуры оператора связи.

Наиболее близкой к описываемой модели является управляемый распределитель нагрузки фирмы Shanghai Quanjin (Китай) (). содержащий блок выходных розеток, блок измерения нагрузки, вход которого соединен с выходом блока выходных розеток, блок управляемых реле, выход которых соединен с первым входом блока выходных розеток, блок ключей, выход которого соединен с входом блока управляемых реле, блок дистанционного контроля и управления, первый вход/выход которого соединен с LAN сетью, второй выход - с входом блока ключей, а второй вход - с первым выходом блока измерения нагрузки (прототип).

Однако данное устройство не обеспечивает работу при отключении сетевого питания и распределение нагрузки по каждой розетке.

Цель полезной модели - обеспечение бесперебойной работы устройства, управление распределением нагрузки по каждой розетке и контроль их состояния.

Поставленная цель достигается тем, что в управляемый распределитель нагрузки, содержащий блок выходных розеток, блок измерения нагрузки, вход которого соединен с выходом блока выходных розеток, блок управляемых реле, выход которых соединен с первым входом блока выходных розеток, блок ключей, выход которого соединен с входом блока управляемых реле, блок дистанционного контроля и управления, первый вход/выход которого соединен с LAN сетью, второй выход - с входом блока ключей, а второй вход - с первым выходом блока измерения нагрузки, дополнительно введены блок управления мощностью, выход которого соединен со вторым входом блока выходных розеток, источник бесперебойного питания, первый выход которого соединен со вторым входом блока управления мощностью, блок ввода информации, первый вход которого соединен со вторым выходом блока измерения нагрузки, второй вход - с третьим выходом блока дистанционного контроля и управления, а третий вход - со вторым выходом источника бесперебойного питания, блок вывода информации, первый выход которого соединен с первым входом блока управления мощностью, второй выход - с третьим входом блока дистанционного контроля и управления, а третий выход - с входом источника дистанционного питания, оперативное запоминающее устройство, постоянное запоминающее устройство, блок индикации, микроконтроллер, связанный шиной адреса и данных с оперативным запоминающим устройством, постоянным запоминающим устройством, блоками ввода/вывода информации и блоком индикации.

Сравнение с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием новых блоков и их связями между ними. Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию «новизна».

Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что перечисленные элементы, используемые в блоках, являются известными, однако их введение в указанной связи с остальными элементами приводит к расширению функциональных возможностей системы.

Это подтверждает соответствие технического решения критерию «существенные отличия».

На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого устройства, на фиг.2 - блок управления мощностью.

Рассматриваемое устройство включает: микроконтроллер 1, источник бесперебойного питания (ИБП) 2, блок выходных розеток (БВР) 3, блок дистанционного контроля и управления (БДКУ) 4, блок измерения нагрузки (БИН) 5, блок управления мощностью (БУМ) 6, блок вывода информации 7, блок ввода информации 8, блок индикации 9, шину адреса и данных 10, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 11, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 12.

Управляемый распределитель нагрузки работает следующим образом.

В начальном состоянии все розетки отключены. При необходимости подключения i-ой розетки блока выходных розеток 3 команда подается по LAN сети в блок дистанционного контроля и управления 4. При этом срабатывает i-й ключ в блоке ключей 13 и включается i-e реле в блоке управляемых реле 14, контакты которого подключают питающее напряжение к i-й розетке и сигнализируют ее подключение через блок дистанционного контроля и управления 4. При подключении нагрузки к i-й розетке в блоке измерения нагрузки 5 вычисляется ток потребления, значение которого передается в блок дистанционного контроля и управления 4, а также через блок ввода информации 8 в микроконтроллер 1 и далее через шину адреса и данных 10 и блок вывода информации 7 в блок дистанционного контроля и управления 4, а затем по LAN сети контролирующему органу.

Программное обеспечение, заложенное в памяти микроконтроллера 1, обеспечивает вычисление по току потребления израсходованной электроэнергии, аналогично счетчикам электроэнергии. Данная информация также отображается по каждой i-ой розетке в блоке индикации 9 вместе с отображением статуса розеток (вкл./выкл.).

Общая нагрузка, которая может быть подключена к N управляемым розеткам, определяется допустимым максимальным током I_max .

Первоначально нагрузка на всех розетках определяется током I_i=I_max/N Если при подключении нагрузки к одной из розеток , то распределение общего тока по оставшимся N-1 розеткам будет соответствовать величине ; (i=1, N-1)

Если подключена нагрузка к k (k<N) розеткам, то нагрузка на оставшиеся N-k розетки будет распределена согласно выражению

Все вычисления проводятся в микроконтроллере 1. Возможная реализация блока управления мощностью 6 представлена на фиг.2. В качестве управляющего элемента используется симистор.

Неотъемлемой частью заявляемого устройства является источник бесперебойного питания (ИБП) 2, который поддерживает питание всех розеток в случае пропадания напряжения в централизованной сети. ИБП 2 также находится под контролем блока 4 через цепи: блок 8 - микроконтроллер 1 - блок 7 - блок 4 - LAN сеть. При этом осуществляется контроль уровня зарядки батарей, непосредственно их зарядка и сигнализация режимов работы ИБП 2.

Блок измерения нагрузки 5 может быть выполнен с использованием датчиков тока на эффекте Холла, датчиков тока компенсационного типа, либо на микросборке ACS712.

Блок дистанционного контроля и управления 4 представляет собой активное сетевое устройство, производящее прием-передачу и обработку сигналов на основе сетевых протоколов (например, протоколов TCP/IP).

Микроконтроллер 1 представляет собой БИС семейства INTEL 80С51 с тактовой частотой 12-14 МГц.

Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 11 предназначено для хранения памяти данных (число розеток N, максимальный ток I_max, ток заряда батареи ИБП 2) и команд для микроконтроллера 1 и представляет собой стандартную БИС семейства INTEL 27C512 емкостью 64 кбайт.

Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 12 предназначено для хранения информации, связанной с режимом работы системы. ОЗУ подключено к системной шине адреса и данных 10 и представляет собой стандартную БИС семейства INTEL 6264 емкостью 8 кбайт.

Блоки ввода/вывода информации 7, 8 предназначены для организации 8-разрядных портов ввода/вывода сигналов логического уровня. Они подключены к системной шине 10 и представляет собой параллельный разрядный регистр.

Таким образом, рассмотренное техническое решение по реализации управляемого распределителя нагрузки обеспечивает его бесперебойную работу, контроль потребляемой мощности и беспроводный контроль вкл./выкл. розеток.

Управляемый распределитель нагрузки, содержащий блок выходных розеток, блок измерения нагрузки, вход которого соединен с выходом блока выходных розеток, блок управляемых реле, выход которых соединен с первым входом блока выходных розеток, блок ключей, выход которого соединен с входом блока управляемых реле, блок дистанционного контроля и управления, первый вход/выход которого соединен с LAN сетью, второй выход - с входом блока ключей, а второй вход - с первым выходом блока измерения нагрузки, дополнительно введены блок управления мощностью, выход которого соединен со вторым входом блока выходных розеток, источник бесперебойного питания, первый выход которого соединен со вторым входом блока управления мощностью, блок ввода информации, первый вход которого соединен со вторым выходом блока измерения нагрузки, второй вход - с третьим выходом блока дистанционного контроля и управления, а третий вход - со вторым выходом источника бесперебойного питания, блок вывода информации, первый выход которого соединен с первым входом блока управления мощностью, второй выход - с третьим входом блока дистанционного контроля и управления, а третий выход - с входом источника дистанционного питания, оперативное запоминающее устройство, постоянное запоминающее устройство, блок индикации, микроконтроллер, связанный шиной адреса и данных с оперативным запоминающим устройством, постоянным запоминающим устройством, блоками ввода/вывода информации и блоком индикации.