[實用新型]一種CAN總線控制的電源開關

無效

• 申請號: 200720139203.4
• 申請日: 2007-02-06
• 公開（公告）號: CN201035402Y
• 公開（公告）日: 2008-03-12
• 發明（設計）人: 江望
• 申請（專利權）人: 江望
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本人開發了一種CAN總線控制的電源開關，說明如下：

技術領域

隨著計算機技術和通訊技術的快速發展，自動化控制是信息時代發展的必然趨勢。本電源開關是基于CAN總線控制與通訊技術的電源控制元件，主要應用于電源的數字化控制。

技術背景

在目前的工業現場控制系統中，固態繼電器的應用很廣泛，2006年中國就生產了約19億個各種繼電器。但它們絕大多數都沒有數字化控制功能，對分散的電源點進行控制時，只能布設控制電纜，一條控制線對應一個繼電器，常常需要多芯控制電纜，有時要用到多達48芯的控制電纜，施工復雜，也大量浪費了銅材，且控制距離較短。

因此非常需要有一種數字化控制的電源開關，要求它可以使用最簡單的兩芯控制總線實現控制多個開關，便于現場多個開關在各個地點分散安裝，統一控制。

兩芯的雙絞線通訊總線有很多，有RS485、RS232，以及CAN、HART、LONWORK、PROFIBUS、FF、MODBUS等現場總線標準……

經過調查研究與技術分析，BOSCH公司開發的CAN總線(Controller?Area?Network)，以較低的成本、較高的實時處理能力和在惡劣的強電磁干擾環境下可靠的工作，美國許多企業已將CAN作為內部總線應用在生產線和機床上。同時，由于CAN總線可以提供較高的安全性，因此在醫療領域、紡織機械和電梯控制中也得到廣泛應用。

CAN總線以報文為單位進行數據傳送，報文的優先級結合在11位標識符中，具有最低二進制數的標識符有最高的優先級。這種優先級一旦在系統設計時被確立后就不能再被更改。總線讀取中的沖突可通過位仲裁解決。CAN的這種非破壞性解決總線存取沖突的方法，確保在不傳送有用消息時總線不被占用。甚至當總線在重負載情況下，CAN這種以消息內容為優先的總線存取也被證明是一種可靠有效的系統。

一條CAN總線上，可以掛接110個標準的CAN節點，節點連接方式靈活。傳輸距離遠，當信號傳輸距離達到10Km時，CAN總線仍可提供高達50Kbit/s的數據傳輸速率。而且，CAN總線可靠性高，誤碼率低于10^-8，技術成熟，全世界數以千萬的汽車在使用，應用廣泛，芯片生產量大，成本相對較低。

根據以上分析，本人開發的電源開關的控制通訊決定使用CAN總線技術，它的特點是可靠、成熟，速度較快、傳輸距離遠、組網方式靈活。目前市場上雖然有CAN節點元件，也有固態繼電器，但如果應用于電源控制，則需多個組件、另備直流5V電源，安裝復雜，難度大。因此，本人開發了這種帶CAN控制接口的電源開關，它是一個獨立的元件。

實用新型內容

本人經過技術研究與市場調查，現開發了一種CAN總線控制的電源開關，目的是提供一種能通過一條兩芯線纜進行數字化控制、結構簡單、安全、體積小、成本低的電源控制開關。

這種開關主要由可控開關、CAN節點、CAN節點電源和外圍的輔助電路組成。說明如下：

(1)可控開關選用了固態繼電器SSR(SOLIDSTATE?RELAYS)，根據被控電源的電壓、電流要求，選用對應規格的固態繼電器。

固態繼電器主要有以下特點：

1、技術先進并已經走向成熟，應用廣泛；

2、它的控制電壓低、控制電流較小，一般為3-5V，20-50mA；

3、無觸點，安全可靠性高；

4、無噪音；

5、壽命長，開關次數可達可達10⁸以上；

6、體積小，一個單相250V，10-40A的固態繼電器體積為57*44*24mm；

7、成本也較低。一個AC220V/10A的固態繼電器的市場價格為20元左右一個，市場前景較好。

它也有一些缺點：導通后的管壓降大，有一定發熱量；關斷后仍可有數微安至數毫安的漏電流；過載能力低。但這些都是小問題，不影響它的推廣使用。

(2)CAN節點的設計

在本設計方案中，對CAN電源開關的傳輸控制與響應等指令信號只有幾個字節，數據量很小，而且CAN總線又是一個非常成熟可靠的技術，數據傳輸距離與速率、可靠性方面沒有困難，關鍵的要求在于：體積小、成本低。

本方案CAN節點芯片主要包括三個，說明如下：1、CAN收發器：使用芯片MCP2551；2、CAN控制器：MCP2515；3、CPU(單片機)使用了AVRATmega16；以上芯片與輔助電路組成一個完整的微型嵌入式控制系統。

(3)CAN節點電源