CN103076512B - 一种开关量检测电路 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种开关量检测电路，包括单片机MCU，三路分压电路和一路限幅电路组成，其中两路分压电路一端分别与开关K1的两个不动端连接，另一路分压电路的一端与直流电源B1的正极连接；三路分压电路的另一端分别与限幅电路相连接；分压电路对直流电源B1的正极电压及开关K1的不动端的电压进行分压，再与限幅电路的限幅值进行比较从而形成输出电压并分别输出单片机MCU，单片机MCU根据各路的电压输入量对开关的位置状态进行判断。发明旨在克服现有技术中的不足，提供一种结构简单可靠、成本低、可适用于大功率开关信号中的开关量检测的电路。

Description

一种开关量检测电路

技术领域

本发明属于电变量测量领域，具体涉及一种可以检测开关位置状态的电子电路。

背景技术：

传统的开关量检测电路，为了消除开关端和电源端可能存在的信号干扰，需要在开关检测电路中设置抗干扰电阻，设置的方法为在开关和电源的输入端连接一个电阻，电阻的另一端接地，这样的电路结构可以适用于小功率的开关量检测。而一旦电路需要承受大功率的电流时，这种电路结构就存在其弊端，因为在电路工作的过程中，抗干扰电阻需要实时承受全部的电源电压和开关量电压，这就要求抗干扰电阻需要为大功率电阻，而若采用大功率电阻，则电路的制造成本就会升高，而且大功率电阻的封装体积较大，会增大整个电路的占用空间，因此传统的开关量检测电路需要进行改进设计。

发明内容：

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种结构简单可靠、成本低、可适用于大功率开关信号中的开关量检测的电路。

其技术方案为：

直流电源B1的负极接地，正极与开关K1的动端、第一电容C1一端、第一电阻R1的一端相连接，第一电容C1的另一端接地，第一电阻R1的另一端接第二电容C2的一端、第二电阻R2的一端、第一二极管D1的阳极，第二电容C2的另一端接地，第二电阻R2的另一端接地；开关K1的第一不动端1接第三电容C3的一端、第三电阻R3的一端，第三电容C3的另一端接地，第三电阻R3的另一端接第四电阻R4的一端、第五电阻R5的一端，第四电阻R4的另一端接地，第五电阻R5的另一端接第四电容C4的一端、第二二极管D2的阳极，第四电容C4的另一端接地；开关K1的第二不动端2接第五电容C5的一端、第六电阻R6的一端，第五电容C5的另一端接地，第六电阻R6的另一端接第七电阻R7的一端、第八电阻R8的一端，第七电阻R7的另一端接地，第八电阻R8的另一端接第六电容C6的一端、第三二极管D3的阳极；第一二极管D1连接至单片机MCU引脚M1，第二二极管D2连接至单片机MCU引脚M2，第三二极管D3的阳极连接至单片机MCU引脚M3，第一二极管D1的阴极、第二二极管D2的阴极、第三二极管D3的阴极与第七电容C7的一端、三极管T1的发射极、第九电阻R9的一端相连接，三极管T1为PNP型三极管，第七电容C7的另一端接地，第九电阻R9的另一端接电压源VCC；第四二极管D4的阳极接电压源VCC，第四二极管D4的阴极接第五二极管D5，第五二极管D5的阴极接三极管T1的基极、第十电阻R10的一端，第十电阻R10的另一端接地，三极管T1的集电极接地。

开关K1的第三不动端3不连接电路。

电压源VCC的幅值为5V。

第三电阻R3的阻值等于第六电阻R6的阻值，第四电阻R4的阻值等于第七电阻R7的阻值，第五电阻R5的阻值等于第八电阻R8的阻值，第三电容C3的容值与第五电容C5的容值相同，第四电容C4的容值与第六电容C6的容值相同。

单片机MCU的M1引脚需为AD引脚，M2和M3引脚则为I/O引脚即可。

相比于传统的开关量检测电路，本发明具有显著的优点和有益效果，具体体现为：

1.该开关量检测电路通过电容接地滤除干扰信号，且在电路中设置限幅电阻，从而使该电路可以适用于大功率信号中的开关量检测。

2.该开关量检测电路采用电阻分压，电容滤波的电路结构，从而不需要使用直接承受电源电压的抗干扰电阻，从而使整个电路的功耗减小，提高的电路的安全性、可靠性、和成本，并减少了电路的封装体积。

3.该开关量检测电路在对开关量进行检测的同时，同时检测电源电压，从而保证了对开关量检测和判断不因电源故障和异常而出现偏差。

附图说明

图1是本发明的开关量检测的电路图。

具体实施方式

以下结合附图来叙述本发明的具体实施方式，以下结合附图对本发明实施例做进一步详述，以下关于本发明的实施方式的描述只是示例性，并不是为了限制本发明的所要保护的主题，对于本发明所描述的实施例还存在的其他在权利要求保护范围内的变化，都属于本发明所需要保护的主题。

如附图1，直流电源B1的负极接地，正极与开关K1的动端、第一电容C1一端、第一电阻R1的一端相连接，第一电容C1的另一端接地，第一电阻R1的另一端接第二电容C2的一端、第二电阻R2的一端、第一二极管D1的阳极，第二电容C2的另一端接地，第二电阻R2的另一端接地；开关K1的第一不动端1接第三电容C3的一端、第三电阻R3的一端，第三电容C3的另一端接地，第三电阻R3的另一端接第四电阻R4的一端、第五电阻R5的一端，第四电阻R4的另一端接地，第五电阻R5的另一端接第四电容C4的一端、第二二极管D2的阳极，第四电容C4的另一端接地；开关K1的第二不动端2接第五电容C5的一端、第六电阻R6的一端，第五电容C5的另一端接地，第六电阻R6的另一端接第七电阻R7的一端、第八电阻R8的一端，第七电阻R7的另一端接地，第八电阻R8的另一端接第六电容C6的一端、第三二极管D3的阳极；第一二极管D1连接至单片机MCU引脚M1，第二二极管D2连接至单片机MCU引脚M2，第三二极管D3的阳极连接至单片机MCU引脚M3，第一二极管D1的阴极、第二二极管D2的阴极、第三二极管D3的阴极与第七电容C7的一端、三极管T1的发射极、第九电阻R9的一端相连接，三极管T1为PNP型三极管，第七电容C7的另一端接地，第九电阻R9的另一端接电压源VCC；第四二极管D4的阳极接电压源VCC，第四二极管D4的阴极接第五二极管D5，第五二极管D5的阴极接三极管T1的基极、第十电阻R10的一端，第十电阻R10的另一端接地，三极管T1的集电极接地。

开关K1的第三不动端3不连接电路。电压源VCC的幅值为5V。

第三电阻R3的阻值等于第六电阻R6的阻值，第四电阻R4的阻值等于第七电阻R7的阻值，第五电阻R5的阻值等于第八电阻R8的阻值，第三电容C3的容值与第五电容C5的容值相同，第四电容C4的容值与第六电容C6的容值相同。

M1引脚需为单片机MCU的AD引脚，M2和M3引脚则为单片机内I/O引脚即可。

单片机将M1引脚的输入电压进行AD转换，从而读取出当前直流电源B1的电压值；而对M2、M3的引脚的输入电压进行高低电平的判断。

根据电路结构，因为电压源VCC的电压为5V，第四二极管D4的压降为0.7V，第五二极管D5的压降为0.7V，故第五二极管D5的阴极端的电压为3.4V；三极管T1的发射极与基极间的压降为0.7V，故三极管T1的发射极端的电压为4.3V，即第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3的阴极端的电压为4.3V。当第一二极管D1导通时，需要阳极电压大于等于5V，而输入单片机的电压则为5V；当第一二极管D1截止时，阳极电压小于5V，输入单片机的电压为阳极当前电压。

设直流电源B1的电压在正常工作时的最低电压为nV。则电路参数需满足n·R2/(R1+R2)≥5、n·R4/(R4+R3)≥5、n·R7/(R6+R7)≥5。则当开关K1的动端拨至第一不动端1时，单片机MCU的M1引脚输入电压为5V，M2引脚输入电压为5V，M3引脚输入电压为0V；当开关K1的动端拨至第二不动端2时，单片机MCU的M1引脚输入电压为5V，M2引脚输入电压为0V，M3引脚输入电压为5V；当开关K1的动端拨至第二不动端3时，单片机MCU的M1引脚输入电压为5V，M2引脚输入电压为0V，M3引脚输入电压为0V。

当M1引脚输入电压为5V时，单片机MCU对M1引脚的输入电压进行A/D转换后判断直流电源B1故障，单片机MCU对开关K1的状态进行判断。当M2、M3引脚的输入电压依次为5V和0V时，即M2引脚为高电平、M1引脚为低电平时，单片机MCU判断开关K1拨至第一不动端1；当M2、M3引脚的输入电压为依次0V和5V时，即M2引脚为低电平、M1引脚为高电平时，单片机MCU判断开关K1拨至第二不动端2；当M2、M3引脚的输入电压依次为0V和0V时，即M2引脚为高电平、M1引脚为低电平时，单片机MCU判断开关K1拨至第三不动端3。

若直流电源B1出现欠压等故障而低于nV，即低于上文所设定的正常工作时的最低电压时，则n·R2/(R1+R2)<5、n·R4/(R4+R3)<5、n·R7/(R6+R7)<5。此时，M1引脚的输入电压小于5V，单片机MCU对M1引脚的输入电压进行A/D转换后判断直流电源B1故障，故对于M2、M3的输入电压不做判断，从而防止在直流电源B1故障时出线对开关K1的检测错误。

对于为本发明的示范性实施例，应当理解为是本发明的权利要求书的保护范围内其中的某一种示范性示例，具有对本领域技术人员实现相应的技术方案的指导性作用，而非对本发明的限定。

Claims (5)

1.一种开关量检测电路，其特征在于：直流电源B1的负极接地，正极与开关K1的动端、第一电容C1一端、第一电阻R1的一端相连接，第一电容C1的另一端接地，第一电阻R1的另一端接第二电容C2的一端、第二电阻R2的一端、第一二极管D1的阳极，第二电容C2的另一端接地，第二电阻R2的另一端接地；开关K1的第一不动端1接第三电容C3的一端、第三电阻R3的一端，第三电容C3的另一端接地，第三电阻R3的另一端接第四电阻R4的一端、第五电阻R5的一端，第四电阻R4的另一端接地，第五电阻R5的另一端接第四电容C4的一端、第二二极管D2的阳极，第四电容C4的另一端接地；开关K1的第二不动端2接第五电容C5的一端、第六电阻R6的一端，第五电容C5的另一端接地，第六电阻R6的另一端接第七电阻R7的一端、第八电阻R8的一端，第七电阻R7的另一端接地，第八电阻R8的另一端接第六电容C6的一端、第三二极管D3的阳极；第一二极管D1连接至单片机MCU引脚M1，第二二极管D2连接至单片机MCU引脚M2，第三二极管D3的阳极连接至单片机MCU引脚M3，第一二极管D1的阴极、第二二极管D2的阴极、第三二极管D3的阴极与第七电容C7的一端、三极管T1的发射极、第九电阻R9的一端相连接，三极管T1为PNP型三极管，第七电容C7的另一端接地，第九电阻R9的另一端接电压源VCC；第四二极管D4的阳极接电压源VCC，第四二极管D4的阴极接第五二极管D5，第五二极管D5的阴极接三极管T1的基极、第十电阻R10的一端，第十电阻R10的另一端接地，三极管T1的集电极接地。

2.根据权利要求1所述的开关量检测电路，其特征在于：所述开关K1的第三不动端3不连接电路。

3.根据权利要求1所述的开关量检测电路，其特征在于：所述电压源VCC的幅值为5V。

4.根据权利要求1所述的开关量检测电路，其特征在于：所述第三电阻R3的阻值等于第六电阻R6的阻值，第四电阻R4的阻值等于第七电阻R7的阻值，第五电阻R5的阻值等于第八电阻R8的阻值，第三电容C3的容值与第五电容C5的容值相同，第四电容C4的容值与第六电容C6的容值相同。

5.根据权利要求1所述的开关量检测电路，其特征在于：所述单片机MCU的M1引脚需为AD引脚，M2和M3引脚则为I/O引脚即可。