CN104037753A - 船用控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种船用控制装置，包括电源电路、第一电压输出电路、至少一第二电压输出电路、处理器、安全启动电路、自动关断电路和故障监控电路，处理器输出第一预设电信号至安全启动电路，安全启动电路根据第一预设电信号生成启动电信号，并将启动电信号输出至第二电压输出电路，以开启第二电压输出电路；自动关断电路接收来自处理器和/或故障监控电路的关断电信号，并根据关断电信号关断第一电压输出电路和/或第二电压输出电路。本发明提供的船用控制装置提高了船舶的安全性。

Description

船用控制装置

技术领域

本发明涉及船舶技术领域，尤其涉及一种船用控制装置。

背景技术

在船用系统中，微机通信控制中心一般直接连接开关电源，目前市场上的多数开关电源没有自动开启和关断功能或者只有一个总的开启和关断功能，但是实际应用中存在很多缺陷。例如当船用系统中的某一模块发生故障时，首先要通过主处理器控制故障指示信号灯的工作状态，然后依靠人去根据故障指示信号灯的工作状态来关断相应的输出电源，因此，从发生故障到关断输出电源之间由于人为因素会有一定的延迟性，这种延迟甚至会发生意外状况。此外，现有的船用系统在刚开启电源时，电源将对主处理器以及其他连接外设的模块(例如输入板和输出板)进行供电，由于此时刻微机通信控制中心的主处理器尚未完成初始化，所以主处理器尚不能控制其他模块，有时系统会在刚开启电源的瞬间输出错误信号，从而导致发生意外状况。

上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种船用控制装置，旨在提高船舶的安全性。

为了实现上述目的，本发明提供的船用控制装置，包括电源电路、第一电压输出电路、至少一第二电压输出电路、处理器、安全启动电路、自动关断电路和故障监控电路，其中，

所述电源电路的输出端分别与所述第一电压输出电路、第二电压输出电路、安全启动电路和自动关断电路的电源端连接，且所述第一电压输出电路的输出端与所述处理器的电源端连接；所述故障监控电路的输入端分别与所述电源电路、第一电压输出电路和第二电压输出电路的输出端连接，且所述故障监控电路的输出端与所述自动关断电路的输入端连接；所述安全启动的输入端与所述处理器的输出端连接，且所述安全启动电路的输出端与所述第二电压输出电路的输入端连接；所述处理器的输出端与所述自动关断电路的输入端连接，且所述自动关断电路的输出端分别与所述第一电压输出电路和第二电压输出电路的输入端连接；

所述处理器输出第一预设电信号至所述安全启动电路，所述安全启动电路根据所述第一预设电信号生成启动电信号，并将启动电信号输出至所述第二电压输出电路，以开启所述第二电压输出电路；

所述自动关断电路接收来自所述处理器和/或故障监控电路的关断电信号，并根据所述关断电信号关断所述第一电压输出电路和/或第二电压输出电路。

优选地，还包括远程检测调压电路，所述远程检测调压电路的电源端与所述电源电路的输出端连接，且所述远程检测调压电路的输出端分别与所述自动关断电路和第一电压输出电路的输入端连接；

所述远程检测调压电路根据预设目标点的电压值输出关断电信号至所述自动关断电路，所述自动关断电路根据所述关断电信号关断所述第一电压输出电路和/或第二电压输出电路；

所述远程检测调压电路根据预设目标点的电压值输出调压电信号至所述第一电压输出电路，所述第一电压输出电路根据所述调压电信号调节其输出电压。

优选地，还包括报警电路，所述报警电路包括触发控制模块和报警指示模块，其中，

所述触发控制模块的输入端分别与所述处理器和故障监控电路的输出端连接；

所述触发控制模块根据所述处理器和/或故障监控电路输出的触发电信号生成报警电信号，并将所述报警电信号输出至所述报警指示模块，以供所述报警指示模块发出报警指示。

优选地，所述报警指示模块包括蜂鸣音产生子电路和LED提示子电路，其中，

所述蜂鸣音产生子电路根据所述报警电信号产生蜂鸣音；

所述LED提示子电路包括LED灯，并根据所述报警电信号控制所述LED灯发光。

优选地，所述电源电路包括输入电源控制模块、用于滤波处理的滤波模块、用于防止输入电压过压和/或过流的过压/过流保护模块，以及用于生成所述安全启动电路、自动关断电路、远程检测调压电路和报警电路的工作电压的内部稳压模块；其中，

所述输入电源控制模块的输入端分别与外围主用电源和备用电源连接，并根据主用电源与备用电源输出相应电压至滤波模块，所述输入电源控制模块的输出端分别与所述故障监控电路与滤波模块的输入端连接；

所述滤波模块的输出端分别与所述过压/过流保护模块和内部稳压模块的输入端连接；

所述过压/过流保护模块的输出端分别与所述第一电压输出电路和第二电压输出电路的电源端连接；

所述内部稳压模块的输出端分别与所述安全启动电路、自动关断电路、远程检测调压电路和报警电路的电源端连接，且所述内部稳压模块的输出端与所述故障监控电路的输入端连接。

优选地，所述安全启动电路包括用于接收所述第一预设电信号的处理模块、与所述处理模块输出端连接的带通滤波模块，以及与所述带通滤波模块输出端连接的启动信号生成模块；其中，

所述处理模块对所述第一预设电信号进行处理后将其发送至带通滤波模块，所述带通滤波模块根据经过处理后的第一预设电信号输出相应电信号至启动信号生成模块，所述启动信号生成模块根据接收到的电信号生成并输出启动电信号至所述第一电压生成电路。

优选地，所述处理模块包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一比较器和第一电容，所述安全启动电路包括用于输出第一电压信号的第一电源端、用于输出第二电压信号的第二电源端和用于输出第三电压信号的第三电源端，其中，

所述第一电阻连接于所述第一电源端与所述第一比较器的负输入端之间；

所述第二电阻一端与所述第一比较器的负输入端连接，另一端接地；

所述处理器的输出端与所述第一比较器的正输入端连接，所述处理器输出第一预设电信号至所述第一比较器的正输入端；

所述第三电阻连接于所述第一电源端与所述第一比较器的正输入端之间；

所述第四电阻连接于所述第二电源端与所述第一比较器的输出端之间；

所述第一电容一端与所述第一比较器的输出端连接，另一端与所述带通滤波模块连接。

优选地，所述带通滤波模块包括第一二极管、第二二极管、第二电容和第五电阻，其中，

所述第一二极管的正极与所述处理模块输出端连接，负极接地；

所述第五电阻一端与所述第一二极管的正极连接，另一端与所述第二二极管的负极连接，所述第二二极管的正极与所述启动信号生成电路的输入端连接；

所述第二电容一端与所述第二二极管的正极连接，另一端接地。

优选地，所述启动信号生成模块包括第一稳压二极管、第六电阻和第二比较器，其中，

所述稳压二极管的正极与所述带通滤波模块的输出端连接，负极与所述第二比较器的正输入端连接；

所述第六电阻连接于所述第二电源端与所述第二比较器的正输入端之间；

所述第二比较器的负输入端与所述第一电源端连接；

所述第二比较器的输出端与所述第二电压输出电路的输入端连接，所述第二比较器的输出端输出启动电信号至所述第二电压输出电路。

优选地，所述自动关断电路包括用于关断所述第一电压输出电路的第一关断模块和用于关断所述第二电压输出电路的第二关断模块，其中，

所述第一关断模块的输入端与所述第二电压输出电路、处理器、故障监控电路和远程检测调压电路的输出端连接，所述第一关断模块根据从所述第二电压输出电路、处理器、故障监控电路和远程检测调压电路接收的关断电信号关断所述第一电压输出电路；

所述第二关断模块的输入端与所述第二电压输出电路、处理器、故障监控电路和远程检测调压电路的输出端连接，所述第二关断模块根据从所述第二电压输出电路、处理器、故障监控电路和远程检测调压电路接收的关断电信号关断所述第二电压输出电路。

本发明提供的船用控制装置，通过处理器输出第一预设电信号至安全启动电路，安全启动电路根据第一预设电信号生成启动电信号，并将启动电信号输出至第二电压输出电路，以开启第二电压输出电路，从而避免了在处理器完成初始化之前第二电压输出电路输出电压而导致系统输出错误信号，进而避免了意外状况的发生，提高了船舶的安全性；此外，该船用控制装置通过自动关断电路接收来自处理器和/或故障监控电路的关断电信号，并根据关断电信号关断第一电压输出电路和/或第二电压输出电路，从而在发生故障时能够自动关断第一电压输出电路和/或第二电压输出电路，提高了船舶的安全性。

附图说明

图1为本发明一实施例中船用控制装置的电路原理示意图；

图2为本发明船用控制装置一实施例中远程检测调压电路的原理示意图；

图3为本发明船用控制装置一实施例中触发控制模块的原理示意图；

图4为本发明船用控制装置一实施例中报警指示模块的原理示意图；

图5为本发明船用控制装置一实施例中安全启动电路的原理示意图；

图6为本发明船用控制装置一实施例中过压/过流保护模块与第一电压输出电路和第二电压输出电路之间的连接原理示意图；

图7为本发明船用控制装置一实施例中隔离模块的原理示意图；

图8为本发明船用控制装置一实施例中自动关断电路的原理示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种船用控制装置，参照图1，图1为本发明一实施例中船用控制装置的电路原理示意图，在一实施例中，该船用控制装置包括电源电路10、第一电压输出电路20、至少一第二电压输出电路30、处理器40、安全启动电路50、自动关断电路60和故障监控电路70，其中，电源电路10的输出端分别与第一电压输出电路20、第二电压输出电路30、安全启动电路50和自动关断电路60的电源端连接，且第一电压输出电路20的输出端与处理器40的电源端连接；故障监控电路70的输入端分别与电源电路10、第一电压输出电路20和第二电压输出电路30的输出端连接，且故障监控电路70的输出端与自动关断电路60的输入端连接；安全启动的输入端与处理器40的输出端连接，且安全启动电路50的输出端与第二电压输出电路30的输入端连接；处理器40的输出端与自动关断电路60的输入端连接，且自动关断电路60的输出端分别与第一电压输出电路20和第二电压输出电路30的输入端连接；处理器40输出第一预设电信号至安全启动电路50，安全启动电路50根据第一预设电信号生成启动电信号，并将启动电信号输出至第二电压输出电路30，以开启第二电压输出电路30；自动关断电路60接收来自处理器40和/或故障监控电路70的关断电信号，并根据关断电信号关断第一电压输出电路20和/或第二电压输出电路30。

本实施例中，电源电路10为第一电压输出电路20、第二电压输出电路30、安全启动电路50和自动关断电路60提供工作电压。

故障监控电路70实时监测电源电路10、第一电压输出电路20和第二电压输出电路30的工作状态，并判断电源电路10、第一电压输出电路20和第二电压输出电路30是否工作异常，如果工作异常，则生成关断电信号，并将关断电信号输出至自动关断电路60。

处理器40为该船用系统中微机通信控制中心的主处理器40。

具体地，上述电源电路10包括输入电源控制模块11、用于滤波处理的滤波模块12、用于防止输入电压过压和/或过流的过压/过流保护模块13，以及用于生成安全启动电路50、自动关断电路60的工作电压的内部稳压模块14；其中，输入电源控制模块11的输入端分别与外围主用电源和备用电源连接，并根据主用电源与备用电源输出相应电压至滤波模块12；输入电源控制模块11的输出端分别与故障监控电路70与滤波模块12的输入端连接，滤波模块12的输出端分别与过压/过流保护模块13和内部稳压模块14的输入端连接，过压/过流保护模块13的输出端分别与第一电压输出电路20和第二电压输出电路30的电源端连接，内部稳压模块14的输出端分别与安全启动电路50、自动关断电路60的电源端连接，且内部稳压模块14的输出端与故障监控电路70的输入端连接；输入电源控制模块11。

本实施例以外围主用电源和备用电源均为27V为例进行说明。工作时，主用电源27V与备用电源27V经过输入电源控制模块11，该模块实时监测主用电源和备用电源的输出电压，其中，当主用电源电压变低时，输入电源控制模块11会将电源无损的自动切换至备用电源上，优选实施方式中该输入电源控制模块11还会输出故障报警信号至故障监控电路70；当备用电源电压变低时，输入电源控制模块11也会输出故障报警信号至故障监控电路70。

输入电源控制模块11将会输出27V的直流电压至滤波模块12，滤波模块12进行共模、差模滤波、瞬变保护以及输入浪涌电流抑制等处理后，输出27V直流电压至过压/过流保护模块13和内部稳压模块14。

过压/过流保护模块13主要起到防止输入过压和过流的作用。当输入电压过压和/或过流时，输入的27V直流电压将被过压/过流保护模块13封锁关断。在优选实施方式中，当过压/过流保护模块13关断输入电压时，仍然继续实时检测输入电压的状态，当过压和过流状态消失后，则过压/过流保护模块13解除封锁关断状态，以使其他电路正常工作。

内部稳压模块14包括用于输出第一电压信号的第一电源端、用于输出第二电压信号的第二电源端和用于输出第三电压信号的第三电源端。本实施例中，内部稳压模块14将输入的27V直流电压经过处理后，其第一电源端输出+5V电压，第二电源端输出±24V电压，第三电源端输出±12V电压，以供安全启动电路50、自动关断电路60、故障监控电路70和远程检测调压电路使用。

第二电压输出电路30的数量可以根据实际需要进行设置，本实施例以设置两个第二电压输出电路30为例进行说明。

本实施例中，上述第一电压输出电路20输出+5V电压，用于给处理器40供电；上述两个第二电压输出电路30分别输出+12V和-12V电压，用于给外围设备(例如输入板和输出板)供电。

当上述船用控制装置刚开始工作时，电源电路10首先对第一电压输出电路20供电，即首先给处理器40供电，以使处理器40完成初始化；当处理器40完成初始化后，处理器40将会输出第一预设电信号至安全启动电路50。本实施例中，第一预设电信号设为25KHz的脉冲信号。当安全启动电路50接收到来自主处理器40的25KHz的脉冲信号后，则安全启动电路50生成启动电信号，并将启动电信号输出至第二电压输出电路30，以开启第二电压输出电路30。因此，本实施例中，安全启动电路50能根据主处理器40输出的第一预设电信号开启第二电压输出电路30，使得两个第二电压输出电路30分别输出+12V和-12V电压。本实施例提供的安全启动电路50能使主处理器40开启+12V和-12V电压，为了开启+12V和-12V电压，该电源模块需要在最小周期为100ms时，从主处理器40接收到一个25KHz的脉冲信号，这样就能确保主处理器40在完成初始化之后，所有连接到第二电压输出电路30的外围设备(例如输入板和输出板)才会有电源供给，避免了系统对于重要的输出给出意外的信号，例如卤代烷灭火剂释放。

上述故障监控电路70实时监控第一电压输出电路20和第二电压输出电路30的输出电压，以及电源电路10中的输入电源控制模块11和内部稳压模块14的电压情况，当出现故障时，故障监控电路70将发送关断电信号至自动关断电路60，以供自动关断电信号关断第一电压输出电路20和/或第二电压输出电路30。

上述自动关断电路60主要用于接收来自处理器40、故障监控电路70的关断电信号。当接收到有关于第二电压输出电路30的关断电信号时，则关断第二电压输出电路30；当接收到有关于第一电压输出电路20的关断信号时，则同时关断第一电压输出电路20和第二电压输出电路30，以免发生意外。

本发明提供的船用控制装置，通过处理器40输出第一预设电信号至安全启动电路50，安全启动电路50根据第一预设电信号生成启动电信号，并将启动电信号输出至第二电压输出电路30，以开启第二电压输出电路30，从而避免了在处理器40完成初始化之前第二电压输出电路30输出电压而导致系统输出错误信号，进而避免了意外状况的发生，提高了船舶的安全性；此外，该船用控制装置通过自动关断电路60接收来自处理器40和/或故障监控电路70的关断电信号，并根据关断电信号关断第一电压输出电路20和/或第二电压输出电路30，从而在发生故障时能够自动关断第一电压输出电路20和/或第二电压输出电路30，提高了船舶的安全性。

进一步地，上述船用控制装置还包括远程检测调压电路80，远程检测调压电路80的电源端与电源电路10的输出端连接，且远程检测调压电路80的输出端分别与自动关断电路60和第一电压输出电路20的输入端连接；

远程检测调压电路80根据预设目标点的电压值输出关断电信号至自动关断电路60，自动关断电路60根据关断电信号关断第一电压输出电路20和/或第二电压输出电路30；

远程检测调压电路80根据预设目标点的电压值输出调压电信号至第一电压输出电路20，第一电压输出电路20根据调压电信号调节其输出电压。本实施例中，上述内部稳压模块14的输出端还与远程检测调压电路的电源端连接。

具体地，参照图2，图2为本发明船用控制装置一实施例中远程检测调压电路的原理示意图，远程检测调压电路80包括远程检测模块81和自动调压模块82。其中，远程检测模块81包括电阻R7、电阻R8、电阻R9、稳压二级管VD2、电位器RV1和比较器OP3；电阻R7一端与第二电压输出电路30的输出端连接，另一端与稳压二极管ZD2的负极连接，稳压二极管ZD2的正极接地；电位器RV1一端与稳压二极管ZD2的负极连接，另一端接地，且其滑动端经由电阻R8连接至比较器OP3的负输入端；比较器的正输入端经由电阻R9连接至待测量的远程目标点，比较器的输出端与自动关断电路60的输入端连接，以控制自动关断电路60是否关断第一电压输出电路20和/或第二电压输出电路30。通过滑动电位器RV1可以改变远程目标点的预设电压值。此外，比较器的输出端还与自动调压模块82的输入端连接，以控制自动调压模块82进行自动调压。

本实施例中，电阻R7以连接至+12V的第二电压输出电路30为例进行说明。工作时，+12V电源经过电阻R7和稳压二极管ZD2后，输出10V的恒定电压至电位器RV1，通过设置电位器RV1中间抽头(即滑动端)的位置，使得电位器RV1的中间抽头输出电压为4.9V。应当说明的是，电位器RV1中间抽头输出电压可以根据实际需要进行设置。通过电位器RV1设置远程目标点的实际工作电压值。当远距离检测脚+SENSE检测到远程目标点的电压小于上述抽头输出电压(即4.9V)时，则比较器OP3输出低电平电信号至自动关断电路60。

上述自动调压模块82包括电阻R10、电阻R11、比较器OP4、A/D变换器、D/A变换器和单片机，其中，电阻R10连接于比较器OP4的负输入端与输出端之间；电阻R11一端与比较器OP4的正输入端连接，另一端接地；比较器OP4的负输入端还与远程目标检测点连接，其中，远程目标检测点即为需要进行电压测试的检测点。比较器OP4的输出端与A/D变换器的输入端连接，A/D变换器的输出端与单片机的输入端连接，单片机的输出端与D/A的输入端连接，D/A的输出端与第一电压输出电路20的输入端连接，以供第一电压输出电路20调节电压；单片机的输入端还与上述远程检测模块81的输出端连接。上述电阻R10、电阻R11和比较器OP4构成电压跟随器。

工作时，自动调压模块82的远距离检测脚+SENSE接收来自远程目标检测点的电压，该电压经过电压跟随器后，输出电压至A/D变换器，A/D变换器将接收的电压信号进行数字化后供单片机进行采集处理。上述远程检测模块81输出相应控制信号至单片机，单片机根据接收到的控制信号来判断是否进行调压处理。例如，本实施例中，上述远程检测模块81输出低电平信号至单片机时，单片机判断为需要进行调压处理，然后单片机根据采集到的远程目标检测点的电压值计算调压值，并将该调压值输出给D/A变换器，经过D/A变换器进行处理后，发送至第一电压输出模块，以供第一电压输出模块进行调压处理，从而使得远程目标检测点的电压值等于预设值，本实施例中，预设值可以为一优选的区间值，例如可以为+5V(误差范围为5％)。该调节过程实际为一PID调节过程。优选地，单片机内部可以预设一调节时间，本实施例以调节时间为500ms为例，当单片机调解了500ms后，通过检测发现远程目标检测点的电压仍然处于+5V(误差范围为5％)之外，则认为自动调压失败，此时自动调压模块82将输出一关断信号至自动关断电路60，以供自动关断电路60关断第一电压输出模块，从而避免了由于主处理器40电压不稳而导致输出错误信号，进而避免了严重后果事件的发生。

进一步地，参照图3和图4，图3为本发明船用控制装置一实施例中触发控制模块的原理示意图，图4为本发明船用控制装置一实施例中报警指示模块的原理示意图，船用控制装置还包括报警电路90，报警电路90包括触发控制模块91和报警指示模块92，其中，触发控制模块91的输入端分别与处理器40和故障监控电路70的输出端连接；触发控制模块91根据处理器40和/或故障监控电路70输出的触发电信号生成报警电信号，并将报警电信号输出至报警指示模块92，以供报警指示模块92发出报警指示。本实施例中，上述内部稳压模块14的输出端还与报警电路的电源端连接。

具体地，报警指示模块92包括蜂鸣音产生子电路921和LED提示子电路922，其中，蜂鸣音产生子电路921根据报警电信号产生蜂鸣音；LED提示子电路922包括LED灯，并根据报警电信号控制LED灯发光。

本实施例中，当处理器40工作异常或者发生突发状况且需要报警时，或者当故障监控电路70监控到该船用控制装置工作异常且需要报警时，则处理器40或故障监控电路70输出触发电信号至触发控制模块91。

具体地，触发控制模块91包括电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、二极管D3、二极管D4、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、开关S1、D触发器D1A和D触发器D1B，其中，电阻R12一端与内部稳压模块14的第一电源端连接，另一端连接至D触发器D1A的RESET引脚；电容C3一端连接至D触发器D1A的RESET引脚，另一端接地；D触发器D1A的SET引脚与内部稳压模块14的第一电源端连接，D触发器D1A的DATA引脚分别连接于电阻R13和电容C4的一端，电阻R13另一端与第一电源端连接，电容C4另一端与电阻14的一端和D触发器D1B的SET引脚连接，电阻R14另一端与第一电源端连接；D触发器D1A的Q引脚与D触发器D1B的CLK引脚连接；D触发器D1B的DATA引脚与第一电源端连接，RESET引脚与二极管D4的正极连接，二极管D4的负极与第一电源端连接；电容C8一端与二极管D4的正极连接，另一端接地；电阻R17连接于第一电源端与二极管D4的正极之间；电阻R16连接于二极管D3的负极与二极管D4的正极之间；电阻R15一端连接于二极管D3的正极，另一端连接于第一电源端；开关一端与二极管D3的负极连接，另一端接地。

D触发器D1A的RESET引脚还用于接收外部触发信号Trigger Ext；二极管D3的负极还用于连接外部消音信号Ext.Buzzer Silence；D触发器D1A的输出Q引脚连接至LED提示子电路922，以供LED提示子电路922的LED灯发光；D触发器D1B的输出Q引脚连接至蜂鸣音产生子电路921，以供蜂鸣音产生子电路921产生蜂鸣音；处理器40和故障监控电路70输出触发电信号至D触发器D1A的CLK引脚和DATA引脚。

触发控制模块91的工作原理如下：当外部触发信号Trigger Ext为低电平时，D触发器D1A的输出Q引脚输出高电平，LED提示子电路922接收到来自触发控制模块91的高电平信号后其LED等发光。同时D触发器D1B的输入引脚CLK由低电平变为高电平，将锁存输入DATA，使得D1B的输出Q变为高电平，使得蜂鸣器报警电路90报警。当ALARM CLK输入时钟信号由低变高，同时数据ALARM DATA输入为低电平时，D触发器D1A输出Q为高电平触发LED报警指示电路报警。同时D触发器D1B的输入CLK由低变高，将锁存输入DATA,使得D触发器D1B的输出Q变为高电平，使得蜂鸣音产生子电路921报警。当D触发器D1A的CLK引脚电平发生变化，且DATA引脚输入为高电平时，D触发器D1A输出Q为低电平，LED提示子电路922消除报警。蜂鸣音产生子电路921依然会报警。要想消除蜂鸣音产生子电路921报警，需要按下本地按键S1或者通过将外部消音信号Ext.Buzzer Silence设低电平去消除。本地按键S1或者通过外部消音信号Ext.Buzzer Silence也可以同时消除蜂鸣音产生子电路921和LED提示子电路922的报警。

具体地，LED提示子电路922包括电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、比较器OP5、电容C6、发光二极管D5、稳压二极管ZD3和三极管Q1，其中，电阻R18连接于比较器OP5的正输入端与上述第一电源端之间，电阻R19和电容C6并联后连接于比较器OP5的正输入端与地之间，比较器OP5的输出端与发光二极管D5的负极连接，电阻R20连接于发光二极管D5的正极与三极管Q1的基极之间，电阻R21连接于三极管Q1的基极与第二电源端之间；稳压二极管ZD3的正极与三极管Q1的基极连接，负极与第二电源端连接；电阻R22连接于第二电源端与三极管Q1的发射极之间。

上述触发控制模块91的D触发器D1A的Q引脚与比较器OP5的负输入端连接，D触发器D1A的Q引脚输出的信号设为LED FAULT IN信号。三极管Q1的集电极用于输出LED故障信号Fault LED Ext.。

工作时，触发控制模块91输出LED FAULT IN信号至比较器OP5的负输入端，第一电源端输出的电压经过电阻R18和电阻R19分压后得到一预设电压值，如果LED FAULT IN信号电压大于该预设电压值，则比较器OP5输出低电平，发光二极管D5点亮，同时三极管Q1导通，将故障信号Fault LED Ext.送给外部设备使用。如果LED FAULT IN信号电压小于该预设电压值，那么比较器OP4输出为高电平，发光二极管D5熄灭。同时三极管Q1截止，无故障信号Fault LED Ext输出。电阻R22、三极管Q1构成外部设备的驱动电路；稳压二极管ZD3起到箝位作用，电阻R21起到分流作用。

具体地，蜂鸣音产生子电路921包括与非门D2A、与非门D2B、与非门D2C、与非门D2D、电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻R26、电阻R27、电阻R28、电阻R29、稳压二极管ZD4、稳压二极管ZD5、三极管Q2、比较器OP6、比较器OP7、电容C7、电容C8和蜂鸣器U1。

其中，比较器OP6的正输入端分别连接至比较器OP5的正输入端和比较器OP7的负输入端，电阻R23连接于比较器输出端与三极管Q2的基极之间，电阻R24连接于第二电源端与三极管Q2的基极之间；稳压二极管ZD4的正极与三极管Q2的基极连接，负极与第二电源端连接；电阻R25连接于第二电源端与三极管Q2的发射极之间，三极管Q2的集电极用于输出蜂鸣故障信号Buzzer Alarm Ext。比较器OP6的负输入端与上述触发控制模块91的D触发器D1B的Q引脚连接。同理，由OC门输出比较器OP6、电阻R23、电阻R24、稳压二极管ZD4、电阻R25和三极管Q2构成的蜂鸣器故障报警驱动电路，主要是供外部蜂鸣器使用，该部分电路与上述LED提示子电路922工作原理基本相同，在此不再赘述。

与非门D2A、与非门D2B、与非门D2C、与非门D2D、电阻R26、电阻R27、电阻R28、电阻R29、稳压二极管ZD5、比较器OP7、电容C7和电容C8之间的连接关系可以参照图4。由与非门D2A、与非门D2B、与非门D2C、与非门D2C、电阻R26、电阻R27、电容C7和电容C8构成了一个蜂鸣器U1发声电路，产生一个4.1KHz信号供内部蜂鸣器U1使用。蜂鸣器U1发声的间歇信号为3Hz。信号Buzzer Fault IN是触发控制模块91的输出，连接到了与非门D2A和与非门D2D(高点平表示故障)。信号Buzzer Fault IN连接与非门D2A主要起到使能作用，就是让蜂鸣器U1发声电路产生4.1KHz信号，有故障时信号Buzzer Fault IN为高电平，并使得蜂鸣器U1发声，无故障时信号Buzzer Fault IN为低电平，并使得蜂鸣器U1不发声，可以减少电源功耗。信号Buzzer Fault IN与与非门D2C输出同时连接到与非门D2D，有故障时才将与非门D2C输出的4.1KHz发声信号输出。无故障时关闭输出。4.1KHz发声信号经过比较器OP7、电阻R28和电阻R29后驱动蜂鸣器U1。其中电阻R28、电阻R29起到限流作用，稳压二极管ZD5起到箝位保护作用，将蜂鸣器U1的输入驱动电压箝位到2.4V，以避免蜂鸣器由于电压突变发声损坏。

进一步地，参照图5，图5为本发明船用控制装置一实施例中安全启动电路的原理示意图，安全启动电路50包括用于接收第一预设电信号的处理模块51、与处理模块51输出端连接的带通滤波模块52，以及与带通滤波模块52输出端连接的启动信号生成模块53；其中，处理模块51对第一预设电信号进行处理后将其发送至带通滤波模块52，带通滤波模块52根据经过处理后的第一预设电信号输出相应电信号至启动信号生成模块53，启动信号生成模块53根据接收到的电信号生成并输出启动电信号至第一电压生成电路。

具体地，处理模块51包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一比较器OP1和第一电容C1，内部稳压模块14包括用于输出第一电压信号的第一电源端、用于输出第二电压信号的第二电源端和用于输出第三电压信号的第三电源端，其中，第一电阻R1连接于第一电源端与第一比较器OP1的负输入端之间；第二电阻R2一端与第一比较器OP1的负输入端连接，另一端接地；处理器40的输出端与第一比较器OP1的正输入端连接，处理器40输出第一预设电信号至第一比较器OP1的正输入端；第三电阻R3连接于第一电源端与第一比较器OP1的正输入端之间；第四电阻R4连接于第二电源端与第一比较器OP1的输出端之间；第一电容C1一端与第一比较器OP1的输出端连接，另一端与带通滤波模块52连接。

本实施例中，第一比较器OP1的正输入端接收来自处理器40的第一预设电信号，即为25KHz的脉冲信号，内部稳压电路的第一电源端输出的电压经过第一电阻R1和第二电阻R2分压后输出预设电压至第一比较器OP1的负输入端，当第一比较器OP1的正输入端电压大于该预设电压值时，第一比较器OP1输出高电平+24V；当第一比较器OP1的正输入端电压小于该预设电压值时，第一比较器OP1输出低电平-24V。因此第一比较器OP1输出一个幅度为0-24V的25KHz的脉冲信号，该脉冲信号经过第一电容C1后变成幅度为-24V-0的25KHz的脉冲信号，即处理模块51接收来自处理器40的25KHz的脉冲信号后输出幅度为-24V-0的25KHz的脉冲信号至带通滤波模块52。

具体地，带通滤波模块52包括第一二极管D1、第二二极管D2、第二电容C2和第五电阻R5，其中，第一二极管D1的正极与处理模块51输出端连接，负极接地；第五电阻R5一端与第一二极管D1的正极连接，另一端与第二二极管D2的负极连接，第二二极管D2的正极与启动信号生成电路的输入端连接；第二电容C2一端与第二二极管D2的正极连接，另一端接地。

本实施例中，带通滤波模块52接收来自处理模块51的脉冲信号，该脉冲信号经过第五电阻R5和第二二极管D2后连接第二电容C2。该带通滤波模块52为一窄带低通滤波器，将上述脉冲信号转换为电压信号。本实施例中，该带通滤波模块52输出-20V的电压信号至启动信号生成模块53。

具体地，启动信号生成模块53包括第一稳压二极管ZD1、第六电阻R6和第二比较器OP2，其中，稳压二极管的正极与带通滤波模块52的输出端连接，负极与第二比较器OP2的正输入端连接；第六电阻R6连接于第二电源端与第二比较器OP2的正输入端之间；第二比较器OP2的负输入端与第一电源端连接；第二比较器OP2的输出端与第二电压输出电路30的输入端连接，第二比较器OP2的输出端输出启动电信号至第二电压输出电路30。

本实施例中，启动信号生成模块53接收来自带通滤波模块52的-20V电压信号，该电压信号经过第一稳压二极管ZD1后，第一稳压二极管ZD1的负极电压为-5V，由于第二比较器OP2的负输入端电压为5V，因此第二比较器OP2输出低电平。

优选地，上述第二电压输出电路30与电源电路10之间通过继电器连接，并由本实施例提供的安全启动电路50控制继电器的吸合。当安全启动电路50的第二比较器OP2输出为低电平时，继电器吸合，从而使得电源电路10连接于第二电压输出电路30的电源端，即电源电路10为第二电压输出电路30提供电源，并使得第二电压输出电路30输出相应电压。

具体地，参照图6，图6为本发明船用控制装置一实施例中过压/过流保护模块与第一电压输出电路和第二电压输出电路之间的连接原理示意图，上述过压/过流保护模块13和第一电压输出电路20、第二电压输出电路30之间的连接电路图如图6所示。参照图6，第一电压输出电路20包括隔离模块DC1、电容C14、电容C15、电容C16、电容C17、电容C18、电容C19和二极管D13，其中，隔离模块DC1的GATE IN引脚与自动关断电路60的输出端连接，自动关断电路60输出相应电信号以控制隔离模块DC1开启或关断。当隔离模块DC1的GATE IN引脚输入为低电平时，则隔离模块DC1的OUT+引脚不输出电压，即第一电压输出电路20被关断。第二电压输出电路30的关断原理与第一电压输出电路20相同，在此不再赘述。本实施例中，第二电压输出电路30包括隔离模块DC2和隔离模块DC3，其中，隔离模块DC2输出+12V电压，隔离模块DC3输出-12V电压。

直流27V电压经过模块DC4过滤和过压/过流保护后，输出一个直流27V电压，然后该直流27V电压分别接至隔离模块DC1、隔离模块DC2和隔离模块DC3。二极管D13、二极管D16和二极管D20主要作用是使各模块的GateIN脚互相隔离，并且当一个模块的Gate IN脚与+INPUT脚短路时，可以避免发生多种故障。其中，隔离模块DC1的+SENSE和-SENSE用于远距离电压检测，主要是检测远程目标点电压。TRIM是用于调节DC1的输出电压值。

请再次参照图6，上述继电器即为图6中的开关S1和开关S2，上述安全启动电路50控制开关S1和S2的闭合和断开。当安全启动电路50的第二比较器OP2输出低电平时，开关S1和S2闭合，从而使得电源电路10连接于第二电压输出电路30的电源端。

具体地，参照图7，图7为本发明船用控制装置一实施例中隔离模块的原理示意图，隔离模块DC1、隔离模块DC2、隔离模块DC3的具体电路图如图7所示。当MOSFET开关管导通时，量化之能量会从输入直流电源传输到LC谐振电路。该谐振电路由变压器T1的固有漏感和T1的次级电容C组成。MOSFET导通后，同时近乎半波正弦波之电流会流过开关管，从而使到开关管在零电流下导通，并且当电流下降到零时，开关管便会关断。在该电路中，由于整流管D1只容许单向能量传输，所以不可能产生全波谐振，或双向能量传输。接在谐振电容C后面的低通滤波器(L0,C0)用于降低输出直流电压的纹波。采用零电流开关技术后，输入能量可以几乎无损耗地传输到输出端。同时可以大大降低传导噪声和辐射噪声。

进一步地，自动关断电路60包括用于关断第一电压输出电路20的第一关断模块61和用于关断第二电压输出电路30的第二关断模块62，其中，第一关断模块61的输入端与第二电压输出电路30、处理器40、故障监控电路70和远程检测调压电路80的输出端连接，第一关断模块61根据从第二电压输出电路30、处理器40、故障监控电路70和远程检测调压电路80接收的关断电信号关断第一电压输出电路20；第二关断模块62的输入端与第二电压输出电路30、处理器40、故障监控电路70和远程检测调压电路80的输出端连接，第二关断模块62根据从第二电压输出电路30、处理器40、故障监控电路70和远程检测调压电路80接收的关断电信号关断第二电压输出电路30。

参照图8，图8为本发明船用控制装置一实施例中自动关断电路的原理示意图，本实施例中，第一关断模块61包括与非门D3B、非门D3C、模拟开关D3H、模拟开关D3I、电阻R38、电阻R39、电阻R40、电阻R41、电阻R42、电阻R43、电阻R44、三极管Q5、三极管Q6、光耦D11、二极管D10、电容C10，第一关断模块61的各个元器件的连接关系可以参照图8。其中，三极管Q6的集电极与第一电压输出电路20的Turn-off CTRL1引脚连接，当三极管Q6截止时，第一电压输出电路20正常工作。

第一关断模块61的工作原理如下：非门D3C的输入端与上述远程检测模块81的输出端连接，当远程检测模块81的远距离检测脚+SENSE检测到远程检测目标点的电压大于比较器OP3负输入端的预设电压时，比较器OP3输出高电平，经过非门D3C后输出低电平，与非门D3B输出为高电平。经过电阻R38和电容C10后连接到模拟开关D3I的引脚CTRL4，由于CTRL4输入为高电平，因此模拟开关D3I关闭，+12V电源经过电阻R41流向光耦D11的发射端，光耦D11的输出导通；那么+24V电源通过电阻R43直接接地，三极管Q6截止，由于Turn-off CTRL1端为OC输出，因此第一电压输出电路20正常工作。电阻R38和电容C10构成一个低通滤波器，主要是防止电路有顺变电压尖峰导致出现意外和错误的关断。

当远程检测模块81的远距离检测脚+SENSE检测到远程检测目标点的电压大于比较器OP3负输入端的预设电压时，根据上面分析非门D3C输出为高电平。当上述自动调压模块82自动调压失败时，则输出调压失败信号至与非门D3B的一输入端，即图8中的CTRL2引脚端；其次，当内部电路发生重大故障时，也将输出重大故障信号至上述CTRL2引脚端；再次，对于本地开关以及远程开关的关断信号，将将输出至上述CTRL2引脚端。本实施例中，上述调压失败信号、重大故障信号也属于关断信号，上述关断信号均设为高电平。因此，当有关断信号输入至上述CTRL2引脚端时，将使得CTRL2变为高电平，那么相应的与非门D3B输出就为低电平，后续电路的工作原理同上述分析，在此不再赘述，最终使得第一电压输出电路20的输出关闭，停止给主处理器40供电，同时内部稳压电路给故障报警电路90依然供电，给出报警信号。

第二关断模块62包括电阻R30、电阻R31、电阻R32、电阻R33、电阻R34、电阻R35、电阻R36、电阻R37、比较器OP8、与非门D3A、或非门D3D、电位器RV2、非门D3E、模拟开关D3F、模拟开关D3G、光耦D6、二极管D7、二极管D8、二极管D9、三极管Q3和三极管Q4，第二关断模块62的各个元器件的连接关系可以参照图8。其中，三极管Q4的集电极与第二电压输出电路30的Turn-off CTRL2引脚连接，当三极管Q6截止时，第一电压输出电路20正常工作。当三极管Q6导通时，相当于第二电压输出电路30的Turn-off CTRL2引脚接地，当Turn-off CTRL2引脚接地时，第二电压输出电路30关断。

第二关断模块62的工作原理如下：电位器RV2连接内部稳压电路的第三电源端+12V后在中间抽头输出电压V1，由于比较器OP8的负输入端通过电阻R30连接至内部稳压电路的第一电源端+5V，当+5V电压大于电压V1时(说明电源+12V输出电压下降到11.75V以下)，那么比较器OP8输出低电平信号。经过与非门D3A后输出高电平；经过或非门D3D后输出低电平，那么模拟开关D3G断开，+12V电源不会经过电阻R32流向光耦D6的发射端，也就是说光耦D6的输出不会导通(即输出端的集电极和发射极不会导通)；那么+24V电源通过电阻R35、二极管D9和电阻R36使三极管Q4导通，三极管Q4基极处的电压为0.7V；三极管Q4导通后，Turn-off CTRL2将接通过二极管D7和三极管Q4的集电极和发射极接地，从而使得第二电压输出电路30关断。同时，当或非门D3D输出为低电平时，经过非门D3E后变为高电平，那么模拟开关D3F关闭，+12V电源经过电阻R33流向电阻R34和三极管Q3的基极，使得三极管Q3导通，那么DC Fail经过三极管Q3的集电极和发射极接地，输出报警信号直流失效给主处理器40。当+5V电压小于电压V1时，分析原理同上，所有电路正常工作，在此不再赘述。

此外，对于主处理器40故障信号、其他内部电路发出的故障信号和本地开关以及远程开关的关断信号，将输入至与非门D3D的一输入端(即图8中的CTRL1引脚端)。当CTRL1引脚端接收到主处理器40故障信号、其他内部电路发出的故障信号和本地开关以及远程开关的关断信号时，将使得CTRL1变为高电平，那么相应的或非门D3D输出低电平，后续电路的工作原理同上述分析，在此不再赘述，最终使得第二电压输出电路30的输出关闭，并输出报警信号直流失效给主处理器40。

应当说明的是，上述第二电压输出电路30均是以输出+12V为例进行说明，对于输出为-12V的第二电压输出电路30，原理同上述分析，在此不再赘述。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种船用控制装置，其特征在于，包括电源电路、第一电压输出电路、至少一第二电压输出电路、处理器、安全启动电路、自动关断电路和故障监控电路，其中，

所述电源电路的输出端分别与所述第一电压输出电路、第二电压输出电路、安全启动电路和自动关断电路的电源端连接，且所述第一电压输出电路的输出端与所述处理器的电源端连接；所述故障监控电路的输入端分别与所述电源电路、第一电压输出电路和第二电压输出电路的输出端连接，且所述故障监控电路的输出端与所述自动关断电路的输入端连接；所述安全启动的输入端与所述处理器的输出端连接，且所述安全启动电路的输出端与所述第二电压输出电路的输入端连接；所述处理器的输出端与所述自动关断电路的输入端连接，且所述自动关断电路的输出端分别与所述第一电压输出电路和第二电压输出电路的输入端连接；

所述处理器输出第一预设电信号至所述安全启动电路，所述安全启动电路根据所述第一预设电信号生成启动电信号，并将启动电信号输出至所述第二电压输出电路，以开启所述第二电压输出电路；

所述自动关断电路接收来自所述处理器和/或故障监控电路的关断电信号，并根据所述关断电信号关断所述第一电压输出电路和/或第二电压输出电路。

2.如权利要求1所述的船用控制装置，其特征在于，还包括远程检测调压电路，所述远程检测调压电路的电源端与所述电源电路的输出端连接，且所述远程检测调压电路的输出端分别与所述自动关断电路和第一电压输出电路的输入端连接；

所述远程检测调压电路根据预设目标点的电压值输出关断电信号至所述自动关断电路，所述自动关断电路根据所述关断电信号关断所述第一电压输出电路和/或第二电压输出电路；

所述远程检测调压电路根据预设目标点的电压值输出调压电信号至所述第一电压输出电路，所述第一电压输出电路根据所述调压电信号调节其输出电压。

3.如权利要求2所述的船用控制装置，其特征在于，还包括报警电路，所述报警电路包括触发控制模块和报警指示模块，其中，

所述触发控制模块的输入端分别与所述处理器和故障监控电路的输出端连接；

所述触发控制模块根据所述处理器和/或故障监控电路输出的触发电信号生成报警电信号，并将所述报警电信号输出至所述报警指示模块，以供所述报警指示模块发出报警指示。

4.如权利要求3所述的船用控制装置，其特征在于，所述报警指示模块包括蜂鸣音产生子电路和LED提示子电路，其中，

所述蜂鸣音产生子电路根据所述报警电信号产生蜂鸣音；

所述LED提示子电路包括LED灯，并根据所述报警电信号控制所述LED灯发光。

5.如权利要求3所述的船用控制装置，其特征在于，所述电源电路包括输入电源控制模块、用于滤波处理的滤波模块、用于防止输入电压过压和/或过流的过压/过流保护模块，以及用于生成所述安全启动电路、自动关断电路、远程检测调压电路和报警电路的工作电压的内部稳压模块；其中，

所述输入电源控制模块的输入端分别与外围主用电源和备用电源连接，并根据主用电源与备用电源输出相应电压至滤波模块，所述输入电源控制模块的输出端分别与所述故障监控电路与滤波模块的输入端连接；

所述滤波模块的输出端分别与所述过压/过流保护模块和内部稳压模块的输入端连接；

所述过压/过流保护模块的输出端分别与所述第一电压输出电路和第二电压输出电路的电源端连接；

所述内部稳压模块的输出端分别与所述安全启动电路、自动关断电路、远程检测调压电路和报警电路的电源端连接，且所述内部稳压模块的输出端与所述故障监控电路的输入端连接。

6.如权利要求1至5任一项所述的船用控制装置，其特征在于，所述安全启动电路包括用于接收所述第一预设电信号的处理模块、与所述处理模块输出端连接的带通滤波模块，以及与所述带通滤波模块输出端连接的启动信号生成模块；其中，

所述处理模块对所述第一预设电信号进行处理后将其发送至带通滤波模块，所述带通滤波模块根据经过处理后的第一预设电信号输出相应电信号至启动信号生成模块，所述启动信号生成模块根据接收到的电信号生成并输出启动电信号至所述第一电压生成电路。

7.如权利要求6所述的船用控制装置，其特征在于，所述处理模块包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一比较器和第一电容，所述安全启动电路包括用于输出第一电压信号的第一电源端、用于输出第二电压信号的第二电源端和用于输出第三电压信号的第三电源端，其中，

所述第一电阻连接于所述第一电源端与所述第一比较器的负输入端之间；

所述第二电阻一端与所述第一比较器的负输入端连接，另一端接地；

所述处理器的输出端与所述第一比较器的正输入端连接，所述处理器输出第一预设电信号至所述第一比较器的正输入端；

所述第三电阻连接于所述第一电源端与所述第一比较器的正输入端之间；

所述第四电阻连接于所述第二电源端与所述第一比较器的输出端之间；

所述第一电容一端与所述第一比较器的输出端连接，另一端与所述带通滤波模块连接。

8.如权利要求7所述的船用控制装置，其特征在于，所述带通滤波模块包括第一二极管、第二二极管、第二电容和第五电阻，其中，

所述第一二极管的正极与所述处理模块输出端连接，负极接地；

所述第五电阻一端与所述第一二极管的正极连接，另一端与所述第二二极管的负极连接，所述第二二极管的正极与所述启动信号生成电路的输入端连接；

所述第二电容一端与所述第二二极管的正极连接，另一端接地。

9.如权利要求8所述的船用控制装置，其特征在于，所述启动信号生成模块包括第一稳压二极管、第六电阻和第二比较器，其中，

所述稳压二极管的正极与所述带通滤波模块的输出端连接，负极与所述第二比较器的正输入端连接；

所述第六电阻连接于所述第二电源端与所述第二比较器的正输入端之间；

所述第二比较器的负输入端与所述第一电源端连接；

所述第二比较器的输出端与所述第二电压输出电路的输入端连接，所述第二比较器的输出端输出启动电信号至所述第二电压输出电路。

10.如权利要求2至5任一项所述的船用控制装置，其特征在于，所述自动关断电路包括用于关断所述第一电压输出电路的第一关断模块和用于关断所述第二电压输出电路的第二关断模块，其中，

所述第一关断模块的输入端与所述第二电压输出电路、处理器、故障监控电路和远程检测调压电路的输出端连接，所述第一关断模块根据从所述第二电压输出电路、处理器、故障监控电路和远程检测调压电路接收的关断电信号关断所述第一电压输出电路；

所述第二关断模块的输入端与所述第二电压输出电路、处理器、故障监控电路和远程检测调压电路的输出端连接，所述第二关断模块根据从所述第二电压输出电路、处理器、故障监控电路和远程检测调压电路接收的关断电信号关断所述第二电压输出电路。