CN105527888A - 一种用于工控机的市电通断检测设备及实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于工控机的市电通断检测设备及实现方法。该设备包括MCU、市电通断检测电路、工控机开关机状态检测电路、RS232电平转换电路、工控机开机控制电路、看门狗及晶振；MCU采用MSP430F2370芯片，且分别与交流市电通断检测电路、工控机开关机状态检测电路、RS232电平转换电路、工控机开机控制电路及工控机连接，看门狗电路和晶振分别连接MCU。采用本检测设备，可实时检测交流市电的供电状态和工控机开关机状态；可将市电停电状态发送给工控机，工控机在保存重要数据后再关机，避免造成经济损失；同时在市电恢复正常后，又自动控制工控机开机，使工控机恢复正常工作。因此，本设备具有较重要的使用价值。

Description

一种用于工控机的市电通断检测设备及实现方法

技术领域

本发明涉及工控机附属设备，特别涉及一种用于工控机的市电通断检测设备及实现方法。

背景技术

工控机广泛应用于基站机房、监控安防、工矿厂房、军事等一些应用领域，其使用交流市电作为供电电源，同时往往还采用蓄电池作为备份电源。由于使用环境的特殊性，工控机通常需要长期稳定可靠的工作，所以在市电掉电的时候需要保存重要数据后再关机，在市电来电时又要能够正常开机。因此需要研发一种用于工控机的市电通断检测设备。

发明内容

鉴于现有技术状况，本发明的目的是提供一种用于工控机的市电通断检测设备及实现方法。该设备工作电源采用市电供电和工控机开关电源双电源供电方式，市电正常时采用市电供电，市电停电时则采用工控机内部开关电源输出供电。

本发明是通过这样的技术方案实现的：一种用于工控机的市电通断检测设备，其特征在于：该设备包括微处理器MCU、交流市电通断检测电路、工控机开关机状态检测电路、RS232电平转换电路、工控机开机控制电路、看门狗电路及晶振；微处理器MCU采用MSP430F2370芯片，微处理器MCU通过GPIO接口与交流市电通断检测电路连接；微处理器MCU通过GPIO接口与工控机开关机状态检测电路连接；微处理器MCU通过UART接口与RS232电平转换电路连接；微处理器MCU通过GPIO接口与工控机开机控制电路连接；看门狗电路和晶振分别连接微处理器MCU；微处理器MCU通过RS232通信接口连接工控机。

本发明所述的交流市电通断检测电路采用变压器T1、LM1117稳压芯片U1；变压器T1的1脚、2脚接电源插座J1，3脚连接二极管D1的正极和二极管D3的负极，4脚连接二极管D2的正极和二极管D4的负极，二极管D1的负极和二极管D2的负极与电解电容CE1的正极和电容C1的一端一起连接到稳压芯片U1的1脚，稳压芯片U1的3脚输出3.3V电压，同时连接电解电容CE2的正极、电容C2和电阻R3的一端，电阻R3的另一端与电阻R4的一端连接后接到微处理器MCU，电阻R4和电容C2的另一端、电解电容CE2的负极、二极管D3的正极、二极管D4的正极、电解电容CE1的负极、电容C1的另一端以及稳压芯片U1的2脚接地。

本发明所述的工控机开关机状态检测电路采用两个二极管，二极管D5的正极、二极管D6的负极和电阻R5的一端一起连接至检测设备DB9插座J2的1脚，电阻R5的另一端与电阻R6的一端连接后接到微处理器MCU，电阻R6的另一端与二极管D6的正极连接后同时接地，二极管D5的负极接电源VCC端。

本发明所述的工控机开机控制电路采用继电器K1和三极管Q1，继电器K1的4脚连接二极管D7的负极后接电源VCC端，继电器K1的5脚连接二极管D7的正极后接三极管Q1的发射极，三极管Q1的基极连接电阻R1和电阻R2的一端，电阻R1的另一端连接微处理器MCU的POWER信号端，电阻R2的另一端接电源VCC端，三极管Q1集电极接地。

本发明所述的一种用于工控机市电通断检测设备实现方法，其特征在于：所述实现方法有如下步骤：

步骤一.设备上电后开始工作，微处理器MCU通过市电通断检测电路检测市电状态；

步骤二.微处理器MCU通过工控机开关机状态检测电路检测工控机开关机状态；

步骤三.判断市电和工控机开关机状态，如果市电正常而且工控机处于关机状态，微处理器MCU通过工控机开机控制电路控制工控机开机，然后返回步骤一；否则进行下一步；

步骤四.判断设备是否接收到工控机轮询指令，如果未接收到工控机轮询指令，直接返回步骤一；如果接收到工控机轮询指令，设备通过RS232总线向工控机发送市电状态，然后跳转到步骤一。

本发明的有益效果是：本发明基于市电通断检测电路及工控机开机控制电路实现，技术成熟可靠，简单合理，市电检测电路通过变压器实现高压、低压隔离，设备安全性高。微处理器外围电路简单，硬件成本较低，不增加系统额外成本负担。

采用本发明的检测设备，可实时检测交流市电的供电状态以及工控机开关机状态。设备可将市电停电状态发送给工控机，工控机可以在保存重要数据后再关机，避免造成经济损失；同时在市电恢复正常后，本设备又可自动控制工控机开机，使设备恢复正常工作。因此本设备具有较重要的使用价值。

附图说明

图1为本发明硬件连接框图；

图2为图1中交流市电通断检测电路图；

图3为图1中工控机开关机状态检测电路图；

图4为图1中工控机开机控制电路图；

图5为本发明设备DB9接口与工控机接线示意图；

图6为本发明设备工作步骤流程图。

具体实施方式

为了更清楚的理解本发明，以下结合附图进行详细描述：

如图1所示，本发明硬件电路采用TI公司的MSP430F2370微处理器MCU，外围电路还包括晶振、看门狗电路，以及RS232电路电平转换电路、交流市电通断检测电路、工控机开关机状态检测电路和工控机开机控制电路。

本系统硬件工作原理：MSP430F2370微处理器是一款完全集成的混合信号片上系统型MCU，是整个电路控制核心。该微处理器MCU是TI公司开发的一款基于16bitRISC的混合信号处理器，具有高集成度和超低功耗特性，最高主频可达16MHz，片内集成32K容量的FLASH和2KB容量的RAM。此外，该微处理器MCU还具有丰富的定时器、比较器、乘法器、温度传感器、ADC、DMA等片内资源，以及UART、SPI、I2C接口。微处理器MCU负责通过市电通断检测电路检测市电状态，并将市电状态通过RS232串口发送给工控机；通过工控机开关机状态检测电路检测工控机开关机状态；通过工控机开机控制电路产生控制信号控制工控机开机。RS232电平转换电路采用美信公司的MAX232接口芯片实现。

如图2所示，其中电源插座J1用于连接220交流市电，变压器T1用于将220V交流电压转换为5V交流电压。二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4组成全波整流电路，将5V交流电压转换为单向脉冲电压。大容量电解电容CE1和陶瓷电容C1组成滤波电路，将5V单向脉冲电压转为4～5V的直流电压，再经过低压差稳压芯片LM1117（U1）转换为3.3V直流电压（3.3V_IN），该电压可作为单板电路供电电源，在经过电阻R3、电阻R4分压、限流后连接到微处理器MCU的GPIO输入接口，微处理器MCU读取该输入电压，如果为高电平则市电供电正常，如果为低电平则市电停电。

如图3所示，工控机开关电源输出电压通过线缆连接至检测设备DB9插座J2的1脚，经过二极管D5后作为单板电路供电电源（VCC），同时经过电阻R5、电阻R6分压、限流后，连接至微处理器MCU的GPIO输入接口，微处理器MCU读取该输入电压，如果为高电平则工控机处于开机状态，如果为低电平则为关机状态。

如图4所示，该电路采用继电器实现控制工控机开机的功能。设备控制工控机开机时，微处理器MCU在POWER信号输出低电平，三极管Q1导通，继电器K1线圈中有电流通过，继电器闭合，工控机开机信号POWER1和POWER2导通，工控机开机。

工控机开机控制电路采用单刀双掷的继电器实现。工控机开机的两根信号线（POWER1、POWER2信号）分别连接至设备继电器的公共脚（继电器K1的1脚）和常开脚（继电器K1的3脚）。设备检测到市电来电且工控机关机时，微处理器驱动继电器闭合，工控机开机信号POWER1和POWER2导通，工控机开机。

如图5所示，该线缆传输三种类型信号：工控机开关电源输出电压，用于工控机开关机状态检测和给设备提供工作电压；RS232总线（RS232_TX、RS232_RX），用于设备和工控机之间通信传输；工控机开机信号（POWER1、POWER2），用于设备控制工控机开机。

如图6所示，本设备的实现方法有如下步骤：

步骤一.设备上电后开始工作，微处理器MCU通过市电通断检测电路检测市电状态；

步骤二.微处理器MCU通过工控机开关机状态检测电路检测工控机开关机状态；

步骤三.判断市电和工控机开关机状态，如果市电正常而且工控机处于关机状态，微处理器MCU通过工控机开机控制电路控制工控机开机，然后返回步骤一；否则进行下一步；

步骤四.判断设备是否接收到工控机轮询指令，如果未接收到工控机轮询指令，直接返回步骤一；如果接收到工控机轮询指令，设备通过RS232总线向工控机发送市电状态，然后跳转到步骤一。

Claims (2)

1.一种用于工控机的市电通断检测设备，其特征在于：该设备包括微处理器MCU、交流市电通断检测电路、工控机开关机状态检测电路、RS232电平转换电路、工控机开机控制电路、看门狗电路及晶振；微处理器MCU采用MSP430F2370芯片，微处理器MCU通过GPIO接口与交流市电通断检测电路连接；微处理器MCU通过GPIO接口与工控机开关机状态检测电路连接；微处理器MCU通过UART接口与RS232电平转换电路连接；微处理器MCU通过GPIO接口与工控机开机控制电路连接；看门狗电路和晶振分别连接微处理器MCU；微处理器MCU通过RS232通信接口连接工控机；

所述的交流市电通断检测电路采用变压器T1、LM1117稳压芯片U1；变压器T1的1脚、2脚接电源插座J1，3脚连接二极管D1的正极和二极管D3的负极，4脚连接二极管D2的正极和二极管D4的负极，二极管D1的负极和二极管D2的负极与电解电容CE1的正极和电容C1的一端一起连接到稳压芯片U1的1脚，稳压芯片U1的3脚输出3.3V电压，同时连接电解电容CE2的正极、电容C2和电阻R3的一端，电阻R3的另一端与电阻R4的一端连接后接到微处理器MCU，电阻R4和电容C2的另一端、电解电容CE2的负极、二极管D3的正极、二极管D4的正极、电解电容CE1的负极、电容C1的另一端以及稳压芯片U1的2脚接地；

所述的工控机开关机状态检测电路采用两个二极管，二极管D5的正极、二极管D6的负极和电阻R5的一端一起连接至检测设备DB9插座J2的1脚，电阻R5的另一端与电阻R6的一端连接后接到微处理器MCU，电阻R6的另一端与二极管D6的正极连接后同时接地，二极管D5的负极接电源VCC端；

所述的工控机开机控制电路采用继电器K1和三极管Q1，继电器K1的4脚连接二极管D7的负极后接电源VCC端，继电器K1的5脚连接二极管D7的正极后接三极管Q1的发射极，三极管Q1的基极连接电阻R1和电阻R2的一端，电阻R1的另一端连接微处理器MCU的POWER信号端，电阻R2的另一端接电源VCC端，三极管Q1集电极接地。

2.一种如权利要求1所述的用于工控机的市电通断检测设备实现方法，其特征在于：所述实现方法有如下步骤：

步骤一.设备上电后开始工作，微处理器MCU通过市电通断检测电路检测市电状态；

步骤二.微处理器MCU通过工控机开关机状态检测电路检测工控机开关机状态；

步骤三.判断市电和工控机开关机状态，如果市电正常而且工控机处于关机状态，微处理器MCU通过工控机开机控制电路控制工控机开机，然后返回步骤一；否则进行下一步；

步骤四.判断设备是否接收到工控机轮询指令，如果未接收到工控机轮询指令，直接返回步骤一；如果接收到工控机轮询指令，设备通过RS232总线向工控机发送市电状态，然后跳转到步骤一。