CN109103864B - 一种紧凑型车流量统计设备开机延时与保护电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种紧凑型车流量统计设备开机延时与保护电路，包括电源输入模块、延时模块、钳位模块、编码板和FPGA板；其中，延时模块，用于设置延时时间；钳位模块，用于对延时模块输出的电压进行过压保护和滤波处理；电源输入模块的输出端分别连接延时模块的输入端和FPGA板的输入端，延时模块的输出端连接钳位模块的输入端，钳位模块的输出端连接编码板的输入端，编码板连接FPGA板。本发明能够保证编码板的正常启动，实用性高；另外，本发明通过延时模块和钳位模块来对外界的高输入电压、干扰噪声和电源纹波进行过滤，能够降低设备的损坏率，可靠性高，可广泛应用于电子设备技术领域。

Description

一种紧凑型车流量统计设备开机延时与保护电路
技术领域
本发明涉及电子设备技术领域，尤其是一种紧凑型车流量统计设备开机延时与保护电路。
背景技术
在当前电子设备中，由于编码板的VO接口与FPGA板相连，VO接口中部分视频信号线与编码板启动顺序设置功能复用，且FPGA板开机启动过程中会对编码板启动顺序设置信号线的电平状态进行操作，如果编码板和FPGA板同时上电，就可能会造成编码板无法正常启动的故障。另一方面，当前电子设备的电源输入部分可能由于人为错误而接入过高输入电压，或者受到例如输入电源纹波、外界雷击、静电等干扰因素的影响，造成设备重启或损坏等故障，可靠性较低。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于：提供一种可靠性高的紧凑型车流量统计设备开机延时与保护电路。
本发明所采取的技术方案为：
一种紧凑型车流量统计设备开机延时与保护电路，包括电源输入模块、延时模块、钳位模块、编码板和FPGA板；其中，所述延时模块，用于设置延时时间；所述钳位模块，用于对延时模块输出的电压进行过压保护和滤波处理；所述电源输入模块的输出端分别连接延时模块的输入端和FPGA板的输入端，所述延时模块的输出端连接钳位模块的输入端，所述钳位模块的输出端连接编码板的输入端，所述编码板连接FPGA板。
进一步，所述延时模块包括第一电容、第二电容、第一二极管、第一电阻、555时基芯片和光耦继电器，所述555时基芯片的4脚分别连接555时基芯片的8脚、电源输入模块的正极端和第一电容的一端，所述555时基芯片的6脚分别连接第一电容的另一端、第一二极管的阴极、555时基芯片的2脚和第一电阻的一端，所述第一二极管的阳极连接第一电阻的另一端，所述555时基芯片的5脚连接第二电容的一端和光耦继电器的第二输入端，所述555时基芯片的1脚连接第二电容的另一端，所述555时基芯片的3脚连接光耦继电器的第一输入端，所述光耦继电器的第一输出端连接电源输入模块的正极端，所述光耦继电器的第二输出端连接钳位模块，所述第一二极管的阳极和555时基芯片的5脚均接地。
进一步，所述钳位模块包括TVS管、第三电容和第四电容，所述TVS管的一端、第三电容的一端和第四电容的一端均与延时模块的输出端连接，所述TVS管的另一端、第三电容的另一端和第四电容的另一端均接地。
进一步，所述TVS管用于判断延时模块的输出电压是否大于预设电压，若是，则将输出电压钳位至预设范围；反之，则不做处理。
进一步，所述第三电容和第四电容用于对延时模块的输出电压进行滤波处理。
本发明的有益效果是：本发明通过延时模块和钳位模块来控制FPGA板和编码板分别上电，能够保证编码板的正常启动，可靠性高；另外，本发明通过延时模块和钳位模块来对外界的高输入电压、干扰噪声和电源纹波进行过滤，能够降低设备的损坏率，进一步提高了本发明的可靠性。
附图说明
图1为本发明一种紧凑型车流量统计设备开机延时与保护电路的结构框图；
图2为本发明的设备开机延时与保护电路原理图。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步解释和说明。对于本发明实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。
参照图1，本发明一种紧凑型车流量统计设备开机延时与保护电路，包括电源输入模块000、延时模块100、钳位模块200、编码板300和FPGA板400；其中，所述延时模块，用于设置延时时间；所述钳位模块，用于对延时模块输出的电压进行过压保护和滤波处理；所述电源输入模块的输出端分别连接延时模块的输入端和FPGA板的输入端，所述延时模块的输出端连接钳位模块的输入端，所述钳位模块的输出端连接编码板的输入端，所述编码板连接FPGA板。
参照图2，进一步作为优选的实施方式，所述延时模块包括第一电容C1、第二电容C2、第一二极管VD1、第一电阻R1、555时基芯片U1和光耦继电器K1，所述555时基芯片U1的4脚分别连接555时基芯片U1的8脚、电源输入模块的正极端和第一电容C1的一端，所述555时基芯片U1的6脚分别连接第一电容C1的另一端、第一二极管VD1的阴极、555时基芯片U1的2脚和第一电阻R1的一端，所述第一二极管VD1的阳极连接第一电阻R1的另一端，所述555时基芯片U1的5脚连接第二电容C2的一端和光耦继电器K1的第二输入端，所述555时基芯片U1的1脚连接第二电容C2的另一端，所述555时基芯片U1的3脚连接光耦继电器K1的第一输入端，所述光耦继电器K1的第一输出端连接电源输入模块的正极端，所述光耦继电器K1的第二输出端连接钳位模块，所述第一二极管VD1的阳极和555时基芯片U1的5脚均接地。
其中，如图2所示，本发明由第一电容C1、续流二极管VD1和第一电阻R1构成了RC电路，当VCC电源接入时，第一电容C1来不及充电(可视为短路)，使555时基芯片的2脚和6脚的电平置高；随着第一电容C1充电，555时基芯片的2脚和6脚的电位逐渐降低为零。本发明通过第一电阻R1来设置第一电容C1的充电速率(也即延时时间)。当设备断电后，续流二极管VD1用于释放第一电容C1上的电荷。
当电源VCC接入时，555时基芯片的2脚和6脚为高电平，3脚输出低电平；在延时一定时间后，当555时基芯片的2脚电位小于VCC/3时，电路状态发生翻转，此时3脚输出高电平。
本发明通过555时基芯片的3脚的电平状态来控制光耦继电器的开通与关闭，从而实现对输入电源VCC进行延时控制。
参照图2，进一步作为优选的实施方式，所述钳位模块包括TVS管D1、第三电容C3和第四电容C4，所述TVS管D1的一端、第三电容C3的一端和第四电容C4的一端均与延时模块的输出端连接，所述TVS管D1的另一端、第三电容C3的另一端和第四电容C4的另一端均接地。
其中，本发明通过选用合适电压等级的TVS管D1以及滤波电容，实现对编码板电源输入电压的过压保护、噪声抑制和纹波滤除。
进一步作为优选的实施方式，所述TVS管用于判断延时模块的输出电压是否大于预设电压，若是，则将输出电压钳位至预设范围；反之，则不做处理。
进一步作为优选的实施方式，所述第三电容和第四电容用于对延时模块的输出电压进行滤波处理。
下面结合说明书附图详细描述本发明的延时模块和钳位模块的工作原理：
如图1和图2所示，延时模块的工作原理如下：
电源输入000接入延时模块时，第一电容C1来不及充电，此时555时基芯片U1的2脚和6脚的电平置高，3脚输出低电平，光耦继电器K1的输出级关断，从而将电源输入000与编码板300断开；随着第一电容C1的持续充电(本发明的实施例中，延时时间td＝1.1R1C1)，555时基芯片U1的2脚和6脚的电位逐渐降低，直至引脚2的电位小于Vcc/3时，电路状态发生翻转，3脚输出高电平。第一电阻R1用来设置第一电容C1的充电速率，即设置延时时间。当设备断电后，续流二极管VD1用于释放第一电容C1上的电荷。
如图1和图2所示，钳位模块的工作原理如下：
延时模块100的电压输出到钳位模块200，当延时模块的输出电压低于钳位模块的限制电压时，TVS管D1的阻值极大，此时相当于断路状态，TVS管D1可以滤除外界窜入的干扰脉冲，同时通过第三电容C3和第四电容C4对延时模块的输出电压进行滤波处理，给后级编码板提供低纹波电压；当延时模块的输出电压高于钳位模块的限制电压时，TVS管D1的阻值极速减小，并将延时模块的输出电压钳位到安全范围之内，从而保护后级编码板电路。
综上所述，本发明一种紧凑型车流量统计设备开机延时与保护电路具有以下优点：
1)、本发明的延时模块仅包括电阻、电容、光耦继电器、555时基芯片和续流二极管，只需使用电阻、电容、光耦继电器、555时基芯片和续流二极管就能够实现对接入电源的延时控制，且具有控制电压范围宽、工作速度快和定时精度高等优点。
2)、相对于常用的机械继电器而言，光耦继电器输入端无需并联续流二极管，不存在触点损耗，延长了设备的使用寿命并降低了动作声音；同时光耦继电器的体积小，本发明适用于小型化设备的设计。
3)、本发明的钳位模块仅包括TVS管和电容，只需使用TVS管和电容就能够实现过压保护和纹波滤除，大大减小了过压保护电路的成本。
以上是对本发明的较佳实施进行的具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (4)

1.一种紧凑型车流量统计设备开机延时与保护电路，其特征在于：包括电源输入模块、延时模块、钳位模块、编码板和FPGA板；其中，所述延时模块，用于设置延时时间；所述钳位模块，用于对延时模块输出的电压进行过压保护和滤波处理；所述电源输入模块的输出端分别连接延时模块的输入端和FPGA板的输入端，所述延时模块的输出端连接钳位模块的输入端，所述钳位模块的输出端连接编码板的输入端，所述编码板连接FPGA板；
所述钳位模块包括TVS管、第三电容和第四电容，所述TVS管的一端、第三电容的一端和第四电容的一端均与延时模块的输出端连接，所述TVS管的另一端、第三电容的另一端和第四电容的另一端均接地。
2.根据权利要求1所述的一种紧凑型车流量统计设备开机延时与保护电路，其特征在于：所述延时模块包括第一电容、第二电容、第一二极管、第一电阻、555时基芯片和光耦继电器，所述555时基芯片的4脚分别连接555时基芯片的8脚、电源输入模块的正极端和第一电容的一端，所述555时基芯片的6脚分别连接第一电容的另一端、第一二极管的阴极、555时基芯片的2脚和第一电阻的一端，所述第一二极管的阳极连接第一电阻的另一端，所述555时基芯片的5脚连接第二电容的一端和光耦继电器的第二输入端，所述555时基芯片的1脚连接第二电容的另一端，所述555时基芯片的3脚连接光耦继电器的第一输入端，所述光耦继电器的第一输出端连接电源输入模块的正极端，所述光耦继电器的第二输出端连接钳位模块，所述第一二极管的阳极和555时基芯片的5脚均接地。
3.根据权利要求1所述的一种紧凑型车流量统计设备开机延时与保护电路，其特征在于：所述TVS管用于判断延时模块的输出电压是否大于预设电压，若是，则将输出电压钳位至预设范围；反之，则不做处理。
4.根据权利要求1所述的一种紧凑型车流量统计设备开机延时与保护电路，其特征在于：所述第三电容和第四电容用于对延时模块的输出电压进行滤波处理。
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