CN110213867A - 一种多功能开关电路、开关切换方法及磁粉探伤仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多功能开关电路、磁粉探伤仪，所述多功能开关电路包括多功能按键开关、电源、以及：电源导通单元，用于使电源和供电单元之间导通；供电单元，用于给多功能开关电路供电；开关检测单元，用于检测按键开关按下的次数；控制单元，用于维持电源导通以及记录按键开关按下的次数；所述电源导通单元分别连接电源、按键开关、供电单元和控制单元，所述供电单元分别连接开关检测单元和控制单元，所述开关检测单元分别连接按键开关和控制单元。本发明可以仅通过一个多功能按键开关就实现磁粉探伤仪的多功能切换及启停功能，从而简化磁粉探伤仪的机械结构，提高磁粉探伤仪的防水能力。
Description
技术领域
本发明涉及磁粉探伤技术领域，特别涉及一种多功能开关电路、开关切换方法及磁粉探伤仪。
背景技术
利用工件缺陷处的漏磁场与磁粉的相互作用，并利用钢铁制品表面和近表面缺陷（如裂纹，夹渣，发纹等）磁导率和钢铁磁导率的差异，磁化后这些材料不连续处的磁场将发生畸变，形成部分磁通泄漏处工件表面产生了漏磁场，从而吸引磁粉形成缺陷处的磁粉堆积，在适当的光照条件下，显现出缺陷位置和形状，对这些磁粉的堆积加以观察和解释，就实现了磁粉探伤。磁粉探伤是无损检测五大常规方法的一种， 也是检验铁磁性材料表面或近表面缺陷的一 种常用手段。由于其检测灵敏度高、工艺简单可靠，故被广泛采用。
磁粉探伤仪是用于检查铁制品表面和近表面缺陷的仪器，广泛用于压力容器（锅炉、储气罐、油罐等）、压力管道（气管、油管、水管）、船舶、钢铁、机械装备、航天、航空、电力、汽车、摩托车、石油、化工、铁路、桥梁、电梯、游乐场等设备的制造、安装、使用过程中。
现有高档的磁粉探伤仪都是内置可充电电池的便携式磁粉探伤仪，其有两种方法接通电源：第一种是在电源上设置电源开关，合上电源开关即通电；第二种是在插头处设置短路针脚，当插上插头时即接通电源。磁粉探伤仪的启动、停机则由启动开关来完成。同时，磁粉探伤仪一般会集成黑白光灯，黑白光灯的切换则由磁粉探伤仪探头上的黑白光切换开关来完成。并且，更高档的磁粉探伤仪还具有高频交流、低频交流、直流输出功能，由电源上的输出模式选择开关来完成。
然而，接通电源的两种方式（电源开关或插头针脚短路）都会使磁粉探伤仪的机械设计复杂，不利于整机的防水设计。
因而现有技术还有待改进和提高。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种多功能开关电路、开关切换方法及磁粉探伤仪，可以仅通过一个多功能按键开关就实现磁粉探伤仪的多功能切换及启停功能，从而简化磁粉探伤仪的机械结构，提高磁粉探伤仪的防水能力。
为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
一种多功能开关电路，包括多功能按键开关和电源，还包括：
电源导通单元，用于使电源和供电单元之间导通；
供电单元，用于给多功能开关电路供电；
开关检测单元，用于检测多功能按键开关按下的次数；
控制单元，用于维持电源导通以及记录多功能按键开关按下的次数；
所述电源导通单元分别连接电源、多功能按键开关、供电单元和控制单元，所述供电单元分别连接开关检测单元和控制单元，所述开关检测单元分别连接多功能按键开关和控制单元。
所述的多功能电路中，所述控制单元包括控制芯片，所述控制芯片的POWER_CTRL脚连接电源导通单元，所述控制芯片的KEY_WORK脚连接开关检测单元，所述控制芯片的VCC脚连接供电单元。
所述的多功能电路中，所述电源导通单元包括导通MOS管、导通光耦、第一电阻、第二电阻和第三电阻，所述第一MOS管的源极分别连接电源和第一电阻的一端，第一MOS管的漏极连接供电单元，第一MOS管的栅极分别连接第一电阻的另一端和第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端分别连接多功能按键开关和导通光耦的第4脚，所述导通光耦的第3脚接地，导通光耦的第2脚连接控制芯片的POWER_CTRL脚，导通光耦的第1脚连接第三电阻的一端，所述第三电阻的另一端连接供电单元。
所述的多功能电路中，所述电源导通单元还包括第一串联钳位二极管，所述第一串联钳位二极管包括反向串联的一对二极管，所述第一串联钳位二极管的第1脚接地，第一串联钳位二极管的第2脚连接多功能按键开关，第一串联钳位二极管的第3脚分别连接第二电阻的另一端和导通光耦的第4脚。
所述的多功能电路中，所述开关检测单元包括非门芯片、第一电容和第四电阻，所述第四电阻的一端连接供电电路，第四电阻的另一端分别连接多功能按键开关、第一电容的一端和非门芯片的输入端，所述第一电容的另一端接地，所述非门芯片的输出端连接控制芯片的KEY_WORK脚。
所述的多功能电路中，所述开关检测单元还包括第二串联钳位二极管，所述第二串联钳位二极管包括反向串联的一对二极管，所述第二串联钳位二极管的第1脚接地，第二串联钳位二极管的第2脚连接多功能按键开关，第二串联钳位二极管的第3脚分别连接第四电阻的另一端、第一电容的一端和非门芯片的输入端。
所述的多功能电路中，所述控制芯片的型号为AT89S52-24AU。
一种基于上述多功能开关电路的开关切换方法，包括步骤：
多功能按键开关被按下后，控制单元得电工作并保持电源导通单元导通；
在第一预设时间内，控制单元通过检测多功能按键开关被按下的次数，切换磁粉探伤仪的输出模式；
在第二预设时间内，控制单元通过检测多功能按键开关被按下的次数，切换磁粉探伤仪的黑光灯或白光灯点亮。
所述的开关切换方法中，在所述在第二预设时间内，控制单元通过检测多功能按键开关被按下的次数，切换磁粉探伤仪的黑光灯或白光灯点亮的步骤之后，还包括步骤：
当检测到电池电量低于预设值或磁粉探伤仪超过第三预设时间未操作时，控制电源导通单元延时关断。
一种磁粉探伤仪，包括探伤仪本体、探伤探头和以上任意一项所述的多功能开关电路，所述多功能开关电路设置在探伤仪本体内，所述多功能按键开关设置在探伤探头上。
相较于现有技术，本发明提供的一种多功能开关电路、开关切换方法及磁粉探伤仪，所述多功能开关电路包括多功能按键开关、电源、以及：电源导通单元，用于使电源和供电单元之间导通；供电单元，用于给多功能开关电路供电；开关检测单元，用于检测按键开关按下的次数；控制单元，用于维持电源导通以及记录按键开关按下的次数；所述电源导通单元分别连接电源、按键开关、供电单元和控制单元，所述供电单元分别连接开关检测单元和控制单元，所述开关检测单元分别连接按键开关和控制单元。本发明可以仅通过一个多功能按键开关就实现磁粉探伤仪的多功能切换及启停功能，从而简化磁粉探伤仪的机械结构，提高磁粉探伤仪的防水能力。
附图说明
图1为本发明提供的一种多功能开关电路的电路原理图；
图2为本发明提供的一种多功能开关电路的开关切换流程图。
具体实施方式
本发明提供一种多功能开关电路、开关切换方法及磁粉探伤仪，可以仅通过一个多功能按键开关就实现磁粉探伤仪的多功能切换及启停功能，从而简化磁粉探伤仪的机械结构，提高磁粉探伤仪的防水能力。为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，为本发明提供的一种多功能开关电路的电路原理图，所述多功能开关电路包括多功能按键开关和电源，同时还包括：
电源导通单元，用于使电源和供电单元之间导通；
供电单元（图中未示出），用于给多功能开关电路供电；
开关检测单元，用于检测多功能按键开关按下的次数；
控制单元，用于维持电源导通以及记录多功能按键开关按下的次数；
所述电源导通单元分别连接电源、多功能按键开关、供电单元和控制单元，所述供电单元分别连接开关检测单元和控制单元，所述开关检测单元分别连接多功能按键开关和控制单元。
当多功能按键开关被按下时，首先通过电源导通单元使得电源与供电单元之间导通，供电单元得电后，给整个多功能开关电路（包括开关检测单元和控制单元）供电。当控制单元得电后，控制单元通过电源导通单元维持电源与供电单元之间的导通；当开关检测单元得电后，开关检测单元可以检测多功能按键开关被按下的次数，同时控制单元记录开关检测单元检测的结果，并根据预设规则切换系统的输出模式及黑白光功能等。
在具体的实施例中，所述控制单元包括控制芯片（图中未示出），所述电源导通单元包括导通MOS管Q1（可以替换为其余电子开关管）、导通光耦U1、第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3，所述第一MOS管的源极分别连接电源和第一电阻R1的一端，第一MOS管的漏极连接供电单元，第一MOS管的栅极分别连接第一电阻R1的另一端和第二电阻R2的一端，所述第二电阻R2的另一端分别连接多功能按键开关和导通光耦U1的第4脚，所述导通光耦U1的第3脚接地，导通光耦U1的第2脚连接控制芯片的POWER_CTRL脚，导通光耦U1的第1脚连接第三电阻R3的一端，所述第三电阻R3的另一端连接供电单元。较佳的，所述控制芯片的型号为AT89S52-24AU。
并且，所述电源导通单元还包括第一串联钳位二极管D1，所述第一串联钳位二极管D1包括反向串联的一对二极管，所述第一串联钳位二极管D1的第1脚接地，第一串联钳位二极管D1的第2脚连接多功能按键开关，第一串联钳位二极管D1的第3脚分别连接第二电阻R2的另一端和导通光耦U1的第4脚。
其中，所述电源导通单元的工作原理为：当多功能按键开关按下时，ONSW信号变为低电平，通过第一串联嵌位二极管的钳位作用把导通光耦U1的第4脚的电平拉低，则第一MOS管的栅极也被拉低，此时第一MOS管导通，电源被接通并开始向电路的其余模块供电；供电单元得电并向控制芯片的VCC脚供电后，控制芯片开始工作，且控制芯片通过POWER_CTRL信号把光耦的第2脚拉低，此时光耦的第3脚和第4脚导通，使得光耦的第4脚保持为低电平；这时不管多功能按键开关是否按下，都能保持第一MOS管持续导通。因此，通过按下多功能按键开关，并通过电源导通单元可实现电源接通的功能，并且结合控制单元，可以使得电源保持接通。
更具体的实施例中，所述开关检测单元包括非门芯片U2、第一电容C1和第四电阻R4，所述第四电阻R4的一端连接供电电路，第四电阻R4的另一端分别连接多功能按键开关、第一电容C1的一端和非门芯片U2的输入端，所述第一电容C1的另一端接地，所述非门芯片U2的输出端连接控制芯片的KEY_WORK脚。较佳的，所述非门芯片U2选用型号为74hc14的反相器。
并且，所述开关检测单元还包括第二串联钳位二极管D2，所述第二串联钳位二极管D2包括反向串联的一对二极管，所述第二串联钳位二极管D2的第1脚接地，第二串联钳位二极管D2的第2脚连接多功能按键开关，第二串联钳位二极管D2的第3脚分别连接第四电阻R4的另一端、第一电容C1的一端和非门芯片U2的输入端。
其中，所述开关检测单元的工作原理为：每次当多功能按键开关按下时，ONSW信号变为低电平，通过第二串联嵌位二极管的钳位作用把非门芯片U2的输入端的电平拉低，此时非门芯片U2的输出脚输出高电平，并通过KEY_WORK信号送到控制芯片进行检测记录。
此外，现有的磁粉探伤仪在电源接通后，不能自动关断，经常有用户使用磁粉探伤仪后忘记关电源的情况发生，导致即使没有启动工作，但内部芯片等都会消耗电能，仪器会在不知不觉中把电耗完；同时在电源接通情况下运输、存放、充电都是一件很危险的事情。
因此，当磁粉探伤仪的电源的电量过低或超时无操作时，控制芯片则控制POWER_CTRL引脚为高电平，从而使得导通光耦U1截止，此时导通MOS管Q1的栅极变为高电平，导致导通MOS管Q1关断，断开电源与供电单元的连接，从而实现断电。
并且，值得一提的是，对于供电单元、控制芯片的外围电路等电路的电路结构，本领域技术人员可以根据实际情况进行设计，本发明对此不做赘述。
本发明还提供一种磁粉探伤仪，其包括探伤仪本体和探伤探头（图中未示出），且所述探伤仪本体内设置有以上所述的多功能开关电路，所述多功能按键开关设置在探伤探头上。用户可以通过所述多功能按键开关实现磁粉探伤仪的接通电源、进行输出模式选择、启动停机和黑白光切换功能，从而简化磁粉探伤仪的机械结构，提高磁粉探伤仪的防水能力。
本发明还提供一种磁粉探伤仪的多功能开关切换方法，所述方法包括步骤：
S100、多功能按键开关被按下后，控制单元得电工作并保持电源导通单元导通；
S200、在第一预设时间内，控制单元通过检测多功能按键开关被按下的次数，切换磁粉探伤仪的输出模式；
S300、在第二预设时间内，控制单元通过检测多功能按键开关被按下的次数，切换磁粉探伤仪的黑光灯或白光灯点亮。
由于磁粉探伤机的输出模式和黑白光在使用过程中不会更改，所以只在磁粉探伤机上电的前5秒允许进行输出模式选择，在上电后5秒到10秒区间允许进行黑白光切换，上电10秒后才允许真正的磁粉探伤作业，这样模式选择、黑白光切换、探伤作业互不相干，不会产生冲突。
值得说明的是，所述黑白光灯分别指代紫外线灯和照明灯。在磁粉探伤行业内，照明灯也叫白光灯，紫外线灯也叫黑光灯(紫外光肉眼是看不见的，只有照射到特定物质，激发出荧光时，肉眼才可见，所以行业内普遍叫黑光)。在磁粉探伤过程中，会根据需要，选择是进行普通磁粉探伤还是荧光磁粉探伤，普通磁粉探伤时，要打开照明灯，荧光磁粉探伤时，要打开紫外线灯。
进一步的，在步骤S300之后，还包括步骤：
S400、当检测到电池电量低于预设值或磁粉探伤仪超过第三预设时间未操作时，控制电源导通单元延时关断。
本发明采用电子开关作为电源的通断开关，使得磁粉探伤仪能延时自动断电，避免由于电源接通而在运输、存放、充电时出现危险
并且，请参阅图2，本发明提供一种基于所述多功能开关切换方法的软件处理流程如下：
1、上电后进行初始化。输出模式选择有效时间计数器T1=0；黑白光切换有效时间计数器T2=0；空闲无操作累计时间T3=0；读取上次输出模式Mode和黑白光选择Led；多功能开关状态设置为放开Flag=False；
2、空闲时间T3累加；
3、如果T3>2分钟，则软件控制断电；
4、如果T1≥5秒则跳转到第7步；
5、输出模式选择有效时间T1累加，根据输出模式Mode点亮模式灯(Mode=1，输出低频交流；Mode =2，输出高频交流；Mode =3，输出直流)。Mode=1，红灯亮；Mode=2，黄灯亮；Mode=3，绿灯亮；
6、跳转到第8步；
7、黑白光切换有效时间T2累加，根据黑白光灯选择Led点亮相应的灯。Led=1，白光灯亮；Led=2，黑光灯亮；
8、如果Flag=True则跳转到第19步；
9、如果多功能开关没按下，则跳转到第2步进行下一个循环；
10、多功能开关按下。如果T1≥5s则跳转到第13步；
11、三种输出模式循环选择，Mode=Mode+1，如果Mode>3，则Mode=3。相应的点亮模式指示灯，Mode=1红灯亮，Mode=2黄灯亮，Mode=3绿色高。模式指示灯为双色灯，一个灯内有一红一绿两个灯芯，当其内红灯芯亮时为红色，当其内绿灯芯亮时为绿色，当其内两灯芯同时亮时为黄色；
12、跳转到第17步；
13、如果T2≥5秒则跳转到第16步；
14、黑白光灯循环选择，Led=Led+1，如果Led>2，则Led=1。相应的，当Led=1表示选择白光灯，则点亮白光灯，当Led=2表示选择黑光灯，则点亮黑光灯；
15、跳转到第17步；
16、到这一步，表明上电超过了10s，根据输出模式进行输出；
17、标记多功能开关按下，Flag=True，且非空闲，有开关在工作，所以把空闲时间T3清零；
18、跳转到第2步进行下一个循环；
19、如果多功能开关继续为按下状态，则跳转到第2步进行下一个循环；
20、多功能开关放开。如果原来有磁力输出则停止磁力输出，标记多功能开关为放开状态Flag=False；
21、跳转到第2步进行下一个循环。
因此，本发明通过软硬件结合，通过多功能按键开关接通电源，内部CPU继续维持电源的接通，当电量低、空闲时间大于2分钟或者其它情况时，CPU控制自动关电。上电前5秒，通过多功能开关选择输出模式，上电后5~10秒时段，通过多功能开关选择黑白光，上电10s后，多功能开关可以正常实现磁粉探伤的启动停止功能。这样，通过一个多功能按键开关即可实现现有磁粉探伤仪电源开关、黑白光切换开关、输出模式选择开关、启动开关所实现的功能，从而使得采用多功能开关的磁粉探伤仪，外观简洁、操作简便、防水性能好，同时，采用电子开关作为电源的通断开关，使得磁粉探伤仪能延时自动断电，避免由于电源接通而在运输、存放、充电时出现危险。
综上所述，本发明提供了一种多功能开关电路、开关切换方法及磁粉探伤仪，所述多功能开关电路包括多功能按键开关、电源、以及：电源导通单元，用于使电源和供电单元之间导通；供电单元，用于给多功能开关电路供电；开关检测单元，用于检测按键开关按下的次数；控制单元，用于维持电源导通以及记录按键开关按下的次数；所述电源导通单元分别连接电源、按键开关、供电单元和控制单元，所述供电单元分别连接开关检测单元和控制单元，所述开关检测单元分别连接按键开关和控制单元。本发明可以仅通过一个多功能按键开关就实现磁粉探伤仪的多功能切换及启停功能，从而简化磁粉探伤仪的机械结构，提高磁粉探伤仪的防水能力。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种多功能开关电路，包括多功能按键开关和电源，其特征在于，还包括：
电源导通单元，用于使电源和供电单元之间导通；
供电单元，用于给多功能开关电路供电；
开关检测单元，用于检测多功能按键开关按下的次数；
控制单元，用于维持电源导通以及记录多功能按键开关按下的次数；
所述电源导通单元分别连接电源、多功能按键开关、供电单元和控制单元，所述供电单元分别连接开关检测单元和控制单元，所述开关检测单元分别连接多功能按键开关和控制单元。
2.根据权利要求1所述的一种多功能开关电路，其特征在于，所述控制单元包括控制芯片，所述控制芯片的POWER_CTRL脚连接电源导通单元，所述控制芯片的KEY_WORK脚连接开关检测单元，所述控制芯片的VCC脚连接供电单元。
3.根据权利要求2所述的一种多功能开关电路，其特征在于，所述电源导通单元包括导通MOS管、导通光耦、第一电阻、第二电阻和第三电阻，所述第一MOS管的源极分别连接电源和第一电阻的一端，第一MOS管的漏极连接供电单元，第一MOS管的栅极分别连接第一电阻的另一端和第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端分别连接多功能按键开关和导通光耦的第4脚，所述导通光耦的第3脚接地，导通光耦的第2脚连接控制芯片的POWER_CTRL脚，导通光耦的第1脚连接第三电阻的一端，所述第三电阻的另一端连接供电单元。
4.根据权利要求3所述的一种多功能开关电路，其特征在于，所述电源导通单元还包括第一串联钳位二极管，所述第一串联钳位二极管包括反向串联的一对二极管，所述第一串联钳位二极管的第1脚接地，第一串联钳位二极管的第2脚连接多功能按键开关，第一串联钳位二极管的第3脚分别连接第二电阻的另一端和导通光耦的第4脚。
5.根据权利要求4所述的一种多功能开关电路，其特征在于，所述开关检测单元包括非门芯片、第一电容和第四电阻，所述第四电阻的一端连接供电电路，第四电阻的另一端分别连接多功能按键开关、第一电容的一端和非门芯片的输入端，所述第一电容的另一端接地，所述非门芯片的输出端连接控制芯片的KEY_WORK脚。
6.根据权利要求5所述的一种多功能开关电路，其特征在于，所述开关检测单元还包括第二串联钳位二极管，所述第二串联钳位二极管包括反向串联的一对二极管，所述第二串联钳位二极管的第1脚接地，第二串联钳位二极管的第2脚连接多功能按键开关，第二串联钳位二极管的第3脚分别连接第四电阻的另一端、第一电容的一端和非门芯片的输入端。
7.根据权利要求2所述的一种多功能开关电路，其特征在于，所述控制芯片的型号为AT89S52-24AU。
8.一种基于权利要求1所述的多功能开关电路的开关切换方法，其特征在于，包括以下步骤：
多功能按键开关被按下后，控制单元得电工作并保持电源导通单元导通；
在第一预设时间内，控制单元通过检测多功能按键开关被按下的次数，切换磁粉探伤仪的输出模式；
在第二预设时间内，控制单元通过检测多功能按键开关被按下的次数，切换磁粉探伤仪的黑光灯或白光灯点亮。
9.根据权利要求8所述的一种开关切换方法，其特征在于，在所述在第二预设时间内，控制单元通过检测多功能按键开关被按下的次数，切换磁粉探伤仪的黑光灯或白光灯点亮的步骤之后，还包括步骤：
当检测到电池电量低于预设值或磁粉探伤仪超过第三预设时间未操作时，控制电源导通单元延时关断。
10.一种磁粉探伤仪，包括探伤仪本体和探伤探头，其特征在于，所述磁粉探伤仪还包括如权利要求1-7中任意一项所述的多功能开关电路，所述多功能开关电路设置在探伤仪本体内，所述多功能按键开关设置在探伤探头上。
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