CN112014747A - 一种供电电压检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种供电电压检测装置，其包括光耦、开关模块、电压反馈模块、声光驱动电路以及控制模块。电压反馈模块将直流电源的正极电压反馈到开关模块的第一控制端。控制模块被配置为根据总线的指令，控制声光驱动电路向开关模块的第二控制端输出高电平信号，并根据光耦输出侧负极的输出信号判断直流电源的正极电压是否正常。开关模块处于常闭状态，这样可以避免光耦持续导通导致的功耗问题。光耦的输入侧采用单独的电源进行供电，电压反馈模块具有较高的输入阻抗，因此电压反馈模块可更加准确地反馈直流电源的电压；避免了现有技术中直流电源的输出电压略低时光耦导通不稳定的问题。
Description
技术领域
本发明属于电子技术领域，特别涉及一种供电电压检测装置。
背景技术
消防应急照明系统主要包括事故应急照明、应急出口标志及指示灯，是在发生火灾时正常照明电源切断后，引导被困人员疏散或展开灭火救援行动而设置的紧急照明装置。应急灯为了保证在发生事故时可以具有较高的可靠性，需要具有交流供电方式作为主电源，并采用电池供电方式作为备用电源。
在应用过程中，需要间隔预定时间检测电池的电压，以便检测电池的故障。在一些现有技术中，通过MCU配合AD转换器的方式检测电池的电压，然而，这种方式成本高、可靠性低，而且数字系统更容易出现安全漏洞和软错误。
图1所示为一种现有的供电电压检测装置，可用于检测直流电源的供电电压。其原理为：光耦的输入侧正极通过稳压二极管和电阻与与直流电源正极连接，输入侧负极接地；输出侧正极接VCC，负极接信号处理电路。
对于图1所示的电路，直流电源电压正常时，光耦导通，信号处理装置可以接收到高电平，以表明直流电源供电正常。直流电源电压过低时，光耦关闭，信号处理装置可以接收到低电平。
在上述电路中，光耦持续处于导通状态，电路的静态功耗较大。光耦至少需要5mA的工作电流才能达到以正常工作的状态，一直使用这么大的工作电流会造成同样电源的情况下带载数量过少。此外，直流电源的电压下降越来越接近稳压管的电压，通过光耦的电流会越来越小，无法满足光耦电流的要求，造成检测电压不稳定。
发明内容
本发明的目的是提供一种供电电压检测装置，该装置通过采用单独电源为光耦的输入侧供电，并根据电压信号和来自总线的指令控制控制开关模块的通断，进而控制光耦的通断，避免了光耦常开导致的功耗过大的问题以及导通电流过大导致的各种问题。
本发明的技术方案是，一种供电电压检测装置，其包括：
光耦，其输入侧正极与第一电源连接，其输出侧正极与总线侧电源连接；
开关模块，其第一端与所述光耦的输入侧负极连接，其第二端与供电侧的接地端连接；所述开关模块具有第一控制端和第二控制端，当所述第一控制端和第二控制端均为高电平时，所述开关模块的第一端和第二端导通，使得所述光耦发光；
电压反馈模块，包括串联在直流电源正极和所述第一控制端之间的上拉电阻和稳压二极管；
声光驱动电路，其输出端所述第二控制端连接；
控制模块，位于总线侧，与所述声光驱动电路隔离连接，并与所述光耦的输出侧负极连接；所述光耦的输出侧负极通过下拉电阻与总线侧接地端连接；所述控制模块被配置为控制所述声光驱动电路向所述第二控制端输出高电平信号，并根据所述光耦输出侧负极的输出信号判断所述直流电源的正极电压是否正常。
本发明的进一步改进在于，所述控制模块连接有RS485收发电路；所述控制模块采用总线侧电源供电。
本发明的进一步改进在于，所述控制模块通过光耦、变压器、光信号或无线通信中的任意一种方式与所述声光驱动电路隔离连接。
本发明的进一步改进在于，所述开关模块包括第一晶体管、第二晶体管以及第四电阻；所述第一晶体管的集电极与所述光耦的输入侧负极连接，其基极为所述第一控制端；所述第二晶体管的集电极与所述第一晶体管的发射极连接，其发射极与直流电源负极连接；所述第四电阻的一端与所述第一晶体管的基极连接，其另一端为所述第二控制端。
本发明的进一步改进在于，所述声光驱动电路连接有蜂鸣器和/或发光元件。
本发明的进一步改进在于，所述控制模块被配置为，响应于来自总线的指令，控制所述声光驱动电路驱动所述蜂鸣器发声和/或驱动所述发光元件发光。
本发明的进一步改进在于，所述声光驱动电路包括信号发生电路以及功率放大电路；所述功率放大电路将所述信号发生电路生成的信号放大，并以此驱动所述蜂鸣器和/或所述发光元件。
本发明的有益效果为：
(1)开关模块处于常闭状态，这样可以避免光耦持续导通导致的功耗问题。
(2)光耦的输入侧采用单独的电源进行供电，电压反馈模块具有较高的输入阻抗，因此电压反馈模块可更加准确地反馈直流电源的电压；避免了现有技术中直流电源的输出电压略低时光耦导通不稳定的问题。
(3)远端的控制中心可通过总线与供电电压检测装置连接，通过供电电压检测装置可准确检测直流电源供电是否正常。
附图说明
图1是一种现有的供电电压检测装置的原理图；
图2是本发明的供电电压检测装置的原理图。
具体实施方式
如图2所示，本发明的实施例提供一种供电电压检测装置，其包括光耦OP1、开关模块10、电压反馈模块20、声光驱动电路以及控制模块。
具体的，光耦OP1的输入侧正极与第一电源VCC连接，其输出侧正极与总线侧电源VDD连接。开关模块10的第一端与光耦OP1的输入侧负极连接，其第二端与供电侧的接地端GND连接。开关模块10具有第一控制端和第二控制端，当第一控制端和第二控制端均为高电平时，开关模块10的第一端和第二端导通，使得光耦OP1的输入侧发光。
开关模块10的两个输入端分别由电压反馈模块20以及声光驱动电路进行控制。声光驱动电路由控制模块进行控制，二者隔离连接。
在一个具体实施例中，电压反馈模块20包括串联在直流电源正极和第一控制端之间的上拉电阻R1和稳压二极管ZD1。稳压二极管ZD1的导通电压为12V，电阻R1的阻值为100K。当直流电源正极的电压大于阈值时，电压反馈模块20可以向开关模块10输出高电平；当直流电源正极的电压低于阈值时，电压反馈模块20为高阻态。上述阈值可通过稳压二极管ZD1和上拉电阻R1的选型过程进行确定。
声光驱动电路的输出端与开关模块10的第二控制端连接，接收到控制模块的控制信号后，向开关模块10的第二控制端输出高电平。
本实施例中，光耦OP1的输入侧、开关模块10、电压反馈模块20以及声光驱动电路均位于供电侧。供电侧由直流电源进行供电。光耦OP1的输出侧以及控制模块位于总线侧，与供电侧隔离连接。
本实施例中，控制模块还与光耦OP1的输出侧负极连接；光耦的输出侧负极通过下拉电阻R2与总线侧接地端SGND连接。控制模块被配置为根据总线的指令，控制声光驱动电路向第二控制端输出高电平信号，并根据光耦输出侧负极的输出信号判断直流电源的正极电压是否正常。
在上述过程中，当直流电源输出电压正常且声光驱动电路输出高电平时，光耦OP1的输入侧发光，使得光耦OP1的输出侧的正极和负极导通。此时，控制模块与光耦OP1连接的引脚可接收到高电平。反之，如果直流电源DC24V的输出过低或者没有输出，则控制模块与光耦连接的引脚接收到低电平。因此，控制模块可通过驱动声光驱动电路发出高电平，并通过接收光耦OP1的反馈检测直流电源的输出电压是否正常。
控制模块可通过光耦、变压器、光信号或无线通信中的任意一种方式与声光驱动电路隔离连接。
在一个具体实施例中，开关模块10包括第一晶体管Q1、第二晶体管Q2以及第四电阻R4。第一晶体管Q1的集电极与光耦OP1的输入侧负极连接，其基极为第一控制端；第二晶体管Q2的集电极与第一晶体管Q1的发射极连接，其发射极与直流电源负极GND连接。第四电阻R4的一端与第一晶体管Q1的基极连接，其另一端为第二控制端。在另一个具体实施例中，开关模块可采用与非门搭配一个NMOS晶体管进行实现。
本实施例中，控制模块连接有RS485收发电路。控制模块采用总线侧电源进行供电。RS485收发电路通过总线与远端的控制中心连接。控制中心可定时向各控制模块发送指定，以使得控制模块检测直流电源的电压，并根据控制模块通过总线的反馈数据判断各终端的直流电源的状态。以便在直流电源故障时及时派出运维人员进行检修处置，使得各个终端可以随时具有较高的妥善率。
本实施例中，开关模块10处于常闭状态，这样可以避免光耦OP1持续导通导致的功耗问题。此外，本实施例中光耦OP1的输入侧采用单独的电源进行供电，电压反馈模块20具有较高的输入阻抗，因此电压反馈模块20可更加准确地反馈直流电源的电压。避免了现有技术中直流电源的输出电压略低时光耦导通不稳定的问题。
此外，声光驱动电路还连接有蜂鸣器和发光元件。当发生火灾或紧急事故时，控制模块被配置为，响应于远端的控制中心通过总线发送的指令，控制声光驱动电路驱动蜂鸣器发声并驱动发光元件闪烁发光。
在具体实施过程中，声光驱动电路包括信号发生电路以及功率放大电路；功率放大电路将信号发生电路生成的信号放大，并以此驱动蜂鸣器和发光元件。控制模块采用MCU进行实现。声光驱动电路可采用MCU结合功放电路进行实现，MCU中的定时器或ADC可作为信号发生电路。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (7)
1.一种供电电压检测装置，其特征在于包括：
光耦，其输入侧正极与第一电源连接，其输出侧正极与总线侧电源连接；
开关模块，其第一端与所述光耦的输入侧负极连接，其第二端与供电侧的接地端连接；所述开关模块具有第一控制端和第二控制端，当所述第一控制端和第二控制端均为高电平时，所述开关模块的第一端和第二端导通，使得所述光耦发光；
电压反馈模块，包括串联在直流电源正极和所述第一控制端之间的上拉电阻和稳压二极管；
声光驱动电路，其输出端所述第二控制端连接；
控制模块，位于总线侧，与所述声光驱动电路隔离连接，并与所述光耦的输出侧负极连接；所述光耦的输出侧负极通过下拉电阻与总线侧接地端连接；所述控制模块被配置为控制所述声光驱动电路向所述第二控制端输出高电平信号，并根据所述光耦输出侧负极的输出信号判断所述直流电源的正极电压是否正常。
2.根据权利要求1所述的一种供电电压检测装置，其特征在于，所述控制模块连接有RS485收发电路；所述控制模块采用总线侧电源供电。
3.根据权利要求1所述的一种供电电压检测装置，其特征在于，所述控制模块通过光耦、变压器、光信号或无线通信中的任意一种方式与所述声光驱动电路隔离连接。
4.根据权利要求1所述的一种供电电压检测装置，其特征在于，所述开关模块包括第一晶体管、第二晶体管以及第四电阻；所述第一晶体管的集电极与所述光耦的输入侧负极连接，其基极为所述第一控制端；所述第二晶体管的集电极与所述第一晶体管的发射极连接，其发射极与直流电源负极连接；所述第四电阻的一端与所述第一晶体管的基极连接，其另一端为所述第二控制端。
5.根据权利要求1所述的一种供电电压检测装置，其特征在于，所述声光驱动电路连接有蜂鸣器和/或发光元件。
6.根据权利要求5所述的一种供电电压检测装置，其特征在于，所述控制模块被配置为，响应于来自总线的指令，控制所述声光驱动电路驱动所述蜂鸣器发声和/或驱动所述发光元件发光。
7.根据权利要求5所述的一种供电电压检测装置，其特征在于，所述声光驱动电路包括信号发生电路以及功率放大电路；所述功率放大电路将所述信号发生电路生成的信号放大，并以此驱动所述蜂鸣器和/或所述发光元件。
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