CN112269139A - 一种多路led灯故障检测装置 - Google Patents
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Abstract
本方案公开了一种多路LED灯故障检测装置，该装置包括：用于对多路LED灯待测信号进行预处理并输出为一路待测信号的预处理单元，用于获取所述一路待测信号，并判断是否输出触发报警的信号的故障检测单元；其中，所述故障检测单元包括A/D转换器和逻辑运算单元；所述A/D转换器一端与所述预处理单元连接,另一端与逻辑运算单元连接,用于将获取的一路待测信号转换为数字信号输出；所述逻辑运算单元，用于获取所述A/D转换器转换后的数字信号,在所述数字信号与第一预设值相符的情况下，输出触发报警的信号。该装置具有存取速度高、稳定性高及功耗低的特性。
Description
技术领域
本发明涉及电子电路技术领域。特别涉及一种多路LED灯故障检测装置。
背景技术
目前现有的LED灯故障检测报警装置技术往往只能对单路LED灯故障信号进行检测，且该信号还要为数字信号，检测之后如发现电路故障发出报警信号，但不能同时直接对多路LED灯的故障信号进行检测，尤其在多路故障信号为多路模拟信号的情况下，因而也不能及时发出相应的报警信号，但是在实际生活应用之中我们需要能够同时对多路LED灯的故障信号进行检测并发出相应的报警信号，所以目前现有的故障检测报警装置技术不能在实际生活应用之中发挥出较好的故障检测报警作用。因此急于开发一种能克服上述缺陷的故障检测报警装置。
发明内容
本方案的一个目的在于提供一种多路LED灯故障检测装置，该装置能够实现同时直接对多路模拟故障信号进行检测并能引发报警信号的发出。
为达到上述目的，本方案如下：
一种多路LED灯故障检测装置，该装置包括:
预处理单元，用于对多路LED灯待测信号进行预处理并输出为一路待测信号；
故障检测单元，用于获取所述一路待测信号，并判断是否输出触发报警的信号；
其中，所述故障检测单元包括A/D转换器和逻辑运算单元；
所述A/D转换器一端与所述预处理单元连接,另一端与逻辑运算单元连接,用于将获取的一路待测信号转换为数字信号输出；
所述逻辑运算单元，用于获取所述A/D转换器转换后的数字信号，在所述数字信号与第一预设值相符的情况下，输出触发报警的信号。
在一个优选的实施例中，所述逻辑运算单元获取所述A/D转换器转换后的数字信号后，在所述数字信号与第二预设值相符的情况下，不输出触发报警的信号。
在一个优选的实施例中，所述多路LED灯待测信号为多路模拟信号，来源于LED灯的保护电路。
在一个优选的实施例中，所述保护电路包括LED灯开路保护电路和/或LED灯短路保护电路。
在一个优选的实施例中，所述预处理单元对所述多路模拟信号进行加法运算，并将运算结果输出至所述故障检测单元。
在一个优选的实施例中，所述预处理单元包括加法器，所述加法器的电路为同向输入求和电路。
在一个优选的实施例中，所述故障检测单元还包括存储器，所述存储器用于存储所述第一预设值和所述第二预设值；所述存储器为非易失性存储器。
在一个优选的实施例中，该装置还包括采集单元，用于同时采集所述多路LED灯待测信号。
在一个优选的实施例中，所述采集单元还包括滤波器。
在一个优选的实施例中，该装置还包括报警单元，所述报警单元与所述逻辑运算单元连接，用于在获取触发报警的信号时发出报警信号。
本方案的有益效果如下：
本方案提供的电路检测装置完全可以实现同时对多路LED灯的模拟故障信号进行检测并发出相应的报警信号。如A/D转换单元同时采用四位的模数转换器则可以实现最低有效位(LSB)为1.6mV的高绝对精度。故障检测单元中的存储器选用非易失性存储器，如E2PROM和FLASH等，保证了极高的存取速度和高稳定性及低的功耗。
附图说明
为了更清楚地说明本方案的实施，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本方案的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本方案的LED灯故障检测装置示意图；
图2为实施例的LED灯故障检测装置示意图；
图3为实施例中二阶低通滤波器电路示意图；
图4为实施例中加法器电路示意图；
其中，
1-采集单元；
2-加法器；
3-A/D转换器；
4-存储器；
5-逻辑运算单元；
6-报警器；
10-预处理单元；
20-故障检测单元；
30-恒流控制单元。
具体实施方式
下面将结合附图对本方案的实施方式作进一步地详细描述。显然，所描述的实施例仅是本方案的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本方案中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本说明书以及权利要求书中使用了某些词汇来指称特定的组件，而所属领域中具有通常知识者应可理解。硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个组件，本说明书与后续的申请专利范围并不以名称的差异作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异作为区分的准则。在通篇说明书以及权利要求书中所提到的“包括”为一开放式的用语，故应解释成“包括有但不限定于”，此外，“耦接”一词在此是包含任何直接与间接的电性连接手段。因此，若文中描述第一回路耦接于第二回路，则代表所述的第一回路可以直接电性连接在所述的第二回路，或通过其它电阻等元器件间接地连接至所述的第二回路等等。
如图1所示，在实际应用中，为了能够同时直接对多路LED灯的故障进行检测并发出报警信号，本方案提供一种能同时对多个路LED灯故障进行检测的装置，该装置可以同时直接对多路模拟信号进行检测，在检测到电路发生故障后触发相应的报警的信号。该装置包括将接收的多路待检测模拟信号输出为一路待检测模拟信号的预处理单元10和用于获取所述一路待测信号，并判断是否输出触发报警的信号的故障检测单元20；故障检测单元20包括A/D转换器3和逻辑运算单元5；A/D转换器3接收到预处理单元10产生的一路待检测模拟信号后对模拟信号进行模数转换，产生数字信号，并将产生的数字信号实时传输至逻辑运算单元5，逻辑运算单元5在接收到A/D转换器3实时传输的数字信号后与预设的LED灯在故障状态时的第一预设值进行比较，优选第一预设值为LED灯发生故障时的电路信号数据值，如检测到的信号与预先设定的LED灯发生故障时的电路信号数据值相符，则输出触发对该种LED灯异常情况报警的信号；或与预设的LED灯在正常状态时的第二预设值进行比较，优选第二预设值为LED灯在正常状态时的电路信号数据值，如检测到的信号与预先设定的LED灯在正常状态时的电路信号数据值相符，则不输出触发报警的信号。
在一个实施例中，通过获取保护电路的数据对LED灯的故障进行检测，优选保护电路包括LED灯开路保护电路和/或LED灯短路保护电路。
在一个实施例中，故障检测单元还包括存储器4，优选将LED灯发生故障时的信号数据及LED灯正常状态时的信号数据预先存储在存储器4中，并将存储器4与逻辑运算单元5连接，逻辑运算单元5在进行比较判断时，可以从该存储器4中读取预先设置的LED灯发生故障或LED灯正常状态时的各种预设值。优选采用的存储器4在掉电时存储的数据不丢失，属于非易失性存储器。可以采用E2PROM或FLASH存储器。
在一个实施例中，预处理单元可以包括加法器2，对多路待检测信号进行加法运算，并将运算结果输出至所述故障检测单元。优选加法器2的电路为同向输入求和电路。
在一个实施例中，该装置还包括采集单元1，采集单元1可以同时采集多路信号，优选同时采集多路模拟信号。
在另一个实施例中，采集单元1还可以包括滤波装置，对采集到的信号进行滤波后输出，滤波装置可以为二阶低通滤波器。
在一个实施例中，逻辑运算单元与报警器6连接，报警器6在收到逻辑运算单5元输出的触发报警的信号后发出报警信号。优选报警器6上设有多个发出报警信号的终端，每一个终端对应一种电路故障情况，所以当逻辑运算单元5发出不同电路故障情况的触发信号时，报警器6会显示不同的报警信号，便于快速确定LED灯出现何种故障。
下面结合具体的实施例，对本方案的装置进行说明。使用本方案的装置同时对三路LED灯的保护电路进行检测，通过对保护电路的检测可以及时得知LED灯开路和/或LED灯短路故障的发生。
如图2，图3和图4所示，LED灯故障检测装置包括预处理单元10，故障检测单元20和报警器6，预处理单元10包括采集单元1，加法器2，故障检测单元20包括A/D转换器3和逻辑运算单元5，还可以包括存储器4。
本实施例中，故障检测装置同时对Q1，Q2和Q3三路LED灯进行检测，检测装置的采集单元1的输入端分别与一路LED灯的保护信号电路连接，三路保护信号电路的模拟信号从采集单元1的输入端输入，采集单元1内设有三个二阶低通滤波器，输入的三路模拟信号分别经过一个二阶低通滤波器滤波整形处理后，从输出端输出。采用二阶低通滤波器，可以使滤波器的过渡带变窄，衰减斜率的值加大，更好地改善频率特性。滤波之后的三路信号输入加法器2进行处理，加法器2中的电路为同向输入求和电路，可以对输入的多路模拟信号进行加法运算，输出一路模拟信号，加法器2输出的模拟信号在A/D转换器3中进行模数转换，转换产生的数字信号直接传输至逻辑运算单元5，与逻辑运算单元5连接的存储器4中则存储了预先设定的待检测电路在正常状态时及出现开路故障和/或短路故障时的电路电压信号参考数据，例如，在三路LED灯正常工作时，V1＝V2＝V3，加法器2的比例系数为k，则加法器输出的信号表示电路电压为Vm＝k*(V1+V2+V3)＝3kV1，当一路LED出现开路时，该路电压为0V，加法器2输出的信号表示电路电压为Vm＝k*(V1+V2+0)＝2kV1，当一路LED出现短路时，该路电压为Vx，加法器2输出的信号表示电路电压为Vm＝k*(V1+V2+Vx)＝k(2V1+Vx)。所以，当逻辑运算单元5将接收的信号与存储器4中预先存储的信息进行比较后，就可以判断出电路发生何种故障，并针对当前的电路故障情况输出触发报警器6的信号，报警器6上设有多个报警提示灯，预先设置好每个提示灯与一种电路故障情况对应，这样当不同的电路故障发生时，可以通过不同的提示灯快速得知电路故障情况。
对三路LED灯保护电路的检测情况如下：
Q1，Q2和Q3三路LED灯的一端都与电源连接，另一端分别与三个三极管连接，三个三极管同时还都与恒流控制单元30连接，恒流控制单元30设置流过每一路LED灯的恒定电流为100mA，每一个LED灯两端的电压差为3V，电源电压VCC＝4V，三个三极管发射极分别连接电阻R1、R2和R3，且R1＝R2＝R3，加法器2的比例系数设为K＝0.1，则在三个LED灯都正常工作的情况下，三路保护电路的电压V1＝V2＝V3＝VCC-3＝1V，此时，加法器2输出的信号表示电路电压为Vm＝0.1*(V1+V2+V3)＝0.1*3＝0.3V。存储器4中存储的正常工作参考电压为Vm＝0.3V。如果加法器2输出的信号表示的电路电压为0.3V，逻辑运算单元5经过比较判断，没有发现异常，因而也不输出触发报警的信号，此时就说明三路LED灯都在正常工作。当LED灯发生故障时，加法器2输出的信号表示的电路电压与第一预设值中的一个数值相符，逻辑运算单元5经过比较判断，输出触发报警的信号，报警器6收到触发信号，发出相应的报警信号。
第一种故障情况：
Q1支路的LED灯开路，Q2，Q3支路的LED灯正常工作，
当Q1支路的LED灯开路时，Q1支路的电压V1＝0V，正常工作的Q2和Q3支路的电压V2＝V3＝1V，此时加法器2输出的信号表示电路电压为Vm＝K*(V1+V2+V3)V＝0.1*2V＝0.2V。经过A/D转换器3对模拟信号进行转化，转化后的数字信号被实时传输至逻辑运算单元5，逻辑运算单元5基于存储器4中预先存储的信息进行比较判断，存储器4中预先存储了一路电路开路，其余电路正常时的参考电压为Vm＝0.2V，所以经过比较，逻辑运算单元5输出触发信号，触发信号可以触发报警器6发出相应故障的报警信号。
第二种故障情况：
Q1，Q2支路的LED灯均开路，Q3支路的LED灯正常工作，
当Q1支路和Q2支路的LED灯均开路时，Q1支路的电压V1＝0V，Q2支路的电压V2＝0V，正常工作的Q3支路的电压V3＝1V，此时加法器2输出的信号表示电路电压为Vm＝K*(V1+V2+V3)＝0.1*1V＝0.1V。经过A/D转换器3对模拟信号进行转化，转化后的数字信号被实时传输至逻辑运算单元5，逻辑运算单元5基于存储器4中预先存储的信息进行比较判断，存储器4中预先存储了两路电路开路，其余电路正常的参考电压为Vm＝0.1V，所以经过比较，逻辑运算单元5输出触发信号，触发信号可以触发报警器6发出相应故障的报警信号。
第三种故障情况：
Q1，Q2，Q3支路的LED灯均开路，
当Q1支路、Q2支路和Q3支路的LED灯均开路时，Q1支路的电压V1＝0V，Q2支路的电压V2＝0V，Q3支路的电压V3＝0V，此时加法器2输出的信号表示电路电压为Vm＝K*(V1+V2+V3)＝0.1*0V＝0V。经过A/D转换器3对模拟信号进行转化，转化后的数字信号被实时传输至逻辑运算单元5，逻辑运算单元5基于存储器4中预先存储的信息进行比较判断，存储器4中预先存储了所有电路开路时的参考电压为Vm＝0V，所以经过比较，逻辑运算单元5输出触发信号，触发信号可以触发报警器6发出相应故障的报警信号。
第四种故障情况：
Q1支路的LED灯短路，Q2，Q3支路的LED灯正常工作，
当Q1支路的LED灯短路时，Q1支路的电压V1＝4V，正常工作的Q2和Q3支路的电压为V2＝V3＝1V，此时加法器2输出的信号表示电路电压为Vm＝K*
(V1+V2+V3)V＝0.1*6V＝0.6V。经过A/D转换器3对模拟信号进行转化，转化后的数字信号被实时传输至逻辑运算单元5，逻辑运算单元5基于存储器4中预先存储的信息进行比较判断，存储器4中预先存储了一路电路短路，其余正常工作时的参考电压为Vm＝0.6V，所以经过比较，逻辑运算单元5输出触发信号，触发信号可以触发报警器6发出相应故障的报警信号。
第五种故障情况：
Q1，Q2支路的LED灯均短路，Q3支路的LED灯正常工作，
当Q1支路和Q2支路的LED灯均短路时，Q1支路的电压V1＝4V，Q2支路的电压V2＝4V，正常工作的Q3支路的电压V3＝1V，此时加法器2输出的信号表示电路电压为Vm＝K*(V1+V2+V3)＝0.1*9V＝0.9V。经过A/D转换器3对模拟信号进行转化，转化后的数字信号被实时传输至逻辑运算单元5，逻辑运算单元5基于存储器4中预先存储的信息进行比较判断，存储器4中预先存储了两路电路短路时的参考电压为Vm＝0.9V，所以经过比较，逻辑运算单元5输出触发信号，触发信号可以触发报警器6发出相应故障的报警信号。
第六种故障情况：
Q1，Q2，Q3支路的LED灯均短路，
当Q1支路、Q2支路和Q3支路的LED灯均短路时，Q1支路的电压V1＝4V，Q2支路的电压V2＝4V，Q3支路的电压V3＝4V，此时加法器2输出的信号表示电路电压为Vm＝K*(V1+V2+V3)＝0.1*12V＝1.2V。经过A/D转换器3对模拟信号进行转化，转化后的数字信号被实时传输至逻辑运算单元5，逻辑运算单元5基于存储器4中预先存储的信息进行比较判断，存储器4中预先存储了所有电均短路时的参考电压为Vm＝1.2V，所以经过比较，逻辑运算单元5输出触发信号，触发信号可以触发报警器6发出相应故障的报警信号。
第七种故障情况：
Q1支路的LED灯开路，Q2，Q3支路的LED灯短路，
当Q1支路的LED灯开路时，Q1支路的电压V1＝0V，当Q2支路和Q3支路的LED灯均短路时，Q2支路的电压V2＝4V，Q3支路的电压V3＝4V，此时加法器2输出的信号表示电路电压为Vm＝K*(V1+V2+V3)＝0.1*8V＝0.8V。经过A/D转换器3对模拟信号进行转化，转化后的数字信号被实时传输至逻辑运算单元5，逻辑运算单元5基于存储器4中预先存储的信息进行比较判断，存储器4中预先存储了一路电路开路，其余电路短路时的参考电压为Vm＝0.8V，所以经过比较，逻辑运算单元5输出触发信号，触发信号可以触发报警器6发出相应故障的报警信号。
第八种故障情况：
Q1，Q2支路的LED灯开路，Q3支路的LED灯短路，
当Q1支路和Q2支路的LED灯均开路时，Q1支路的电压V1＝0V，Q2支路的电压V2＝0V，当Q3支路短路时，Q3支路的电压V3＝4V，此时加法器2输出的信号表示电路电压为Vm＝K*(V1+V2+V3)＝0.1*4V＝0.4V。经过A/D转换器3对模拟信号进行转化，转化后的数字信号被实时传输至逻辑运算单元5，逻辑运算单元5基于存储器4中预先存储的信息进行比较判断，存储器4中预先存储了两路电路开路和一路电路短路时的参考电压为Vm＝0.4V，所以经过比较，逻辑运算单元5输出触发信号，触发信号可以触发报警器6发出相应故障的报警信号。
第九种故障情况：
Q1支路的LED灯开路，Q2支路的LED灯短路，Q3支路的LED灯正常工作，
当Q1支路的LED灯开路时，Q1支路的电压V1＝0V，当Q2支路的LED灯短路时，Q2支路的电压V2＝4V，正常工作的Q3支路的电压V3＝1V，此时加法器2输出的信号表示电路电压为Vm＝K*(V1+V2+V3)＝0.1*8V＝0.5V。经过A/D转换器3对模拟信号进行转化，转化后的数字信号被实时传输至逻辑运算单元5，逻辑运算单元5基于存储器4中预先存储的信息进行比较判断，存储器4中预先存储了一路电路开路，一路电路短路，一路电路正常工作时的参考电压为Vm＝0.5V，所以经过比较，逻辑运算单元5输出触发信号，触发信号可以触发报警器6发出相应故障的报警信号。
由此我们可以清晰地看出本方案的电路检测装置能够检测出LED灯各种不同故障情况，并能发出相应的故障报警信号。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (10)
1.一种多路LED灯故障检测装置，其特征在于，该装置包括:
预处理单元，用于对多路LED灯待测信号进行预处理并输出为一路待测信号；
故障检测单元，用于获取所述一路待测信号，并判断是否输出触发报警的信号；
其中，所述故障检测单元包括A/D转换器和逻辑运算单元；
所述A/D转换器一端与所述预处理单元连接,另一端与逻辑运算单元连接,用于将获取的一路待测信号转换为数字信号输出；
所述逻辑运算单元，用于获取所述A/D转换器转换后的数字信号,在所述数字信号与第一预设值相符的情况下，输出触发报警的信号。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述逻辑运算单元获取所述A/D转换器转换后的数字信号后，在所述数字信号与第二预设值相符的情况下，不输出触发报警的信号。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多路LED灯待测信号为多路模拟信号，所述多路模拟信号来源于LED灯的保护电路。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述保护电路包括LED灯开路保护电路和/或LED灯短路保护电路。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述预处理单元对所述多路模拟信号进行加法运算，并将运算结果输出至所述故障检测单元。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述预处理单元包括加法器，所述加法器的电路为同向输入求和电路。
7.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述故障检测单元还包括存储器，所述存储器用于存储所述第一预设值和所述第二预设值；所述存储器为非易失性存储器。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，该装置还包括采集单元，用于同时采集所述多路LED灯待测信号。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述采集单元还包括滤波器。
10.根据权利要求1至9任一项所述的装置，其特征在于，该装置还包括报警单元，所述报警单元与所述逻辑运算单元连接，用于在获取触发报警的信号时发出报警信号。
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