CN205861835U - 一种线路状态检测电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种线路状态检测电路，包括：电源输出电路、与电源输出电路连接的微控制器和继电器、用于检测常开输出回路的电压检测电路、及用于检测常闭输出回路的电流检测电路。本实用新型能简单快捷的检测常开输出回路或常闭输出回路的是否存在故障，适用范围广且实用性强。

Description

一种线路状态检测电路

技术领域

本实用新型涉及检测电路技术领域，尤其涉及一种用于检测线路是否存在开路故障的线路状态检测电路。

背景技术

现有的消防系统中通常会设置多个消防设备，各消防设备间隔设置在大楼或房屋等空间内的不同位置，并且各消防设备串联后再连接至控制系统，当控制系统检测到火灾发生时，再联动启动多个消防设备，同时进行灭火，及时有效的扑灭火情，保护群众的生命及财产。

但现有技术中尚没有有效的检测电路或检测设备，能快捷方便的检测消防设备之间连接是否正常，以及控制装置与消防设备之间的线路是否存在故障，工作人员难以对消防系统进行定期检查，消防系统在紧急情况下有可能无法正常启动，具有很大的安全隐患。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提出一种线路状态检测电路，该线路状态检测电路能简单快捷的检测常开输出回路或常闭输出回路的是否存在故障，适用范围广且实用性强。

本实用新型采用的技术方案是，设计一种线路状态检测电路，包括：电源输出电路、与电源输出电路连接的微控制器和继电器、用于检测常开输出回路的电压检测电路。

电源输出电路的输入端设有第一外接端口和第二外接端口，继电器的线圈连接在电源输出电路的输出端上，继电器还设有动触点和第一静触点，动触点上连接有共用外接端口，第一静触点上连接有第三外接端口。电压检测电路并联在公用外接端口和第三外接端口之间，微控制器控制电源输出电路的输出状态，以切换继电器的动触点与第一静触点吸合或断开。

优选的，线路状态检测电路还包括：用于检测常闭输出回路的电流检测电路。继电器还设有第二静触点，第二静触点上连接有第四外接端口，电流检测电路串联在第二静触点和第四外接端口之间，微控制器控制电源输出电路的输出状态，以切换继电器的动触点与第一静触点或第二静触点吸合。

其中，电流检测电路包括：第一整流桥堆、第一电容、第一电阻、第二电阻、第一光耦、第一上拉电阻和第二电容。第一整流桥堆的一交流输入端连接至第四外接端口上，第一整流桥堆的另一交流输入端连接至第二静触点上，第一电容和第一电阻的两端均并联连接在第一整流桥堆的直流正极输出端和直流负极输出端上，第一光耦的阳极串联第二电阻后连接在第一整流桥堆的直流正极输出端上，第一光耦的阴极连接在第一整流桥堆的直流负极输出端上。第二电容连接在第一光耦的集电极与发射极之间，第一上拉电阻的一端连接至第一光耦的集电极、另一端接第一低压电源，第一光耦的发射极接地，第一光耦的集电极连接至微控制器上。

电压检测电路包括：第三电阻、第二整流桥堆、第二光耦、第二上拉电阻和第三电容。第三电阻的一端连接至公用外接端口、另一端连接至第二整流桥堆的一交流输入端，第二整流桥堆的另一交流输入端连接至第三外接端口上，第二整流桥堆的直流正极输出端连接至第二光耦的阳极，第二整流桥堆的直流负极输出端连接至第二光耦的阴极。第三电容连接在第二光耦的集电极与发射极之间，第二上拉电阻的一端连接至第二光耦的集电极、另一端接第二低压电源，第二光耦的发射极接地，第二光耦的集电极连接至微控制器上。

电源输出电路包括：电源极性转化电路、光耦隔离保护电路和偏置电路。继电器的线圈还连接有二极管，二极管的阴极连接至继电器的线圈第一端、阳极连接至继电器的线圈第二端。

电源极性转化电路包括：瞬态抑制二极管和第三整流桥堆，瞬态抑制二极管并联在第一外接端口和第二外接端口之间，第三整流桥堆的两个交流输入端也并联在第一外接端口和第二外接端口之间，第三整流桥堆的直流正极输出端串联第四电阻连接至继电器的线圈第一端，第三整流桥堆的直流负极输出端接地。

光耦隔离保护电路包括：第三光耦、第三上拉电阻、第四电容、第五电容和三极管，第三上拉电阻的一端连接至第三光耦的阳极上、另一端连接第三低压电源，第三光耦的阴极连接至微控制器上，第三光耦的集电极串联第四电容接地，第三光耦的发射极串联第五电容接地，三极管的基极连接至第三光耦的发射极上，三极管的集电极连接至继电器的线圈第二端，三极管的发射极接地。

偏置电路由第五电阻和第六电阻构成，第五电阻的一端连接至继电器的线圈第一端、另一端连接至第三光耦的集电极，第六电阻的一端连接至第三光耦的发射极、另一端接地。

优选的，电源极性转化电路还连接有滤波电路，滤波电路由有极性电容和第六电容构成，有极性电容的正极和第六电容的一端连接至第三整流桥堆的直流正极输出端，有极性电容的负极和第六电容的另一端均接地。

优选的，第一外接端口与瞬态抑制二极管之间串联有保险丝。

本实用新型通过整流桥堆对电源进行无极性输出处理，采用光耦进行合理保护和状态反馈，采用电压检测电路完成常开输出回路的故障检测，采用电流检测电路完成常闭输出回路的故障检测，检测动作快捷方便，实用性非常强。

附图说明

下面结合实施例和附图对本实用新型进行详细说明，其中：

图1是检测电路的连接示意图；

图2是检测电路配接常开输出消防系统的接线示意图；

图3是检测电路配接常闭输出消防系统的接线示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型提出的线路状态检测电路，包括：电源输出电路、与电源输出电路连接的微控制器和继电器。

电源输出电路的输入端设有第一外接端口NO1和第二外接端口NO2，继电器K2的线圈连接在电源输出电路的输出端上，继电器K2还设有动触点D和第一静触点E1，动触点D上连接有共用外接端口COM，第一静触点E1上连接有第三外接端口NO3。

如图1所示，电源输出电路的具体结构是，包括：电源极性转化电路、光耦隔离保护电路和偏置电路。电源极性转化电路包括：瞬态抑制二极管TVS和第三整流桥堆D4，第三整流桥堆D4采用UM10B整流桥堆，用于将有极性的电源输入转化为无极性输出。瞬态抑制二极管TVS并联在第一外接端口NO1和第二外接端口NO2之间，第三整流桥堆D4的两个交流输入端也并联在第一外接端口NO1和第二外接端口NO2之间，第三整流桥堆D4的直流正极输出端串联第四电阻R16连接至继电器K2的线圈第一端，第三整流桥堆D4的直流负极输出端接地，其中，第一外接端口NO1与瞬态抑制二极管TVS之间串联有保险丝F1，防止输入电流过大。较优的，电源极性转化电路还连接有滤波电路，滤波电路由有极性电容C20和第六电容C21构成，有极性电容C20的正极和第六电容C21的一端连接至第三整流桥堆D4的直流正极输出端，有极性电容C20的负极和第六电容C21的另一端均接地，滤波电路的设置可以给后级提供更稳定的电压。

光耦隔离保护电路包括：第三光耦U3、第三上拉电阻R17、第四电容C16、第五电容C17和三极管Q3，第三上拉电阻R17的一端连接至第三光耦U3的阳极上、另一端连接第三低压电源+3.3V，第三光耦U3的阴极连接至微控制器上，第三光耦U3的集电极串联第四电容C16接地，第三光耦U3的发射极串联第五电容C17接地，第三上拉电阻R17的作用是当微控制器控制第三光耦U3的RLYR脚为低电平（即第三光耦U3的阴极为低电平）时，第三光耦U3导通，由第三上拉电阻R17限制流经第三光耦U3的电流大小，保护第三光耦U3不会被烧坏。三极管Q3的基极连接至第三光耦U3的发射极上，三极管Q3的集电极连接至继电器K2的线圈第二端，三极管Q3的发射极接地。

较优的，三极管Q3还连接有偏置电路，偏置电路由第五电阻R18和第六电阻R19构成，第五电阻R18的一端连接至继电器K2的线圈第一端、另一端连接至第三光耦U3的集电极，第六电阻R19的一端连接至第三光耦U3的发射极、另一端接地。其中，继电器K2的线圈还连接有二极管D8，二极管D8的阴极连接至继电器K2的线圈第一端、阳极连接至继电器K2的线圈第二端。第五电阻R18和第六电阻R19是为了当第三光耦U3导通时给三极管Q3的基极提供偏置，让三极管Q3可靠导通，从而使继电器K2吸合第一静触点E1。

如图1所示，线路状态检测电路还包括：用于检测常开输出回路的电压检测电路，电压检测电路并联在公用外接端口COM和第三外接端口NO3之间，微控制器控制电源输出电路的输出状态，以切换继电器K2的动触点与第一静触点E1吸合或断开。

如图1所示，电压检测电路的具体结构是，包括：第三电阻R23、第二整流桥堆D9、第二光耦U5、第二上拉电阻R27和第三电容C23。第三电阻R23的一端连接至公用外接端口COM、另一端连接至第二整流桥堆U5的一交流输入端，第二整流桥堆D9的另一交流输入端连接至第三外接端口NO3上，第二整流桥堆D9的直流正极输出端连接至第二光耦U5的阳极，第二整流桥堆D9的直流负极输出端连接至第二光耦U5的阴极。第三电容C23连接在第二光耦U5的集电极与发射极之间，第二上拉电阻R27的一端连接至第二光耦U5的集电极、另一端接第二低压电源+3.3V，第二光耦U5的发射极接地，第二光耦U5的集电极信号输出端OUT_TEST连接至微控制器上。

如图2所示，检测过程如下，微控制器控制第三光耦U3的阴极为高电平，这时第三光耦U3不导通，从而三极管Q3也不导通，继电器K2的动触点与第一静触点E1断开。下面假设外部电源正极接到公用外接端口COM，外部电源的负极接到第一外接端口NO1，串联有多个消防设备的消防系统一端接到第三外接端口NO3，消防系统另一端接到第二外接端口NO2，此时电路通过如下过程形成回路（由于有第二整流桥堆D9的存在，外部电源输入的正负极可互换，若外部电源负极接到公用外接端口COM则以下电流方向反向）：

外部电源正极NO1→公用外接端口COM→第三电阻R23→第二整流桥堆D9（2→3脚）→第二光耦U5（1→2脚）→第二整流桥堆D9（4→1脚）→消防系统→外部电源负极。

其原理是，当动触点D与第一静触点E1断开时，此时由于第三电阻R23的阻值远大于消防系统的等效电阻，第三电阻R23两端电压（接近于外部电源电压）也远大于消防系统两端电压（接近于零），故消防系统不会启动，而第二光耦U5由于有足够的电流流过将导通，从而与OUT_TEST信号连接的微控制器引脚将变为低电平（表示线路状态检测电路与消防系统之间连线处于正常状态）；若消防系统与线路状态检测电路之间连线出现开路（线缆断了），那么上述回路将不存在，第二光耦U5(1→2脚)没有电流流过，第二光耦U5不导通，从而OUT_TEST信号将被第二上拉电阻R27拉为高电平（表示线路状态检测电路与消防系统之间连线出现开路）。

如图1所示，较优的，线路状态检测电路还包括：用于检测常闭输出回路的电流检测电路。继电器K2还设有第二静触点E2，第二静触点E2上连接有第四外接端口NO4，电流检测电路串联在第二静触点E2和第四外接端口NO4之间，微控制器控制电源输出电路的输出状态，以切换继电器的动触点D与第一静触点E1或第二静触点E2吸合。

如图1所示，电流检测电路的具体结构是，包括：第一整流桥堆D7、第一电容C3、第一电阻R29、第二电阻R25、第一光耦U9、第一上拉电阻R20和第二电容C15。第一整流桥堆D7的一交流输入端连接至第四外接端口NO4上，第一整流桥堆D7的另一交流输入端连接至第二静触点E2上，第一电容C3和第一电阻R29的两端均并联连接在第一整流桥堆D7的直流正极输出端和直流负极输出端上，第一光耦U9的阳极串联第二电阻R25后连接在第一整流桥堆D7的直流正极输出端上，第一光耦U9的阴极连接在第一整流桥堆D7的直流负极输出端上。第二电容C15连接在第一光耦U9的集电极与发射极之间，第一上拉电阻R20的一端连接至第一光耦U9的集电极、另一端接第一低压电源+3.3V，第一光耦U9的发射极接地，第一光耦U9的集电极信号输出端KL_TEST连接至微控制器上。

如图3所示，检测过程如下，微控制器控制第三光耦U3的阴极为高电平，这时第三光耦U3不导通，从而三极管Q3也不导通，继电器K2的动触点与第一静触点E1断开。下面假设外部电源正极接到第四外接端口NO4，外部电源负极接到第一外接端口NO1，串联有多个消防设备的消防系统一端接到公用外接端口COM，消防系统另一端接到第二外接端口NO2，此时电路通过如下过程形成回路（由于有第一整流桥堆D7的存在，外部电源输入的正负极可互换，若外部电源负极接到第四外接端口NO4则以下电流方向反向）：

外部电源正极→第四外接端口NO4→第一整流桥堆D7（1→3脚）→第二电阻R25→第一光耦U9（1→2脚）→第一整流桥堆D7（4→2脚）→消防系统→外部电源负极。

因消防系统的工作电流范围在40mA~80mA之间，当电流流过第一光耦U9时将使第一光耦U9导通，从而与KL_TEST信号连接的微控制器引脚将变为低电平（表示线路状态检测电路与消防系统之间连线处于正常状态）；若消防系统与线路状态检测电路之间连线出现开路（线缆断了），那么上述回路将不存在，第一光耦U9(1→2脚)没有电流流过，第一光耦U9不导通，从而KL_TEST信号将被第一上拉电阻R20拉为高电平（表示线路状态检测电路与消防系统之间连线出现开路）。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种线路状态检测电路，其特征在于包括：电源输出电路、与所述电源输出电路连接的微控制器和继电器（K2）、及用于检测常开输出回路的电压检测电路；

所述电源输出电路的输入端设有第一外接端口（NO1）和第二外接端口（NO2），所述继电器（K2）的线圈连接在所述电源输出电路的输出端上，所述继电器（K2）还设有动触点（D）和第一静触点（E1），所述动触点（D）上连接有共用外接端口（COM），所述第一静触点（E1）上连接有第三外接端口（NO3）；

所述电压检测电路并联在公用外接端口（COM）和第三外接端口（NO3）之间，所述微控制器控制所述电源输出电路的输出状态，以切换所述继电器的动触点（D）与第一静触点（E1）吸合或断开。

2.如权利要求1所述的线路状态检测电路，其特征在于，还包括：用于检测常闭输出回路的电流检测电路；

所述继电器（K2）还设有第二静触点（E2），所述第二静触点（E2）上连接有第四外接端口（NO4），所述电流检测电路串联在所述第二静触点（E2）和第四外接端口（NO4）之间，所述微控制器控制所述电源输出电路的输出状态，以切换所述继电器的动触点（D）与第一静触点（E1）或第二静触点（E2）吸合。

3.如权利要求2所述的线路状态检测电路，其特征在于，所述电流检测电路包括：第一整流桥堆（D7）、第一电容（C3）、第一电阻（R29）、第二电阻（R25）、第一光耦（U9）、第一上拉电阻（R20）和第二电容（C15）；

所述第一整流桥堆（D7）的一交流输入端连接至所述第四外接端口（NO4）上，所述第一整流桥堆（D7）的另一交流输入端连接至所述第二静触点（E2）上，所述第一电容（C3）和第一电阻（R29）的两端均并联连接在所述第一整流桥堆（D7）的直流正极输出端和直流负极输出端上，所述第一光耦（U9）的阳极串联第二电阻（R25）后连接在所述第一整流桥堆（D7）的直流正极输出端上，所述第一光耦（U9）的阴极连接在所述第一整流桥堆（D7）的直流负极输出端上；

所述第二电容（C15）连接在所述第一光耦（U9）的集电极与发射极之间，所述第一上拉电阻（R20）的一端连接至所述第一光耦（U9）的集电极、另一端接第一低压电源，所述第一光耦（U9）的发射极接地，所述第一光耦（U9）的集电极连接至微控制器上。

4.如权利要求1至3任一项所述的线路状态检测电路，其特征在于，所述电压检测电路包括：第三电阻（R23）、第二整流桥堆（D9）、第二光耦（U5）、第二上拉电阻（R27）和第三电容（C23）；

所述第三电阻（R23）的一端连接至所述公用外接端口（COM）、另一端连接至第二整流桥堆（D9）的一交流输入端，所述第二整流桥堆（D9）的另一交流输入端连接至所述第三外接端口（NO3）上，所述第二整流桥堆（D9）的直流正极输出端连接至第二光耦（U5）的阳极，所述第二整流桥堆（D9）的直流负极输出端连接至第二光耦（U5）的阴极；

所述第三电容（C23）连接在所述第二光耦（U5）的集电极与发射极之间，所述第二上拉电阻（R27）的一端连接至所述第二光耦（U5）的集电极、另一端接第二低压电源，所述第二光耦（U5）的发射极接地，所述第二光耦（U5）的集电极连接至微控制器上。

5.如权利要求4所述的线路状态检测电路，其特征在于，所述电源输出电路包括：电源极性转化电路、光耦隔离保护电路和偏置电路；

所述电源极性转化电路包括：瞬态抑制二极管（TVS）和第三整流桥堆（D4），所述瞬态抑制二极管（TVS）并联在所述第一外接端口（NO1）和第二外接端口（NO2）之间，所述第三整流桥堆（D4）的两个交流输入端也并联在所述第一外接端口（NO1）和第二外接端口（NO2）之间，所述第三整流桥堆（D4）的直流正极输出端串联第四电阻（R16）连接至所述继电器（K2）的线圈第一端，所述第三整流桥堆（D4）的直流负极输出端接地；

所述光耦隔离保护电路包括：第三光耦（U3）、第三上拉电阻（R17）、第四电容（C16）、第五电容（C17）和三极管（Q3），所述第三上拉电阻（）的一端连接至所述第三光耦（U3）的阳极上、另一端连接第三低压电源，所述第三光耦（U3）的阴极连接至所述微控制器上，所述第三光耦（U3）的集电极串联第四电容（C16）接地，所述第三光耦（U3）的发射极串联第五电容（C17）接地，所述三极管（Q3）的基极连接至所述第三光耦（U3）的发射极上，所述三极管（Q3）的集电极连接至所述继电器（K2）的线圈第二端，所述三极管（Q3）的发射极接地；

所述偏置电路由第五电阻（R18）和第六电阻（R19）构成，所述第五电阻（R18）的一端连接至所述继电器（K2）的线圈第一端、另一端连接至所述第三光耦（U3）的集电极，所述第六电阻（R19）的一端连接至所述第三光耦（U3）的发射极、另一端接地；

所述继电器（K2）的线圈还连接有二极管（D8），所述二极管（D8）的阴极连接至所述继电器（K2）的线圈第一端、阳极连接至所述继电器（K2）的线圈第二端。

6.如权利要求5所述的线路状态检测电路，其特征在于，所述电源极性转化电路还连接有滤波电路，所述滤波电路由有极性电容（C20）和第六电容（C21）构成，所述有极性电容（C20）的正极和第六电容（C21）的一端连接至所述第三整流桥堆（D4）的直流正极输出端，所述有极性电容（C20）的负极和第六电容（C21）的另一端均接地。

7.如权利要求5或6所述的线路状态检测电路，其特征在于，所述第一外接端口（NO1）与所述瞬态抑制二极管（TVS）之间串联有保险丝（F1）。