CN209132840U - 一种设备及锁具的综合状态获取电路 - Google Patents

Abstract

一种设备及锁具的综合状态获取电路，涉及电子电路技术领域，所述锁具对所述设备进行管控，所述综合状态由所述锁具的解闭锁状态及所述设备的开关状态共同确定；其特征在于，所述获取电路包括：综合状态存储单元，包括至少一个码片，每个码片内存储一种综合状态所对应的码值；锁具状态检测单元与设备状态检测单元，分别检测锁具与设备的状态并将状态输出给逻辑判断及开关电路；逻辑判断及开关电路，根据设备与锁具状态，控制相应码片的开启或关闭。本实用新型实现了只需要一次操作就能够同时读取到设备与锁具的状态；本实用新型也可以运用在工艺防误、通信、石油化工、轨道交通等领域防误系统中，从而大大降低工作人员误操作的可能性。

Description

一种设备及锁具的综合状态获取电路

〖技术领域〗

本实用新型涉及电子电路技术领域，特别是涉及一种设备及锁具的综合状态获取电路。

〖背景技术〗

在电力行业的发展过程中，安全性问题一直在进行着不断的改良和完善。在工作人员操作电力设备的过程中，一旦发生误操作就有可能对工作人员的生命安全以及整个系统的正常运行产生重大的威胁。所以尽可能的通过各种方式减少电力设备操作中的误操作是电力行业安全性问题当中非常重要的一环。除了在电力行业以外，在工艺防误等领域的减少误操作，保证作业安全也是非常重要的。

例如如今的五防闭锁系统，是我国电力系统对发电厂、变电站输变配电过程中防止发生误操作的一种控制系统，其主要是对操作设备按某一特定的程序加以闭锁和解锁来实施的。有的五防系统设置两个码片，通过电脑钥匙读取两个不同的码值来记录不同的状态。但是，很多情况下需要同时记录设备和锁相互配合的状态，分别有设备关闭锁关闭、设备关闭锁打开、设备打开锁打开和设备关闭锁打开四种情况。因此，如果只装设两个码片是不能实现的。

再者，通常的五防系统的两个码片是分别放置的，因此电脑钥匙要进行两次操作才能读取两个码值，操作起来比较麻烦。

〖实用新型内容〗

基于现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种结构简单、操作方便的一种设备及锁具的综合状态获取电路，该获取电路能够同时获得设备及锁具的逻辑状态。

为实现上述目的，本实用新型采用以下的技术方案：

一种设备及锁具的综合状态获取电路，所述锁具对所述设备进行管控，所述综合状态由所述锁具的解闭锁状态及所述设备的开关状态共同确定；其特征在于，所述获取电路包括：

综合状态存储单元，包括至少一个码片，每个码片内存储一种综合状态所对应的码值；

锁具状态检测单元，检测所述锁具的解锁状态或闭锁状态，并将所述锁具的解锁状态信号或闭锁状态信号输出给逻辑判断及开关电路；

设备状态检测单元，检测所述设备的开状态或关状态，并将所述设备的开状态信号或关状态信号输出给所述逻辑判断及开关电路；

逻辑判断及开关电路，根据所述解锁状态信号或闭锁状态信号及所述设备的开状态信号或关状态信号的逻辑组合方式，控制相应码片的开启或关闭。

作为改进的技术方案，还包括收发单元，该收发单元与所述码片及外部设备通信配合。

作为改进的技术方案，所述收发单元接收所述外部设备的电能，为所述综合状态存储单元提供工作电源。

作为改进的技术方案，还包括整流电路；所述收发单元接收所述外部设备的电能经所述整流电路整流后为所述锁具状态检测单元、设备状态检测单元提供工作电源。

作为改进的技术方案，所述码片为射频码片，所述收发单元为感应线圈，所述感应线圈的一端接地，另一端连接所述码片的供电端。

所述整流电路的输出端连接所述逻辑判断及开关电路的控制端、所述设备状态检测单元的供电端、及所述锁具状态检测单元的供电端；

所述设备状态检测单元的信号输出端连接所述逻辑判断及开关电路的一个信号输入端，所述锁具状态检测单元的信号输出端连接所述逻辑判断及开关电路的另一个信号输入端。

作为改进的技术方案，所述综合状态包括三种状态：(1)设备开且锁具开、(2)设备关且锁具开、(3)设备关且锁具关；所述综合状态存储单元包括三个码片，所述三种状态所对应的码值分别存储于三个码片中，所述逻辑判断及开关电路的包括第一控制开关、第二控制开关、第三控制开关，所述第一控制开关、第二控制开关机第三控制开关分别控制所述三个码片的工作电源的通断。

作为改进的技术方案，所述逻辑判断及开关电路还包括第四控制开关、电阻R1、二极管D4、二极管D1以及二极管D3；

所述第一控制开关、第二控制开关及第三控制开关各自的导通第一端分别接地，各自的导通第二端分别连接所述三个码片的接地端；所述第四控制开关的导通第一端接地，导通第二端连接所述第一控制开关的控制端；所述二极管D1负极连接所述第四控制开关的控制端，正极连接所述设备状态检测单元的信号输出端；所述第二控制开关的控制端连接所述设备状态检测单元的信号输出端；所述第三控制开关的控制端连接所述锁具状态检测单元的信号输出端；所述电阻R1设置在所述第四控制开关的导通第二端与所述整流电路的输出端之间；

所述二极管D3正极连接所述第二控制开关的控制端，负极连接所述第三控制开关的导通第二端；二极管D4正极连接所述第三控制开关的控制端，负极连接所述第一控制开关的导通第二端。

作为改进的技术方案，所述逻辑判断及开关电路还包括第一分压电路、第二分压电路、第三分压电路；所述第一分压电路包括设置在所述第四控制开关的控制端与地之间的电阻R6，所述第二分压电路包括设置在所述第二控制开关的控制端与地之间的电阻R3，所述第三分压电路包括设置在所述第三控制开关的控制端与地之间的电阻R5。

作为改进的技术方案，所述逻辑判断及开关电路还包括第一滤波电路、第二滤波电路、第三滤波电路；所述第一滤波电路包括设置在所述第四控制开关的控制端与地之间的电容C5，所述第二滤波电路包括设置在所述第二控制开关的控制端与地之间的电阻C1，所述第三滤波电路包括设置在所述第三控制开关的控制端与地之间的电容C2；电容C5、电容C2、电容C1的负极分别接地。

作为改进的技术方案，所述第一控制开关、第二控制开关、第三控制开关及第四控制开关均为NMOS管，导通第一端为源极，导通第二端为漏极，控制极为栅极。

作为改进的技术方案，所述锁具状态检测单元与所述设备状态检测单元均为开关型干簧管。

作为改进的技术方案，所述锁具状态检测单元还包括电阻R2，电阻R2设置在所述逻辑判断及开关电路的控制端与所述设备状态检测单元的供电端之间；所述设备状态检测单元还包括电阻R4，电阻R4设置在所述逻辑判断及开关电路的控制端与锁具状态检测单元的供电端之间。

本实用新型的有益技术效果是，多个射频芯片中分别存储了设备与锁具的不同的综合状态，该系统能通过两个开关干簧管组件来简直设备与锁具的状态，经过逻辑判断及开关电路进行逻辑判断，控制多个射频芯片中的唯一一个芯片工作，从而准确反映设备和锁两者配合的操作状态，并且还能同外部设备通信配合，只需要一次操作就能够读同时取到设备与锁的逻辑状态。本实用新型也可以运用在工艺防误、通信、石油化工、轨道交通等领域防误系统中，对于锁具当前状态及任务执行状态可以有效监测。

〖附图说明〗

图1是本实用新型实施例提供的一种设备及锁具的综合状态获取电路的组成框图。

图2是本实用新型实施例提供的一种设备及锁具的综合状态获取电路的电路图。

〖具体实施方式〗

为了更加清楚地理解本实用新型的技术方案，以下结合附图与具体实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，一种设备及锁具的综合状态获取电路，所述锁具对所述设备进行管控，所述综合状态由所述锁具的解闭锁状态及所述设备的开关状态共同确定，综合状态包括四种状态：(1)设备开且锁具开、(2)设备关且锁具开、(3)设备关且锁具关、(4)设备开且锁具关；由于状态(4)无实际工作意义，所以本实用新型不讨论此状态。所述获取电路包括：

综合状态存储单元，包括三个码片，每个码片内存储一种综合状态所对应的码值；所述四种状态中的三种状态：(1)设备开且锁具开、(2)设备关且锁具开、(3)设备关且锁具关所对应的码值分别存储于三个码片中；

锁具状态检测单元，检测所述锁具的解锁状态或闭锁状态，并将所述锁具的解锁状态信号或闭锁状态信号输出给逻辑判断及开关电路；

设备状态检测单元，检测所述设备的开状态或关状态，并将所述设备的开状态信号或关状态信号输出给所述逻辑判断及开关电路；

逻辑判断及开关电路，根据所述解锁状态信号或闭锁状态信号及所述设备的开状态信号或关状态信号的逻辑组合方式，控制相应码片的开启或关闭；

收发单元，该收发单元与所述码片及外部设备通信配合；

整流电路，所述收发单元接收所述外部设备的电能经所述整流电路整流后为所述锁具状态检测单元、设备状态检测单元、逻辑判断及开关电路提供工作电源。

如图2所示，所述收发单元包括天线线圈AN1；所述综合状态存储单元包括RFID芯片U1、RFID芯片U2、RFID芯片U3；所述逻辑判断及开关电路包括NMOS管Q1、NMOS管Q2、NMOS管Q3、NMOS管Q4、电阻R1、电阻R3、电阻R5、电阻R6、二极管D1、二极管D3、二极管D4、电容C5、电容C1、电容C2；所述锁具状态检测单元包括干簧管T3、电阻R4；所述设备状态检测单元包括干簧管T2、电阻R2；所述整流电路包括电容C3、电容C4、二极管D5、二极管D6。

天线线圈AN1的端口2与RFID芯片U1、RFID芯片U2、RFID芯片U3的供电端连接，且连接整流电路中电容C3的正极；端口1与整流电路中二极管D6正极、电容C4负极连接后接地；

整流电路中，二极管D6负极与二极管D5正极、电容C3负极相连接，二极管D5负极与电容C4的正极相连；二极管D5将交流电转换成脉动的直流电，电容C4完成充电放电以及滤波的作用，交流电经过整流电路后，可以为锁具状态检测单元、设备状态检测单元提供连续的直流电，整流电路的直流电输出端为二极管D5负极与电容C4的正极的连接端；整流电路的直流电输出端连接逻辑判断及开关电路的控制端；

综合状态存储单元中，RFID芯片U1、RFID芯片U2和RFID芯片U3的供电端均与天线线圈AN1的端口2相连接。RFID芯片U1的接地端连接NMOS管Q1的漏极，RFID芯片U2的接地端连接NMOS管Q2的漏极，RFID芯片U3的接地端连接NMOS管Q3的漏极；RFID芯片U1、RFID芯片U2和RFID芯片U3内分别存储了设备与锁具综合状态的码值，用来表示设备与锁具的不同的逻辑状态；当某一的NMOS管关闭时，该NMOS管的漏极与源极导通，该NMOS管连接的RFID芯片接地端接地，RFID芯片工作。

逻辑判断及开关电路中，NMOS管Q1、NMOS管Q2、NMOS管Q3和NMOS管Q4的源极分别接地，NMOS管Q1的栅极连接NMOS管Q4的漏极；

电阻R1设置在整流电路的直流电输出端与NMOS管Q4的漏极之间；二极管D1负极连接NMOS管Q4的栅极、正极连接NMOS管Q2的栅极，二极管D3的负极连接NMOS管Q2的栅极、负极连接第三NMOS管的漏极，二极管D4正极连接第三NMOS管栅极、负极连接NMOS管Q1的漏极。

电阻R6构成第一分压电路，设置在NMOS管Q4的栅极与地之间；电阻R3构成第二分压电路，设置在NMOS管Q2的栅极与地之间；电阻R5构成第三分压电路，设置在NMOS管Q3的栅极与地之间。

电容C5构成第一滤波电路，电容C5与电阻R6并联；电容C1构成第二滤波电路，电容C1与电阻R3并联；电容C2构成第三滤波电路，电容C2与电阻R5并联；电容C5、电容C1、电容C2的负极分别接地；三个滤波电路与三个分压电路主要起滤波和稳定电路的作用。

设备状态检测单元中，电阻R2设置在干簧管T2的端口1(相当于设备状态检测单元的供电端)与逻辑判断及开关电路的控制端之间；锁具状态检测单元中，电阻R4设置在干簧管T3的端口1(相当于锁具状态检测单元的供电端)与逻辑判断及开关电路的控制端之间；干簧管T2的端口2(相当于设备状态检测单元的信号输出端)连接NMOS管Q2的栅极(相当于逻辑判断及开关电路的一个信号输入端)，干簧管T3的端口2(相当于锁具状态检测单元的信号输出端)连接NMOS管Q3的栅极(相当于逻辑判断及开关电路的另一个信号输入端)。

干簧管T2、干簧管T3为开关型干簧管，干簧管T2用于设备状态检测，干簧管T3用于锁具状态检测，均设置在某一种固定的设备中，当某一干簧管接通后，该干簧管的端口1和端口2导通，形成回路。

电脑钥匙接近天线线圈AN1时，电脑钥匙的内置线圈会发出无线电波，令天线线圈AN1产生交流互感电压，给电路供电。干簧管T2、干簧管T3根据设备与锁具的状态打开或者关闭，产生相应的回路；所述整流电路将交流互感电压经过整流后为负载提供连续的直流电；逻辑判断及开关电路通过判断设备与锁具的状态，控制NMOS管Q1、NMOS管Q2及NMOS管Q3的开闭，从而控制相应的RFID芯片接地端接地而使RFID芯片工作，不同RFID芯片内预先存储好不同逻辑状态的码值，工作的RFID芯片向天线线圈AN1发送射频信号进行通信，天线线圈AN1接收工作的RFID芯片的码值，再由天线线圈AN1将码值发送给电脑钥匙。

以检测锁(即锁具)与门(即设备)的逻辑状态为例进行具体的工作方式的说明：

本实施例中，干簧管T2用于判断门的状态，干簧管T3用于判断锁的状态。

通过干簧管T2和干簧管T3的导通和关断来控制电路的状态，并由此判断门和锁的状态。所述的锁状态分别有解锁(锁具开)和闭锁(锁具关)两种状态，所述的门状态也分别有关门(设备关)和开门(设备开)两种状态。当门为关门时，干簧管T2导通，当门为开门时，干簧管T2断开；当锁为解锁时，干簧管T3导通，当锁为闭锁时，干簧管T3断开。

经过排列组合可以得到以下四种状态：分别是解锁开门状态、解锁关门状态、闭锁关门状态和闭锁开门状态。由于实际操作中闭锁开门状态无法工作，在实施例中实用性不高，没有具体的操作意义，故在本实施例的电路图中只涉及三种常用操作状态：闭锁关门状态、解锁关门状态和解锁开门状态，其中解锁关门状态为假性工作状态。

上述的三种常用操作状态分别对应三个内置码值不同的RFID芯片：解锁开门状态由RFID芯片U1动作；闭锁关门状态由RFID芯片U2动作；解锁关门状态由RFID芯片U3动作。实际使用时，三个RFID芯片会安装在一个固定的设备中，通过天线线圈AN1供电以及干簧管T2和干簧管T3的控制，三个RFID芯片内置的EM4305在加电后将内置的唯一的码值以无线的方式传输到电脑钥匙，供电脑钥匙识别和表达其状态，并反馈到防误系统中。

表1给出门与锁不同状态组合下干簧管T2、干簧管T3的状态以及对应动作的芯片：

表1

结合图2，阐述本实施例中三种状态的电路动作原理：

电路开始工作时，电路供电后，通过电阻R1上拉，即电阻R1的b端为高电平。

第一种状态：解锁开门状态。当前状态下，干簧管T2断开，干簧管T3导通后，由RFID芯片U1动作，电路具体动作如下：

因为干簧管T2断开，干簧管T2的端口2维持低电平，即干簧管T2的端口2输出电信号CT1维持低电平。所以，NMOS管Q2的栅极接入低电平，使NMOS管Q2断开，RFID芯片U2不动作。

二极管D1的正极连接干簧管T2的2端口，二极管D1不导通，NMOS管Q4的栅极为低电平，使NMOS管Q4关断。NMOS管Q1的栅极通过上拉电阻R1连接直流电输出端为高电平，NMOS管Q1导通。NMOS管Q1导通后，其源极与漏极电平相同，CT3为低电平信号，RFID芯片U1的端口2通过NMOS管Q1接地，形成回路，使RFID芯片U1动作，发出信号。

另外地，由于干簧管T3接通，干簧管T3的端口2本来维持高电平，NMOS管Q3的栅极应该是高电平，在二极管D4单向导通以及NMOS管Q1导通的作用下，NMOS管Q3的栅极由高电平变成与电信号CT3持平的低电平信号，所以NMOS管Q3的栅极为低电平，NMOS管Q3关断，RFID芯片U3不动作。

第二种状态：解锁关门状态，该状态为假性工作状态。当前状态下，干簧管T2导通，干簧管T3导通后，由RFID芯片U3动作，电路具体动作如下：

因为干簧管T3导通，干簧管T3的端口2维持高电平，NMOS管Q3的栅极接入高电平，NMOS管Q3导通。NMOS管Q3导通后，RFID芯片U3的端口2通过NMOS管Q3接地，形成回路，使RFID芯片U3动作，发出信号。

另外地，由于干簧管T2接通，干簧管T2的端口2维持高电平，即干簧管T2的端口2输出电信号CT1维持高电平。与干簧管T2的端口2相连的NMOS管Q2的栅极由于在二极管D3单向导通的作用下，瞬间由高电平拉为低电平信号，由于NMOS管Q2的栅极为低电平，NMOS管Q2关断，RFID芯片U2不动作。

又由于输出电信号CT1为高电平信号时，二极管D1导通，NMOS管Q4的栅极接入高电平，NMOS管Q4导通，电阻R1的b端经由NMOS管Q4接地，由固定的高电平变成低电平。所以NMOS管Q1的栅极为低电平，NMOS管Q1关断，RFID芯片U1不动作。

第三种状态：闭锁关门状态。当前状态下，干簧管T2导通，干簧管T3断开后，由RFID芯片U2动作，电路具体动作如下：

因为干簧管T3关断，干簧管T3的端口2维持低电平，NMOS管Q3的栅极接入低电平，NMOS管Q3关断，RFID芯片U3不动作。

由于干簧管T2接通，干簧管T2的端口2维持高电平，即干簧管T2的端口2输出电信号CT1维持高电平。对应地，输出电信号CT1为高电平信号，NMOS管Q4的栅极接入高电平，NMOS管Q4导通，电阻R1的b端经由NMOS管Q4接地，由固定的高电平变成低电平。所以NMOS管Q1的栅极为低电平，NMOS管Q1关断，RFID芯片U1不动作。

又由于干簧管T2的端口2为高电平，NMOS管Q2的栅极接入高电平，

NMOS管Q2导通，RFID芯片U2经由NMOS管Q2接地，形成回路，RFID芯片U2动作，发出信号。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种设备及锁具的综合状态获取电路，所述锁具对所述设备进行管控，所述综合状态由所述锁具的解闭锁状态及所述设备的开关状态共同确定；其特征在于，所述获取电路包括：

综合状态存储单元，包括至少一个码片，每个码片内存储一种综合状态所对应的码值；

锁具状态检测单元，检测所述锁具的解锁状态或闭锁状态，并将所述锁具的解锁状态信号或闭锁状态信号输出给逻辑判断及开关电路；

设备状态检测单元，检测所述设备的开状态或关状态，并将所述设备的开状态信号或关状态信号输出给所述逻辑判断及开关电路；

逻辑判断及开关电路，根据所述解锁状态信号或闭锁状态信号及所述设备的开状态信号或关状态信号的逻辑组合方式，控制相应码片的开启或关闭。

2.根据权利要求1所述的综合状态获取电路，其特征在于，还包括收发单元，该收发单元与所述码片及外部设备通信配合。

3.根据权利要求2所述的综合状态获取电路，其特征在于，所述收发单元接收所述外部设备的电能，为所述综合状态存储单元提供工作电源。

4.根据权利要求3所述的综合状态获取电路，其特征在于，还包括整流电路；所述收发单元接收所述外部设备的电能经所述整流电路整流后为所述锁具状态检测单元、设备状态检测单元提供工作电源。

5.根据权利要求4所述的综合状态获取电路，其特征在于，所述码片为射频码片，所述收发单元为感应线圈，所述感应线圈的一端接地，另一端连接所述码片的供电端；

所述整流电路的输出端连接所述逻辑判断及开关电路的控制端、所述设备状态检测单元的供电端、及所述锁具状态检测单元的供电端；

所述设备状态检测单元的信号输出端连接所述逻辑判断及开关电路的一个信号输入端；所述锁具状态检测单元的信号输出端连接所述逻辑判断及开关电路的另一个信号输入端。

6.根据权利要求5所述的综合状态获取电路，其特征在于，所述综合状态包括三种状态：(1)设备开且锁具开、(2)设备关且锁具开、(3)设备关且锁具关；所述综合状态存储单元包括三个码片，所述三种状态所对应的码值分别存储于三个码片中，所述逻辑判断及开关电路包括第一控制开关、第二控制开关、第三控制开关，所述第一控制开关、第二控制开关、第三控制开关分别控制所述三个码片的工作电源的通断。

7.根据权利要求6所述的综合状态获取电路，其特征在于，所述逻辑判断及开关电路还包括第四控制开关、电阻R1、二极管D4、二极管D1以及二极管D3；

所述第一控制开关、第二控制开关及第三控制开关各自的导通第一端分别接地，各自的导通第二端分别连接所述三个码片的接地端；所述第四控制开关的导通第一端接地，导通第二端连接所述第一控制开关的控制端；所述二极管D1负极连接所述第四控制开关的控制端，正极连接所述设备状态检测单元的信号输出端；所述第二控制开关的控制端连接所述设备状态检测单元的信号输出端；所述第三控制开关的控制端连接所述锁具状态检测单元的信号输出端；所述电阻R1设置在所述第四控制开关的导通第二端与所述整流电路的输出端之间；

所述二极管D3正极连接所述第二控制开关的控制端，负极连接所述第三控制开关的导通第二端；二极管D4正极连接所述第三控制开关的控制端，负极连接所述第一控制开关的导通第二端。

8.根据权利要求7所述的综合状态获取电路，其特征在于，所述逻辑判断及开关电路还包括第一分压电路、第二分压电路、第三分压电路；所述第一分压电路包括设置在所述第四控制开关的控制端与地之间的电阻R6，所述第二分压电路包括设置在所述第二控制开关的控制端与地之间的电阻R3，所述第三分压电路包括设置在所述第三控制开关的控制端与地之间的电阻R5。

9.根据权利要求7或8所述的综合状态获取电路，其特征在于，所述逻辑判断及开关电路还包括第一滤波电路、第二滤波电路、第三滤波电路；所述第一滤波电路包括设置在所述第四控制开关的控制端与地之间的电容C5，所述第二滤波电路包括设置在所述第二控制开关的控制端与地之间的电阻C1，所述第三滤波电路包括设置在所述第三控制开关的控制端与地之间的电容C2；所述电容C5、电容C2、电容C1的负极分别接地。

10.根据权利要求7所述的综合状态获取电路，其特征在于，所述第一控制开关、第二控制开关、第三控制开关及第四控制开关均为NMOS管，导通第一端为源极，导通第二端为漏极，控制端为栅极。

11.根据权利要求5～8任意一项权利要求所述的综合状态获取电路，其特征在于，所述锁具状态检测单元与所述设备状态检测单元均为开关型干簧管。

12.根据权利要求11所述的综合状态获取电路，其特征在于，所述锁具状态检测单元还包括电阻R2，电阻R2设置在所述逻辑判断及开关电路的控制端与所述设备状态检测单元的供电端之间；所述设备状态检测单元还包括电阻R4，电阻R4设置在所述逻辑判断及开关电路的控制端与锁具状态检测单元的供电端之间。