CN209879315U - 一种海底接驳盒的主控模块冗余切换结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种海底接驳盒的主控模块冗余切换结构，涉及海底观测技术领域，在本申请的主控模块冗余切换结构中，内部集成有PWM发生器的第一主控模块通过输出脉冲信号的第二端口连接F/V转换器，再连接并控制第一继电器线圈，从而驱动第一继电器开关切换到第二主控模块，在第一主控模块正常工作时，第一主控模块通过第二端口输出的脉冲信号经过F/V转换器处理后输出高电平，在第一主控模块发生故障时，第一主控模块通过第二端口无论输出高电平、低电平还是高阻态，经过F/V转换器处理后都输出低电平，第一主控模块的第二端口在正常工作和发生故障时输出的信号的形式的区分度较大，避免了切换失效的情况，提高了系统的可靠性。

Description

一种海底接驳盒的主控模块冗余切换结构

技术领域

本实用新型涉及海底观测技术领域，尤其是一种海底接驳盒的主控模块冗余切换结构。

背景技术

海底观测网将多个海底观测设备在水下连接，实现对各种海底观测设备所需电能和信息的集中控制和管理，其中，海底接驳盒是海底观测网络中对电能和信息实施控制和管理的装置，海底接驳盒的电子仓内主要包括电源转换模块、交换机、串口服务器以及主控模块等，电源转换模块为交换机、串口服务器以及主控模块供电，交换机、串口服务器以及主控模块配合工作实现海底接驳盒的控制和管理功能。

为了使系统能高可靠地工作，海底接驳盒内通常都进行了双冗余备份，其中，主控模块采用A/B主备工作方式实现对海底接驳盒内各电压、电流、绝缘电阻等信号采集以及各负载供电端口的通断控制，以其中一路负载供电端口的通断控制为例，请参考图1以主控模块为MCU为例，目前海底接驳盒中采用的常规结构为：继电器K1的继电器开关为单刀双掷开关，其一个活动端连接主MCU的一个端口DO1、另一个活动端连接备MCU的一个端口DO1，主MCU的另一个端口DO2通过第一驱动放大电路D1连接控制继电器K1的继电器线圈，继电器K1的继电器开关的固定端通过第二驱动放大电路D2连接继电器K2的继电器线圈，继电器K2的继电器开关连接在24V电源和负载供电端口之间。在常规的这种结构中，主、备MCU同时进行电压、电流及绝缘电阻等信号的采集，并根据逻辑判断控制各自DO1口的电平信号。继电器K1的继电器线圈由主MCU控制，主MCU的DO2口输出电平信号，在正常情况下，主MCU的DO2口输出高电平从而驱动继电器K1的继电器线圈得电，继电器K1的继电器开关连通主MCU的DO1口，此时继电器K2由主MCU控制，主MCU通过DO1口的电平信号驱动继电器K2的继电器线圈从而实现负载供电端口的通断控制。当主MCU出现故障时，主MCU的DO2口的电平信号失效，继电器K1的继电器开关切换至连通备MCU的DO1口，此时继电器K2由备MCU接管控制，备MCU通过DO1口的电平信号驱动继电器K2的继电器线圈从而实现负载供电端口的通断控制，以此实现主、备MCU的冗余控制。

但在实际应用时，当主MCU出现故障时，主MCU的DO2口的电平状态是不确定的，可能是高、低或者高阻态，如果主MCU的DO2口在主MCU发生故障时持续高电平状态，将导致继电器K1的继电器开关无法切换，备MCU无法接管对继电器K2的控制，使得冗余失效。

实用新型内容

本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种海底接驳盒的主控模块冗余切换结构，该主控模块冗余切换结构可以提供更可靠的冗余切换功能。

本实用新型的技术方案如下：

一种海底接驳盒的主控模块冗余切换结构，该主控模块冗余切换结构包括：第一主控模块、第二主控模块、F/V转换器、第一驱动放大电路、第一继电器、第二驱动放大电路和第二继电器，第一继电器包括第一继电器线圈及其控制的第一继电器开关，第一继电器开关为单刀双掷开关，第二继电器包括第二继电器线圈及其控制的第二继电器开关；第一主控模块内部集成有PWM发生器，第一主控模块通过第一端口输出电平信号、通过第二端口输出脉冲信号，第二主控模块通过第一端口输出电平信号；第一主控模块的第一端口连接第一继电器开关的一个活动端，第二主控模块的第一端口连接第一继电器开关的另一个活动端，第一主控模块的第二端口连接第一驱动放大电路的输入端，第一驱动放大电路的输出端连接并控制第一继电器；第一继电器开关的固定端连接第二驱动放大电路的输入端，第二驱动放大电路的输出端连接并控制第二继电器线圈，第二继电器开关连接在供电电源和负载供电端口之间。

本实用新型的有益技术效果是：

本申请公开了一种海底接驳盒的主控模块冗余切换结构，在本申请的主控模块冗余切换结构中，内部集成有PWM发生器的第一主控模块通过输出脉冲信号的第二端口连接F/V转换器，再连接并控制第一继电器线圈，从而驱动第一继电器开关在第一主控模块和第二主控模块之间切换，在第一主控模块正常工作时，第一主控模块通过第二端口输出的脉冲信号经过F/V转换器处理后输出高电平，在第一主控模块发生故障时，第一主控模块通过第二端口无论输出高电平、低电平还是高阻态，经过F/V转换器处理后都输出低电平，第一主控模块的第二端口在正常工作和发生故障时输出的信号的形式的区分度较大，无论故障时输出何种电平信号，都能可靠地切换第二主控模块，避免了切换失效的情况，提高了系统的可靠性。

附图说明

图1是现有的海底接驳盒的主控模块冗余切换结构。

图2是本申请的海底接驳盒的主控模块冗余切换结构。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步说明。

本申请公开了一种海底接驳盒的主控模块冗余切换结构，请参考图2，该主控模块冗余切换结构包括第一主控模块、第二主控模块、F/V转换器、第一驱动放大电路、第一继电器K1、第二驱动放大电路和第二继电器K2，第一继电器K1包括第一继电器线圈及其控制的第一继电器开关，第一继电器开关为单刀双掷开关，第二继电器K2包括第二继电器线圈及其控制的第二继电器开关。第一主控模块和第二主控模块可以由单片机或MCU实现，第一主控模块和第二主控模块同时进行电压、电流、绝缘电阻等信号的采集，第一主控模块内部集成有PWM发生器从而可以通过I/O端口输出脉冲信号，现有很多市售的主控模块都集成有PWM发生器，实际应用时可以根据需要选购，本申请在此不提供具体型号。在本申请中，第一主控模块通过第一端口输出电平信号、通过第二端口输出脉冲信号，第二主控模块通过第一端口输出电平信号。第一主控模块的第一端口连接第一继电器开关的一个活动端，第二主控模块的第一端口连接第一继电器开关的另一个活动端，第一主控模块的第二端口连接第一驱动放大电路的输入端，第一驱动放大电路的输出端连接并控制第一继电器；第一继电器开关的固定端连接第二驱动放大电路的输入端，第二驱动放大电路的输出端连接并控制第二继电器线圈，第二继电器开关连接在供电电源和负载供电端口之间。F/V转换器和驱动放大电路是电子电路领域的常用电路或市售模组，因此本申请不详细示出其电路图。

在这种结构中，正常情况下，第一主控模块的第二端口输出一定频率的脉冲信号，脉冲信号的具体频率和占空比都没有要求，脉冲信号经过F/V转换器后输出高电平，从而驱动第一继电器线圈得电，第一继电器开关闭合在与第一主控模块相连的活动端，第二继电器线圈此时由第一主控模块控制，第一主控模块通过第一端口的电平信号驱动第二继电器线圈从而实现负载供电端口的通断控制。当第一主控模块发生故障时，第一主控模块的第二端口的脉冲信号失效，此时无论失效时第二端口的电平状态是高电平、低电平还是高阻态，由于输入的电平的频率为0，F/V转换器都会输出低电平，使得第一继电器线圈断电，第一继电器开关切换至闭合与第二主控模块相连的活动端，使得第二主控模块接管对第二继电器线圈的控制，第二主控模块通过第一端口的电平信号驱动第二继电器线圈从而实现负载供电端口的通断控制。

以上所述的仅是本申请的优选实施方式，本实用新型不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种海底接驳盒的主控模块冗余切换结构，其特征在于，所述主控模块冗余切换结构包括：第一主控模块、第二主控模块、F/V转换器、第一驱动放大电路、第一继电器、第二驱动放大电路和第二继电器，所述第一继电器包括第一继电器线圈及其控制的第一继电器开关，所述第一继电器开关为单刀双掷开关，所述第二继电器包括第二继电器线圈及其控制的第二继电器开关；所述第一主控模块内部集成有PWM发生器，所述第一主控模块通过第一端口输出电平信号、通过第二端口输出脉冲信号，所述第二主控模块通过第一端口输出电平信号；所述第一主控模块的第一端口连接所述第一继电器开关的一个活动端，所述第二主控模块的第一端口连接所述第一继电器开关的另一个活动端，所述第一主控模块的第二端口连接所述第一驱动放大电路的输入端，所述第一驱动放大电路的输出端连接并控制所述第一继电器；所述第一继电器开关的固定端连接所述第二驱动放大电路的输入端，所述第二驱动放大电路的输出端连接并控制所述第二继电器线圈，所述第二继电器开关连接在供电电源和负载供电端口之间。