CN210426830U - 一种带保护及自恢复功能的监测报警电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种带保护及自恢复功能的监测报警电路，其包括：用于获取监测数据的传感器(1)；用于提示所述监测数据超标的报警回路(7)；与所述传感器和所述报警回路连接、用于接收所述监测数据并控制所述报警回路的MCU(2)；用于获取所述报警回路的电流数据的电流采样元件(8)；与所述电流采样元件连接的单稳态触发器(9)；连接在所述报警回路和所述MCU之间并与所述单稳态触发器的输出端相连的逻辑运算单元(5)。本实用新型监测报警电路能够在报警回路的电流超标后自动限制该电流，从而能够保护传感器和电路。并且在报警回路的电流恢复正常后能够自动恢复，不需手工恢复。

Description

一种带保护及自恢复功能的监测报警电路

技术领域

本实用新型涉及监测报警电路，具体是一种带保护及自恢复功能的监测报警电路。

背景技术

如图1所示，现有的监测报警电路由用于获取监测数据的传感器1；用于提示所述监测数据超标的报警回路7；与所述传感器1和所述报警回路7连接、用于接收所述监测数据并控制所述报警回路7的MCU2，以及连接在所述MCU2和报警回路7之间用于分隔强电和弱电的隔离元件6组成，隔离元件6通常采用光耦、三极管等。当监测数据超标后，MCU2控制报警回路7产生提示信息，从而实现监测报警功能。其中，报警回路7中的电流、功耗由传感器1使用的系统环境决定，在系统异常或故障时可导致报警回路7出现大电流从而损坏传感器1甚至整个监测报警电路。

因此亟需一种带保护及自恢复功能的监测报警电路。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种带保护及自恢复功能的监测报警电路，以解决现有技术存在的上述缺陷。

为达上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种带保护及自恢复功能的监测报警电路，其包括：

用于获取监测数据的传感器；

用于提示所述监测数据超标的报警回路；

与所述传感器和所述报警回路连接、用于接收所述监测数据并控制所述报警回路的MCU；

用于获取所述报警回路的电流数据的电流采样元件；

与所述电流采样元件连接、在所述电流数据超标时输出电平发生翻转并由稳态进入暂态的单稳态触发器；

连接在所述报警回路和所述MCU之间并与所述单稳态触发器的输出端相连、用于对来自所述MCU的电平及来自所述单稳态触发器的电平进行逻辑运算进而控制所述报警回路使得所述监测数据超标后所述报警回路输出报警信息以及所述电流数据超标后间歇地关断所述报警回路以限制所述电流数据的逻辑运算单元。

当监测数据超标后，MCU输出控制电平，逻辑运算单元控制报警回路接通，产生报警信息提示所述监测数据超标。当报警回路的电流增大超标后，单稳态触发器的输入改变、使其输出电平翻转且短暂维持后再次恢复(即单稳态触发器工作在暂态)，经逻辑运算单元逻辑运算后控制报警回路短暂关断后再接通，在报警回路的电流未恢复正常之前，会自动重复上述过程，从而达到限制报警回路电流、保护电路的目的。当报警回路的电流恢复正常后，单稳态触发器的输入维持一种状态不变，单稳态触发器进入稳态，从而实现了监测报警电路的自动恢复。

优选地，所述逻辑运算单元为与门。

优选地，所述监测报警电路还包括用于提示所述电流数据超标的提示单元。

优选地，所述提示单元为连接在所述单稳态触发器的输出端的第一LED，所述电流数据超标后所述第一LED闪烁且闪烁频率随所述电流数据的增大而变快，当所述电流数据增大达到一定值后所述第一LED持续发光。

优选地，所述监测报警电路还包括与所述MCU连接用于显示所述监测数据的显示单元。

优选地，所述报警回路和所述逻辑运算单元之间设置有用于隔离强电和弱电的隔离元件。

优选地，所述单稳态触发器和所述电流采样元件之间设置有用于隔离强电和弱电的隔离元件。

优选地，所述隔离元件为光耦。

优选地，所述传感器为压力传感器，所述监测报警电路包括两个所述报警回路、两个所述电流采样元件、两个所述单稳态触发器、两个所述逻辑运算单元，在高压超标或低压超标时均能自动提示、过流保护及自动恢复。

与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：

本实用新型监测报警电路能够在报警回路的电流超标后自动限制该电流，从而能够保护传感器和电路。并且在报警回路的电流恢复正常后能够自动恢复，不需手工恢复。

附图说明

图1为现有监测报警电路的原理框图；

图2为本实用新型带保护及自恢复功能的监测报警电路第一实施例的原理框图；

图3为本实用新型带保护及自恢复功能的监测报警电路第二实施例的原理框图；

图4为MCU、显示单元、提示单元的电路图；

图5为电流采样元件、单稳态触发器、逻辑运算单元、报警回路的电路图；

附图标记：1、传感器；2、MCU；3、显示单元；4、提示单元；5、逻辑运算单元；6、隔离元件；7、报警回路；8、电流采样元件；9、单稳态触发器；10、100V-24V电源变换器；11、24V-3.3V电源变换器；12、阻容定时元件。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。

第一实施例：

请参照图2，本带保护及自恢复功能的监测报警电路包括：用于获取监测数据的传感器1；用于提示所述监测数据超标的报警回路7；与所述传感器1和所述报警回路7连接、用于接收所述监测数据并控制所述报警回路7的MCU2；用于获取所述报警回路7的电流数据的电流采样元件8；与所述电流采样元件8连接、在所述电流数据超标时输出电平发生翻转并由稳态进入暂态的单稳态触发器9；连接在所述报警回路7和所述MCU2之间并与所述单稳态触发器9的输出端相连、用于对来自所述MCU2的电平及来自所述单稳态触发器9的电平进行逻辑运算进而控制所述报警回路7使得所述监测数据超标后所述报警回路7输出报警信息以及所述电流数据超标后间歇地关断所述报警回路7以限制所述电流数据的逻辑运算单元5。

其工作原理如下：当监测数据超标后，MCU2输出控制电平，逻辑运算单元5控制报警回路7接通，产生报警信息以提示所述监测数据超标。当报警回路7的电流增大超标后，单稳态触发器9的输入改变、使其输出电平翻转且短暂维持后再次恢复(即单稳态触发器9工作在暂态)，经逻辑运算单元5逻辑运算后控制报警回路7短暂关断后再接通，在报警回路7的电流未恢复正常之前，会自动重复上述过程，即会间歇地判断报警回路7，从而达到限制报警回路7电流、保护电路的目的。当报警回路7的电流恢复正常后，单稳态触发器9的输入维持一种状态不变，单稳态触发器9进入稳态，持续输出高电平，从而实现了监测报警电路的自动恢复。

所述监测报警电路进一步还包括用于提示所述电流数据超标的提示单元4。该提示单元4可以是发声装置、发光装置、显示装置中的任意一种或多个。提示单元4优选连接在所述单稳态触发器9的输出端，且优选LED，由于电流数据(即报警回路7电流)超标后，单稳态触发器9工作在暂态，所以连接在单稳态触发器9的输出端的LED工作在闪烁状态，报警回路7电流越大，单稳态触发器9进入暂态的频率越高，该LED的闪烁频率也越高，当所述电流数据增大达到一定值后该LED持续发光，因此通过该方案，工作人员通过LED闪烁频率可以直观地判断电流超标的严重程度。

所述监测报警电路进一步还包括与所述MCU2连接用于显示所述监测数据的显示单元3。

进一步在所述报警回路7和所述逻辑运算单元5之间还设置有用于隔离强电和弱电的隔离元件6。在所述单稳态触发器9和所述电流采样元件8之间设置有用于隔离强电和弱电的隔离元件6。所述隔离元件6优选光耦。

第二实施例：

请参照图3，本带保护及自恢复功能的监测报警电路包括：用于获取监测数据的传感器1；用于提示所述监测数据超标的报警回路7；与所述传感器1和所述报警回路7连接、用于接收所述监测数据并控制所述报警回路7的MCU2；用于获取所述报警回路7的电流数据的电流采样元件8；与所述电流采样元件8连接、在所述电流数据超标时输出电平发生翻转并由稳态进入暂态的单稳态触发器9；连接在所述报警回路7和所述MCU2之间并与所述单稳态触发器9的输出端相连、用于对来自所述MCU2的电平及来自所述单稳态触发器9的电平进行逻辑运算进而控制所述报警回路7使得所述监测数据超标后所述报警回路7输出报警信息以及所述电流数据超标后间歇地关断所述报警回路7以限制所述电流数据的逻辑运算单元5。

其中，传感器1为压力传感器1，并且具有两个报警回路7、两个所述电流采样元件8、两个所述单稳态触发器9、两个所述逻辑运算单元5，它们构成了两组，图3中每个虚线框中为一组，两组分别用于对高压和低压进行监测报警，以便在高压超标或低压超标时均能自动提示、过流保护及自动恢复。

所述监测报警电路进一步还包括用于提示所述电流数据超标的提示单元4。该提示单元4可以是发声装置、发光装置、显示装置中的任意一种或多个。提示单元4优选连接在所述单稳态触发器9的输出端，且优选LED，由于电流数据(即报警回路7电流)超标后，单稳态触发器9工作在暂态，所以连接在单稳态触发器9的输出端的LED工作在闪烁状态，报警回路7电流越大，单稳态触发器9进入暂态的频率越高，该LED的闪烁频率也越高，当所述电流数据增大达到一定值后该LED持续发光，因此通过该方案，工作人员通过LED闪烁频率可以直观地判断电流超标的严重程度。

所述监测报警电路进一步还包括与所述MCU2连接用于显示所述监测数据的显示单元3。

进一步在所述报警回路7和所述逻辑运算单元5之间还设置有用于隔离强电和弱电的隔离元件6。在所述单稳态触发器9和所述电流采样元件8之间设置有用于隔离强电和弱电的隔离元件6。

图4和图5示出了具体的电路。其中，图4中包括MCU2、显示单元3、提示单元4及24V-3.3V电源变换器11的电路,图5中包括电流采样元件8、单稳态触发器9、逻辑运算单元5、报警回路7、100V-24V电源变换器10的电路。

请参照图4，MCU2采用型号PIC16F1782的芯片，显示单元3为四位数码管，提示单元4包括两组LED，一组对应高压，另一组对应低压，每组包括两个LED,一个LED与单稳态触发器9的输出端连接用于提示报警回路7电流超标，另一个LED与MCU2连接用于提示压力(即传感器监测到的数据)超标。图4中IN端用于连接传感器1，传感器输出的电流信号经芯片OPA347转换为电压信号输入MCU2。24V-3.3V电源变换器11由三极管、芯片AZ432等组成，将24V直流电转换成3.3V给MCU2及其它芯片供电。

请参照图5，一个报警回路7中包括三极管Q1和电阻R3，电阻R3构成该报警回路的电流采样元件8。另一个报警回路7中包括三极管Q3和电阻R6，电阻R6构成该报警回路的电流采样元件8。单稳态触发器9采用芯片74HC123，其内包括两个单稳态触发器。本实施例中逻辑运算单元5具体为与门，采用芯片74LVC2G08。隔离元件6采用光耦。

其工作原理如下：压力传感器1监测压力数据，输入MCU2，进而通过四位数码管(显示单元3)显示压力数据。当压力数据超过下限后，MCU2输出报警电平ALM1(高电平)，该报警电平一方面控制LED灯点亮以产生提示信息，另一方面传送至与门(逻辑运算单元5)，与门输出高电平、经光耦U2隔离后控制三极管Q1导通，将报警回路7接通。当报警回路7的电流增大超标后，三极管Q2导通，通过光耦U3控制单稳态触发器9的输入改变，该单稳态触发器9的输出电平由高电平翻转至低电平且短暂维持后再次恢复高电平，使得与门的输出转变为低电平且短暂维持后再次恢复高电平，进而使报警回路7中的三极管Q1短暂断开(通过设计单稳态触发器9外围的阻容定时元件12可以灵活设计断开的时间)，在报警回路7的电流未恢复正常之前，会自动重复上述过程，从而达到限制报警回路7电流、保护电路的目的,此外，在上述过程中，单稳态触发器9输出的为脉冲信号，且脉冲信号的频率随报警回路7的电流的增大而增大，这样通过LED(提示单元4)闪光的快慢可以直观地知晓报警回路7电流超标程度。当报警回路7的电流恢复正常后，单稳态触发器9的输入维持一种状态不变，单稳态触发器9进入稳态，持续输出高电平，从而实现了监测报警电路的自动恢复。

当压力数据超过上限后，MCU2输出报警电平ALM2,控制另一路实现报警，原理与超过下限后的原理相同，这里不再赘述。

上述监测报警电路可以集成于一电路板上，与相应的传感器连接构成监测报警装置，例如：与压力传感器连接构成压力表，与温度传感器连接构成温度监测装置，等等。

上述通过具体实施例对本实用新型进行了详细的说明，这些详细的说明仅仅限于帮助本领域技术人员理解本实用新型的内容，并不能理解为对本实用新型保护范围的限制。本领域技术人员在本实用新型构思下对上述方案进行的各种润饰、等效变换等均应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (9)

1.一种带保护及自恢复功能的监测报警电路，包括：

用于获取监测数据的传感器(1)；

用于提示所述监测数据超标的报警回路(7)；

与所述传感器(1)和所述报警回路(7)连接、用于接收所述监测数据并控制所述报警回路(7)的MCU(2)；

其特征在于，还包括：

用于获取所述报警回路(7)的电流数据的电流采样元件(8)；

与所述电流采样元件(8)连接、在所述电流数据超标时输出电平发生翻转并由稳态进入暂态的单稳态触发器(9)；

连接在所述报警回路(7)和所述MCU(2)之间并与所述单稳态触发器(9)的输出端相连、用于对来自所述MCU(2)的电平及来自所述单稳态触发器(9)的电平进行逻辑运算进而控制所述报警回路(7)使得所述监测数据超标后所述报警回路(7)输出报警信息以及所述电流数据超标后间歇地关断所述报警回路(7)以限制所述电流数据的逻辑运算单元(5)。

2.根据权利要求1所述的带保护及自恢复功能的监测报警电路，其特征在于：所述逻辑运算单元(5)为与门。

3.根据权利要求1所述的带保护及自恢复功能的监测报警电路，其特征在于：所述监测报警电路还包括用于提示所述电流数据超标的提示单元(4)。

4.根据权利要求3所述的带保护及自恢复功能的监测报警电路，其特征在于：所述提示单元(4)为连接在所述单稳态触发器(9)的输出端的第一LED，所述电流数据超标后所述第一LED闪烁且闪烁频率随所述电流数据的增大而变快，当所述电流数据增大达到一定值后所述第一LED持续发光。

5.根据权利要求1所述的带保护及自恢复功能的监测报警电路，其特征在于：所述监测报警电路还包括与所述MCU(2)连接用于显示所述监测数据的显示单元(3)。

6.根据权利要求1所述的带保护及自恢复功能的监测报警电路，其特征在于：所述报警回路(7)和所述逻辑运算单元(5)之间设置有用于隔离强电和弱电的隔离元件(6)。

7.根据权利要求1所述的带保护及自恢复功能的监测报警电路，其特征在于：所述单稳态触发器(9)和所述电流采样元件(8)之间设置有用于隔离强电和弱电的隔离元件(6)。

8.根据权利要求6或7所述的带保护及自恢复功能的监测报警电路，其特征在于：所述隔离元件(6)为光耦。

9.根据权利要求1所述的带保护及自恢复功能的监测报警电路，其特征在于：所述传感器(1)为压力传感器，所述监测报警电路包括两个所述报警回路(7)、两个所述电流采样元件(8)、两个所述单稳态触发器(9)、两个所述逻辑运算单元(5)，在高压超标或低压超标时均能自动提示、过流保护及自动恢复。

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