CN211086433U

CN211086433U - 一种io口驱动电平欠压的简易检测电路

Info

Publication number: CN211086433U
Application number: CN201921601332.XU
Authority: CN
Inventors: 刘苏成; 张永威; 张严
Original assignee: Nanjing Apaitek Technology Co ltd
Current assignee: Nanjing Apaitek Technology Co ltd
Priority date: 2019-09-25
Filing date: 2019-09-25
Publication date: 2020-07-24
Anticipated expiration: 2029-09-25

Abstract

本实用新型具体涉及一种IO口驱动电平欠压的简易检测电路，包括驱动电平正常检测电路和驱动电平欠压检测电路；IO口驱动电平依次经过驱动电平正常检测电路和驱动电平欠压检测电路。驱动电平正常检测电路包括比较器U1，驱动电平欠压检测电路包括单路两输入与非门电路与蜂鸣器控制电路。本实用新型可以解决在设备试运行或定期维护过程中对这些IO口驱动电平的电压状态进行检测，可立即判断某路驱动电平的电压是否欠压故障。

Description

一种IO口驱动电平欠压的简易检测电路

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种IO口驱动电平欠压的简易检测电路。

背景技术

IO口驱动电路广泛应用于电力电子技术领域中，常用的可以控制指示灯、接触器、复合开关、晶闸管等，而在IO口控制器件的负荷常用于可控整流、投切无功补偿装置中的电容器、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中，是典型的小电流控制大电流的设备。所以在设备启动和运行中确保设备的安全可靠，那么IO口驱动电压电平就要求稳定，不能在控制过程中出现控制信号的抖动或驱动三极管、达林顿管长期、高频开关后出现损伤而使控制高电平出现欠压状态，进而使这些被控控电力器件在被控中出现不稳定的情况，使整个设备出现故障，甚至出现连带事故。所以在设备试运行和定期维护过程中要对这些IO口驱动电平的电压工作状态进行检测，不能出现异常。

常规精确的IO口驱动电平电压测试方法一种用示波器直接检测，但测试过程非常繁琐。需要另外对设备引接线到示波器，示波器携带笨重，还要人在操控改变输出状态过程中时刻检测示波器的波形显示，进行人为的判断是否异常。另一种方式通用开发驱动电平采集平台，将驱动控制电平先分压，再经调理电路，将驱动电平的电压型号转换成单片机模拟ADC口可采集的电压范围，单片机通过采样计算判断原驱动电平电压是否正常，还要做相应输出显示。该方法原理设计繁琐、开发时间长、故障维修复杂，所以成本会非常高。

目前大多情况测试IO的状态有两种检测方法，一个是用万用表直接测量输出电压，还有一种是搭接测试板输出串接指示灯，直接目测亮灭。该两种检测方案有如下几个缺点：1）用万用表测试的显示值是平均有效值，不能够测试瞬时的驱动电平抖动而导致控制电平瞬间欠压；2）外接指示灯，只要达到指示灯点亮电平就可以正常点亮，不能够判断驱动电平是否有欠压状态。

发明内容

1.所要解决的技术问题：

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种便携的、低成本的、简单明了的直接判断IO口驱动电平电压是否正常的电路。

2.技术方案：

一种IO口驱动电平欠压的简易检测电路，其特征在于：包括驱动电平正常检测电路和驱动电平欠压检测电路；IO口驱动电平依次经过驱动电平正常检测电路和驱动电平欠压检测电路；直流电源12VDC与5VDC为电路提供电压。

所述驱动电平正常检测电路包括比较器U1，比较器U1的型号为 LM2903DR2G；具体电路为：分压电阻R2和电阻R3串联将12VDC电压分压至11VDC后接入比较器U1的3脚；分压电阻R8和电阻R10串联将12VDC电压分压至1VDC后接入比较器U1的6脚；IO口驱动电平电压IO_OUTX经过电阻R6和电容C2滤波后接入到比较器U1的2和5脚；比较器U1的输出脚1脚与电阻R4的一端相连，电阻R4的另一端连接到5VDC；电阻R4的另一端与电阻R1的一端相连后连接到LED指示灯DL1；LED指示灯DL1连接到PNP三极管Q1的发射极；三极管Q1的集电极接地；比较器U1的输出脚7脚与电阻R9一端相连，电阻R9的另一端接5VDC直流电源；比较器U1的输出脚7脚经过电阻R7后接入三极管Q1的基极；比较器U1的1脚经过电阻R5后输出电压VOUT1；比较器U1的7脚经过电阻R7后输出电压VOUT2。

所述驱动电平欠压检测电路包括单路两输入与非门电路与蜂鸣器控制电路；具体为：电压VOUT1接入到与非门U2的输入端2脚，电压VOUT2接入到与非门U2的输入端1脚；所述与非门U2的型号为MC74HC1G00DTT1G；所述与非门U2的输出端4脚与电阻R12的一端相连；电阻R12的另一端与PNP三极管Q2的基极相连；蜂鸣器BZ1与三极管Q2的集电极相连后接地；三极管Q2的发射极与电源5V相连；电阻R12的另一端和电容C4相连后接地。

进一步地，所述三极管Q2的发射极与基极之间连接电阻R11。

进一步地，所述比较器U1的8脚与12VDC电源相连。

3.有益效果：

理论和实践均证明，采用本方案后，可以解决在设备试运行或定期维护过程中对这些IO口驱动电平的电压状态进行检测，可立即判断某路驱动电平的电压是否欠压故障。当某路在测试中只有指示灯根据控制输出状态的变化而作对应的亮和灭指示状态，说明该路驱动电路及电平电压正常；当某路在测试中指示灯不做亮和灭指示状态或者指示灯做亮和灭指示状态但不管哪种状态蜂鸣器都发出响声时，可立马判断该路驱动电路异常或电平电压出现欠压现象。

附图说明

图1为本发明中的驱动电平正常检测电路的电路图；

图2为本发明中的的驱动电平欠压检测电路。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行具体的说明。

如附图1、2所示，一种IO口驱动电平欠压的简易检测电路，其特征在于：包括驱动电平正常检测电路和驱动电平欠压检测电路；IO口驱动电平依次经过驱动电平正常检测电路和驱动电平欠压检测电路；直流电源12VDC与5VDC为电路提供电压。

进一步地，所述三极管Q2的发射极与基极之间连接电阻R11。

进一步地，所述比较器U1的8脚与12VDC电源相连。

具体电路工作原理：

本电路中，驱动电平正常检测电路包括输入比较分压电路、比较电路、输出状态指示电路。

1）12V的电源电压经过输入比较分压电路将11VDC接入比较器U1的3脚，将1VDC接入比较器U1的6脚；其中附图1中的电容C1和电容C2起电压滤波作用。IO口驱动电平电压IO_OUTX经过电阻R6和电容C2滤波后接入到U1的2脚和5脚。

2）比较器电路中比较器U1的3脚电压为11VDC，6脚电压为1VDC。当IO口驱动电平为低电平0-1VDC输入时，U1的2和5脚电压为0-1VDC，那么经过比较器U1后，输出脚1脚的电压为高，经电阻R4上拉到5VDC，即VOUT1为高5VDC；输出脚7脚的电压为低，经电阻R9上拉到5VDC，即VOUT2为低0VDC；当IO口驱动电平为高电平11-12VDC输入时，U1的2和5脚电压为11-12VDC，那么经过比较器U1后，输出脚1脚的电压为低，即VOUT1为低0VDC，输出脚7脚的电压为高，即VOUT2为高5VDC；当IO口驱动电平为欠压电平1-11VDC输入时，U1的2和5脚电压为1-11VDC，那么经过比较器U1后，输出脚1脚的电压为高，即VOUT1为高5VDC，输出脚7脚的电压为高，即VOUT2为高5VDC。

3）输出状态指示电路由指示灯DL1和三极管Q1组成，三极管Q1为PNP三极管MMBT4126，能驱动较大电流的指示灯。当U1的7脚VOUT2为高5VDC时，三极管Q1截止，指示灯不亮；当U1的7脚VOUT2为低0VDC时，三极管Q1导通，指示灯亮。图中电阻R1与指示灯DL1串联在电路中的作用为指示灯导通限流，确保电路正常工作。

本电路中，驱动电平欠压检测电路，该电路由单路两输入与非门电路，蜂鸣器控制电路组成。

1)与非门电路中所使用与非门U2,规格型号为MC74HC1G00DTT1G，U2的1和2脚为与非门的输入端，4脚为输出端。将IO口驱动电平经过比较器输出VOUT1和VOUT2分别接入到U2的2和1脚，由驱动电平正常检测电路分析得到，当IO口驱动电平为低电平0-1VDC输入时，VOUT1为高，VOUT2为低，经过U2后4脚输出高；当IO口驱动电平为高电平11-12VDC输入时，VOUT1为低，VOUT2为高，经过U2后4脚输出高；当IO口驱动电平为欠压电平1-11VDC输入时，VOUT1为高，VOUT2为高，经过U2后4脚输出低；故判断只有当IO口驱动电平为欠压电平输入时，与非门U2输出脚为低。

2）蜂鸣器控制电路原理是当IO口驱动电平为欠压电平输入时，蜂鸣器响。如图蜂鸣器BZ1和PNP三极管Q2连接.当与非门U2输出脚为低，三极管Q2导通，蜂鸣器响；当与非门U2输出脚为高，三极管Q2截止，蜂鸣器不响。电阻R12和电容C4构成RC滤波电路，及电阻R11连接到三极管Q2发射极和基级之间，都是防止电路上电瞬间或干扰造成三极管误动作而影响蜂鸣器工作异常。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但它们并不是用来限定本发明的，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求保护范围所界定的为准。

Claims

1.一种IO口驱动电平欠压的简易检测电路，其特征在于：包括驱动电平正常检测电路和驱动电平欠压检测电路；IO口驱动电平依次经过驱动电平正常检测电路和驱动电平欠压检测电路；直流电源12VDC与5VDC为电路提供电压；

所述驱动电平正常检测电路包括比较器U1，比较器U1的型号为 LM2903DR2G；具体电路为：分压电阻R2和电阻R3串联将12VDC电压分压至11VDC后接入比较器U1的3脚；分压电阻R8和电阻R10串联将12VDC电压分压至1VDC后接入比较器U1的6脚；IO口驱动电平电压IO_OUTX经过电阻R6和电容C2滤波后接入到比较器U1的2和5脚；比较器U1的输出脚1脚与电阻R4的一端相连，电阻R4的另一端连接到5VDC；电阻R4的另一端与电阻R1的一端相连后连接到LED指示灯DL1；LED指示灯DL1连接到PNP三极管Q1的发射极；三极管Q1的集电极接地；比较器U1的输出脚7脚与电阻R9一端相连，电阻R9的另一端接5VDC直流电源；比较器U1的输出脚7脚经过电阻R7后接入三极管Q1的基极；比较器U1的1脚经过电阻R5后输出电压VOUT1；比较器U1的7脚经过电阻R7后输出电压VOUT2；

2.根据权利要求1所述的一种IO口驱动电平欠压的简易检测电路，其特征在于：所述三极管Q2的发射极与基极之间连接电阻R11。

3.根据权利要求1所述的一种IO口驱动电平欠压的简易检测电路，其特征在于：所述比较器U1的8脚与12VDC电源相连。