CN211236171U - 一种电源状态检测器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电源状态检测器，包括电压检测模块、电流检测模块、掉电检测模块、中央处理模块和电压保存模块；所述电压检测模块的输出端通过第一ADC模块与中央处理模块连接，所述电流检测模块的输出端通过第二ADC模块与中央处理模块连接，所述掉电检测模块的输出端与中央处理模块连接，所述中央处理模块还与电压保存模块和外部的上位机连接。本实用新型能够同时进行电压、电流以及掉电情况的检测，并实现电流、电压数据对外传输和电源电压状态的保存，有助于减小电源状态的检测成本，并在掉电恢复后能够对电源电压状态进行读取。
Description
技术领域
本实用新型涉及电源检测，特别是涉及一种电源状态检测器。
背景技术
飞行模拟机是一种结构复杂、功能齐全的大型模拟装置。它由模拟座舱、视景系统、运动系统等组成，可覆盖包括起飞、着陆在内的90％以上飞行训练的课目，是目前最为先进、完整的地面训练设备。
目前，对飞行模拟机上的电源设备进行检测的设备有很多，可以进行电压的检测，也可以进行电流的检测，甚至掉电的检测也是可以做到，但是这样的检测往往是一个设备检测一种属性，而且检测方式和发送数据的方式方法可能不尽相同。飞行模拟机是一个要求严谨和精细的设备，所以在内部中的检测和数据传输需要尽可能做到使用同一种方式或者方法，即相同的方式方法有利于设备的维护和数据的管理。但是很难找到将多种检测方式集于一体的设备。
同时，单一的检测设备在模拟机上可能要安装多个才能达到检测的目的，这样不仅增加了设备的安装面积，同时又增加了模拟机的安装成本，且对于日后的安装和维护造成了一定的不便。单一的检测设备需要单一的管理，可能需要增加额外的管理单位来处理单一设备检测到的数据和信息，这样即浪费时间又浪费资源。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种电源状态检测器，能够同时进行电压、电流以及掉电情况的检测，并实现电流、电压数据对外传输和电源电压状态的保存，有助于减小电源状态的检测成本，并在掉电恢复后能够对电源电压状态进行读取。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种电源状态检测器，包括电压检测模块、电流检测模块、掉电检测模块、中央处理模块和电压保存模块；
所述电压检测模块的输出端通过第一ADC模块与中央处理模块连接，所述电流检测模块的输出端通过第二ADC模块与中央处理模块连接，所述掉电检测模块的输出端与中央处理模块连接，所述中央处理模块还与电压保存模块和外部的上位机连接。
优选地，所述电压检测模块包括待测电压输入端、第一电阻R1、第二电阻R2和第一电容C1，所述第一电阻R1的一端与待测电压输入端连接；第一电阻R1的另一端通过第一电容C1接地，所述第一电容C1的两端并联有第二电阻R2，所述第一电容C1和第一电阻R1的公共端作为电压检测模块的检测输出端连接到第一ADC模块。
优选地，所述电流检测模块包括电流输入端、电流输出端、电流检测芯片ACS712、第三电阻R3、第二电容C2、第三电容C3和第四电容C4；
所述电流检测芯片ACS712的两个IP-引脚互连，且互连后的公共端连接到电流输出端、电流检测芯片ACS712的两个IP+引脚互连，且互连后的公共端连接到电流输入端；电流检测芯片ACS712的VCC引脚连接到5V的电压，所述第二电容C2的一端与第三电容C3的一端互连，且互连后的公共端接地，所述第二电容C2的另一端连接到电流检测芯片ACS712的VCC引脚与5V的电压之间，所述第三电容C3的另一端也连接到电流检测芯片ACS712的VCC引脚与5V的电压之间；电流检测芯片ACS712的VIOUT引脚连接第三电阻R3的一端，第三电阻R3的另一端作为电流检测模块的检测输出端连接到第二ADC模块；电流检测芯片ACS712的FILTER引脚通过第四电容C4接地，电流检测芯片ACS712的GND引脚接地。
优选地，所述掉电检测模块包括三极管Q、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第五电容C5和第六电容C6；
所述第四电阻R4的第一端连接输入电压，第四电阻R4的第二端与第五电阻R5的第一端连接作为两者的公共端，所述第五电阻R5的第二端接地，所述第五电容C5的一端与第四电阻R4的第一端连接，第五电容C5的另一端与第五电阻R5的第二端连接，所述第六电容C6并联在第五电阻R5的两端，所述三极管Q的基极连接到第四电阻R4和第五电阻R5的公共端，三极管Q的发射极接地，三极管Q的集电极通过第六电阻R6连接到5V的电压，所述第七电阻R7的一端连接到三极管Q集电极与第六电阻R6的公共端，所述第七电阻R7的另一端作为掉电检测模块的输出端，与中央处理模块连接。
本实用新型的有益效果是：本实用新型能够同时进行电压、电流以及掉电情况的检测，并实现电流、电压数据对外传输和电源电压状态的保存，有助于减小电源状态的检测成本，并在掉电恢复后能够对电源电压状态进行读取。
附图说明
图1为本实用新型的原理框图；
图2为电压检测模块的原理示意图；
图3为电流检测模块的原理示意图；
图4为掉电检测模块的原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本实用新型的技术方案，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。
如图1所示，一种电源状态检测器，包括电压检测模块、电流检测模块、掉电检测模块、中央处理模块和电压保存模块；
所述电压检测模块的输出端通过第一ADC模块与中央处理模块连接，所述电流检测模块的输出端通过第二ADC模块与中央处理模块连接，所述掉电检测模块的输出端与中央处理模块连接，所述中央处理模块还与电压保存模块和外部的上位机连接。
在本申请的实施例中，所述电源状态检测器还包括串行接口，所述中央处理器通过串行接口与上位机进行串口通信。
在本申请的实施例中，可以采用STM32单片机，该单片机自带的ADC能够实现第一ADC模块和第二ADC模块的功能，该单片机的flash实现电压保存模块的功能，对检测到的电压信息进行保存，同时该单片机通过自带的串行接口，与上位机进行串行通信；该实施例中，电压检测模块通过电阻分压将输入的待测电压进行采集，并传输给STM32单片机，有STM32单片机的ADC进行采集，在传输给上位机；该实施例中，电流检测模块基于电流检测芯片ACS712进行电流检测，传输给STM32单片机，有STM32单片机的ADC进行采集，在传输给上位机；该实施例中掉电检测模块则是通过STM32的外部中断捕获断电时电路中产生的上升沿信号，当掉电事件发生，捕获到上升沿信号时，即检测到掉电，此时通过储能电容放电的剩余电压将可以将输入电压的数据存储在STM32的flash当中，当输入电压恢复供电时，可通过STM32读取flash操作读取上次掉电事件发生时的电压数据。
在本申请实施例中，所述上位机可以是PC电脑或者其他计算机设备，由与PC电脑/其他计算机设备连接的显示屏，对接收到的电流/电压信息进行显示。
如图2所示，在本申请的实施例中，所述电压检测模块包括待测电压输入端VIN、第一电阻R1、第二电阻R2和第一电容C1，所述第一电阻R1的一端与待测电压输入端连接；第一电阻R1的另一端通过第一电容C1接地，所述第一电容C1的两端并联有第二电阻R2，所述第一电容C1和第一电阻R1的公共端作为电压检测模块的检测输出端连接到第一ADC模块；
在该实施例中，设待测电压输入端VIN输入的电压值为Ui，输入电压经R1和R2分压，使测得的电压Uo=R2/(R1+R2)*Ui。即测得的电压与输入电压成比例关系，这个比例由R1和R2决定，通过STM32采集Uo的电压值作为测量结果传输给上位机；在一些实施例中，上位机可以将测得的电压直接展示给工作人员；在另一些实施例中，上位机也可以将测得的电压除以R2/(R1+R2)再展示给工作人员。
如图3所示，在本申请的实施例中，所述电流检测模块包括电流输入端、电流输出端、电流检测芯片ACS712、第三电阻R3、第二电容C2、第三电容C3和第四电容C4；
所述电流检测芯片ACS712的两个IP-引脚互连，且互连后的公共端连接到电流输出端、电流检测芯片ACS712的两个IP+引脚互连，且互连后的公共端连接到电流输入端；电流检测芯片ACS712的VCC引脚连接到5V的电压，所述第二电容C2的一端与第三电容C3的一端互连，且互连后的公共端接地，所述第二电容C2的另一端连接到电流检测芯片ACS712的VCC引脚与5V的电压之间，所述第三电容C3的另一端也连接到电流检测芯片ACS712的VCC引脚与5V的电压之间；电流检测芯片ACS712的VIOUT引脚连接第三电阻R3的一端，第三电阻R3的另一端作为电流检测模块的检测输出端连接到第二ADC模块；电流检测芯片ACS712的FILTER引脚通过第四电容C4接地，电流检测芯片ACS712的GND引脚接地；该实施例中具体采用了ACS712-05B的芯片来获取电流，该芯片完全基于霍尔感应的原理设计，由一个精确的低偏移线性霍尔传感器电路与位于接近IC表面的铜箔组成，电流流过铜箔时，产生一个磁场，霍尔元件根据磁场感应出一个线性的电压信号，经过内部的放大、过滤、斩波与修正电路，输出一个电压信号，该信号从芯片的第七脚输出，直接反应出流经铜箔电流的大小。
如图4所示，在本申请的实施例中，所述掉电检测模块包括三极管Q、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第五电容C5和第六电容C6；
所述第四电阻R4的第一端连接输入电压，第四电阻R4的第二端与第五电阻R5的第一端连接作为两者的公共端，所述第五电阻R5的第二端接地，所述第五电容C5的一端与第四电阻R4的第一端连接，第五电容C5的另一端与第五电阻R5的第二端连接，所述第六电容C6并联在第五电阻R5的两端，所述三极管Q的基极连接到第四电阻R4和第五电阻R5的公共端，三极管Q的发射极接地，三极管Q的集电极通过第六电阻R6连接到5V的电压，所述第七电阻R7的一端连接到三极管Q集电极与第六电阻R6的公共端，所述第七电阻R7的另一端作为掉电检测模块的输出端，与中央处理模块连接。该实施例中，当待测电源处于正常状态时，NPN三极管Q处于导通的状态，PA0引脚处没有信号。当待测电源处于掉电状态时，储能电容C5使NPN三极管Q缓慢由导通状态变为截止状态，于是在PA0处产生一个缓慢的上升沿信号，当STM32的外部中断捕获到这个上升沿时，即认为发生了掉电事件，并利用储能电容C5放电的剩余电压保存数据到flash。
上述实施例中，电压检测模块和掉电检测模块接入待测电源对负载（如飞行模拟器等）提供的电压，进行电压和掉电检测；电流检测模块需要串联在待测电源的供电回路中，例如，待测电源输出的电流经电流检测模块的电流输入端输出，经电流检测模块的电流输出端输出，在对负载（如飞行模拟器等）进行供电；在上述实施例中，所述第五电容C5为电解电容，其正极连接到第四电阻的第一端，其负极连接到第五电阻R5的第二端；其余电容均为瓷片电容。
本实用新型能够同时进行电压、电流以及掉电情况的检测，并实现电流、电压数据对外传输和电源电压状态的保存，有助于减小电源状态的检测成本，并在掉电恢复后能够对电源电压状态进行读取。
以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。
Claims (4)
1.一种电源状态检测器，其特征在于：包括电压检测模块、电流检测模块、掉电检测模块、中央处理模块和电压保存模块；
所述电压检测模块的输出端通过第一ADC模块与中央处理模块连接，所述电流检测模块的输出端通过第二ADC模块与中央处理模块连接，所述掉电检测模块的输出端与中央处理模块连接，所述中央处理模块还与电压保存模块和外部的上位机连接。
2.根据权利要求1所述的一种电源状态检测器，其特征在于：所述电压检测模块包括待测电压输入端、第一电阻R1、第二电阻R2和第一电容C1，所述第一电阻R1的一端与待测电压输入端连接；第一电阻R1的另一端通过第一电容C1接地，所述第一电容C1的两端并联有第二电阻R2，所述第一电容C1和第一电阻R1的公共端作为电压检测模块的检测输出端连接到第一ADC模块。
3.根据权利要求1所述的一种电源状态检测器，其特征在于：所述电流检测模块包括电流输入端、电流输出端、电流检测芯片ACS712、第三电阻R3、第二电容C2、第三电容C3和第四电容C4；
所述电流检测芯片ACS712的两个IP-引脚互连，且互连后的公共端连接到电流输出端、电流检测芯片ACS712的两个IP+引脚互连，且互连后的公共端连接到电流输入端；电流检测芯片ACS712的VCC引脚连接到5V的电压，所述第二电容C2的一端与第三电容C3的一端互连，且互连后的公共端接地，所述第二电容C2的另一端连接到电流检测芯片ACS712的VCC引脚与5V的电压之间，所述第三电容C3的另一端也连接到电流检测芯片ACS712的VCC引脚与5V的电压之间；电流检测芯片ACS712的VIOUT引脚连接第三电阻R3的一端，第三电阻R3的另一端作为电流检测模块的检测输出端连接到第二ADC模块；电流检测芯片ACS712的FILTER引脚通过第四电容C4接地，电流检测芯片ACS712的GND引脚接地。
4.根据权利要求1所述的一种电源状态检测器，其特征在于：所述掉电检测模块包括三极管Q、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第五电容C5和第六电容C6；
所述第四电阻R4的第一端连接输入电压，第四电阻R4的第二端与第五电阻R5的第一端连接作为两者的公共端，所述第五电阻R5的第二端接地，所述第五电容C5的一端与第四电阻R4的第一端连接，第五电容C5的另一端与第五电阻R5的第二端连接，所述第六电容C6并联在第五电阻R5的两端，所述三极管Q的基极连接到第四电阻R4和第五电阻R5的公共端，三极管Q的发射极接地，三极管Q的集电极通过第六电阻R6连接到5V的电压，所述第七电阻R7的一端连接到三极管Q集电极与第六电阻R6的公共端，所述第七电阻R7的另一端作为掉电检测模块的输出端，与中央处理模块连接。
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2019
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