CN220709309U - 开关检测电路和设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电路控制领域，具体涉及一种开关检测电路和设备。开关检测电路包括开关模块、隔离模块和控制器。隔离模块的两端分别与开关模块以及控制器连接；开关模块在开关闭合时产生第一电压信号，并将第一电压信号传输至隔离模块；隔离模块在接收到第一电压信号时，输出预先设定的第二电压信号至控制器，控制器在接收到第二电压信号时，确定开关处于闭合状态。通过隔离模块将开关模块与控制器隔离屏蔽，阻止两个模块之间存在的干扰信号，再通过控制器判断开关模块的开关状态，实现对电路中开关状态的检测，并且具备较强的抗外部干扰能力。

Description

开关检测电路和设备

技术领域

本实用新型涉及电路控制领域，尤其涉及一种开关检测电路和设备。

背景技术

开关采集是对电路中的开关量的模拟信号转换成数字信号进行处理，使得开关能够与其他的电子设备产生交互和通信，在自动化系统、通信系统和传感器应用中都扮演着重要的角色。将连续的模拟信号转换成离散的数字信号进行采样，使得信号可以使用计算机或其他数字设备进行处理和存储，以方便分析、计算和控制操作。

现有的检测电路，由于外部环境复杂，会产生各种干扰信号，造成误采集以及误处理，检测过程不精确，应用场景因此会受到很多限制。

上述内容仅用于辅助理解本实用新型的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种开关检测电路和设备，旨在解决现有技术中干扰信号造成误采集和误处理使得检测过程不精确的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种开关检测电路，包括：开关模块、隔离模块和控制器；所述隔离模块分别与所述开关模块以及所述控制器连接；

所述开关模块，用于在开关闭合时产生第一电压信号，并将所述第一电压信号传输至所述隔离模块；

所述隔离模块，用于在接收到所述第一电压信号时，输出预先设定的第二电压信号；

所述控制器，用于在接收到所述第二电压信号时，确定所述开关处于闭合状态。

可选地，所述隔离模块包括：光耦、第一电阻和第二电阻；

所述光耦的第一端连接所述第一电阻的第一端，所述第一电阻的第二端连接供电电源，所述光耦的第二端连接所述开关模块，所述光耦的第三端同时与所述第二电阻的第一端以及控制器连接，所述光耦的第四端接地，所述第二电阻的第二端连接供电电源。

可选地，所述控制器为：MCU芯片；

所述MCU芯片的输入引脚同时与所述光耦的第三端以及所述第二电阻的第一端连接。

可选地，所述开关检测电路还包括：滤波模块；

所述滤波模块设置在所述开关模块和所述隔离模块之间；

所述滤波模块，用于接收所述开关模块的第一电压信号，并对所述第一电压信号做滤波处理，将处理后的所述第一电压信号传输至所述隔离模块。

可选地，所述滤波模块包括：二极管；

所述二极管的阳极与所述光耦的第二端连接，阴极与所述开关模块连接。

可选地，所述开关检测电路还包括：阻抗匹配模块；

所述阻抗匹配模块的一端与所述开关模块连接，另一端接地；

所述阻抗匹配模块，用于对所述第一电压信号进行阻抗匹配。

可选地，所述阻抗匹配模块包括：第三电阻和第四电阻；

所述第三电阻的第一端与所述开关模块连接，所述第三电阻的第二端与所述第四电阻的第一端连接，所述第四电阻的第二端接地。

可选地，所述开关检测电路还包括：显示模块；

所述显示模块与所述控制器连接；

所述控制器，还用于在接收到所述第二电压信号时控制所述显示模块对所述开关的状态进行显示。

可选地，所述显示模块包括：第五电阻和指示灯；

所述指示灯的第一端与所述MCU芯片的输出端连接，所述指示灯的第二端与所述第五电阻的第一端连接，所述第五电阻的第二端连接供电电源。

此外，为实现上述目的，本实用新型还提供了一种开关检测设备，所述开关检测设备包括：上述的开关检测电路。

本实用新型技术方案通过提出一种开关检测电路和设备，开关检测电路包括开关模块、隔离模块和控制器。隔离模块的两端分别与开关模块以及控制器连接；开关模块在开关闭合时产生第一电压信号，并将第一电压信号传输至隔离模块；隔离模块在接收到第一电压信号时，输出预先设定的第二电压信号至控制器，控制器在接收到第二电压信号时，确定开关处于闭合状态。通过隔离模块将开关模块与控制器隔离屏蔽，阻止两个模块之间存在的干扰信号，再通过控制器判断开关模块的开关状态，实现对电路中开关状态的检测，并且具备较强的抗外部干扰能力。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型开关检测电路第一实施例的功能模块图；

图2为现有技术中传统检测电路的电路结构图；

图3为本实用新型开关检测电路第二实施例的电路结构图；

图4为本实用新型开关检测电路第三实施例的功能模块图；

图5为本实用新型开关检测电路第三实施例的电路结构图；

图6为本实用新型开关检测电子设备的电路结构图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				R1～R5	第一至第五电阻	10	开关模块
D1	二极管	20	隔离模块
				OP	光耦	30	控制器
L1	指示灯	40	滤波模块
				MCU	微控制单元	50	阻抗匹配模块
VCC	供电电源	60	显示模块
				SW-DET	开关检测接口

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当人认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

参照图1，图1为本实用新型开关检测电路第一实施例的功能模块图。本实用新型提出开关检测电路的第一实施例。

在本实施例中，所述开关检测电路包括：开关模块10、隔离模块20和控制器30，所述隔离模块20分别与所述开关模块10以及所述控制器30连接；

在具体实施中，所述开关模块10在开关闭合时产生第一电压信号，并将所述第一电压信号传输至所述隔离模块20；所述隔离模块20在接收到所述第一电压信号时，输出预先设定的第二电压信号至所述控制器30，所述控制器30在接收到所述第二电压信号时，确定所述开关处于闭合状态。

需要说明的是，所述开关模块10具有两个引脚，在开关闭合时，两个引脚之间的电流信号导通，在开关断开时，两个引脚之间的电流信号截止。因此开关闭合时，开关模块10控制的回路导通，产生所述第一电压信号传递至所述隔离模块20，所述第一电压信号为高电平信号。

进一步地，所述隔离模块20的输入端接收所述开关模块10的第一电压信号，输出端产生第二电压信号传递至所述控制器30。所述隔离模块20的输入端与输出端之间存在物理隔离，即输入端与输出端的信号没有相互连接，输入端的信号扰动不会影响到输出端，输出端的信号扰动也不会影响到输入端，因此所述隔离模块20分别连接的所述开关模块10与所述控制器30之间也存在相互隔离，两个模块之间的信号不会互相干扰。所述第二电压信号为低电平信号。

需要说明的是，上述外部干扰导致的误触发，可以是由于所述开关模块10的两个引脚瞬间非正常接通，导致的瞬时的第一电压信号。由于所述隔离模块20的输入输出端互相隔离，输入端接收到所述第一电压信号并持续一段时间后在输出端产生第二电压信号，可以避免上述外部干扰导致的误触发。

应当理解的是，参照图2，图2为现有技术中传统检测电路的电路结构图。现有技术中通过NPN型三极管的基极接收开关的采样信号，当开关闭合时，供电电源在三极管基极上的分压高于三极管的导通电压，故三极管导通，集电极连接的供电电源产生的电流经过发射极到地，控制器接收到低电平电压判断开关处于闭合状态。当开关断开时，基极电压未达到三极管的导通电压，故三极管断开，集电极连接的供电电源产生的电流直接流到控制器，控制器接收到高电平电压判断开关处于断开状态。当出现外部干扰信号时，基极电压高于三极管的导通电压，三极管会导通，导致所述控制器误检测和误触发。

在本实施例中，所述开关模块10在开关闭合时产生第一电压信号，并将所述第一电压信号传输至所述隔离模块20；所述隔离模块20在接收到所述第一电压信号时，输出预先设定的第二电压信号；所述控制器30在接收到所述第二电压信号时，确定所述开关处于闭合状态。通过隔离模块20接收所述开关模块10的第一电压信号，并产生第二电压信号传输至所述控制器30，所述第一电压信号和第二电压信号之间物理隔离，因此所述控制器30不会受到所述开关模块干扰杂波的影响而误判断，解决了现有技术中干扰信号造成误采集和误处理使得检测过程不精确的问题。

参照图3，图3为本实用新型开关检测电路第二实施例的电路结构图。基于上述开关检测电路的第一实施例提出本实用新型开关检测电路的第二实施例。

在本实施例中，所述隔离模块20包括：光耦OP、第一电阻R1和第二电阻R2；所述光耦OP的第一端连接所述第一电阻R1的第一端，所述第一电阻R1的第二端连接供电电源VCC，所述光耦OP的第二端连接所述开关模块10，所述光耦OP的第三端连接所述第二电阻R2的第一端，所述光耦OP的第四端接地，所述第二电阻R2的第二端连接供电电源VCC。

需要说明的是，所述光耦OP可以是一种能将电信号转换为光信号再还原成电信号的元件。在所述光耦OP的第一端和第二端之间存在一个发光二极管，当有电流流过发光二极管时，会引起发光二极管中的电子发生能级跃迁从而产生光信号，发光二极管发出的光信号穿过光耦OP内部的隔离材料，发射到光耦OP1的第三端和第四端之间的光敏二极管上，激发出光敏二极管中的电子产生电流。

应当理解的是，所述开关模块10的第一端连接所述光耦OP的第二端，所述开关模块10的第二端接地。当所述开关模块10闭合导通供电回路时，供电电源VCC提供所述第一电压信号到所述光耦OP，光耦OP的发光二极管中电流超过光耦OP的导通电流时，会导通光耦OP内部的光敏二极管，即所述光耦OP的第三端和第四端导通，供电电源VCC产生的电流经过所述第二电阻到地，所述控制器30接收到低电平的第二电压信号。当所述开关模块10断开截止供电回路时，光耦OP的发光二极管无法导通发光，光耦OP内部的光敏二极管截止，即所述光耦OP的第三端和第四端截止，供电电源VCC产生的电流经过所述第二电阻到所述控制器30，所述控制器30接收到的电压信号为高电平。

进一步地，所述控制器30包括：MCU芯片；所述MCU芯片的输入引脚同时与所述光耦OP的第三端以及所述第二电阻R2的第一端连接。

需要说明的是，所述MCU芯片在接收到所述第二电压信号为低电平时，确定所述开关模块10处于闭合状态，在接收到所述第二电压信号为高电平时，确定所述开关模块10处于断开状态。

在第二实施例中，使用所述光耦OP、第一电阻R1和第二电阻R2作为所述隔离模块20，当所述开关模块10闭合导通供电回路时，所述光耦OP接收到高电平的所述第一电压信号，所述光耦OP的第三端和第四端导通，传输低电平的所述第二电压信号至所述MCU芯片。所述MCU芯片在接收到低电平的所述第二电压信号时，确定所述开关模块10处于闭合状态。当所述开关模块10断开截止供电回路时，所述光耦OP的第三端和第四端截止，传输高电平的所述第二电压信号至所述MCU芯片。所述MCU芯片在接收到高电平的所述第二电压信号时，确定所述开关模块10处于截止状态。通过所述光耦OP接收所述第一电压信号，产生隔离后的第二电压信号传输至所述MCU芯片，解决了现有技术中因干扰信号造成误采集和误处理使得检测过程不精确的问题。

参照图4和图5，图4为本实用新型开关检测电路第三实施例的功能模块图，图5为本实用新型开关检测电路第三实施例的电路结构图。基于上述开关检测电路的实施例提出本实用新型开关检测电路的第三实施例。

在本实施例中，所述开关检测电路还包括：滤波模块40；所述滤波模块40设置在所述开关模块10和所述隔离模块20之间。

需要说明的是，所述滤波模块40用于接收所述开关模块10的第一电压信号，并对所述第一电压信号做滤波处理，将处理后的所述第一电压信号传输至所述隔离模块20。

应当理解的是，上述光耦OP第一端和第二端之间有发光二极管，发光二极管的阳极连接所述第一电阻，发光二极管的阴极连接所述开关模块10，若开关模块10，所述供电电源VCC提供的电流经过所述第一电阻、光耦OP内的发光二极管和开关模块10到地，电流的流向固定，但由于外部环境复杂，可能会在所述开关模块10处产生流向所述光耦OP的干扰杂波，因此在所述光耦OP和所述开关模块10之间设置滤波模块40，可以滤除上述干扰杂波。

进一步地，所述滤波模块40包括：二极管D1，所述二极管D1的阳极与所述光耦OP的第二端连接，阴极与所述开关模块10连接。

需要说明的是，所述二极管D1在正向电压大于PN结阈值电压时导通，所述二极管D1在正向电压小于PN结阈值电压时截止。

进一步地，所述开关检测电路还包括：阻抗匹配模块50；所述阻抗匹配模块50的一端与所述开关模块10连接，另一端接地。

需要说明的是，所述阻抗匹配模块50，可以对所述第一电压信号进行阻抗匹配。

进一步地，所述阻抗匹配模块50包括：第三电阻R3和第四电阻R4；所述第三电阻R3的第一端与所述开关模块10连接，所述第三电阻R3的第二端与所述第四电阻R4的第一端连接，所述第四电阻R4的第二端接地。

需要说明的是，所述开关模块10可以通过设置阻抗匹配模块50的方式进行阻抗匹配减少信号的反射和功率的损耗，通过串联设置所述第三电阻R3和第四电阻R4的方式实现抵抗小能量的电压脉冲防止接口损坏，提高信号的传输质量。

进一步地，所述开关检测电路还包括：显示模块60；所述显示模块60与所述控制器30连接；

需要说明的是，所述控制器30，还用于在接收到所述第二电压信号时控制所述显示模块60对所述开关模块10的状态进行显示。

进一步地，所述显示模块60包括：第五电阻R5和指示灯L1；所述指示灯L1的第一端与所述MCU芯片的输出端连接，所述指示灯L1的第二端与所述第五电阻R5的第一端连接，所述第五电阻R5的第二端连接供电电源。

需要说明的是，在检测到所述开关模块10处于闭合状态时，所述MCU芯片的输出端输出第电平，供电电源VCC的电流流经所述指示灯L1，所述指示灯L1点亮，在检测到所述开关模块10处于断开状态时，所述MCU芯片的输出端输出高电平，所述指示灯L1熄灭。

在本实施例中，通过所述滤波模块40，进一步降低干扰杂波信号对所述控制器30判断的干扰，通过所述阻抗匹配模块50，降低设备损坏的风险，提高信号传输质量，通过所述显示模块60让所述开关模块的状态有了更为直观的显示效果，方便进行电路的控制与调节，进一步提高了开关检测电路的使用效率和使用寿命。

此外，本实用新型实施例还提出一种开关检测设备，开关检测设备包括了上述的开关检测电路。参照图6，图6为本实用新型提出的开关检测设备的电路结构图。

由于开关检测设备采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种开关检测电路，其特征在于，所述开关检测电路包括：开关模块、隔离模块和控制器；

所述隔离模块分别与所述开关模块以及所述控制器连接；

所述开关模块，用于在开关闭合时产生第一电压信号，并将所述第一电压信号传输至所述隔离模块；

所述隔离模块，用于在接收到所述第一电压信号时，输出预先设定的第二电压信号；

所述控制器，用于在接收到所述第二电压信号时，确定所述开关处于闭合状态。

2.如权利要求1所述的开关检测电路，其特征在于，所述隔离模块包括：光耦、第一电阻和第二电阻；

所述光耦的第一端连接所述第一电阻的第一端，所述第一电阻的第二端连接供电电源，所述光耦的第二端连接所述开关模块，所述光耦的第三端同时与所述第二电阻的第一端以及控制器连接，所述光耦的第四端接地，所述第二电阻的第二端连接供电电源。

3.如权利要求2所述的开关检测电路，其特征在于，所述控制器包括：MCU芯片；

所述MCU芯片的输入引脚同时与所述光耦的第三端以及所述第二电阻的第一端连接。

4.如权利要求3所述的开关检测电路，其特征在于，所述开关检测电路还包括：滤波模块；

所述滤波模块设置在所述开关模块和所述隔离模块之间；

所述滤波模块，用于接收所述开关模块的第一电压信号，并对所述第一电压信号做滤波处理，将处理后的所述第一电压信号传输至所述隔离模块。

5.如权利要求4所述的开关检测电路，其特征在于，所述滤波模块包括：二极管；

所述二极管的阳极与所述光耦的第二端连接，阴极与所述开关模块连接。

6.如权利要求5所述的开关检测电路，其特征在于，所述开关检测电路还包括：阻抗匹配模块；

所述阻抗匹配模块的一端与所述开关模块连接，另一端接地；

所述阻抗匹配模块，用于对所述第一电压信号进行阻抗匹配。

7.如权利要求6所述的开关检测电路，其特征在于，所述阻抗匹配模块包括：第三电阻和第四电阻；

所述第三电阻的第一端与所述开关模块连接，所述第三电阻的第二端与所述第四电阻的第一端连接，所述第四电阻的第二端接地。

8.如权利要求7所述的开关检测电路，其特征在于，所述开关检测电路还包括：显示模块；

所述显示模块与所述控制器连接；

所述控制器，还用于在接收到所述第二电压信号时控制所述显示模块对所述开关的状态进行显示。

9.如权利要求8所述的开关检测电路，其特征在于，所述显示模块包括：第五电阻和指示灯；

所述指示灯的第一端与所述MCU芯片的输出端连接，所述指示灯的第二端与所述第五电阻的第一端连接，所述第五电阻的第二端连接供电电源。

10.一种开关检测设备，其特征在于，所述开关检测设备包括：如权利要求1至9任一项所述的开关检测电路。