一種實(shí)現(xiàn)掉電檢測(cè)及繼電器狀態(tài)控制的系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)通訊及記憶性繼電器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種實(shí)現(xiàn)掉電檢測(cè)及繼電器狀態(tài)控制的系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在普通控制系統(tǒng)中控制繼電器時(shí)，在沒有應(yīng)急電源情況下，斷電前由于沒有做電源斷電檢測(cè)，繼電器控制器不能工作，導(dǎo)致在斷電后無法對(duì)繼電器控制，且繼電器在斷電后處于常開，常閉狀態(tài)，不能恢復(fù)到初始狀態(tài)，在斷電后繼電器控制器無法對(duì)繼電器進(jìn)行控制不能設(shè)置斷電后的狀態(tài)，沒有一種方法能夠解決繼電器在斷電后能夠保持某種狀態(tài)，并且負(fù)載電路能在完全斷電之前完成保存現(xiàn)場(chǎng)等事件。例如眾所周知的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在強(qiáng)制關(guān)斷電源時(shí)會(huì)對(duì)軟硬件系統(tǒng)造成損傷，如果有一種電路可以使得在關(guān)電瞬間需要保護(hù)的軟硬件環(huán)境能夠提前預(yù)知完全斷電的時(shí)間，并且及時(shí)做出相應(yīng)的保護(hù)措施，那就可以避免突然斷電對(duì)系統(tǒng)造成的損傷。因此，目前急需一種方法來實(shí)現(xiàn)如何在斷電時(shí)檢測(cè)掉電事件，繼電器控制器能夠控制繼電器恢復(fù)繼電器的某種狀態(tài)，且在完全斷電后，繼電器會(huì)保持最后一次繼電器控制器發(fā)出的狀態(tài)命令。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)在系統(tǒng)斷電瞬間繼電器控制器能在一定時(shí)間內(nèi)保持供電并在斷電后維持繼電器狀態(tài)的一種方法，彌補(bǔ)了上述缺陷，此方法在繼電器控制應(yīng)用場(chǎng)合中完美解決了斷電造成的電路狀態(tài)混亂問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明旨在解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提出一種實(shí)現(xiàn)掉電檢測(cè)及繼電器狀態(tài)控制的系統(tǒng)及方法。
[0004]所述實(shí)現(xiàn)掉電檢測(cè)及繼電器狀態(tài)控制的系統(tǒng)，包括前端負(fù)載、為所述前端負(fù)載供電的電源模塊以及后端負(fù)載，所述前端負(fù)載包括掉電檢測(cè)單元、控制單元以及至少一個(gè)繼電器。其中，所述掉電檢測(cè)單元根據(jù)所述電源模塊的電壓輸入值檢測(cè)是否發(fā)生掉電事件，并基于掉電事件向控制單元發(fā)送RESET信號(hào)；所述控制單元根據(jù)所述RESET信號(hào)向所述繼電器發(fā)出設(shè)置信號(hào)，且各路設(shè)置信號(hào)彼此之間獨(dú)立；所述繼電器根據(jù)所述設(shè)置信號(hào)對(duì)所述后端負(fù)載的工作狀態(tài)進(jìn)行切換。
[0005]所述實(shí)現(xiàn)掉電檢測(cè)及繼電器狀態(tài)控制的方法包括以下步驟:步驟一、根據(jù)電源模塊的電壓輸入值檢測(cè)是否發(fā)生掉電事件，是則執(zhí)行步驟二，否則繼續(xù)檢測(cè)；步驟二、通過掉電檢測(cè)單元向控制單元發(fā)送RESET信號(hào)；步驟三、通過控制單元向繼電器發(fā)出設(shè)置信號(hào)；步驟四、通過繼電器對(duì)后端負(fù)載的工作狀態(tài)進(jìn)行切換。
[0006]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了在系統(tǒng)斷電瞬間繼電器控制器能在一定時(shí)間內(nèi)控制繼電器轉(zhuǎn)換狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)斷電后，在本發(fā)明中的儲(chǔ)能單元能夠提供給繼電器控制器一定時(shí)間的電源，且繼電器控制器能在此時(shí)間段內(nèi)對(duì)繼電器完成狀態(tài)設(shè)置，此外所述繼電器有記憶功能，在斷電后能夠保持最后設(shè)置的狀態(tài)。
【附圖說明】
[0007]圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)掉電檢測(cè)及繼電器狀態(tài)控制的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0008]圖2為本發(fā)明一實(shí)施例的掉電檢測(cè)單元內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0009]圖3為本發(fā)明一實(shí)施例的掉電檢測(cè)時(shí)序圖；
[0010]圖4為本發(fā)明一實(shí)施例的繼電器對(duì)控制信號(hào)的響應(yīng)時(shí)序圖；
[0011]圖5為本發(fā)明一實(shí)施例的記憶性繼電器封裝引腳圖；
[0012]圖6為本發(fā)明一實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)掉電檢測(cè)及繼電器狀態(tài)控制的方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合具體實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明的技術(shù)方案，而不應(yīng)當(dāng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0014]本發(fā)明一方面提供一種實(shí)現(xiàn)掉電檢測(cè)及繼電器狀態(tài)控制的系統(tǒng)。如圖1所示，本發(fā)明提出的實(shí)現(xiàn)掉電檢測(cè)及繼電器狀態(tài)控制的系統(tǒng)包括:前端負(fù)載100、為所述前端負(fù)載供電的電源模塊200以及后端負(fù)載300。前端負(fù)載100進(jìn)一步包括掉電檢測(cè)單元110、控制單元120以及至少一個(gè)繼電器(圖示繼電器130等)。
[0015]本發(fā)明提出的實(shí)現(xiàn)掉電檢測(cè)及繼電器狀態(tài)控制的系統(tǒng)的工作原理為:掉電檢測(cè)單元110根據(jù)電源模塊200的電壓輸入值檢測(cè)是否發(fā)生掉電事件，若發(fā)生掉電事件，掉電檢測(cè)單元110基于該掉電事件向控制單元120發(fā)送RESET信號(hào)；控制單元120則根據(jù)所述RESET信號(hào)向繼電器130發(fā)出設(shè)置信號(hào)，且各路設(shè)置信號(hào)彼此之間獨(dú)立；繼電器130根據(jù)所述設(shè)置信號(hào)進(jìn)一步對(duì)后端負(fù)載300的工作狀態(tài)進(jìn)行切換。其中，繼電器130的數(shù)量可以是多個(gè)，優(yōu)選為記憶性繼電器，該多個(gè)記憶性繼電器彼此之間無關(guān)聯(lián)，其與控制單元120直接相連接。
[0016]如圖2所示，掉電檢測(cè)單元110包括復(fù)位監(jiān)控芯片以及分壓電阻，所述復(fù)位監(jiān)控芯片的輸入電壓為所述電源模塊經(jīng)所述分壓電阻分壓后的電壓。復(fù)位監(jiān)控芯片優(yōu)選采用TCM809型號(hào)芯片，掉電檢測(cè)單元110與控制單元120之間通過總線進(jìn)行通信；分壓電阻Rl阻值為7.68K歐姆，分壓電阻R2阻值為3K歐姆。TCM809型號(hào)芯片的VCC引腳輸入電壓值是12V輸入電壓在分壓電阻Rl和R2的分壓下取分壓電阻R2兩端的電壓值，即VCC引腳的輸入電壓約為+3.37V。
[0017]如圖3所示，掉電檢測(cè)單元110檢測(cè)到所述電壓輸入值低于預(yù)設(shè)第一電壓閾值時(shí)立即做出響應(yīng)，并向控制單元120發(fā)出RESET信號(hào)。在本實(shí)施例中，所述第一電壓閾值可以設(shè)定為11V，所述第二電壓閾值可以設(shè)定為5V(系統(tǒng)電壓低于5V時(shí)將無法正常工作，即整個(gè)系統(tǒng)應(yīng)在電壓低于5V之前完成所有掉電檢測(cè)、邏輯控制、繼電器響應(yīng)等處理)，當(dāng)圖2中12V電壓從12V降到IlV時(shí)，TCM809芯片VCC引腳的輸入電壓相應(yīng)地降低至+3.11V，即掉電檢測(cè)單元110檢測(cè)到掉電事件，并立即做出響應(yīng)，同時(shí)向控制單元120發(fā)送RESET信號(hào)，本實(shí)施例中掉電檢測(cè)單元110從檢測(cè)到掉電事件到向控制單元120發(fā)送RESET信號(hào)的時(shí)間約為65微秒。掉電檢測(cè)單元110從檢測(cè)到掉電事件、做出響應(yīng)并向控制單元120發(fā)出RESET信號(hào)到控制單元120對(duì)繼電器130完成控制、再到所有繼電器完成狀態(tài)切換的整個(gè)響應(yīng)時(shí)間最大值為T，在本實(shí)施例中，可以將T設(shè)定為45毫秒。另外，掉電檢測(cè)單元110發(fā)出的RESET信號(hào)的恢復(fù)時(shí)間為240毫秒，目的是為了防止變化過快引起誤判和對(duì)前端負(fù)載100中的控制單元120、繼電器130以及后端負(fù)載300的影響。
[0018]在本發(fā)明中，控制單元120所采用的控制器芯片可采用CPLD(ComplexProgrammable Logic Device，復(fù)雜可編程邏輯器件)等一系列具有數(shù)據(jù)處理功能的數(shù)據(jù)處理芯片。在掉電檢測(cè)之前可先完成對(duì)CPLD的配置，使得CPLD擁有分析判斷的能力，可以對(duì)掉電事件迅速做出反應(yīng)，對(duì)每一路控制信號(hào)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)置。當(dāng)?shù)綦姍z測(cè)單元110檢測(cè)到掉電事件時(shí)立刻發(fā)送RESET信號(hào)至CPLD，CPLD中的控制繼電器程序?qū)⒏鶕?jù)需要對(duì)多個(gè)記憶性繼電器(優(yōu)選采用G6KU-2F-Y型號(hào))進(jìn)行控制，使其切換到合適的狀態(tài)。CPLD輸出的控制信號(hào)包含多路，每一路信號(hào)都包含一個(gè)SET信號(hào)和一個(gè)RESET信號(hào)，且各路之間彼此獨(dú)立。圖4為記憶性繼電器對(duì)CPLD控制信號(hào)的響應(yīng)時(shí)序圖。當(dāng)控制單元120發(fā)出的設(shè)置信號(hào)Sgl為高電平/脈沖狀態(tài)時(shí)，繼電器130將后端負(fù)載300置于SET狀態(tài)；當(dāng)控制單元120發(fā)出的設(shè)置信號(hào)Sg2為低電平狀態(tài)時(shí)，繼電器130將后端負(fù)載300置于RESET狀態(tài)。記憶性繼電器(G6KU-2F-Y型)的響應(yīng)時(shí)間為1.2毫秒(最大不超過3毫秒)。記憶性繼電器封裝引腳圖如圖5所示，當(dāng)記憶性繼電器置于SET狀態(tài)，2腳和3腳接通，6腳和7腳接通；當(dāng)記憶性繼電器置于RESET狀態(tài)時(shí)，3腳和4腳接通，5腳和6腳接通。
[0019]優(yōu)選地，電源模塊200包括儲(chǔ)能電容，所述儲(chǔ)能電容采用兩標(biāo)稱電容并聯(lián)的連接方式構(gòu)成本系統(tǒng)的儲(chǔ)能單元。所述儲(chǔ)能電容的電容值大小C = 2Pt/μ AU2，其中，P為所述前端負(fù)載、后端負(fù)載總功率，t為延遲時(shí)間，μ為電源芯片轉(zhuǎn)換效率，AU2為所述第一電壓閾值、第二電壓閾值平方值的差值。其中，推導(dǎo)出所述儲(chǔ)能電容的電容值大小的過程