用于对负载进行断短路检测的电路及检测方法与流程

本发明涉及消防报警技术领域，尤其涉及一种可用于对负载进行断短路检测的电路及负载断短路检测方法。

背景技术：

在消防报警领域，需要对接线端子上的负载进行断短路检测，以预防和监测电路发生火灾的情况。目前行业内负载断短路检测功能实现的电路，一般存在较大的漏电流，容易误启动低功耗设备，比如广播模块类，且微弱的连续信号就可以导致误启动，从而影响电气设备的正常使用。

背景技术部分的内容仅仅是公开人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。

技术实现要素：

有鉴于现有技术的至少一个缺陷，本发明提供一种可用于对负载进行断短路检测的电路，所述电路包括第一光电耦合器和第二光电耦合器，

其中所述第一光电耦合器的输入侧可接收驱动脉冲，输出侧的三极管的集电极可耦接到电源正极；

所述第二光电耦合器的输入侧的二极管的阳极端与所述第一光电耦合器的三极管的发射极耦接，所述二极管的阴极端耦接到所述负载，所述第二光电耦合器的输出侧输出可用于判断所述负载断短路的电信号。

根据本发明的一个方面，所述电路还包括整流单元，所述整流单元连接在所述电源正极、所述第一光电耦合器的三极管的集电极、所述第二光电耦合器的二极管的阴极端、以及所述负载之间，配置成仅允许电流沿着所述电源正极、所述第一光电耦合器、所述第二光电耦合器以及所述负载的方向流动。

根据本发明的一个方面，所述电路还包括限流单元，所述限流单元连接在所述电源正极和所述整流单元之间。

根据本发明的一个方面，所述电路还包括检测电阻，所述检测电阻与所述负载并联，一端与所述整流单元连接，另一端与所述电源的负极连接。

根据本发明的一个方面，所述电路还包括控制单元，所述控制单元耦接到所述第一光电耦合器的输入侧并可提供所述驱动脉冲，所述控制单元并且耦接到所述第二光电耦合器的输出侧并接收所述可用于判断负载断短路的电信号。

根据本发明的一个方面，所述控制单元配置成可根据所述电信号判断所述负载的断短路。

根据本发明的一个方面，所述第一光电耦合器的输入侧的二极管的阳极端耦接到所述控制单元并接收所述驱动脉冲，阴极端通过一电阻接地；所述第二光电耦合器的输出端的三极管的集电极耦接到电压源，发射极耦接到所述控制单元并输出所述可用于判断负载断短路的电信号。

根据本发明的一个方面，所述控制单元配置成：当检测到所述电信号为高电平时，判断所述负载正常；当所述电信号为低电平时，判断所述负载发生断短路。

根据本发明的一个方面，所述检测脉冲的脉宽为500微秒，占空比为0.017％-0.033％。

本发明还涉及一种负载断短路检测方法，所述负载断短路检测方法使用如上任一项所述的电路进行检测，所述负载断短路检测方法包括：

s101：提供如上任一项所述的电路；

s102：将所述电路的第一光电耦合器的三极管的集电极连接到电源的正极；

s103：将所述电路的第二光电耦合器的二极管的阴极端连接到负载；

s104：将所述电源的负极连接到所述负载；

s105：向所述第一光电耦合器的输入侧提供驱动脉冲；

s106：采集所述第二光电耦合器的输出侧输出的电信号；和

s107：根据采集到的电信号对所述负载的断短路状态进行判断。

根据本发明的一个方面，还包括：

提供继电器，将所述继电器连接到所述电源正极、所述电路和所述负载之间；

控制所述继电器，使得所述电源正极连接到所述电路，并执行所述步骤s105、s106和s107；

控制所述继电器，使得所述电源正极连接到所述负载。

本发明的实施例通过提供一种可用于对负载进行断短路检测的电路及检测方法，克服了传统实现负载断短路检测功能的电路因存在较大漏电流而易导致设备误启动的缺陷，提升了电路的安全性、稳定性和可靠性。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1示出了根据本发明一个实施例的电路功能框图；

图2示出了根据本发明一个实施例的电路图；

图3示出了根据本发明一个实施例的负载断短路检测方法的流程图；和

图4示出了根据本发明一个实施例的继电器与电路连接的示意图。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语"安装"、"相连"、"连接"应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接:可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之"上"或之"下"可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征"之上"、"上方"和"上面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征"之下"、"下方"和"下面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

以下结合附图对本发明的实施例进行说明，应当理解，此处所描述的实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

图1示出了根据本发明一个实施例的电路功能框图，图2示出了根据本发明一个实施例的电路图。如图1所示，用于对负载40进行断短路检测的电路100包括第一光电耦合器10和第二光电耦合器20。如图2所示，其中所述第一光电耦合器10的输入侧(第一光电耦合器10的端子1，即第一光电耦合器10的二极管的阳极端)可接收驱动脉冲dr(图2中out_c端输入)，输出侧的三极管的集电极(第一光电耦合器10的端子4)可耦接到电源30的正极hv。所述第二光电耦合器20的输入侧的二极管的阳极端(第二光电耦合器20的端子1)与所述第一光电耦合器10的三极管的发射极(第一光电耦合器10的端子3)耦接，所述二极管的阴极(第二光电耦合器20的端子2)端耦接到所述负载40，所述第二光电耦合器20的输出侧输出可用于判断所述负载40断短路的电信号(图2中dev_c端输出)。其中所述电源30和负载40为外置电路元件。

根据本发明的一个优选实施例，如图1和图2所示，所述电路100还包括整流单元50。所述整流单元50连接在所述电源10的正极hv、所述第一光电耦合器10的三极管的集电极、所述第二光电耦合器20的二极管的阴极端、以及所述负载40之间，配置成仅允许电流沿着所述电源正极、所述第一光电耦合器10、所述第二光电耦合器20以及所述负载40的方向流动。具体地，如图2所示，所述整流单元50由四个二极管组成为桥式结构，所述整流单元50的输入端50-1与所述电源30的正极hv连接，所述整流单元50的输入端50-1与输入端50-2通过所述整流单元50的两个二极管连接到所述第一光电耦合器10的三极管的集电极，所述第二光电耦合器20的二极管的阴极端通过所述整流单元50的两个二极管连接到所述整流单元50的输入端50-1与输入端50-2，所述整流单元50的输入端50-2经过所述负载40与所述电源10的负极连接。

根据本发明的一个实施例，如图1和图2所示，所述电路100还包括限流单元60，所述限流单元60连接在所述电源正极和所述整流单元50之间。具体地，如图2所示，所述限流单元60的电路上游设置有端口pin_nc1，所述整流单元50的输入端50-2的电路下游设置有端口pin_nc2，所述端口pin_nc1与所述电源30的正极hv连接，所述端口pin_nc2与所述负载40连接。所述限流单元60连接在所述电源10的正极和所述整流单元50的输入端50-1之间，包括两个串联的限流电阻，即图中的r17和r40。

根据本发明的一个实施例，所述电路100还包括检测电阻(图中未示出)，所述检测电阻与所述负载40并联，一端与所述整流单元50连接，另一端与所述电源30的负极连接。

根据本发明的一个实施例，如图1所示，所述电路还包括控制单元70。如图2所示，所述控制单元70通过out_c端耦接到所述第一光电耦合器10的输入侧(如图中所示的第一光电耦合器10的端口1)并可提供所述驱动脉冲dr，所述控制单元70耦接到所述第二光电耦合器20的输出侧并接收dev_c端输出的所述可用于判断负载断短路的电信号。根据本发明的一个实施例，所述控制单元70为mcu。

根据本发明的一个实施例，如图2所示，所述第一光电耦合器10的输入侧的二极管的阳极端耦接到所述控制单元70并接收所述驱动脉冲dr，阴极端通过一电阻r37接地；所述第二光电耦合器20的输出端的三极管的集电极耦接到电压源，发射极耦接到所述控制单元70并输出所述可用于判断负载断短路的电信号。

根据本发明的一个实施例，所述控制单元70配置成可根据所述电信号判断所述负载40的断短路。所述电路100的检测机理在于，控制单元70产生高速脉冲信号dr驱动光电隔离开关型元件(例如第一光电耦合器)，使所述电路导通。当接入的负载正常无断路故障时，所述电路形成闭合回路，此时控制单元可以通过光电隔离开关型元件(例如第二光电耦合器)采集到标准逻辑电平，监视负载和线路状态；当接入的负载40的线路表现为断路时，所述电路无法形成闭合回路，此时控制单元可以通过光电隔离开关型元件(例如第二光电耦合器)采集到不同电平，当供电线路和负载线路表现为短路时，内部检测丢失电信号，与输出断路表现为相同逻辑电平，从而判断输出负载单元端断短路，并上报故障状态，从而实现消防报警检测功能。

具体地，参照图2所示，当应用所述电路100的检测功能时，将所述控制单元70在out_c端输出高电平，所述第一光电耦合器10导通，所述第二光电耦合器20同时导通，因此包括电源正极hv、整流电路50、第一光电耦合器10、第二光电耦合器20、负载40形成的电源回路导通，形成电流。由于第二光电耦合器20导通，因此第二光电耦合器20的晶体管也导通，此时所述控制单元70在dev_c端采集到的电信号为高电平，则判断所述电源回路导通正常，判断所述负载40正常。当所述负载40发生短路或者断路时，即使控制单元70发出驱动脉冲dr，此时上述电源回路由于负载40的断短路而无法导通，因而第二光电耦合器20的二极管无法导通，第二光电耦合器20的晶体管也无法导通，因此所述控制单元70在dev_c端采集到的电信号为低电平，则判断所述电源回路导通异常，判断所述负载40发生断短路。检测完成后out_c端重新置为低电平。所述电路100可以实现脉冲方式检测，电源回路没有持续漏电流，固定脉冲检测可以有效避免外部负载的误启动，外部负载的启动会经多次检测确认后进行。其中可选地，所述检测脉冲的脉宽为500微秒，占空比为0.017％-0.033％。本领域技术人员能够理解，所述检测脉冲的脉宽和占空比可以根据实际电路需求进行调整，这些都在本发明的保护范围内。

本发明还涉及一种负载断短路检测方法，如图3示出的根据本发明一个实施例的负载断短路检测方法。所述负载断短路检测方法300使用所述电路100对负载进行断短路检测，参照图2所示，所述负载断短路检测方法300包括：

在步骤s101：提供所述电路100。

在步骤s102：将所述电路100的第一光电耦合器10的三极管的集电极连接到电源30的正极。

在步骤s103：将所述电路100的第二光电耦合器20的二极管的阴极端连接到负载40。

在步骤s104：将所述电源10的负极连接到所述负载40。此时所述第一光电耦合器10、第二光电耦合器20、电源30、负载40形成所述电路100的回路。

在步骤s105：向所述第一光电耦合器10的输入侧提供驱动脉冲。所述第一光电耦合器10的输入侧的二极管的阳极端与所述控制单元70耦接并接收所述驱动脉冲。

在步骤s106：采集所述第二光电耦合器20的输出侧输出的电信号。所述第二光电耦合器20的输出端的三极管的发射极与所述控制单元70耦接，并由所述控制单元70采集输出的电信号。

在步骤s107：根据采集到的电信号对所述负载40的断短路状态进行判断。当采集电信号为高电平时，表示负载所在的电路100为正常状态，判断负载40正常；当采集电信号为低电平时，表示负载所在的电路100为断短路状态，判断负载40发生断短路。从而实现消防报警检测功能。

图4示出了根据本发明一个实施例的继电器与电路连接的示意图。如图所示，所述负载断短路检测方法300还包括：

提供继电器，将所述继电器连接到所述电源正极、所述电路和所述负载之间。所述继电器包括两组单刀双掷开关和过流保护单元，其中所述电源30的正极hv可选择连接到一组单刀双掷开关中的端口pin_nc1(常闭)或端口pin_no1(常开)中的一个并可在二者之间切换，与其对应的，所述负载40的正极可选择连接到另一组单刀双掷开关中的端口pin_nc2(常闭)或端口pin_no2(常开)中的一个并可在二者之间切换。从而可以通过控制所述继电器，分别将所述电源30的正极hv连接至所述电路100或所述负载40的正极。当所述继电器连接到所述负载40时，所述继电器中的过流保护单元对电路起到过流保护的作用。

控制所述继电器，使得所述电源正极连接到所述电路，并执行所述步骤s105、s106和s107。具体地，结合图2可知，控制所述继电器，将所述电源30的正极hv连接到所述端口pin_nc1，将所述负载40的正极连接到所述端口pin_nc2，从而连接至所述电路100。

控制所述继电器，使得所述电源正极连接到所述负载。如图2所示，控制所述继电器，将所述电源30的正极hv连接到所述端口pin_no1，将所述负载40的正极连接到所述端口pin_no2，使过流保护单元处于电路中，从而当电路中的电流超过预定的最大阈值时，所述过流保护单元动作，以对所述电路进行过流保护。

本发明的实施例通过提供一种消防报警系统中的检测电路，克服了现有技术中负载断短路检测功能电路存在较大漏电流，容易造成外接设备误启动的缺陷。本发明实施例的检测电路原理简单，通过光电元件实现负载和核心控制单元隔离，从而提高电路的安全和可靠性，且几乎不存在漏电流，正周期内泄漏的能量趋近于0，不会导致外接设备的误动作，性能安全、稳定，可靠的实现了负载断短路检测功能及消防报警检测。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。