船用传感器供电装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种船用传感器供电装置，包括单片机、传感器供电电路和电源电路，其中，传感器供电电路包括过压过流保护模块、直流-直流转换模块和监测模块，过压过流保护模块的输出端与直流-直流转换模块的输入端连接，控制端与直流-直流转换模块的输出端连接；直流-直流转换模块的输出端还与监测模块的输入端和传感器连接；监测模块的输出端与单片机的输入端连接。直流-直流转换模块输出第一电压至过压过流保护模块和监测模块，过压过流保护模块根据第一预设电压值和第一电压值导通或关断，监测模块根据第二预设电压值和第一电压值输出监测电信号至单片机。本发明提供的船用传感器供电装置降低船用系统的维护成本，提高了船用系统的安全性。
【专利说明】船用传感器供电装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及船舶【技术领域】，尤其涉及一种船用传感器供电装置。
【背景技术】
[0002]目前在船用系统中，传感器一般通过普通的开关电源进行供电，且每个传感器均需要配置一个单独的开关电源，当某一路传感器所对应的开关电源发生故障时，需要将整个开关电源更换掉，造成船用系统维护成本较高。此外，现有的开关电源本身一般不具备在线监测功能，船用系统无法实时监控到各路传感器的供电状态，造成船用系统安全性较低。
[0003]上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。
【发明内容】
[0004]本发明的主要目的在于提供一种船用传感器供电装置，旨在降低船用系统的维护成本，同时提高船用系统的安全性。
[0005]为了实现上述目的，本发明提供的船用传感器供电装置，用于对船用系统中的若干传感器进行供电，所述船用传感器供电装置包括单片机、与所述传感器一一对应的传感器供电电路，以及一用于对各传感器供电电路提供电源的电源电路，其中，所述传感器供电电路包括过压过流保护模块、直流-直流转换模块和监测模块；所述过压过流保护模块的输入端与所述电源电路的输出端连接，输出端与所述直流-直流转换模块的输入端连接，控制端与所述直流-直流转换模块的输出端连接；所述直流-直流转换模块的输出端还与所述监测模块的输入端和所述传感器连接；所述监测模块的输出端与所述单片机的输入端连接；所述电源电路为各传感器供电电路提供电源；所述直流-直流转换模块输出第一电压至所述过压过流保护模块和监测模块，所述过压过流保护模块根据第一预设电压值和所述第一电压值导通或关断，所述监测模块根据第二预设电压值和所述第一电压值输出监测电信号至所述单片机。
[0006]优选地，所述电源电路包括至少两个电压转换模块、用于在各所述电压转换模块之间进行切换的切换模块以及用于检测各个电压转换模块的输出状态的失电检测模块，其中，所述电压转换模块的输入端 对应连接一外围电源，各所述电压转换模块的输出端均连接至所述切换模块的输入端和所述失电检测模块的输入端；所述失电检测模块的输出端连接至所述切换模块的控制端；所述切换模块的输出端与所述过压过流保护模块的输入端连接；各所述电压转换模块输出相应电信号至所述失电检测模块，所述失电检测模块根据接收到的电信号输出切换电信号至所述切换模块，所述切换模块根据所述切换电信号控制相应一电压转换模块为所述各传感器供电电路供电。
[0007]优选地，所述电源电路还包括蓄电池和充电模块，其中，所述蓄电池的输出端分别连接至所述切换模块的输入端和所述失电检测模块的输入端，所述失电检测模块的输出端与所述单片机的输入端连接，所述单片机的输出端与所述充电模块的控制端连接；所述充电模块的输入端与所述切换模块的输出端连接，所述充电模块的输出端与所述蓄电池的充电端连接；所述电压转换模块输出相应电信号至所述失电检测模块，所述失电检测模块根据接收的电信号输出充电信号至所述单片机，所述单片机根据所述充电信号控制所述充电模块为所述蓄电池充电。
[0008]优选地，所述船用传感器供电装置还包括与所述监测模块的输出端连接的报警电路，所述监测模块输出报警电信号至所述报警电路，所述报警电路根据所述报警电信号发出报警。
[0009]优选地，所述船用传感器供电装置还包括连接于所述监控模块与所述单片机之间的第一隔离电路。
[0010]优选地，所述船用传感器供电装置还包括连接于所述失电检测模块与所述单片机之间的第二隔离电路。
[0011]优选地，所述过压过流保护模块包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一稳压管、第一电感、保险丝、第一电容、第一三极管、第二三极管、晶闸管和第一二极管；其中，所述第一电感一端与所述电源电路的输出端连接，另一端与所述保险丝一端连接，所述保险丝另一端分别连接至所述晶闸管的阳极和所述第一二极管的阳极，所述第一二极管的阴极与所述直流-直流转换模块的输入端连接；所述第一稳压管的阴极为所述过压过流保护模块的控制端，且与所述直流-直流转换模块的输出端连接；所述第一稳压管的阳极经由所述第一电阻连接至所述第一三极管的基极；所述第二电阻一端连接至所述第一三极管的基极，另一端接地；所述第一电容一端连接至所述第一三极管的基极，另一端接地；所述第一三极管的发射极接地，集电极经由所述第四电阻连接至所述第二三极管的基极，所述第三电阻连接于所述第二三极管的基极与所述第一二极管的阳极之间；所述第二三极管的发射极与所述第一二极管的阳极连接，集电极经由所述第五电阻连接至所述晶闸管的控制极，所述晶闸管的阴极接地。
[0012]优选地，所述监测模块包括第六电阻、第七电阻、第二稳压管、光电耦合器、MOS管和第二二极管，其中，所述第六电阻连接于所述直流-直流转换模块与所述第二稳压管的阴极之间，所述第二稳压管的阳极与所述光电耦合器的阳极连接；所述光电耦合器的阴极与所述直流-直流转换模块连接，发射极接地，集电极与所述MOS管的栅极连接，所述第七电阻一端与所述光电耦合器的集电极连接，另一端与外围直流电源连接；所述MOS管的源极接地，漏极与所述第二二极管的阴极连接，所述第二二极管的阳极与所述报警电路连接。
[0013]优选地，所述失电检测模块包括第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻、第十八电阻、第三二极管、第四二极管、第五二极管、第六二极管、第六稳压管、第一比较器、第二比较器、第六三极管、第七三极管、第一输出端和第二输出端，其中，所述第三二极管和第四二极管的阳极与一路电压转换模块的输出端连接，所述第五二极管和第六二极管的阳极与另一路电压转换模块的输出端连接；所述第三二极管的阴极第九电阻连接至第一比较器的负输入端，第十三电阻一端连接至第一比较器的负输入端，另一端接地；所述第一比较器的输出端连接至第六三极管的基极；所述第六三极管的发射极接地，集电极经由所述第十七电阻连接至第四二极管的阴极，且集电极连接至所述第一输出端，所述第一输出端连接至所述切换电路的控制端；所述第四二极管和第五二极管的阴极与第十八电阻一端连接，第十八电阻另一端分别连接至所述第六稳压管的阴极、所述第一比较器的正输入端和所述第二比较器的正输入端，所述第六稳压管的阳极接地；所述第六二极管的阴极与所述第十五电阻一端连接，第十五电阻的另一端分别与第二比较器的负输入端和第十六电阻一端连接，第十六电阻另一端接地；所述第二比较器的输出端与第七三极管的基极连接，第七三极管的发射极接地，集电极经由所述第十八电阻连接至第四二极管的阴极，且集电极连接至所述第二输出端，所述第二输出端连接至单片机的输入端。
[0014]优选地，所述切换模块包括第十电阻、第十一电阻、第二电容、第三电容、第一整流管、第二整流管、第三整流管、第四三极管和第五三极管，其中，所述第一整流管的阳极与一外围电源连接，所述第二整流管的阳极与另一外围电源连接，所述第二整流管的阴极与所述第四三极管的发射极连接，所述第四三极管的基极与所述第五三极管的集电极连接，所述第十电阻连接于所述第四三极管的发射极与基极之间；所述第五三极管的发射极经由所述第十一电阻接地，基极与所述失电检测模块的第一输出端连接；所述第四三极管的集电极与所述第三整流管的阳极连接，所述第三整流管的阴极与所述第一整流管的阴极连接；所述第二电容一端连接于所述第三整流管的阴极，另一端接地，所述第三电容与所述第二电容并联；所述第三整流管的阴极与所述过压过流保护模块的输入端连接。
[0015]本发明提供的船用传感器供电装置通过设置若干个与传感器一一对应的传感器供电电路，从而当某一传感器供电电路出现故障时，只需要更换出现故障的传感器供电电路即可，降低了船用系统的维护成本；此外，传感器供电电路包括过压过流保护模块、直流-直流转换模块和监测模块，直流-直流转换模块输出第一电压至过压过流保护模块和监测模块，过压过流保护模块根据第一预设电压值和第一电压值导通或关断，从而防止了直流-直流转换模块输出的第一电压值过大而烧毁传感器，提高了船用系统的安全性；监测模块根据第二预设电压值和第一电压值输出监测电信号至单片机，从而使得用户能够实时监测传感器供电电路的工作状态，以便在突发情况时能够及时进行处理，进一步提高了船用系统的安全性。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本发明船用传感器供电装置一实施例的原理示意图；
[0017]图2为本发明船用传感器供电装置一实施例中过流过压保护模块的原理示意图；
[0018]图3为本发明船用传感器供电装置一实施例中监测模块的原理示意图；
[0019]图4为本发明船用传感器供电装置一实施例中失电检测模块的原理示意图；
[0020]图5为本发明船用传感器供电装置一实施例中切换模块的原理示意图。
[0021]本发明目的的实现、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】
[0022]应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0023]本发明提供一种船用传感器供电装置，参照图1，图1为本发明船用传感器供电装置一实施例的原理示意图，在一实施例中，该船用传感器供电装置用于对船用系统中的若干传感器进行供电，上述船用传感器供电装置包括单片机10、与传感器一一对应的传感器供电电路20，以及一用于对各传感器供电电路20提供电源的电源电路30，其中，传感器供电电路20包括过压过流保护模块201、直流-直流转换模块202和监测模块203 ;过压过流保护模块201的输入端与电源电路30的输出端连接，输出端与直流-直流转换模块202的输入端连接，控制端与直流-直流转换模块202的输出端连接；直流-直流转换模块202的输出端还与监测模块203的输入端和传感器连接；监测模块203的输出端与单片机10的输入端连接。
[0024]电源电路30为各传感器供电电路20提供电源；直流-直流转换模块202输出第一电压至过压过流保护模块201和监测模块203，过压过流保护模块201根据第一预设电压值和第一电压值导通或关断，监测模块203根据第二预设电压值和第一电压值输出监测电信号至单片机10。
[0025]本实施例中，每一上述船用传感器供电装置所连接的传感器数量可以根据实际需要进行设置，其中，每一传感器对应设置一传感器供电电路20。每一传感器供电电路20的输出电压都可以根据传感器的需要进行设置，例如36V、24V、12V或5V等，每一传感器供电电路20的输出电流也可以根据传感器的需求进行设置，从而保证了该船用传感器供电装置能够同时为多个不同型号的传感器进行供电。
[0026]当某一传感器供电电路20出现故障时，不需要将整个船用传感器供电装置更换掉，只需要更换出现故障的传感器供电电路20即可。当用户需要不同输出电压的传感器供电电路20时，只需要购买相应的模块即可，不需要重新购买船用传感器供电装置，从而降低了船用系统的维护成本，也给用户带来了极大的方便。
[0027]电源模块为各传感器供电电路20提供电源。直流-直流转换模块202为传感器提供工作电压(即上述第一电压)，并将该工作电压输出至过压过流保护模块201。过压过流保护模块201设有第一预设电压值，当直流-直流转换模块202输出的第一电压值大于第一预设电压值时，则过压过流保护模块201自动断开，从而切断了电源电路30与传感器之间的通路，防止了直流-直流转换模块202输出的第一电压值过大而烧毁传感器。应当说明的是，上述第一预设电压值可以根据实际需要进行设置，只要既能保证传感器正常工作，又能防止直流-直流转换模块202输出过大的电压而烧坏传感器即可。
[0028]监测模块203实时监控直流-直流转换模块202的输出电压和电流，并将监测数据发送至单片机10。上述单片机10可以外接中央集控室，本实施例中，单片机10与中央集控室之间还连接由智能协议通讯模块，单片机10通过智能协议将监测数据发送至中央集控室，以供中央集控室进行统一管理。例如，中央集控室可以设置一显示屏，并将监测数据实时显示于显示屏上，从而使用户能够实时观测到监测数据，以便在突发情况时及时进行处理，提高了船用系统的安全性。
[0029]本发明提供的船用传感器供电装置通过设置若干个与传感器一一对应的传感器供电电路20，从而当某一传感器供电电路20出现故障时，只需要更换出现故障的传感器供电电路20即可，降低了船用系统的维护成本；此外，传感器供电电路20包括过压过流保护模块201、直流-直流转换模块202和监测模块203，直流-直流转换模块202输出第一电压至过压过流保护模块201和监测模块203，过压过流保护模块201根据第一预设电压值和第一电压值导通或关断，从而防止了直流-直流转换模块202输出的第一电压值过大而烧毁传感器，提高了船用系统的安全性；监测模块203根据第二预设电压值和第一电压值输出监测电信号至单片机10，从而使得用户能够实时监测传感器供电电路20的工作状态，以便在突发情况时能够及时进行处理，进一步提高了船用系统的安全性。
[0030]进一步地，电源电路30包括至少两个电压转换模块301、用于在各电压转换模块301之间进行切换的切换模块302以及用于检测各个电压转换模块301的输出状态的失电检测模块303,其中，电压转换模块301的输入端 对应连接一外围电源，各电压转换模块301的输出端均连接至切换模块302的输入端和失电检测模块303的输入端；失电检测模块303的输出端连接至切换模块302的控制端；切换模块302的输出端与过压过流保护模块201的输入端连接；
[0031]各电压转换模块301输出相应电信号至失电检测模块303,失电检测模块303根据接收到的电信号输出切换电信号至切换模块302，切换模块302根据切换电信号控制相应一电压转换模块301为各传感器供电电路20供电。
[0032]上述电压转换模块301的数量可以根据实际需要进行设置，本实施例以设置3个电压转换模块301为例进行说明。第一路电压转换模块301外接交流220V电源，且第一路电压转换模块301为一交流-直流转换器，输出为24V直流电；第二路电压转换模块301外接主用直流27V电源，第三路电压转换模块301外接备用直流27V电源，第二路和第三路电压转换模块301均输出24V直流电。
[0033]上述三路电压转换模块301输出24V直流电至切换模块302。切换模块302始终控制其中一路电压转换模块301为传感器供电电路20进行供电。失电检测模块303对每一路电压转换模块301的输出均有失电检测功能，当失电检测模块303发现某一路电压丢失时，则失电检测模块303输出一切换信号至切换模块302，切换模块302将根据该切换信号控制另一路电压转换模块301为各传感器供电电路20供电。切换模块302可以为各路电压转换模块301设置优先级，例如可以设置为第一路电压转换模块301 (即交流220V)优先级最高，其次为第二路电压转换模块301 (即主用27V)，最后为第三路电压转换模块301 (即备用27V)。当有正常220V交流电供电给第一路电压转换模块301时，优先使用220V交流电；当220V交流电失效时，即第一路电压转换模块301输出失电时，则第一路电压转换模块301将输出相应电信号至失电检测模块303，失电检测模块303根据接收到的电信号输出切换电信号至切换模块302，切换模块302根据切换电信号控制相应第二路电压转换模块301为各传感器供电电路20供电，以此类推。此外，一旦有优先级高的电压转换模块301恢复供电时，则该船用传感器供电装置能够自动无损地切换至高优先级的电压转换模块301上，其他低优先级的电压转换模块301则作为备用供电使用。
[0034]进一步地，电源电路30还包括蓄电池304和充电模块305，其中，蓄电池304的输出端分别连接至切换模块302的输入端和失电检测模块303的输入端，失电检测模块303的输出端与单片机10的输入端连接，单片机10的输出端与充电模块305的控制端连接；充电模块305的输入端与切换模块302的输出端连接，充电模块305的输出端与蓄电池304的充电端连接；电压转换模块301输出相应电信号至失电检测模块303，失电检测模块303根据接收的电信号输出充电信号至单片机10，单片机10根据充电信号控制充电模块305为蓄电池304充电。
[0035]本实施例中，上述蓄电池304输出12V直流电压，当上述各路电压转换模块301均发生故障或输出异常时，则切换模块302将控制蓄电池304为传感器供电电路20进行供电。[0036]当上述至少一路电压转换模块301工作正常时，由于切换模块302的输出端与充电模块305的输入端连接，因此充电模块305为蓄电池304充电。
[0037]此外，为了使得蓄电池304保持最佳的充电状态，单片机10可以接收来自中央集控室的充电曲线，然后单片机10根据该充电曲线来控制充电模块305为蓄电池304充电。优选地，对蓄电池304进行四段式充电，即涓流充电、恒压充电、恒流充电和浮充充电，从而延长了蓄电池304的使用寿命和安全性。同时单片机10还可以通过上述智能协议通讯模块传输蓄电池304的状态信息(例如充电容量、充放电过程和故障信息等)至中央集控室，以便用户能够通过中央集控室管理蓄电池304。
[0038]当各路电压转换模块301均发生故障时，单片机10将输出一控制信号至切换模块302，使得切换模块302与充电模块305之间的通路自动断开，充电模块305停止为蓄电池304充电，蓄电池304处于放电状态。
[0039]进一步地，上述船用传感器供电装置还包括与监测模块203的输出端连接的报警
电路40，监测模块203输出报警电信号至报警电路40，报警电路40根据报警电信号发出报
m
目O
[0040]本实施例中，报警电路40包括若干个与上述监测模块203 —一对应连接的面板报警模块401，以及一总报警模块和与该总报警模块输出端连接的一面板报警模块。其中，总报警模块的输入端分别连接至各个监测模块203的输出端。
[0041]上述面板报警模块401可以为LED指示灯和/或蜂鸣器等，具体可以根据实际需要进行设置。当监测模块203监测到直流-直流转换模块202发生故障或输出异常时，则输出异常电信号至面板报警模块401和总报警模块，面板报警模块401发出报警。总报警模块对接收到的异常电信号进行处理后，将控制与其连接的面板报警模块401发出报警。
[0042]进一步地，上述船用传感器供电装置还包括连接于监控模块与单片机10之间的第一隔离电路50。本实施例通过设置第一隔离电路50，防止了当该传感器供电电路20发生故障或工作异常时，输出的电流或电压信号过大而导致损坏单片机10，进一步提高了该船用传感器供电装置的安全性。
[0043]进一步地，上述船用传感器供电装置还包括连接于失电检测模块303与单片机10之间的第二隔离电路60。本实施例通过设置第二隔离电路60，防止了当电源电路30发生故障或工作异常时，输出的电流或电压信号过大而导致损坏单片机10，进一步提高了该船用传感器供电装置的安全性。
[0044]具体地，参照图2，图2为本发明船用传感器供电装置一实施例中过流过压保护模块的原理示意图，上述过压过流保护模块201包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第一稳压管ZD1、第一电感L1、保险丝F1、第一电容Cl、第一三极管Q1、第二三极管Q2、晶闸管VTl和第一二极管Dl ;其中，第一电感LI 一端与电源电路30的输出端连接，另一端与保险丝Fl —端连接，保险丝Fl另一端分别连接至晶闸管VTl的阳极和第一二极管Dl的阳极，第一二极管Dl的阴极与直流-直流转换模块202的输入端连接；第一稳压管ZDl的阴极为过压过流保护模块201的控制端，且与直流-直流转换模块202的输出端连接；第一稳压管ZDl的阳极经由第一电阻Rl连接至第一三极管Ql的基极；第二电阻R2—端连接至第一三极管Ql的基极，另一端接地；第一电容Cl 一端连接至第一三极管Ql的基极，另一端接地；第一三极管Ql的发射极接地，集电极经由第四电阻R4连接至第二三极管Q2的基极，第三电阻R3连接于第二三极管Q2的基极与第一二极管Dl的阳极之间；第二三极管Q2的发射极与第一二极管Dl的阳极连接，集电极经由第五电阻R5连接至晶闸管VTl的控制极，晶闸管VTl的阴极接地。
[0045]上述切换模块302输出端连接至第一电感LI，依次经过第一电感L1、保险丝F1、第一二极管Dl后输出电压OUT，OUT作为直流-直流转换模块202的输入，经过直流-直流转换模块202后输出电压Sensor-Supply,电压Sensor-Supply经过采样以及放大器电路处理后，会将采样的电压值和电流值变换为PWR(如图2所示)。
[0046]当直流-直流转换模块202输出电压Sensor-Supply正常时，PffR不会击穿第一稳压管ZD1，第一三极管Ql的基极电压为0，第一三极管Ql截止，因此第二三极管Q2也截止，电路正常工作，该过压过流保护电路将切换模块302输出的电压传送至直流-直流转换模块202。
[0047]当直流-直流转换模块202输出电压Sensor-Supply超过第一预设电压值时，PWR会击穿第一稳压管ZD1，第一电阻Rl为一限流电阻，当第一稳压管ZDl被击穿时将保护其不会过流损坏；当第一稳压管ZDl被击穿时，则第一三极管Ql导通，因此第二三极管Q2也导通，那么电压POWER通过第二三极管Q2的发射极流向集电极，然后通过第五电阻R5流向晶闸管VTl的控制极，晶闸管VTl导通。晶闸管VTl导通后，电压POWER会直接经过第一电感L1、保险丝Fl和晶闸管VTl接地，从而产生大电流而烧断保险丝F1，从而切断切换模块302与直流-直流转换模块202之间的连接，保护了传感器不被损坏。
[0048]具体地，参照图3，图3为本发明船用传感器供电装置一实施例中监测模块和面板报警模块的原理示意图，上述监测模块203包括第六电阻R6、第七电阻R7、第二稳压管ZD2、光电耦合器⑶1、MOS管Q3和第二二极管D2，其中，第六电阻R6连接于直流-直流转换模块202与第二稳压管ZD2的阴极之间，第二稳压管ZD2的阳极与光电耦合器GDl的阳极连接；光电耦合器GDl的阴极与直流-直流转换模块202连接，发射极接地，集电极与MOS管Q3的栅极连接，第七电阻R7 —端与光电耦合器GDl的集电极连接，另一端与外围直流电源连接；M0S管Q3的源极接地，漏极与第二二极管D2的阴极连接，第二二极管D2的阳极与报警电路40连接。参照图3，第六电阻R6的用于连接直流-直流转换模块202的一端设为V+端，光电耦合器⑶I的阴极设为V-端；第二二极管D2的阳极设为COM端。
[0049]本实施例中，上述直流-直流转换模块202的输出端连接至监测模块203的V+端和V-端，COM端连接至上述报警电路40的总报警模块以及第一隔离电路50 ;此外，MOS管Q3的漏极还与面板报警模块401连接。
[0050]面板报警模块401包括第八电阻R8、第九电阻R9和发光二极管⑶2，其中，第八电阻R8 —端与MOS管Q3的漏极连接，另一端与发光二极管⑶2的阴极连接，发光二极管⑶2的阳极与外围直流电源连接，第九电阻R9与发光二极管GD2并联。
[0051 ] 当直流-直流转换模块202输出电压正常时，经过第六电阻R6后击穿第二稳压管ZD2，光电耦合器⑶I导通，VlO处的电压为0V，那么MOS管Q3截止，面板报警模块401的发光二极管⑶2熄灭，Vll处电压为PWR0。同时COM端也无法导通，总报警模块的指示灯熄灭。第一隔离电路50无法导通，单片机10检测不到第一隔离电路50发来的电信号则认为直流-直流转换模块202输出正常。
[0052]当直流-直流转换模块202输出电压异常时，即直流-直流转换模块202输出电压小于第二预设电压值时，直流-直流转换模块202输出的电压经过第六电阻R6后无法击穿第二稳压管ZD2，光电耦合器⑶I截止，VlO的电压为PWR0V，那么MOS管Q3导通，面板报警模块401的发光二极管⑶2点亮，Vll处电压为0V。同时COM端经过第二二极管D2也导通接地，总报警模块的指示灯点亮。第一隔离电路50导通，单片机10检测到第一隔离电路50发送来的电信号则认为直流-直流转换模块202输出异常，同时将报警指示信息通过智能总线传输给中央集控室。应当说明的是，上述第二预设电压值可以根据实际需要进行设置。
[0053]具体地，参照图4，图4为本发明船用传感器供电装置一实施例中失电检测模块的原理示意图，失电检测模块303包括第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5、第六二极管D6、第六稳压管ZD6、第一比较器0P1、第二比较器0P2、第六三极管Q6、第七三极管Q7、第一输出端和第二输出端，其中，第三二极管D3和第四二极管D4的阳极与一路电压转换模块301 (设为第一路电压转换模块301)的输出端连接,第五二极管D5和第六二极管D6的阳极与另一路电压转换模块301 (设为第二路电压转换模块301)的输出端连接；第三二极管D3的阴极第九电阻R9连接至第一比较器OPl的负输入端，第十三电阻R13 —端连接至第一比较器OPl的负输入端，另一端接地；第一比较器OPl的输出端连接至第六三极管Q6的基极；第六三极管Q6的发射极接地，集电极经由第十七电阻R17连接至外围直流电源，且集电极连接至第一输出端，第一输出端连接至切换模块302的控制端；第四二极管D4和第五二极管D5的阴极与第十四电阻R14 —端连接，第十四电阻R14另一端分别连接至第六稳压管ZD6的阴极、第一比较器OPl的正输入端和第二比较器0P2的正输入端，第六稳压管ZD6的阳极接地；第六二极管D6的阴极与第十五电阻R15 —端连接，第十五电阻R15的另一端分别与第二比较器0P2的负输入端和第十六电阻R16 —端连接，第十六电阻R16另一端接地；第二比较器0P2的输出端与第七三极管Q7的基极连接，第七三极管Q7的发射极接地，集电极经由第十八电阻R18连接至外围直流电源，且集电极连接至第二输出端，所述第二输出端连接至单片机10的输入端。
[0054]本实施例中，上述第一路电压转换模块301的优先级高于第二路电压转换模块301的优先级。当电压转换模块301为多路的时候只需要扩展即可，在此不再赘述。
[0055]上述第一输出端输出切换电信号。
[0056]首先，第一路电压转换模块301和第二路电压转换模块301经过第四二极管D4和第五二极管D5后输出设为PWR，PffR经过第十四电阻R14后接第六稳压管ZD6，第六稳压管ZD6输出的恒定电压设为Vref。
[0057]其次，第二路电压转换模块301经过第六二极管D6后接第十五电阻R15和第十七电阻R17后分压输出电压设为V2，第一路电压转换模块301经过第三二极管D3后接第十二电阻R12和第十三电阻R13分压后输出电压设为VI。
[0058]当第一路电压转换模块301输出正常时，经过分压后的Vl大于稳压输出VrefJP么V3处电压为0，则第一输出端输出电压为0，即切换电信号Switch为低电平，表示不需要进行无损切换操作，高优先级的电压转换模块301将会供电给传感器供电电路20。
[0059]当第一路电压转换模块301输出异常时，经过分压后的Vl小于稳压输出VrefJP么V3处电压为PWR，则第一输出端输出电压为PWR，即切换信号为高电平，表示需要进行无损切换操作，低优先级的电压转换模块301将会供电给传感器供电电路20。
[0060]再次，第二路电压转换模块301经过第六二极管D6后接第十五电阻R15和第十六电阻R16后分压输出电压设为V2，如果V2大于稳压输出Vref，那么V4处电压为0，则第二输出端输出电压为O,即失电信号Fault为O,表不输入无失电；如果V2小于稳压输出Vref,那么V4处电压为PWR，则第二输出端输出电压为PWR，即失电信号Fault输出为PWR，表示输入失电。如果想多路输入同时使用，由于比较器是OC门输出，可以直接线与。所以根据具体使用级联几组就可以，同时输出可以直接线与。
[0061]具体地，参照图5，图5为本发明船用传感器供电装置一实施例中切换模块的原理示意图，切换模块302包括第十电阻R10、第十一电阻Rl1、第二电容C2、第三电容C3、第一整流管ZD3、第二整流管ZD4、第三整流管ZD5、第四三极管Q4和第五三极管Q5，其中，第一整流管ZD3的阳极与一路电压转换模块301 (设为第一路电压转换模块301)连接，第二整流管ZD4的阳极与另一路电压转换模块301 (设为第二路电压转换模块301)连接，第二整流管ZD4的阴极与第四三极管Q4的发射极连接，第四三极管Q4的基极与第五三极管Q5的集电极连接，第十电阻RlO连接于第四三极管Q4的发射极与基极之间；第五三极管Q5的发射极经由第十一电阻Rll接地，基极与失电检测模块303的第一输出端连接；第四三极管Q4的集电极与第三整流管ZD5的阳极连接，第三整流管ZD5的阴极与第一整流管ZD3的阴极连接；第二电容C2 —端连接于第三整流管ZD5的阴极，另一端接地，第三电容C3与第二电容C2并联；第三整流管ZD5的阴极与过压过流保护模块201的输入端连接。
[0062]上述第五三极管Q5的基极即为该切换模块302的控制端。上述第一路电压转换模块301的优先级高于第二路电压转换模块301的优先级。上述第三整流管ZD5的阴极即为该切换模块302的输出端。
[0063]第一路电压转换模块301经过第一整流管ZD3后直接连接到输出端，第二路电压转换模块301的输出端连接至第二整流管ZD4的阳极。
[0064]当第一路电压转换模块301工作正常时，那么失电检测模块303输出的切换电信号Switch为低电平，该切换模块302不工作，输出端相当于直接连接至传感器供电电路20。
[0065]当第一路电压转换模块301工作异常时，那么失电检测模块303输出的切换电信号Switch为高电平，第五三极管Q5导通，同时也会导致第四三极管导通Q4，那么第二路电压转换模块301的输出电压会经过第二整流管ZD4，然后由第四三极管Q4的发射极流向集电极，最后经过第三整流管ZD5、以及第二电容C2和第三电容C3连接到输出端，从而使得第二路电压转换模块301给传感器供电电路20供电。第二电容C2和第三电容C3容量较大，主要是在电路无损切换的时候，提供电压保持功能，保证加载到输出端的电压在切换的瞬间不会发生跳动和改变。
[0066]以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的【技术领域】，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
【权利要求】
1.一种船用传感器供电装置，用于对船用系统中的若干传感器进行供电，其特征在于，所述船用传感器供电装置包括单片机、与所述传感器一一对应的传感器供电电路，以及一用于对各传感器供电电路提供电源的电源电路，其中， 所述传感器供电电路包括过压过流保护模块、直流-直流转换模块和监测模块；所述过压过流保护模块的输入端与所述电源电路的输出端连接，输出端与所述直流-直流转换模块的输入端连接，控制端与所述直流-直流转换模块的输出端连接；所述直流-直流转换模块的输出端还与所述监测模块的输入端和所述传感器连接；所述监测模块的输出端与所述单片机的输入端连接； 所述电源电路为各传感器供电电路提供电源； 所述直流-直流转换模块输出第一电压至所述过压过流保护模块和监测模块，所述过压过流保护模块根据第一预设电压值和所述第一电压值导通或关断，所述监测模块根据第二预设电压值和所述第一电压值输出监测电信号至所述单片机。
2.如权利要求1所述的船用传感器供电装置，其特征在于，所述电源电路包括至少两个电压转换模块、用于在各所述电压转换模块之间进行切换的切换模块以及用于检测各个电压转换模块的输出状态的失电检测模块，其中， 所述电压转换模块的输入端对应连接一外围电源，各所述电压转换模块的输出端均连接至所述切换模块的输入端和所述失电检测模块的输入端；所述失电检测模块的输出端连接至所述切换模块的控制端；所述切换模块的输出端与所述过压过流保护模块的输入端连接； 各所述电压转换模块输 相应电信号至所述失电检测模块，所述失电检测模块根据接收到的电信号输出切换电信号至所述切换模块，所述切换模块根据所述切换电信号控制相应一电压转换模块为所述各传感器供电电路供电。
3.如权利要求2所述的船用传感器供电装置，其特征在于，所述电源电路还包括蓄电池和充电模块，其中， 所述蓄电池的输出端分别连接至所述切换模块的输入端和所述失电检测模块的输入端，所述失电检测模块的输出端与所述单片机的输入端连接，所述单片机的输出端与所述充电模块的控制端连接；所述充电模块的输入端与所述切换模块的输出端连接，所述充电模块的输出端与所述蓄电池的充电端连接； 所述电压转换模块输出相应电信号至所述失电检测模块，所述失电检测模块根据接收的电信号输出充电信号至所述单片机，所述单片机根据所述充电信号控制所述充电模块为所述蓄电池充电。
4.如权利要求3所述的船用传感器供电装置，其特征在于，还包括与所述监测模块的输出端连接的报警电路，所述监测模块输出报警电信号至所述报警电路，所述报警电路根据所述报警电信号发出报警。
5.如权利要求4所述的船用传感器供电装置，其特征在于，还包括连接于所述监控模块与所述单片机之间的第一隔离电路。
6.如权利要求5所述的船用传感器供电装置，其特征在于，还包括连接于所述失电检测模块与所述单片机之间的第二隔离电路。
7.如权利要求1至6任一项所述的船用传感器供电装置，其特征在于，所述过压过流保护模块包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一稳压管、第一电感、保险丝、第一电容、第一三极管、第二三极管、晶闸管和第一二极管； 其中，所述第一电感一端与所述电源电路的输出端连接，另一端与所述保险丝一端连接，所述保险丝另一端分别连接至所述晶闸管的阳极和所述第一二极管的阳极，所述第一二极管的阴极与所述直流-直流转换模块的输入端连接； 所述第一稳压管的阴极为所述过压过流保护模块的控制端，且与所述直流-直流转换模块的输出端连接；所述第一稳压管的阳极经由所述第一电阻连接至所述第一三极管的基极； 所述第二电阻一端连接至所述第一三极管的基极，另一端接地； 所述第一电容一端连接至所述第一三极管的基极，另一端接地； 所述第一三极管的发射极接地，集电极经由所述第四电阻连接至所述第二三极管的基极，所述第三电阻连接于所述第二三极管的基极与所述第一二极管的阳极之间； 所述第二三极管的发射极与所述第一二极管的阳极连接，集电极经由所述第五电阻连接至所述晶闸管的控制极，所述晶闸管的阴极接地。
8.如权利要求4至6任一项所述的船用传感器供电装置，其特征在于，所述监测模块包括第六电阻、第七电阻、第二稳压管、光电耦合器、MOS管和第二二极管，其中， 所述第六电阻连接于所述直流-直流转换模块与所述第二稳压管的阴极之间，所述第二稳压管的阳极与所述光电耦合器的阳极连接； 所述光电耦合器的阴极与所述直流-直流转换模块连接，发射极接地，集电极与所述MOS管的栅极连接，所述第七电阻一端与所述光电耦合器的集电极连接，另一端与外围直流电源连接； 所述MOS管的源极接地，漏极与所述第二二极管的阴极连接，所述第二二极管的阳极与所述报警电路连接。
9.如权利要求2至6任一项所述的船用传感器供电装置，其特征在于，所述失电检测模块包括第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻、第十八电阻、第三二极管、第四二极管、第五二极管、第六二极管、第六稳压管、第一比较器、第二比较器、第六三极管、第七三极管、第一输出端和第二输出端，其中， 所述第三二极管和第四二极管的阳极与一路电压转换模块的输出端连接，所述第五二极管和第六二极管的阳极与另一路电压转换模块的输出端连接； 所述第三二极管的阴极第九电阻连接至第一比较器的负输入端，第十三电阻一端连接至第一比较器的负输入端，另一端接地；所述第一比较器的输出端连接至第六三极管的基极；所述第六三极管的发射极接地，集电极经由所述第十七电阻连接至外围直流电源，且集电极连接至所述第一输出端，所述第一输出端连接至所述切换电路的控制端； 所述第四二极管和第五二极管的阴极与第十四电阻一端连接，第十四电阻另一端分别连接至所述第六稳压管的阴极、所述第一比较器的正输入端和所述第二比较器的正输入端，所述第六稳压管的阳极接地； 所述第六二极管的阴极与所述第十五电阻一端连接，第十五电阻的另一端分别与第二比较器的负输入端和第十六电阻一端连接，第十六电阻另一端接地； 所 述第二比较器的输出端与第七三极管的基极连接，第七三极管的发射极接地，集电极经由所述第十八电阻连接至外围直流电源，且集电极连接至所述第二输出端，所述第二输出端连接至单片机的输入端。
10.如权利要求9所述的船用传感器供电装置，其特征在于，所述切换模块包括第十电阻、第十一电阻、第二电容、第三电容、第一整流管、第二整流管、第三整流管、第四三极管和第五三极管，其中，所述第一整流管的阳极与一外围电源连接，所述第二整流管的阳极与另一外围电源连接，所述第二整流管的阴极与所述第四三极管的发射极连接，所述第四三极管的基极与所述第五三极管的集电极连接，所述第十电阻连接于所述第四三极管的发射极与基极之间；所述第五三极管的发射极经由所述第十一电阻接地，基极与所述失电检测模块的第一输出端连接； 所述第四三极管 的集电极与所述第三整流管的阳极连接，所述第三整流管的阴极与所述第一整流管的阴极连接； 所述第二电容一端连接于所述第三整流管的阴极，另一端接地，所述第三电容与所述第二电容并联； 所述第三整流管的阴极与所述过压过流保护模块的输入端连接。
【文档编号】H02J1/00GK104037752SQ201410203419
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年5月14日 优先权日:2014年5月14日
【发明者】李军, 黄国安, 史军川, 阮书标 申请人:上海磊华船舶工程有限公司