一种基于电力载波的服务器集群心跳监测电路的制作方法

本实用新型涉及一种在互为热备份的两个或多个服务器中使用的心跳监测电路，属于电通信技术领域。

背景技术：

心跳线是用于连接A、B两台互为热备份服务器的网线，在网络运行过程中，安装在每台服务器上的软件通过心跳线来实时监测对方的运行状态，一旦正在工作的主机因电源失效、主要部件失效或者启动盘失效等硬件故障而停运，会同过心跳线会反映给备份机，备份机可以立即投入工作，这样就可以最大限度地保证网络的正常运行。

目前，心跳线主要利用一条RS-233检测链路或者单独的RJ45网络接口链路实现与各服务器的连接(参看图1)，采用Ping方式检测验证系统Down机检测的准确性。但在安装受限的机柜特别是加固式机柜内，往往没有足够的空间再安置单独的一条物理检测链线路。因此寻求一种新的心跳信号传输方式是十分必要的。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种基于电力载波的服务器集群心跳监测电路，以减少心跳监测电路的安装空间，满足各种机柜的使用要求。

本实用新型所述问题是以下述技术方案实现的：

一种基于电力载波的服务器集群心跳监测电路，构成中包括心跳检测模块和电力载波模块，所述电力载波模块包括电力线载波芯片、单片机、耦合变压器、信号接收电路和信号发送电路，所述单片机通过TTL/RS232转换芯片与心跳检测模块互传信息并通过I2C接口与电力线载波芯片连接，所述耦合变压器的高压线圈通过分压电容与交流供电线路连接，低压线圈分别通过心跳信号接收电路和心跳信号发送电路与电力线载波芯片的心跳信号输入端和心跳信号输出端连接。

上述基于电力载波的服务器集群心跳监测电路，所述心跳信号接收电路包括输入电阻、旁路电容、旁路电感和输入耦合电容，所述旁路电容和旁路电感并联连接后的一端接耦合变压器的低压线圈的接地端，另一端经输入电阻接耦合变压器的低压线圈的非接地端并通过输入耦合电容接电力线载波芯片的心跳信号输入端。

上述基于电力载波的服务器集群心跳监测电路，所述心跳信号发送电路包括四个三极管、两个耦合电阻和三个输出耦合电容，第一三极管和第二三极管接成一级推挽放大器，第一三极管的基极依次经第一耦合电阻和第一输出耦合电容接电力线载波芯片的心跳信号输出端，第二三极管的基极依次经第二耦合电阻和第二输出耦合电容接电力线载波芯片的心跳信号输出端；第三三极管和第四三极管接成二级推挽放大器，所述二级推挽放大器的输入端接一级推挽放大器的输出端，输出端通过第三输出耦合电容接耦合变压器的低压线圈的非接地端。

上述基于电力载波的服务器集群心跳监测电路，所述心跳信号接收电路还包括双向稳压管和两个钳位二极管，所述双向稳压管并接在耦合变压器的低压线圈上，两个钳位二极管反并联连接后与旁路电容和旁路电感并联连接。

上述基于电力载波的服务器集群心跳监测电路，所述第一三极管和第二三极管的发射极与基极之间均设有稳压二极管。

上述基于电力载波的服务器集群心跳监测电路，所述二级推挽放大器的输出端与直流电源的正负极之间均设有续流二极管。

本实用新型直接使用现有的220V交流供电线路作为物理心跳链路，利用电力载波传输心跳信号，不仅能够确保服务器集群正常运行，而且不需要额外的独立心跳链路，从而节省了连线空间，可满足各种机柜的使用要求。

附图说明

图1是传统心跳监测电路的电原理框图；

图2是本实用新型的电原理框图；

图3是电力载波模块的电原理图。

图中各标号清单为：U1、电力线载波芯片；U2、单片机；U3、TTL/RS232转换芯片；T、耦合变压器；L、旁路电感；Q1～Q4、第一三极管～第四三极管；DW1、第一稳压管；DW2、第二稳压管；DW3、双向稳压管；R1、第一耦合电阻；R2、第二耦合电阻；R3、输入电阻；C1、第一输出耦合电容；C2、第二输出耦合电容；C3、第三输出耦合电容；C4、分压电容；C5、旁路电容；C6、输入耦合电容；D1、第一钳位二极管；D2、第二钳位二极管；D3、第一续流二极管；D4、第二续流二极管。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详述。

参看图2和图3，本实用新型包括安装在每个服务器中的心跳检测模块和电力载波模块，其中，电力载波模块包括电力线载波芯片U1、单片机U2、TTL/RS232转换芯片U3、耦合变压器T、分压电容C4、信号接收电路和信号发送电路。

电力线载波芯片U1采用PL2102，其功能为完成电力载波信号的调制解调。该芯片是专为电力线通讯网络设计的半双工异步调制解调器。它仅由单一的+5V电源供电，通过一个外部的接口电路与电力线耦合。PL2102除具备基本的通讯控制功能外，还内置了五种常用的功能电路:可数字频率校正的实时钟电路，32Bytes SRAM，电压监测，看门狗定时器及复位电路，它们通过标准的I2C接口与外部的微处理器相联。PL2102是特别针对中国电力网恶劣的环境所研制开发的低压电力线载波通信芯片。由于采用了直接序列扩频、数字信号处理、直接数字频率合成等新技术，并采用大规模数字/模拟混合0.35μm CMOS工艺制作，所以在抗干扰及抗衰落性能以及国内外同类产品性能价格比等方面有着出众的表现。电力线载波芯片U1采用标准I2C接口和单片机U2进行收发通信，其中，RST为复位信号，SCL/SDA为控制信号，R/T、RXDTXD为收发信号，PFO/INT1为中断信号。

单片机U2的型号为MSP430系列(亦可用类似规格的单片机替代)，其功能为对电力线载波芯片U1进行控制，完成心跳信号双向传输通信逻辑。

TTL/RS232转换芯片U3用于将单片机U2收发的TTL电平信号，转换为RS232电平，并与心跳检测模块建立连接。

信号接收电路包括输入电阻R3、旁路电容C5、旁路电感L、输入耦合电容C6、双向稳压管DW3、第一钳位二极管D1和第二钳位二极管D1，耦合变压器T从交流电线上接收的心跳信号经输入电阻R3和输入耦合电容C6耦合到电力线载波芯片U1内部，旁路电容C5用于将信号中的高频部分旁路掉，而旁路电感L则可去除低频信号。双向稳压管DW3、第一钳位二极管D1和第二钳位二极管D1对信号起到限幅作用。

信号发送电路包括第一三极管Q1～第四三极管Q4、第一稳压管DW1、第二稳压管DW2、第一耦合电阻R1、第二耦合电阻R2、第一输出耦合电容C1、第二输出耦合电容C2和第三输出耦合电容C3。第一三极管Q1～第四三极管Q4构成两级推挽放大器，电力线载波芯片U1输出的本服务器心跳信号经第一耦合电阻R1、第二耦合电阻R2、第一输出耦合电容C1、第二输出耦合电容C2构成的阻容耦合电路送至两级推挽放大器的输入端，信号经两级推挽放大器放大后通过第三输出耦合电容C3和耦合变压器T耦合到220V交流供电线路上。第一续流二极管D3、第二续流二极管D4、第一稳压管DW1和第二稳压管DW2用于对四个三极管进行保护。

本实用新型可以将本服务器的心跳信号通过电力载波，发送到220V供电电路上，并从供电线路上获取另一个服务器发送的心跳信号，该心跳监测电路对现有电源线进行复用，可以在不依托外围的物理链路连线的情况下，进行心跳信号收发和互通。