一种船舶航行灯故障检测装置及方法
【专利摘要】本发明公开了一种船舶航行灯故障检测装置及方法，包括包含有多组开关的多路复用器、信号发生器、运算发大器和连接在航行灯回路中的取样电阻；取样电阻两端通过限流电阻与多路复用器的其中两组中的通道连接，取样电阻的两端通过限流电阻均连接两路通道，取样电阻一端所连接的通道与另一端所连接的通道一一对应同时导通；多路复用器与取样电阻所连接的两组通道的公共端分别连接运算放大器的两个输入端，以通过多路复用器分别将取样电阻两端的信号传输到运算放大器的两个输入端；信号发生器的输出端与多路复用器的地址端连接，用于控制多路复用器各通道的选通。本发明可以兼容交流航行灯和直流航行灯的故障检测，并且具有准确性和安全性高的优点。
【专利说明】一种船舶航行灯故障检测装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种船舶安全照明设备【技术领域】，特别涉及一种船舶航行灯故障检测装置及方法。
【背景技术】
[0002]船舶航行灯是船舶夜间或视距不良时用以表示自身位置和运动方向，便于互相避让、识别的信号灯。航行灯是船舶安全航行的重要设备，是船舶之间互相辨别航行动态的重要标志，是决定采取避让行动的重要依据。因此，保证航行灯稳定可靠地工作是十分重要的，一旦航行灯出现故障就会引起周围或过往船舶误会，可能会造成不必要的人员损伤和财产损失，所以必须在驾驶室或控制室中能够随时监测各路航行信号灯的工作情况，在航行灯出现故障时能及时可靠的被检测到，以通知操作人员及时采取措施避免影响船舶的正常航行。因此，必须有一种可靠的灯具故障检测装置能独立对每一个航行灯进行实时工作状态监测，当发生故障时能可靠的输出信号到后级设备、驾驶室或控制室以便采取相应措施。
[0003]传统的船舶航行灯，采用继电器控制，将航行灯与继电器以及驾驶室中的指示灯串联，这样如果航行灯出现故障，则驾驶室中的指示灯相应发生改变，从而指示出航行灯的状态。但是这种控制方式不仅航行灯自身发生故障时会使得指示灯发生变化，而且电路中继电器和指示灯的故障也会使得指示灯发生相应改变，因此这种传统方式检测的准确度并不闻。
【发明内容】
[0004]本发明的第一目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种准确度高的船舶航行灯故障检测装置，并且该装置既能适用于交流电航行灯，又能适用于直流电航行灯。
[0005]本发明的第二目的在于提供一种由上述船舶航行灯故障检测装置实现的船舶航行灯故障检测方法。
[0006]本发明的第一目的通过下述技术方案实现:一种船舶航行灯故障检测装置，包括包含有多组开关的多路复用器、信号发生器、运算发大器和连接在航行灯回路中的取样电阻；
[0007]所述取样电阻两端通过限流电阻与多路复用器的其中两组中的通道连接，其中取样电阻的两端通过限流电阻均连接两路通道，取样电阻一端所连接的通道与另一端所连接的通道一一对应同时导通；其中将取样电阻两端同时导通的其中两路通道定义为第一对通道，另外两路同时导通的通道定义为第二对通道；
[0008]所述多路复用器与取样电阻所连接的两组通道的公共端分别连接运算放大器的两个输入端，以通过所述多路复用器分别将取样电阻两端的信号传输到运算放大器的两个输入端；
[0009]所述信号发生器的输出端与多路复用器的地址端连接，用于控制第一对通道和第二对通道的选通。
[0010]优选的，所述多路复用器为双四路模拟开关，包括两组四路通道，分别为IY组和2Y组；
[0011]取样电阻的第一端通过限流电阻分别与IY组的一路通道以及2Y组的一路通道连接；所述取样电阻的第二端通过限流电阻分别与IY组的一路通道以及2Y组的一路通道连接;
[0012]取样电阻的第一端连接的IY组的一路通道与第二端连接的2Y组的一路通道同时导通，将这两路通道定义为取样电阻的第一对通道；取样电阻的第一端连接的2Y组的一路通道与第二端连接的IY组的一路通道同时导通，将这两路通道定义为取样电阻的第二对通道；
[0013]所述双四路模拟开关的IY组四路通道和2Y组四路通道的公共端分别与运算放大器的两个输入端连接。
[0014]更进一步的，所述双四路模拟开关为⑶4052芯片。
[0015]优选的，所述信号发生器的输出端依次通过第二光耦和拨动开关与多路复用器的地址端连接；通过拨动开关将低电平信号、高电平信号或者信号发生器产生的方波信号传送给多路复用器的地址端，以控制多路复用器各通道的接通。
[0016]所述信号发生器主要由TL555C芯片组成，所述第二光耦为TLP185芯片。
[0017]优选的，所述运算放大器的输入正向端和反向端之间连接有一个电容，所述运算放大器的输入正向端通过8.2ΜΩ的偏置电阻连接大负电源端；所述运算放大器的输出端连接有第一光耦；所述运算放大器为0P07C芯片，所述第一光耦为TLP185芯片。
[0018]优选的，所述连接在航行灯回路中的取样电阻为PCB板上的一段蛇形走线。
[0019]本发明的第二目的通过下述技术方案实现:一种船舶航行灯故障检测方法，步骤如下:
[0020]S1、首先判断船舶航行灯回路中是交流电还是直流电；
[0021]若是交流电，则进入步骤S2 ；
[0022]若是直流电,贝U进入步骤S3 ;
[0023]S2、根据取样电阻两端与多路复用器中通道的连接关系，确定多路复用器地址端的控制信号，使取样电阻的第一对通道或第二对通道导通；然后通过第一对通道或第二对通道将取样电阻两端的信号分别传送到运算放大器的两个输入端；进入步骤S4 ；
[0024]S3、根据取样电阻两端与多路复用器中通道的连接关系，确定多路复用器地址端的控制信号，使取样电阻的第一对通道和第二对通道交替导通，然后通过第一对通道和第二对通道分别将取样电阻两端的信号交替的传输到运算放大器的两个输入端中；进入步骤S4 ；
[0025]S4、根据运算放大器输出端的信号判断航行灯是否出现故障；
[0026]若运算放大器的输出端输出一个高低电平交替变换的方波信号，则表不航行灯运行正常，未出现故障；
[0027]若运算放大器输出端输出一个始终为低电平的信号，则表示航行灯运行不正常，航行灯出现故障。
[0028]优选的，所述多路复用器为双四路模拟开关⑶4052芯片，包括两组四路通道，分别为IY组和2Y组；其中IY组的四路通道分别为1Υ0、1Υ1、1Υ2和1Υ3，对应CD4052芯片的第12、14、15和11引脚;2Υ组的四路通道分别为2Υ0组、2Υ1、2Υ2和2Υ3，对应CD4052芯片的第1、5、2和4引脚XD4052芯片两个地址端分别为SI和S0，对应⑶4052芯片的第9和10引脚；
[0029]取样电阻的第一端通过限流电阻分别与IYO通道和2Υ1通道连接，第二端通过限流电阻分别与⑶4052芯片的IYl通道和2Υ0组通道连接；1Υ0通道和2Υ0组通道为取样电阻的第一对通道，IYl通道和2Υ1通道为取样电阻的第二对通道；
[0030]当航行灯回路中是交流电时，所述步骤S2中将⑶4052芯片地址端SI和SO均置为低电平或者将⑶4052芯片地址端SI和SO分别对应置为低电平和高电平；当⑶4052芯片地址端SI和SO均置为低电平时，第一对通道导通，取样电阻的第一端的信号通过IYO通道传输到运算放大器的第一输入端，取样电阻的第二端的信号通过2Υ0组通道传输到运算放大器的第二输入端；当⑶4052芯片地址端SI和SO分别为低电平和高电平时，第二对通道导通，取样电阻的第一端的信号通过2Υ1通道传输到运算放大器的第二输入端，取样电阻的第一端的信号通过IYl通道传输到运算放大器的第一输入端；
[0031]当航行灯回路中是直流电时，所述步骤S2中将⑶4052芯片地址端SI为低电平，通过信号发生器输入方波信号到地址端S0，当地址端SO为低电平时，第一对通道导通，取样电阻的第一端信号通过IYO通道传送到运算放大器的第一输入端，取样电阻的第二端信号通过2Υ0组通道传送到运算放大器的第二输入端；当地址端SO为高电平时，第二对通道导通，取样电阻的第一端信号通过2Υ1通道传送到运算放大器的第二输入端，取样电阻的第二端信号通过第IYl组通道传送到运算放大器的第一输入端；通过地址端SO的方波信号，将取样电阻两端的信号交替传送到运算放大器的两个输入端。
[0032]更进一步的，所述信号发生器输出端通过拨动开关与⑶4052芯片的地址端SO连接，其中⑶4052芯片的地址端SI始终连接OV低电平；拨动开关的第I引脚与信号发生器输出端连接，第2引脚与⑶4052芯片的地址端SO连接，第3引脚接高电平或者低电平；拨动开关动作使第2引脚与第I引脚或者第3引脚连通。
[0033]当航行灯回路是交流电时，拨动开关动作连通微型拨动开关第2和第3引脚，信号发生器始终将低电平信号或者高电平信号传送到地址端S0，使得第一对通道或者第二对通道导通；
[0034]当航行灯回路是直流电时，拨动开关动作连通微型拨动开关第I和第2引脚，信号发生器始终将方波信号传送到地址端S0，使得第一对通道和第二对通道交替导通。
[0035]更进一步的，所述信号发生器输出的方波的频率为50ΗΖ。
[0036]本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果:
[0037](I)本发明采用取样电阻提取航行灯回路中的电压信号，并且通过多路复用器将取样电阻两端的信号传送到运算放大器的两个输入端，通过运算放大器来判断航行灯回路中取样电阻两端的电压大小，从而通过运算放大器输出的信号来确定航行灯是否出现故障，具有准确度高的优点。
[0038](2)本发明船舶航行灯故障检测装置同时适合用于检测交流航行灯和直流航行灯的故障，当本发明取样电阻通过多路复用器中第一对通道和第二对通道与运算放大器连接时，在交流电的情况下，能够将两端交替变化的电压体现在运算放大器的输出端，在直流电的情况下，可以将取样电阻两端的电压交替的传输到运算放大器的两个输入端，将取样电阻在直流情况下其中一端的电压始终大于另一端的情况通过运算放大器体现出来；因此本发明可以完全兼容交流航行灯和直流航行灯，通过运算放大器是否输出方波信号来判断航行灯是否出现故障，具有判断准确度高且直观的优点。
[0039](3)本发明船舶航行灯故障检测装置多路复用器的地址端通过拨动开关连接信号发生器的输出端、低电平信号或高电平信号，通过拨动开关控制将高电平、低电平或者信号发生器产生的方波信号输入到多路复用器的地址端，以控制本发明装置针对直流航行灯或交流航行灯进行检测，因此本发明可以通过拨动开关的动作使得检测装置适用于交流或直流电路中，具有控制方便、快捷的优点。
[0040](4)本发明船舶航行灯故障检测装置的信号发生器输出的信号通过第二光耦后再输入到多路复用器的地址端，运算放大器输出的信号通过第一光耦合后再作为最终输出，通过第二光耦后将多路复用器和信号发生器进行隔离，通过第一光耦对运算放大器与输出进行隔离，避免了相互影响，进一步提高船舶航行灯故障检测装置的准确性和安全性。
[0041](5)本发明船舶航行灯故障检测装置的取样电阻PCB板上的一段蛇形走线，无需采用额外的电阻，并且能够在进行PCB布线时采用蛇形走线方式增加铜线长度，控制采样电阻的大小，具有结构简单的优点。
[0042](6)本发明船舶航行灯故障检测装置运算放大器的正向输入端通过一个8.2ΜΩ的电阻连接到负电源端，以使得检测装置在初次通电或航行灯未使能时，对运算放大器两个输入端自身失调电压的补偿处理，也就是使得运算放大器的正向输入端始终叠加一个大于失调电压的电压，保证正向输入端始终大于反向输入端，避免此时出现随机现象。
【专利附图】
【附图说明】
[0043]图1是本发明船舶航行灯故障检测装置的结构框图。
[0044]图2是本发明船舶航行灯故障检测装置电路原理图。
[0045]图3是本发明船舶航行灯故障检测装置中信号发生器部分的电路原理图。
[0046]图4是本发明船舶航行灯故障检测方法的流程图。
【具体实施方式】
[0047]下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
[0048]实施例
[0049]如图1所示，本实施例公开了一种船舶航行灯故障检测装置，包括包含有多组开关的多路复用器4、信号发生器3、运算发大器5和连接在航行灯所在电路回路中的取样电阻I ;取样电阻I两端通过限流电阻2与多路复用器4的其中两组中的通道连接，其中取样电阻I的两端通过限流电阻2均连接两路通道，取样电阻I 一端所连接的通道与另一端所连接的通道一一对应同时导通；其中将取样电阻I两端同时导通的其中两路通道定义为第一对通道，另外两路同时导通的通道定义为第二对通道；多路复用器4与取样电阻I所连接的两组通道的公共端分别连接运算放大器的两个输入端，以通过所述多路复用器分别将取样电阻两端的信号传输到运算放大器的两个输入端；
[0050]信号发生器3的输出端依次通过第二光耦8和微型拨动开关7与多路复用器4的地址端连接，用于控制多路复用器4各通道的接通。
[0051]其中本实施例的取样电阻为PCB板上的一段蛇形走线，在进行PCB布线时采用蛇形走线方式增加铜线长度。
[0052]如图2所示，在本实施例中所使用的多路复用器为双四路模拟开关⑶4052芯片，包括两组四路通道，分别为IY组和2Y组；其中IY组的四路通道分别为1Y0、1Y1、1Y2和1Υ3，对应CD4052芯片的第12、14、15和11引脚；2Υ组的四路通道分别为2Υ0组、2Υ1、2Υ2和2Υ3，对应⑶4052芯片的第1、5、2和4引脚。其中IY组四路通道的公共端对应第12引脚1Ζ，2Υ组四路通道的公共端对应第3引脚2Ζ ；CD4052芯片的第9引脚SI和第10引脚SO为地址端，该芯片的真值表如表1所示:
[0053]表1
[0054]
【权利要求】
1.一种船舶航行灯故障检测装置，其特征在于，包括包含有多组开关的多路复用器、信号发生器、运算发大器和连接在航行灯回路中的取样电阻； 所述取样电阻两端通过限流电阻与多路复用器的其中两组中的通道连接，其中取样电阻的两端通过限流电阻均连接两路通道，取样电阻一端所连接的通道与另一端所连接的通道一一对应同时导通；其中将取样电阻两端同时导通的其中两路通道定义为第一对通道，另外两路同时导通的通道定义为第二对通道； 所述多路复用器与取样电阻所连接的两组通道的公共端分别连接运算放大器的两个输入端，以通过所述多路复用器分别将取样电阻两端的信号传输到运算放大器的两个输入端; 所述信号发生器的输出端与多路复用器的地址端连接，用于控制第一对通道和第二对通道的选通。
2.根据权利要求1所述的船舶航行灯故障检测装置，其特征在于，所述多路复用器为双四路模拟开关，包括两组四路通道，分别为IY组和2Y组； 取样电阻的第一端通过限流电阻分别与IY组的一路通道以及2Y组的一路通道连接；所述取样电阻的第二端通过限流电阻分别与IY组的一路通道以及2Y组的一路通道连接； 取样电阻的第一端连接的IY组的一路通道与第二端连接的2Y组的一路通道同时导通，将这两路通道定义为取样电阻的第一对通道；取样电阻的第一端连接的2Y组的一路通道与第二端连接的IY组的一路通道同时导通，将这两路通道定义为取样电阻的第二对通道； 所述双四路模拟开关的IY组四路通道和2Y组四路通道的公共端分别与运算放大器的两个输入端连接。
3.根据权利要求2所述的船舶航行灯故障检测装置，其特征在于，所述双四路模拟开关为⑶4052芯片。
4.根据权利要求1所述的船舶航行灯故障检测装置，其特征在于，所述信号发生器的输出端依次通过第二光耦和拨动开关与多路复用器的地址端连接；所述拨动开关还连接有高电平或低电平信号源，通过拨动开关的动作将低电平信号、高电平信号或者信号发生器产生的信号传送给多路复用器的地址端，以控制第一对通道和第二对通道的选通情况； 所述信号发生器主要由TL555C芯片组成，所述第二光耦为TLP185芯片。
5.根据权利要求1所述的船舶航行灯故障检测装置，其特征在于，所述运算放大器的输入正向端和反向端之间连接有一个电容，所述运算放大器的输入正向端通过8.2ΜΩ的偏置电阻连接到负电源端；所述运算放大器的输出端连接有第一光耦；所述运算放大器为0P07C芯片，所述第一光耦为TLP185芯片。
6.根据权利要求1所述的船舶航行灯故障检测装置，其特征在于，所述连接在航行灯回路中的取样电阻为PCB板上的一段蛇形走线。
7.一种基于权利要求1所述的船舶航行灯故障检测装置的故障检测方法，其特征在于，步骤如下: S1、首先判断船舶航行灯回路中是交流电还是直流电； 若是交流电，则进入步骤S2; 若是直流电，则进入步骤S3 ；s2、根据取样电阻两端与多路复用器中通道的连接关系，确定多路复用器地址端的控制信号，使取样电阻的第一对通道或第二对通道导通；然后通过第一对通道或第二对通道将取样电阻两端的信号分别传送到运算放大器的两个输入端；进入步骤S4 ； s3、根据取样电阻两端与多路复用器中通道的连接关系，确定多路复用器地址端的控制信号，使取样电阻的第一对通道和第二对通道交替导通，然后通过第一对通道和第二对通道分别将取样电阻两端的信号交替的传输到运算放大器的两个输入端中；进入步骤S4 ； s4、根据运算放大器输出端的信号判断航行灯是否出现故障； 若运算放大器的输出端输出一个高低电平交替变换的方波信号，则表示航行灯运行正常，未出现故障； 若运算放大器输出端输出一个始终为低电平的信号，则表示航行灯运行不正常，航行灯出现故障。
8.根据权利要求7所述的船舶航行灯故障检测方法，其特征在于，所述多路复用器为双四路模拟开关CD4052芯片，包括两组四路通道，分别为IY组和2Y组；其中IY组的四路通道分别为1Υ0、1Υ1、1Υ2和1Υ3，对应CD4052芯片的第12、14、15和11引脚；2Υ组的四路通道分别为2Υ0组、2Υ1、2Υ2和2Υ3，对应CD4052芯片的第1、5、2和4引脚；CD4052芯片两个地址端分别为SI和S0，对应⑶4052芯片的第9和10引脚； 取样电阻的第一端通过限流电阻分别与IYO通道和2Y1通道连接，第二端通过限流电阻分别与⑶4052芯片的IYl通道和2Y0组通道连接；1Y0通道和2Υ0组通道为取样电阻的第一对通道，IYl通道和2Υ1通道为取样电阻的第二对通道； 当航行灯回路中是交流电时，所述步骤S2中将⑶4052芯片地址端SI和SO均置为低电平或者将⑶4052芯片地址端SI和SO分别对应置为低电平和高电平；当⑶4052芯片地址端SI和SO均置为低电平时，第一对通道导通，取样电阻的第一端的信号通过IYO通道传输到运算放大器的第一输入端，取样电阻的第二端的信号通过2Υ0组通道传输到运算放大器的第二输入端；当⑶4052芯片地址端SI和SO分别为低电平和高电平时，第二对通道导通，取样电阻的第一端的信号通过2Υ1通道传输到运算放大器的第二输入端，取样电阻的第一端的信号通过IYl通道传输到运算放大器的第一输入端； 当航行灯回路中是直流电时，所述步骤S2中将CD4052芯片地址端SI为低电平，通过信号发生器输入方波信号到地址端S0，当地址端SO为低电平时，第一对通道导通，取样电阻的第一端信号通过IYO通道传送到运算放大器的第一输入端，取样电阻的第二端信号通过2Υ0组通道传送到运算放大器的第二输入端；当地址端SO为高电平时，第二对通道导通，取样电阻的第一端信号通过2Υ1通道传送到运算放大器的第二输入端，取样电阻的第二端信号通过第IYl组通道传送到运算放大器的第一输入端；通过地址端SO的方波信号，将取样电阻两端的信号交替传送到运算放大器的两个输入端。
9.根据权利要求8所述的船舶航行灯故障检测方法，其特征在于，信号发生器输出端通过拨动开关与⑶4052芯片的地址端SO连接，其中⑶4052芯片的地址端SI始终连接OV低电平；拨动开关的第I引脚与信号发生器输出端连接，第2引脚与⑶4052芯片的地址端SO连接，第3引脚接高电平或者低电平信号源；拨动开关动作使第2引脚与第I引脚或者第3引脚连通； 当航行灯回路是交流电时，拨动开关动作连通微型拨动开关第2和第3引脚，信号发生器始终将低电平信号或者高电平信号传送到地址端S0，使得第一对通道或者第二对通道导通； 当航行灯回路是直流电时，拨动开关动作连通微型拨动开关第I和第2引脚，信号发生器始终将方波信号传送到地址端S0，使得第一对通道和第二对通道交替导通。
10.根据权利要求8或9所述 的船舶航行灯故障检测方法，其特征在于，所述信号发生器输出的方波的频率为50HZ。
【文档编号】G01R31/44GK104076299SQ201410259118
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年6月11日 优先权日:2014年6月11日
【发明者】梁富琳, 叶家玮, 邱守强, 王冬姣 申请人:华南理工大学