一种掉电报警电路及报警方法与流程

本发明涉及报警装置及报警方法，更具体地说，涉及一种掉电报警电路及报警方法。

背景技术：

报警电路是一种为防止或预防某事件发生所造成的后果，以声音、光、气压等形式来提醒或警示我们应当采取某种行动的电路。随着科技的进步，报警电路已经被应用于系统故障、安全防范、交通运输、医疗救护、应急救灾、感应检测等领域，与社会生产密不可分。

报警电路的典型应用包括防盗报警电路、液位报警电路、综合报警电路等。防盗报警电路通常应用在一些有重要文件或保密性较大的场合，大都采用保险柜来存放，如果在保险柜上安装一台接触防盗报警器，只要当盗者接触时，就会发出报警信号，促使人们或工作人员及时发现，这是理想的安全措施。液位报警电路通常为了使锅炉里的水位需要保持一定的高度，如果是水位过低，锅炉仍在继续工作，轻时，则有可能烧坏锅炉，重时，则就有可能使锅炉发生爆炸的危险。综合报警电路为了电器设备的安全，在电器设备和照明的线路中，都必须按装上保险丝，来保护线路和电气设备。这样一旦设备过载，电源短路，就能将保险丝熔断，起到了保护电器设备和照明线路的安全，否则就有可能损坏电器设备和照明线路。

误报、漏报是传统报警电路的核心问题，出现误报、漏报主要有以下几个方面原因：

无线探测器抗干扰能力差表现为同频干扰容易造成误报、漏报。红外探测器对入侵行为判断力不够准确造成误报、漏报。由于主机和探测器都是采用无线编码方式设置编码有重复造成主机和探测器重码导致误报。也有些报警器的质量太差如元器件的损坏和生产工艺不良造成误报，还有跟选择的设备、安装的方式、角度、位置、也有关，比如选用的探测器是震动探测器安装在震源比较大而多的地方(如飞机场、铁路旁等)由于飞机、火车运行时震源大都会产生误报，如蝙蝠常出现的地方选用超声波探测器就容易引起误报，在受环境的影响下如空气流动、宠物行动等，还有人为的因素主要有用户操作不当、不小心触发报警器、误闯、误入已经设防的防区等都会产生误报。产生误报、漏报的原因很多也很复杂。

因此，要降低防盗报警器的误报、漏报最重要的是要从多方面的因素加以考虑，比如从技术和性能方面选择探测器、包括传感探头的选择、菲涅尔透镜的外形设计，微处理器程序，多鉴技术、自动跳码的滚动编码技术、生产工艺、使用方法，温度补偿，灵敏度探测距离调整等。这些综合因素都决定了探测器的性能和误报率。

24v设备在使用过程中，很容易遇到因为开关电源电源质量差，造成的电压跌落或断电导致设备无法使用，一旦失去有效的持续供电，尤其是长期无法知道设备是否正常供电时，设备一旦长时间无法正常工作，会造成很多不可想象的问题。现有的掉电报警电路，只能在控制器即将断电时，写入一个内存信息，而没有足够的时间，保存或上传当时控制器的数据，此刻的大量数据则会遗失。尤其是需要时刻进行监控的控制器设备，失电时，需要紧急上传当时的数据，并向维修人员发出警报信息。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的是提供一种掉电报警电路及报警方法

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种掉电报警电路，包括掉电检测模块、微处理器、备用电源模块、供电模块、第一网络(vbat)、第二网络(vcc)、第三网络(pwr_out)、第四网络v_in。所述微处理器的第一引脚连接所述掉电检测模块，其第二引脚、第三引脚连接所述备用电源模块，其第四引脚连接所述供电模块。所述掉电检测模块包括第三电阻(r3)、第二三极管(q2)、第五电阻(r5)、第六电阻(r6)、第七电阻(r7)、第八电阻(r8)、第十一电阻(r11)、第十电阻(r10)、第一可控精密稳压源(q4)。第四网络(v_in)连接第五电阻(r5)；第五电阻(r5)、第八电阻(r8)以及第十电阻(r10)连于一点，该点连接第一可控精密稳压源(q4)的参考极，并连接第十电阻(r10)后再接地；第一可控精密稳压源(q4)的阳极接地，阴极连接第六电阻(r6)于第二三极管(q2)的基极，并连接第三电阻(r3)于第二网络(vcc)；第二三极管(q2)的发射极连接第二网络(vcc)，集电极与第八电阻(r8)、第十一电阻(r11)以及第七电阻(r7)相连接,第十一电阻(r11)接地；第七电阻(r7)连接微处理器的第一引脚。

进一步地，备用电源模块包括第一电池、第一充电模块(p1)、第一电容(c1)、第一二极管(d1)、第一电阻(r1)、第二电阻(r2)、第一场效应管(q1)、第二电阻(r2)、第四电阻(r4)、第一保险丝(f1)、第二电容(c2)。其中，第一电池的正极、第一网络(vbat)、第一二极管(d1)的负极、第一电容(c1)连接至第一充电模块(p1)的第三引脚；第一网络(vbat)进一步连接第二电阻(r2)和第四电阻(r4)并进行分压，且第二电阻(r2)和第四电阻(r4)的连接点于微处理器的第二引脚相连进行ad采集，计算并得到第一电池的实际电压；第一电阻(r1)连接于第一场效应管(q1)的漏极，源极接地，栅极连于微处理器的第三引脚，第一场效应管(q1)，且当微处理器的第三引脚输出高电平时，对第一电池进行充电，否则不进行充电；第一保险丝(f1)连接第一电池的正极和第一网络(vbat)；第一充电模块(p1)的第一引脚连接第二网络(vcc)并连接第二电容(c2)，起到滤波和储能作用，第二电容(c2)的另一头接地。

进一步地，供电模块包括第一升压模块(p2)、第三电容(c3)、第九电阻(r9)、第二场效应管(q3)、第四电容(c4)、第一三极管(q5)、第十二电阻(r12)、第十四电阻(r14)、第二二极管(d2)、第十三电阻(r13)。其中，第一网络(vbat)连接第三电容(c3)的一端，第三电容(c3)的另一端接地，进行滤波和储能；第一网络(vbat)连接于第二场效应管(q3)的源极，第二场效应管(q3)的栅极连接第九电阻(r9)，上拉电压到电池电压，并连接第一三极管(q5)的集电极；第一三极管(q5)的发射极接地，基极连接第十二电阻(r12)，并连接微处理器的第四引脚；第一升压模块(p2)的第一引脚连于第四电容(c4)并连接第二场效应管(q3)的漏极，第四电容(c4)另一头接地；第一升压模块(p2)的第三引脚连接第二二极管(d2)的正极，第二二极管(d2)的负极连接于第三网络pwr_out，第三网络pwr_out对整个掉电报警电路进行供电；第一升压模块(p2)的第四引脚接地、第一升压模块(p2)的第二引脚连接第十三电阻(r13),最终连于微处理器的第四引脚。

进一步地，微处理器进一步连接物联网模块。

进一步地，第二网络(vcc)为5v，第五电阻(r5)的阻值为40.2k，第十电阻(r10)的阻值为6.8k，第三电阻(r3)的阻值为10k，第六电阻(r6)的阻值为20k，第八电阻(r8)的阻值100k，第十一电阻(r1)的阻值为40.2k，第七电阻(r7)的阻值为10k，第一可控精密稳压源(q4)的参考电压vref为2.5v。

进一步地，第一充电模块(p1)的第二引脚为编程控制脚，连接于第一电阻(r1)，改变第一电阻(r1)的大小可以控制充电时对第一电池充电的快慢，电阻的阻值越大充电越慢。

进一步地，当微处理器的第四引脚为高电平时启动第一升压模块(p2)，为低电平时关闭第一升压模块(p2)。

为实现上述目的，本发明还采用如下技术方案：

一种掉电报警方法，包括：连接报警电路，其中所述报警电路包括掉电检测模块、微处理器、备用电源模块、供电模块、第一网络(vbat)、第二网络(vcc)、第三网络(pwr_out)、第四网络v_in。掉电检测模块包括第三电阻(r3)、第二三极管(q2)、第五电阻(r5)、第六电阻(r6)、第七电阻(r7)、第八电阻(r8)、第十一电阻(r11)、第十电阻(r10)、第一可控精密稳压源(q4)。第四网络(v_in)连接第五电阻(r5)；第五电阻(r5)、第八电阻(r8)以及第十电阻(r10)连于一点，该点连接第一可控精密稳压源(q4)的参考极，并连接第十电阻(r10)后再接地；第一可控精密稳压源(q4)的阳极接地，阴极连接第六电阻(r6)于第二三极管(q2)的基极，并连接第三电阻(r3)于第二网络(vcc)；第二三极管(q2)的发射极连接第二网络(vcc)，集电极与第八电阻(r8)、第十一电阻(r11)以及第七电阻(r7)相连接，第十一电阻(r11)接地；第七电阻(r7)连接微处理器的第一引脚。计算报警低阈值电压vl和高阈值电压vh：

其中，vref为第一可控精密稳压源(q4)的参考电压，vcc为第二网络(vcc)的电压。

进一步地，当微处理器识别到掉电信号时，将电池电压升压到高于vh的电压，并通过物联网模块向服务器上传掉电信号；服务器获取掉电信号，并将上传成功信号回传给物联网模块；所述微处理器通过物联网模块获得上传成功信号，并停止设备升压供电。

进一步地，微处理器判断输入电压；当输入电压高于vh时，判断设备供电不正常；当输入电压低于vh时，判断设备供电正常。

进一步地，微处理器判断输入电压；当输入电压高于vl时，判断设备供电正常；当输入电压低于vl时，判断设备供电不正常，此时微处理器给到低电平信号；微处理器判断到电平信号由高转到低，此时开启断电报警。

在上述技术方案中，本发明能够及时发现供电不足的情况并发出警报。

附图说明

图1是本发明的电路图；

图2是本发明方法的流程图；

图3是判断无电、缺电的流程图；

图4是微处理器电平变化的曲线图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。

参照图1，本发明首先公开一种掉电报警电路，其主要包括掉电检测模块、微处理器、物联网模块、备用电源模块、供电模块。此外，本发明的掉电报警电路中还设有第一网络vbat、第二网络vcc、第三网络pwr_out、第四网络，与上述各个模块相连接。

备用电源模块主要包括第一电池，第一保险丝f1，第一二极管d1，第一电容c1，第二电容c2，第一充电模块p1，第一电阻r1，第一场效应管q1，第二电阻r2，第四电阻r4，第一网络vbat，第二网络vcc。

如图1所示，第一电池为储能器件，提供备用电源所用，第一电池的正极端与第一保险丝f1的一端相连，负极端接地。第一保险丝f1的另一端与第一二极管d1的负极端相连，此处的连接点为第一网络vbat。第一二极管d1的正极端接地。第一保险丝f1使用2a限制电流保险丝，第一二极管d1使用肖特基二极管，两者起到第一电池的短路保护以及反接保护。备用电源模块只能维持设备进行短时间内供电，多次使用，就得对第一电池进行充电。本发明使用的第一充电模块p1参考使用mcp73831t-2ati/ot芯片。第一网络vbat连接于第一电容c1，第一电容c1、第二电容c2为电解电容，对第一充电模块p1的电源输入输出端，进行滤波、储能。具体来说，第一充电模块p1的1脚连接第二网络vcc并连接第二电容c2，起到滤波和储能作用，第二电容c2的另一头接地。第一充电模块p1的2脚prog脚为编程控制脚，连接于第一电阻r1，第一电阻r1用来控制第一充电模块p1的充电电流，即改变第一电阻r1的大小可以控制充电时对第一电池充电的快慢，第一电阻r1的阻值越大充电越慢。第一电阻r1还连接于第一场效应管q1的漏极,源极接地，栅极连于微处理器的3脚，第一场效应管q1采用n沟道mos管。当微处理器的3脚输出高电平时，对第一电池进行充电，否则不进行充电。微处理器通过控制第一场效应管q1的通断进而控制充电启停。第一网络vbat与第二电阻r2和第四电阻r4相连，第二电阻r2和第四电阻r4对第一电池的电压进行分压，由微处理器进行ad采集，通过计算得到电池的实际电压。

供电模块主要包括第一升压模块p2，第三电容c3，第九电阻r9，第二场效应管q3，第四电容c4，第一三极管q5，第十二电阻r12，第十三电阻r13，第十四电阻r14，第二三极管q2，第一网络vbat，第三网络pwr_out。

如图1所示，第一网络vbat连接于第二场效应管q3的源极，第二场效应管q3的栅极连接第九电阻r9，上拉电压到电池电压，并连接第一三极管q5的集电极，第一三极管q5的发射极接地，第一三极管q5的基极连接第十二电阻r12，连于微处理器的4脚，并连于第十四电阻r14于地，第一网络vbat连接第三电容c3的一端，第三电容c3的另一端接地，进行滤波和储能。微处理器通过高低电平控制第一三极管q5，起到控制第二场效应管q3的通断以及对第一升压模块p2的使能控制，使得第一网络vbat的电压能通过第二场效应管q3流入第一升压模块p2并对其进行升压，即微处理器的4脚为高电平时，打开第二场效应管q3，低电平时则关断。第一升压模块p2的1脚连于第四电容c4并连于第二场效应管q3的漏极，第四电容c4另一头接地，起到滤波作用，3脚out脚连于第二二极管d2的正极，负极连接于第三网络pwr_out，起到防止电流倒灌作用。第三网络pwr_out对整个系统设备进行供电。第一升压模块p2的4脚接地，2脚en脚连接第十三电阻r13,最终连于微处理器的4脚，也是当微处理器的4脚为高电平时启动升压模块，为低电平时关闭升压模块。

掉电检测模块主要包括第三电阻r3，第二三极管q2，第五电阻r5，第六电阻r6，第七电阻r7，第八电阻r8，第十一电阻r11，第十电阻r10，第一可控精密稳压源q4，第二网络vcc，第四网络v_in。

如图1所示，第四网络v_in的参考为24v电压，连接于第五电阻r5。第五电阻r5,第八电阻r8以及第十电阻r10连于一点，此点连于第一可控精密稳压源q4的参考极，并连接第十电阻r10,再接地。第一可控精密稳压源q4的阳极接地，阴极连接第六电阻r6于第二三极管q2的基极，并连上拉电阻第三电阻r3于第二网络vcc，第二三极管q2的发射极连接第二网络vcc，集电极与第八电阻r8、第十一电阻r11以及第七电阻r7,第十一电阻r11接地。第七电阻r7连接于微处理器的1脚。

掉电检测模块实现了一种有对输入电压，进行两种阈值电压比较的检测电路。当电压稳定正常时，即高于高阈值电压时对微处理器进行持续的高电平信号输出。当检测到电压跌落到低阈值电压以下时，会向微处理器发送低电平信号，说明即将断电，微处理器掉电检测脚识别设置为外部中断，当识别到低电平信号时，微处理器会立即发出高电平指令，将第一电池的电压通过第一升压模块p2到能维持系统正常工作的电压，即高于高阈值电压，并向物联网模块发出指令让它不断上报警告数据给服务器。如果上报成功，服务器则会回传一个信号，当微处理器收到后，会立即停止升压，节省供电，当上报警告数据不成功时，在t时间过后也自动停止升压，如图4所示。

作为本发明的一种优选实施方式，第二网络vcc为5v，第五电阻r5的阻值为40.2k，第十电阻r10的阻值为6.8k，第三电阻r3的阻值为10k，第六电阻r6的阻值为20k，第八电阻r8的阻值100k，第十一电阻r11的阻值为40.2k，第七电阻r7的阻值为10k，第一可控精密稳压源q4的参考电压vref为2.5v。此时通过公式一和公式二得到的高阈值电压vh约为18.00v和低阈值电压vl约为16.27v。可以有效的防止误触发。

另一方面，本发明还公开一种利用上述掉电报警电路的掉电报警方法，该方法首先按照图1所示的电路图搭建掉电报警电路，并进一步计算报警低阈值电压vl和高阈值电压vh：

其中，vref为第一可控精密稳压源(q4)的参考电压，vcc为第二网络(vcc)的电压。

r7，r12是限流电阻，对信号传输起到一定保护作用，r9起上拉作用保证q3的vgs电压，r14下拉作用起稳定性，防止串扰波动。

按照上述情况的器件进行匹配，r5、r8、r10、r11四个电阻进行匹配来得到vl和vh，根本上是为了能够匹配到q4的参考极到vref的那两个临界值。临界值就是vl和vh。

1，v_in低于vh＝18.00v时，q4的参考极的电压小于2.5v，三极管q2的基极约为vcc电压，不足以打开，所以r7这里输出是低电平。

2，v_in高于vh＝18.00v时，q4的参考极的电压恰好为2.5v，三极管q2的基极此时低于vcc电压，且达到了开启条件，r7这里输出是高电平。

3，接下去当v_in低于vl＝16.27v时，q4的参考极的电压才会恰好为2.5v，三极管q2的基极此时约为vcc电压，且达到了关闭条件，r7此时这里输出是低电平。

参照图2，本发明的报警方法主要包括以下步骤：

s1：利用掉电检测模块检测设备掉电，其流程为：给设备正常供电，掉电检测模块来检测电源24v电压，即第四网络v_in，当电压稳定正常时，即t0时刻的第四网络v_in的电压高于高阈值电压vh时给微处理器的1号脚，持续的高电平信号，当检测到电压在t1时刻，第四网络v_in的电压跌落到低阈值电压vl以下时，会向微处理器的1脚发送低电平信号，说明即将断电。

s2：微处理器1脚设置为外部中断，当识别到低电平信号时，微处理器的4脚会立即发出高电平指令。此时微处理器识别到掉电信号，并同时执行s3和s5。

s3：微处理器将第一电池的电压通过第一升压模块p2到能维持系统正常工作的电压，即高于高阈值电压vh。

s4：超过t时间自动断电。

s5：微处理器通过物联网模块向服务器上传掉电信号，即向物联网模块发出指令让它不断上报警告数据给服务器。

s6：服务器获取掉电信号。

s7：如果上报成功，服务器则会回传一个信号，即将上传成功信号回传给物联网模块。

s8：微处理器通过物联网模块获得上传成功信号。

s9：当微处理器收到后，会立即停止升压，节省供电，当上报警告数据不成功时，在t时间过后也自动停止升压。在系统失电时，关闭充电功能，防止损耗。

参照图3，本发明还进一步公开一种微处理器的判断输入电压的方法：

s10：微处理器判断输入电压。

s11：当输入电压高于vh时，判断设备供电不正常。

s12：当输入电压低于vh时，判断设备供电正常。

s13：给微处理器高电平信号。

s14：微处理器判断输入电压。

s15：当输入电压高于vl时，判断设备供电正常。

s16：当输入电压低于vl时，判断设备供电不正常。

s17：此时微处理器给到低电平信号。

s18：微处理器判断到电平信号由高转到低。

s19：此时开启断电报警。

综上所述，本发明的掉电报警电路及方法克服了现有技术的一些不足，其具有以下优点：

1.当设备外部供电不足时，及时启动了备用电源，进而及时地上传掉电报警数据。

2.第一时间提醒用户发现设备掉电故障，电路简单，容易实现，具有良好的应用前景。

3.极大地解决了因掉电而导致系统停机、数据丢失等问题，极大了提高了设备的使用安全可靠性，具有较强的推广价值。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。