引纬驱动保护电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种引纬驱动保护电路，包括：电流采样电路、第一级保护电路、关断电路。电流采样电路，与电磁阀驱动回路连接，采集所述电磁阀驱动回路中的电流值，并将该电流值发送给所述第一级保护电路；所述第一级保护电路，与所述电流采样电路连接，接收所述电流采样电路发送的电流值，当根据所述电流值判断所述电磁阀驱动回路短路后，向所述关断电路发送关断指令；关断电路，与所述第一级保护电路连接，接收到所述第一级保护电路发送的关断指令后，关断所述电磁阀驱动回路的电源。以提高引纬驱动保护电路的响应速度以及所述引纬驱动电路的保护实时性，同时简化了电路结构。
【专利说明】引纬驱动保护电路
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及电学【技术领域】，尤其涉及一种弓I纬驱动保护电路。
【背景技术】
[0002]电力在各领域中的应用是必不可缺的，相对的安全的使用也是要面临的一个重要问题，目前纺织业中对于引纬驱动保护电路主要通过在各个电磁阀驱动回路上串接采样电阻将电磁阀驱动回路中的电流转换电压值信号，然后经过多路模拟开关，依据MCU送出的地址信号选择采样的某个电磁阀驱动回路的电压值后，经过运算放大器放大，线性光耦耦合，送入MCU内部的12位逐次逼近型ADC进行模数转换。根据模数转换的值判断电磁阀及电磁阀驱动回路是否出现异常，并采取相应的保护措施。
[0003]目前使用的一种引纬驱动保护电路为包括:
[0004]采样:在电磁阀驱动回路中串联接入一只电阻值很小的采样电阻，根据该电阻上的压降大小可以计算出该回路电流的大小。
[0005]选择:各个电磁阀驱动回路中采样电阻的电压值连接到CD4067(数字控制模拟开关)的16个输入/输出通道。然后⑶4067根据MCU送出的AO至A3地址端信号选通相应输入通道的电压值到公共输出/输入端。
[0006]放大:数字模拟开关的输出信号经过由LM358构成的同相端输入比例放大电路对进行放大后送入线性光耦PC817。
[0007]耦合:通过线性光耦PC817对模拟信号进行光电隔离。
[0008]模数转换:MCU内部的12位逐次逼近型ADC将把模拟信号转换为信息基本相同的数字量。从而把电磁阀驱动回路中的电流数字化。然后程序可以根据采样后的数字量判断电磁阀驱动回路是否出现异常，并采取相应的保护措施。如:采样得到的数值过大，判断电磁阀短路，采取立即关闭该回路的措施。
[0009]目前的技术主要存在如下缺点:响应速度慢，电路复杂程度较高，保护实时性差，保护的鲁棒性不佳。
实用新型内容
[0010]为解决上述技术问题，本实用新型的实施例提供了一种引纬驱动保护电路，以实现简化电路结构，加快保护电路的响应速度和保护电路的实时性，而且大大提高了系统的
鲁棒性。
[0011]一种引纬驱动保护电路，包括:电流采样电路、第一级保护电路、关断电路，
[0012]所述电流采样电路，与电磁阀驱动回路连接，采集所述电磁阀驱动回路中的电流值，并将该电流值发送给所述第一级保护电路；
[0013]所述第一级保护电路，与所述电流采样电路连接，接收所述电流采样电路发送的电流值，当所述电流值判断所述电磁阀驱动回路短路后，向所述关断电路发送关断指令；
[0014]所述关断电路，与所述第一级保护电路连接，接收到所述第一级保护电路发送的关断指令后，关断所述电磁阀驱动回路的电源。
[0015]所述的引纬驱动保护电路还包括:与所述第一级保护电路连接的第二级保护电路，所述第二级保护电路在所述电磁阀驱动回路全部关断时，检测到所述电磁阀驱动回路中仍有电流，所述第二级保护电路关断所述电磁阀驱动回路的电源，并向显示终端发出故障信息通知用户。
[0016]所述的引纬驱动保护电路还包括:与所述第二级保护电路连接的第三级保护电路，所述第三级保护电路在所述电磁阀驱动回路短路和所述电磁阀驱动回路未能正常关断时，检测出所述电磁阀驱动回路有电流时，在所述第三级保护电路的溢出时间后关断所述电磁阀驱动回路的电源。
[0017]所述的电流采样电路包括:至少一个电阻值小于设定数值的电阻，所述电阻串联在所述每一个电磁阀驱动回路内，并将所述电阻通过肖特基二极管连接到所述第一级保护电路上。
[0018]所述的第一级保护电路包括:比较总线，信号检测电路、第一比较器、RS触发器、非门处理电路，
[0019]所述比较总线，与所述电流采样电路连接；
[0020]所述信号检测电路，与所述比较总线连接，在检测到任何一个所述电磁阀驱动回路中的电磁阀短路后，使所述比较总线上的电压值升高；
[0021]所述第一比较器，与所述检测电路连接，在所述比较总线的电压值大于所述第一比较器的电压门限电压值后，所述第一比较器进行翻转；
[0022]所述RS触发器，与所述第一比较器连接，在所述第一比较器翻转后，所述RS触发器被触发进行翻转并锁定；
[0023]所述非门处理电路，与所述RS触发器连接，所述非门处理电路包括:第一非门，所述非门处理电路在所述RS触发器翻转并锁定后，通过所述第一非门触发所述关断电路关断所述电磁阀驱动回路的电源。
[0024]所述的第二级保护电路包括:第二比较器和微控制单元，
[0025]所述第二比较器，与所述第一级保护电路连接，在所述比较总线的电压超过所述第二比较器的电压门限电压值时，所述第二比较器输出低电平，触发所述引纬驱动保护电路中的光I禹输出低电平；
[0026]所述微控制单元，与所述第二比较器连接，在所有所述电磁阀驱动回路全部关断时对所述光耦输出的电平进行检测，检测所述光耦输出低电平后，所述微控制单元关断所述电磁阀驱动回路的电源，将故障信息发送给显示终端。
[0027]所述的第三级保护电路包括:环形振荡电路和定时器，
[0028]所述环形振荡电路，与所述第二级保护电路连接，在所述电磁阀驱动回路短路或所述电磁阀驱动回路未能正常关断时，检测所述比较总线的电压；
[0029]所述定时器，与所述环形振荡电路连接，所述定时器包含一级以上的计数器，最后一级计数器设置有溢出时间，所述比较总线仍有电压值时，溢出时间后，所述第三级保护电路关断所述电磁阀驱动回路的电源。
[0030]所述的非门处理电路还包括:第二非门，所述非门处理电路在所述RS触发器翻转并锁定后，通过所述第二非门驱动光耦，并由所述光耦向所述微控制单元发送通知信息，该通知信息中携带所述电磁阀驱动回路电源被关断的信息。
[0031]所述的关断电路包括场效应管，所述场效应管通过VGS失电关断所述电磁阀驱动回路的电源。
[0032]由上述本实用新型的实施例提供的技术方案可以看出，本实用新型实施例通过在引纬驱动保护电路中设置电流采样电路、第一级保护电路、关断电路，对电路采取初级保护，并增加所述第二级保护和第三级保护，从而降低了电路的复杂性和制造成本，并且提高了所述引纬驱动保护电路的响应速度和硬件的可靠性，整体使电路的鲁棒性增加，对电路保护的失效率低。
【专利附图】
【附图说明】
[0033]图1为本实用新型实施例提供的一种引纬驱动保护电路的整体结构示意图，图中，电流采样电路I，第一级保护电路2，第二级保护电路3，第三级保护电路4，关断电路5 ;
[0034]图2为本实用新型实施例提供的单个电流采样电路的结构示意图；
[0035]图3为本实用新型实施例提供的电流采样电路的整体结构示意图；
[0036]图4为本实用新型实施例提供的第一级保护电路的结构示意图；
[0037]图5为本实用新型实施例提供的第二级保护电路的结构示意图；
[0038]图6为本实用新型实施例提供的第三级保护电路的结构示意图；
[0039]图7为本实用新型实施例提供的关断电路的结构示意图；
【具体实施方式】
[0040]为便于对本实用新型实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本实用新型实施例的限定，且具体的电路元件的工作原理已为本领域技术人员所熟知，故不再加以赘述。
[0041]本实用新型实施例通过在引纬驱动保护电路中设置电流采样电路、第一级保护电路、关断电路，对电磁阀驱动回路采取初级保护，并增加上述第二级保护和第三级保护，从而降低了电路的复杂性和制造成本，并且提高了上述引纬驱动保护电路的响应速度和硬件的可靠性。
[0042]本实用新型实施例提供的一种引纬驱动保护电路的整体结构示意图如图1所示，其具体可以包括电流采样电路I，第一级保护电路2，第二级保护电路3，第三级保护电路4，关断电路5。
[0043]上述第一级保护电路2分别与上述电流采样电路1、第二级保护电路3、和上述关断电路5连接，上述第三级保护电路4和上述第二级保护电路3连接。上述电流采样电路1，与上述电磁阀驱动回路连接，采集上述电磁阀驱动回路中的电流值，并将该电流值发送给上述第一级保护电路2。
[0044]上述第一级保护电路2，接收到上述电流采样电路I发送的电流值后，根据上述电流值判断上述电磁阀驱动回路短路，当上述电磁阀驱动回路短路时上述电流值变为3A，向上述关断电路5发送关断指令；上述关断电路5，接收到上述第一级保护电路2发送的上述关断指令后，关断上述电磁阀驱动回路的电源。
[0045]因上述电磁阀驱动回路的电流信号在每一圈都有一个关闭的时刻，因此上述第二级保护电路3在上述电磁阀驱动回路短路后对上述任意一路电磁阀驱动回路电流信号关闭的时刻进行检测，检测上述电磁阀驱动回路中是否有电流信息，如果上述电磁阀驱动回路中没有上述电流信号，则上述电磁阀驱动回路工作正常，如果上述电磁阀驱动回路中有上述电流信号，则上述第二级保护电路3关断上述电磁阀驱动回路的电源，并向显示终端发送上述电磁阀驱动回路短路的信息，提示用户。
[0046]上述第三级保护电路4在上述电磁阀驱动回路短路和电磁阀驱动回路未正常关断时，检测上述电磁阀驱动回路中的电流信息，在上述电磁阀驱动回路中持续设定时间后(此设定时间为上述第三级保护电路4中定时器的溢出时间)，关断上述电磁阀驱动回路的电源。示例性的，上述设定时间可以为3.6秒。从而以最快的速度对上述电磁阀驱动回路进行保护，极大程度的增强了电路系统的鲁棒性。
[0047]本实用新型实施例提供的单个电流采样电路I的结构示意图如图2所示，本实用新型实施例提供的电流采样电路I的整体结构示意图如图3所示，图示上述单个电流采样电路I包括:一个电阻值很小的电阻，示例性的为0.5欧I瓦的电阻，上述电阻串联在上述每一个电磁阀驱动回路内，并将所有上述电阻通过肖特基二极管连接到上述第一级保护电路2的比较总线上，根据该电阻上的压降大小可以计算出该电磁阀驱动回路电流的大小。
[0048]本实用新型实施例提供的第一级保护电路2的结构示意图如图4所示，图示上述第一级保护电路2包括:比较总线，信号检测电路、第一比较器、RS触发器、非门处理电路，上述比较总线分别与上述电流采样电路1、第二级保护电路3以及上述检测电路连接，上述第一比较器连接与上述信号检测电路以及上述RS触发器连接，上述非门处理电路与上述RS触发器连接。
[0049]当上述信号检测电路，在检测到任何一个上述电磁阀驱动回路中的电磁阀短路后，使上述比较总线上的电压值升高；当该比较总线的电压值超出上述第一比较器的电压门限电压值后，示例性的为IV，上述第一比较器迅速翻转为低电平；并触发上述RS触发器，使上述RS触发器对第一比较器的低电平进行锁定。
[0050]最后经过上述非门处理电路进行逻辑处理，上述非门处理电路包括:第一非门和第二非门，该第一个非门触发上述关断电路5关断上述电磁阀驱动回路的电源；上述第二非门驱动光耦，并由上述光耦向上述第二级保护电路3的微控制单元发送通知信息，该通知信息中携带上述电磁阀驱动回路电源被关断的信息。
[0051]上述第一级保护电路2完全依靠硬件电路实现，在任意一上述电磁阀驱动回路上的电磁阀短路的情况下，可以以微秒级的响应速度迅速切断上述电磁阀驱动回路电源，从而在最大程度上避免上述电磁阀驱动回路短路对引纬驱动电路和电磁阀的损坏，同时将故障信息及时通知微控制单元，由微控制单元将此信息发往显示终端告知用户。
[0052]本实用新型实施例提供的第二级保护电路3的结构示意图如图5所示，图示第二级保护电路3包括:第二比较器和微控制单元，上述第二比较器分别与上述第一级保护电路2连接以及上述为控制单元连接。
[0053]当上述电磁阀驱动回路短路后，上述比较总线上的电压超过上述第二比较器的电压门限电压值时，示例性的为0.4V，上述第二比较器迅速翻转为低电平，并触发上述引纬驱动保护电路中的光耦输出低电平，由上述微控制单元，在每一圈的每个电磁阀全部关闭的时刻，对上述光耦输出的电平进行扫描。[0054]如果此时上述光耦输出的电平为高电平，则证明任意一上述电磁阀驱动回路上均没有电流，因此上述电磁阀驱动回路被正常关断，如果此时上述光耦输出的电平为低电平，则证明上述电磁阀驱动回路中有电流，电磁阀驱动回路工作异常，此时上述微控制单元关断所有上述电磁阀驱动回路，关断电磁阀驱动电源，并向显示终端发送上述电磁阀驱动回路短路的信息和报警信息，提示用户。
[0055]并且在上述电磁阀驱动回路的短路故障被排除后，由上述微控制单元驱动上述RS触发器重新开启上述电磁阀驱动回路的电源，对上述电磁阀驱动回路恢复供电。上述第二比较器的电压门限电压值较低，仅用于判断上述比较总线上是否有电压，即任意一上述电磁阀驱动回路上是否有电流通过。
[0056]上述第二级保护电路3采用单圈检测式对上述电磁阀驱动回路进行保护，该级保护电路可以检测出因上述引纬驱动电路元件失效，程序BUG等造成的上述电磁阀驱动回路未被正常关断的情况，从而保护上述弓I纬驱动电路和电磁阀。
[0057]本实用新型实施例提供的第三级保护电路4的结构示意图如图6所示，图示上述的第三级保护电路4包括:环形振荡电路和定时器，上述环形振荡电路分别与上述第二级保护电路3和上述定时器连接。上述环形振荡电路在上述电磁阀驱动回路短路后，检测上述比较总线的电压值，并发送给上述定时器。示例性的，上述定时器可以采用CD4060。
[0058]上述定时器包含一级以上的计数器，示例性的上述定时接收到上述电压值后，将其输入给内部的14级二进制串行计数器，并且上述定时器的最后一级计数器设置有溢出时间，示例性的，上述溢出时间可以设置为3.6秒。在任何一个上述比较总线没有电压的时刻均会使上述最后一级计数器复位，以此在上述保护电压比较总线的电压持续3.6秒后，上述第三级保护电路4关断上述电磁阀驱动回路的电源。由此上述引纬驱动保护电路可以在3.6秒内检测出任何造成上述电磁阀驱动回路的故障，并且此保护完全由硬件电路实现，其可靠性高。
[0059]上述第三级保护电路4完全靠硬件实现，在任何所所引纬驱动电路元件失效、微控制单元死锁使上述电磁阀驱动回路不能被关断的情况下均，上述第三级保护电路4可在
3.6秒内切断上述电磁阀驱动回路的电源，从而保护上述引纬驱动电路和电磁阀，极大程度的增强了电路系统的鲁棒性。
[0060]本实用新型实施例提供的关断电路5的结构示意图如图7所示，上述的关断电路5的作用是在出现故障时迅速关断上述电磁阀驱动回路的电源，是整个上述引纬驱动保护电路的执行机构。图示上述关断电路5包括场效应管，在上述第一级保护电路2在上述电磁阀驱动回路短路时，触发上述场效应管的VGS端失电，因此上述场效应管关断，从而关断上述电磁阀驱动回路的电源。示例性的,上述场效应管可以采用IRF9540。
[0061]本实用新型实施例中对易出现异常损坏的部分均增加了保护，例如对比较总线采用了 TVS 二极管保护；对场效应管采用了 IRF9540，其漏极持续电流可达23A，脉冲电流可达76A，漏源电压100V，工作温度更可高达175度。
[0062]综上所述，本实用新型实施例通过在引纬驱动保护电路中设置电流采样电路、第一级保护电路、关断电路，对电路采取初级保护，并增加所述第二级保护和第三级保护，对所述引纬驱动电路中的电磁阀驱动回路进行多及保护，并将每个上述电磁阀驱动回路中采样电阻的电压通过肖特基二极管连接至比较总线上实现集中保护，以此在扩展电磁阀驱动回路时，只需增加一只肖特基二极管即可实现对该电磁阀驱动回路的保护。
[0063]本实用新型的有益效果为:实现简单，扩充方便，从而极大的降低了电路的复杂性和制造成本，并且提高了所述引纬驱动保护电路的响应速度和硬件的可靠性，使引纬驱动电路的保护速度响应时间达到微秒级(所述响应时间仅决定于比较器的响应时间和门电路的响应时间)，并且整体使电路的鲁棒性增加以及电路保护的失效率低，电路结构也相对简单。
[0064]本领域普通技术人员可以理解:附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本实用新型所必须的。
[0065]本领域普通技术人员可以理解:实施例中的装置中的部件可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的部件可以合并为一个部件，也可以进一步拆分成多个子部件。
[0066]以上所述，仅为本实用新型较佳的【具体实施方式】，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
【权利要求】
1.一种引纬驱动保护电路，其特征在于，包括:电流采样电路、第一级保护电路、关断电路， 所述电流采样电路，与电磁阀驱动回路连接，采集所述电磁阀驱动回路中的电流值，并将该电流值发送给所述第一级保护电路； 所述第一级保护电路，与所述电流采样电路连接，接收所述电流采样电路发送的电流值，当所述电流值判断所述电磁阀驱动回路短路后，向所述关断电路发送关断指令； 所述关断电路，与所述第一级保护电路连接，接收到所述第一级保护电路发送的关断指令后，关断所述电磁阀驱动回路的电源。
2.根据权利要求1所述的引纬驱动保护电路，其特征在于，所述的引纬驱动保护电路还包括:与所述第一级保护电路连接的第二级保护电路，所述第二级保护电路在所述电磁阀驱动回路全部关断时，检测到所述电磁阀驱动回路中仍有电流，所述第二级保护电路关断所述电磁阀驱动回路的电源，并向显示终端发出故障信息通知用户。
3.根据权利要求2所述的引纬驱动保护电路，其特征在于，所述的引纬驱动保护电路还包括:与所述第二级保护电路连接的第三级保护电路，所述第三级保护电路在所述电磁阀驱动回路短路和所述电磁阀驱动回路未能正常关断时，检测出所述电磁阀驱动回路有电流时，在所述第三级保护电路的溢出时间后关断所述电磁阀驱动回路的电源。
4.根据权利要求1所述的引纬驱动保护电路，其特征在于，所述的电流采样电路包括:至少一个电阻值小于设定数值的电阻，所述电阻串联在所述每一个电磁阀驱动回路内，并将所述电阻通过肖特基二极管连接到所述第一级保护电路上。
5.根据权利要求1所述的引纬驱动保护电路，其特征在于，所述的第一级保护电路包括:比较总线，信号检测电路、第一比较器、RS触发器、非门处理电路，
所述比较总线，与所述电流采样电路连接； 所述信号检测电路，与所述比较总线连接，在检测到任何一个所述电磁阀驱动回路中的电磁阀短路后，使所述比较总线上的电压值升高； 所述第一比较器，与所述检测电路连接，在所述比较总线的电压值大于所述第一比较器的电压门限电压值后，所述第一比较器进行翻转； 所述RS触发器，与所述第一比较器连接，在所述第一比较器翻转后，所述RS触发器被触发进行翻转并锁定； 所述非门处理电路，与所述RS触发器连接，所述非门处理电路包括:第一非门，所述非门处理电路在所述RS触发器翻转并锁定后，通过所述第一非门触发所述关断电路关断所述电磁阀驱动回路的电源。
6.根据权利要求2所述的引纬驱动保护电路，其特征在于，所述的第二级保护电路包括:第二比较器和微控制单元， 所述第二比较器，与所述第一级保护电路连接，在所述比较总线的电压超过所述第二比较器的电压门限电压值时，所述第二比较器输出低电平，触发所述引纬驱动保护电路中的光I禹输出低电平； 所述微控制单元，与所述第二比较器连接，在所有所述电磁阀驱动回路全部关断时对所述光耦输出的电平进行检测，检测所述光耦输出低电平后，所述微控制单元关断所述电磁阀驱动回路的电源，将故障信息发送给显示终端。
7.根据权利要求3所述的引纬驱动保护电路，其特征在于，所述的第三级保护电路包括:环形振荡电路和定时器， 所述环形振荡电路，与所述第二级保护电路连接，在所述电磁阀驱动回路短路或所述电磁阀驱动回路未能正常关断时，检测所述比较总线的电压； 所述定时器，与所述环形振荡电路连接，所述定时器包含一级以上的计数器，最后一级计数器设置有溢出时间，所述比较总线仍有电压值时，溢出时间后，所述第三级保护电路关断所述电磁阀驱动回路的电源。
8.根据权利要求5所述的引纬驱动保护电路，其特征在于，所述的非门处理电路还包括:第二非门，所述非门处理电路在所述RS触发器翻转并锁定后，通过所述第二非门驱动光耦，并由所述光耦向所述微控制单元发送通知信息，该通知信息中携带所述电磁阀驱动回路电源被关断的信息。
9.根据权利要求1所述的引纬驱动保护电路，其特征在于，所述的关断电路包括场效应管，所述场 效应管通过VGS失电关断所述电磁阀驱动回路的电源。
【文档编号】H02H7/20GK203645313SQ201320835822
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2013年12月17日 优先权日:2013年12月17日
【发明者】杜建兴, 于涛, 赵勇, 张克宇 申请人:北京中科远恒科技有限公司