一种门禁系统断电保护电路及其系统的制作方法

本发明涉及门禁系统备用电源领域，尤其涉及一种门禁系统断电保护电路及其系统。

背景技术：

传统的门禁系统中，主板使用碱性电池作为备用电源。电池为主板提供系统关机及其信息保存的电源支持。现有技术存在以下不足：电池有自放电，长时间未使用会自放电至完全无电，且不能及时发现，无法完成后备电源功能，使得系统功能受到影响。门禁系统掉电时间较长时，电池容易漏液，会造成主板电路板被腐蚀，从而导致系统故障。

另外，传统门禁系统中一般电路结构不支持充电，无法使用充电电池，且充电电池的储能原理为化学变化，充电电池充电控制器风险大，过充过放有火灾风险，在一个门禁系统中，此风险不能接受。为保证电池可用，需要定时打开机箱，系统停机，进行维护，维护工作量巨大，且对系统安全造成不可接受影响。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足提供一种门禁系统断电保护电路，解决现有门禁系统备用电源风险大，性能不稳定等问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种门禁系统断电保护电路，包括：充电接口j1、输出接口j2、第一电容c1、第二电容c2、第一超级电容c3、第三电容c4、第二超级电容c5、三端稳压器u1和防放电二极管d5；

所述充电接口j1的第二引脚分别与所述三端稳压器u1输入端和第一电容c1的一端连接，所述三端稳压器u1的输出端分别与所述防放电二极管d5的正极和第二电容c2一端连接，所述防放电二极管d5负极分别与所述第一超级电容c3的正极、第三电容c4的一端、第二超级电容c5正极和输出接口j2第一引脚连接；

所述充电接口j1第一引脚连接输出接口j2第二引脚，所述第一电容c1的另一端、三端稳压器u1接地端、第二电容c2的另一端、第一超级电容c3负极、第三电容c4另一端和第二超级电容c5负极均与所述输出接口j2第二引脚和充电接口j1第一引脚的连线连接。

本发明的有益效果是，使用超级电容作为备用电源，对比化学电池，在门禁系统长时间掉电时也无漏液风险，充放电过程不是化学过程，较化学电池更加安全；并且本发明电路结构支持充电，无需更换电池，不需要定时打开机箱，系统停机，进行维护，避免了维护造成的巨大工作量和维护对系统安全可能造成的不可接受影响；另外，电路具有防超级电容反向放电的功能，可以避免反向放电造成的危险。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，在上述技术方案中，还包括充电短路保护电路，所述充电短路保护电路包括第一保险丝f1、第一二极管d1、第一发光二极管d2、第一电阻r1和第二电阻r2；

所述第一保险丝f1一端连接于充电接口j1第二引脚，另一端连接于第一发光二极管d2正极，所述第一二极管d1负极分别与所述第一发光二极管d2正极和第一电阻r1的一端连接，所述第一电阻r1另一端连接三端稳压器u1输入端，所述第一发光二极管d2的负极连接第二电阻r2一端，所述第二电阻r2另一端与所述输出接口j2第二引脚和充电接口j1第一引脚的连线连接。

采用上述进一步方案的有益效果是，通过所述充电保护电路，在所述三端稳压器u1短路时，可以避免因为充电电流过大导致主板电路中的保险丝熔断，使得门禁系统断电，并且，可以通过第一发光二极管反应三端稳压器u1短路时，充电电流过大的情况。

进一步，在上述技术方案中，还包括电容输出保护电路，所述电容输出保护电路包括第二保险丝f2，所述第二保险丝串联在所述防放电二极管d5负极与所述输出接口j2第一引脚之间。

采用上述进一步方案的有益效果是，通过所述电容输出保护电路，可以有效的避免因为各种因素导致的电容输出过大从而造成的风险，提高了本门禁断电保护电路的可靠性。

进一步，在上述技术方案中，还包括充电限流电路，所述充电限流电路包括第三电阻r3，所述第三电阻r3连接在所述三端稳压器u1输出端和所述防放电二极管d5正极之间。

采用上述进一步方案的有益效果是，通过所述充电限流电路，可以对充电电流进行限流，避免过流给所述门禁断电保护电路造成严重损毁事故，提升本门禁断电保护电路的安全性。

进一步，在上述技术方案中，还包括充电指示电路，所述充电指示电路包括第二发光二极管d3和第四电阻r4；

所述第二发光二极管d3正极连接于所述三端稳压器u1输出端，负极连接所述第四电阻r4的一端，所述第四电阻r4另一端与所述输出接口j2第二引脚和充电接口j1第一引脚的连线连接。

采用上述优选方案的有益效果是，通过所述充电指示电路，可以及时检测到三端稳压器u1没有输出，有效的发现充电电路部分的故障，从而使得充电电路故障时不会影响到对主板信息的保护。

进一步，在上述技术方案中,还包括充电限压电路，所述充电限压电路包括稳压二极管d4和第四电容c6；

所述稳压二极管d4负极和第四电容c6的一端与所述防放电二极管d5的正极连接，所述稳压二极管d4正极和第四电容c6的另一端与所述输出接口j2第二引脚和充电接口j1第一引脚的连线连接。

采用上述进一步方案的有益效果是，通过所述充电限压电路，可以限制超级电容充电的电压，对超级电容限压保护，避免因为电压过高引起的相关风险，进一步提升本发明门禁断电保护电路的安全性和可靠性。

进一步，在上述技术方案中,还包括第一电压检测电路，所述第一电压检测电路包括第五电阻r5、第九电阻r9、第一蜂鸣器u3、第一光耦u7和第二光耦u2；

所述第一蜂鸣器u3一端和第九电阻r9一端与防放电二极管d5正极与第四电容c6的连线连接，所述第一蜂鸣器u3另一端连接于所述第一光耦u7接收三极管c极，所述第九电阻r9另一端分别与所述第一光耦u7发射二极管正极和第二光耦u2接收三极管c极连接，所述第二光耦u2发射二极管正极串联第五电阻r5后与第二保险丝和输出接口j2第一引脚的连线连接；

所述第一光耦u7接收三极管e极、第一光耦u7发射二极管负极、第二光耦u2接收三极管e极和第二光耦u2发射二极管负极与所述输出接口j2第二引脚和充电接口j1第一引脚的连线连接。

采用上述进一步方案的有益效果是，通过所述第一电压检测电路，可以在超级电容没有输出时，及时发现并定位故障，并通过蜂鸣器警示维护人员。

进一步，在上述技术方案中,还包括第二电压检测电路，所述第二电压检测电路包括第六电阻r6、第七电阻r7、第八电阻r8、第二蜂鸣器u8、第三光耦u4、第四光耦u5和第五光耦u6；

所述第七电阻r7一端连接防放电二极管d5正极，另一端连接所述第四光耦u5发射二极管正极，所述第八电阻r8一端连接在第一保险丝f1与第一发光二极管d2连线上，另一端连接所述第三光耦u4发射二极管正极，所述第三光耦u4接收三极管e极连接所述第四光耦u5接收三极管c极，所述第三光耦u4接收三极管c极和第五光耦u6发射二极管正极连接第六电阻r6一端，所述第六电阻r6另一端和所述第二蜂鸣器u8一端与第二保险丝和输出接口j2第一引脚的连线连接，所述第二蜂鸣器u8另一端连接第五光耦u6接收三极管c极；

所述第三光耦u4发射二极管负极、第四光耦u5发射二极管负极、第四光耦u5接收三极管e极、第五光耦u6发射二极管负极和第五光耦u6接收三极管e极与所述输出接口j2第二引脚和充电接口j1第一引脚的连线连接。

采用上述进一步方案的有益效果是，通过所述第二电压检测电路，可以在超级电容没有充电输入时，及时发现并定位故障，并通过蜂鸣器警示维护人员。

优选地，所述第一超级电容c3和第二超级电容c5为根据现场实际情况采用多个超级电容混联组成。

采用上述优选方案的有益效果是，可以灵活的根据现场情况通过混联超级电容使得备用电源容量大小更加适用于不同人流量不同类型的门禁系统，使得本发明断电保护电路性能更优越。

为了解决上述技术问题，本发明还提供一种门禁系统，其特征在于，包括以上任一项所述的门禁系统的断电保护电路，所述主板电路包括控制器、电源电路和继电器；

当所述电源电路的外接电源断开时，所述控制器控制所述继电器切换至所述断电保护电路；并且将门禁系统数据存储至门禁系统内存，当所述门禁系统数据存储完毕时，所述断电保护电路仅对所述门禁系统内存继续供电。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种门禁系统断电保护电路的基本电路图；

图2为本发明实施例提供的一种门禁系统断电保护电路的一种实用电路图；

图3为本发明实施例提供的一种门禁系统断电保护电路的另一种实用电路图。

附图中各标号代表如下：

j1、充电接口，j2、输出接口，f1、第一保险丝，f2、第二保险丝，c1、第一电容，c2、第二电容，c3、第一超级电容，c4、第三电容，c5、第二超级电容，c6、第四电容，d1、第一二极管，d2、第一发光二极管，d3、第二发光二极管，d4、稳压二极管，d5、防放电二极管，r1、第一电阻，r2、第二电阻，r3、第三电阻，r4、第四电阻，r5、第五电阻，r6、第六电阻，r7、第七电阻，r8、第八电阻，r9、第九电阻，u1、三端稳压器，u2、第二光耦，u3、第一蜂鸣器，u4、第三光耦，u5、第四光耦，u6、第五光耦，u7、第一光耦，u8、第二蜂鸣器。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例一

如图1所示，图1为本发明实施例提供的一种门禁系统断电保护电路的基本电路图.

在本实施例中,所述门禁系统断电保护电路，包括：充电接口j1、输出接口j2、第一电容c1、第二电容c2、第一超级电容c3、第三电容c4、第二超级电容c5、三端稳压器u1和防放电二极管d5；

所述充电接口j1的第二引脚分别与所述三端稳压器u1输入端和第一电容c1的一端连接，所述三端稳压器u1输出端分别与所述防放电二极管d5的正极和第二电容c2一端连接，所述防放电二极管d5负极分别与所述第一超级电容c3的正极、第三电容c4的一端、第二超级电容c5正极和输出接口j2第一引脚连接；

所述充电接口j1第一引脚连接输出接口j2第二引脚，所述第一电容c1的另一端、三端稳压器u1接地端、第二电容c2的另一端、第一超级电容c3负极、第三电容c4另一端和第二超级电容c5负极均与所述输出接口j2第二引脚和充电接口j1第一引脚的连线连接。

其中，充电接口j1为超级电容的充电电源接口，所述充电电源既可以选择与主板共用，也可以选择单独接外接电源，输出接口j2为超级电源输出的接口，在继电器动作后为主板供电；

所述三端稳压器u1可采用7807三端稳压器，超级电容可采用法拉电容2.7vr型双层电容器，可选的电容容量可以为2f、3.3f、4.7f、5f、6f、7f、8f、10f、15f、25f或30f，所述防放电二极管可采用普通整流二极管如1n4007、高效整流二极管如her151等二极管，由于超级电容耐压低，本发明门禁系统断电保护电路可根据应用实际情况和需求，使用多个超级电容混联代替所述第一超级电容c3和第二超级电容c5，并且由于电容容量有5％误差，故要预留一定的电容容量安全值，所述防放电二极管d5可使用低压降管，其作用是防止超级电容反向放电；

本发明门禁系统断电保护电路可直接加入现有门禁系统原有机箱结构，不对所述原有机箱做任何修改，也不对原电路有任何焊接，不会影响到主板的保修，并且，通过使用超级电容作为备用电源，对比其他电池，在门禁系统长时间掉电时也无漏液风险，充放电过程不是化学过程，较化学电池更加安全；并且本发明电路结构支持充电，无需更换电池，不需要定时打开机箱，系统停机，进行维护，避免了维护造成的巨大工作量和维护对系统安全可能造成的不可接受影响；另外，电路具有防止超级电容反向放电的功能，可以避免超级电容反向放电造成的危险。

进一步，如图2本发明实施例提供的一种门禁系统断电保护电路的一种实用电路图所示，所述门禁系统断电保护电路还包括充电短路保护电路，所述充电短路保护电路包括第一保险丝f1、第一二极管d1、第一发光二极管d2、第一电阻r1和第二电阻r2；

所述第一保险丝f1一端连接于充电接口j1第二引脚，另一端连接于第一发光二极管d2正极，所述第一二极管d1负极分别与所述第一发光二极管d2正极和第一电阻r1的一端连接，所述第一电阻r1另一端连接三端稳压器u1输入端，所述第一发光二极管d2的负极连接第二电阻r2一端，所述第二电阻r2另一端与所述输出接口j2第二引脚和充电接口j1第一引脚的连线连接。

其中，当所述三端稳压器u1短路时，若没有故障影响面控制方法，会使主板电源保险丝熔断，门禁系统停机，此过程为非主体单元故障引起主板电路动作故障，是不能接受的，故使用了充电保护电路，在所述三端稳压器u1短路时，短路电流全部加在第一电阻r1上，第一电阻r1大小直接决定电流大小，通过合适的第一电阻r1电阻和第一保险丝f1选用，可以使得第一保险丝f1先行熔断，主板电路中保险丝不熔断，从而通过所述充电保护电路，在所述三端稳压器u1短路时，可以避免因为充电电流过大导致主板电路中的保险丝熔断，使得门禁系统断电，并且，在此过程中所述第一发光二极管会先发出亮光然后熄灭从而反应三端稳压器u1短路时，充电电流过大的情况。

在本实施例中，还可以包括第三接口j3，所述第三接口j3为一个输出口，连接主板电源检测输入端子，进行电容电压检测。

优选地，在上述技术方案中，还包括电容输出保护电路，所述电容输出保护电路包括第二保险丝f2，所述第二保险丝串联在所述防放电二极管d5负极与所述输出接口j2第一引脚之间。

通过所述电容输出保护电路，在电容输出电流过大时，第二保险丝f2会熔断，从而可以有效的避免因为各种因素导致的电容输出过大从而造成的风险，提高了本门禁断电保护电路的可靠性。

进一步，在上述技术方案中，还包括充电限流电路，所述充电限流电路包括第三电阻r3，所述第三电阻r3连接在所述三端稳压器u1输出端和所述防放电二极管d5正极之间。

通过所述充电限流电路，可以对充电电流进行限流，避免过流给所述门禁断电保护电路造成严重损毁事故，提升本门禁断电保护电路的安全性.

进一步，在上述技术方案中，还包括充电指示电路，所述充电指示电路包括第二发光二极管d3和第四电阻r4；

所述第二发光二极管d3正极连接于所述三端稳压器u1输出端，负极连接所述第四电阻r4的一端，所述第四电阻r4另一端与所述输出接口j2第二引脚和充电接口j1第一引脚的连线连接。

其中，所述第二发光二极管d3放在机箱外的面板上，可以发现充电故障是否发生，当第二发光二极管d3亮时说明所述三端稳压器有输出，从而及时检测到三端稳压器u1是否有输出，有效的发现充电电路部分的故障，从而使得充电电路故障时能被及时发现，不会影响到对主板信息的保护。

进一步，在上述技术方案中,还包括充电限压电路，所述充电限压电路包括稳压二极管d4和第四电容c6；

所述稳压二极管d4负极和第四电容c6的一端与所述防放电二极管d5的正极连接，所述稳压二极管d4正极和第四电容c6的另一端与所述输出接口j2第二引脚和充电接口j1第一引脚的连线连接。

其中，所述稳压二极管d4也可以为tvs二级管，可以限制超级电容充电的电压，对超级电容限压保护，避免因为电压过高引起的相关风险，进一步提升本发明门禁断电保护电路的安全性和可靠性。

进一步，如图3所示，本发明实施例,还可包括第一电压检测电路，所述第一电压检测电路包括第五电阻r5、第九电阻r9、第一蜂鸣器u3、第一光耦u7和第二光耦u2；

所述第一蜂鸣器u3一端和第九电阻r9一端与防放电二极管d5正极与第四电容c6的连线连接，所述第一蜂鸣器u3另一端连接于所述第一光耦u7接收三极管c极，所述第九电阻r9另一端分别与所述第一光耦u7发射二极管正极和第二光耦u2接收三极管c极连接，所述第二光耦u2发射二极管正极串联第五电阻r5后与第二保险丝和输出接口j2第一引脚的连线连接；

所述第一光耦u7接收三极管e极、第一光耦u7发射二极管负极、第二光耦u2接收三极管e极和第二光耦u2发射二极管负极与所述输出接口j2第二引脚和充电接口j1第一引脚的连线连接。

其中，正常状态时，超级电容有输出电压，第二光耦u2的发射二极管有电压，则第二光耦u2接收三极管栅极处于闭合状态，第一光耦u7的接收三极管栅极处于断开状态，第一蜂鸣器u3不工作不报警。

超级电容输出故障状态时，第二光耦u2的发射二极管无电压，则第二光耦u2接收三极管的栅极处于断路状态，则第一光耦u7接收三极管的栅极处于导通状态，第一蜂鸣器u3则发出报警声音。

故通过第一电压检测电路，可以在超级电容没有输出时，及时发现并定位故障，并通过蜂鸣器警示维护人员。

进一步，在上述技术方案中,还包括第二电压检测电路，所述第二电压检测电路包括第六电阻r6、第七电阻r7、第八电阻r8、第二蜂鸣器u8、第三光耦u4、第四光耦u5和第五光耦u6；

所述第七电阻r7一端连接防放电二极管d5正极，另一端连接所述第四光耦u5发射二极管正极，所述第八电阻r8一端连接在第一保险丝f1与第一发光二极管d2连线上，另一端连接所述第三光耦u4发射二极管正极，所述第三光耦u4接收三极管e极连接所述第四光耦u5接收三极管c极，所述第三光耦u4接收三极管c极和第五光耦u6发射二极管正极连接第六电阻r6一端，所述第六电阻r6另一端和所述第二蜂鸣器u8一端与第二保险丝和输出接口j2第一引脚的连线连接，所述第二蜂鸣器u8另一端连接第五光耦u6接收三极管c极；

所述第三光耦u4发射二极管负极、第四光耦u5发射二极管负极、第四光耦u5接收三极管e极、第五光耦u6发射二极管负极和第五光耦u6接收三极管e极与所述输出接口j2第二引脚和充电接口j1第一引脚的连线连接。

其中，第八电阻r8一端与第一保险丝f1与第一发光二极管d2连线连接的点为aaa点，第七电阻r7一端连接防放电二极管d5正极的点为bbb点；

正常状态时，aaa点和bbb点都有电，当第一接口j1存在输入电压，则第三光耦u4和第四光耦u5的发射二极管工作，第三光耦u4和第四光耦u5的接收三极管栅极处于导通状态，第五光耦u6由处于被短接的状态，u8不工作不报警；

不正常状态时，aaa点和/或bbb点无电，则第三光耦u4和/或第四光耦u5的发射二极管无电压，第三光耦u4和/或第四光耦u5的接收三极管栅极处于断开状态，第五光耦u6由超级电容供电并导通，u8则发出报警声音；

故通过所述第二电压检测电路，可以在超级电容没有充电输入时，及时发现并定位故障，并通过蜂鸣器警示维护人员。

本实施例还提供一种门禁系统，包括主板电路和如上所述的门禁系统断电保护电路，所述主板电路包括控制器、电源电路和继电器；

当所述电源电路的外接电源断开时，所述控制器控制所述继电器切换至所述断电保护电路；并且将门禁系统数据存储至门禁系统内存，当所述门禁系统数据存储完毕时，所述断电保护电路仅对所述门禁系统内存继续供电。

其中，所述门禁系统数据在用户使用过程中产生，包括用户刷卡的卡号和时间，用户是否通过的记录，所述门禁系统从电源断开到最终进对所述门禁系统内存继续供电的过程为：

主板外接电源断开；

通过继电器在主板外接电源断开时切换至断电保护电路并产生关机指令，所述断电保护电路使用超级电容对门禁系统继续供电；

门禁系统控制器接收关机指令后将门禁系统数据存储至门禁系统内存，当所述门禁系统数据存储完毕时，所述断电保护电路仅对所述门禁系统内存继续供电。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。