一种水下专用双冗余切换电路制造技术

本发明专利技术公开了一种水下专用双冗余切换电路，包括：用于接收信号的连接端子P2，用于接收MCU控制信号的连接端子P3，用于连接主设备的连接端子P4，用于连接从设备的连接端子P1，还包括光耦合器U1、三极管Q1、若干继电器和用于提供工作电源的电源端子，继电器包括信号输入公共端和用于输出信号输入公共端接收信号的常开端口、常闭端口，连接端子P2与信号输入公共端相连，常闭端口与连接端子P4或连接端子P1中的一个相连，常开端口与另一个相连。本发明专利技术可以实现多点切换，且只需占用一个IO口，可为设备节省成本和接口资源，一个控制信号可以控制多路信号同时切换，快速高效，同时可靠性好、适用性强。

【技术实现步骤摘要】
一种水下专用双冗余切换电路
本专利技术涉及水下设备信号切换领域，具体的涉及一种水下专用双冗余切换电路。
技术介绍
海底观测网络需要将观测平台放到海底，将设在海底的监测仪器联网，通过海底节点经由长距离光电复合缆连接到岸基站，在海底实现能源供应和信息提取的网络化，进行长期、连续、直接的观测。电能监控系统是海底观测网络的重要组成部分，电能监控系统一旦有内部故障，将影响整个网络的正常运行且维修费用很高。自身漏水、变压模块异常、外接负载设备异常、接口线缆异常等诸多情况都可能造成致命损坏，这要求电能监控系统实时监测、高速采集及远程调控的同时，还要有良好的稳定性和可靠性。因此电能监控系统通常采用冗余的方式，一旦主设备出现故障则立即切换到从设备。而如何快速稳定的从主设备切换到从设备，且使从设备继续执行主设备的采集监控任务是智能切换的重点。现有技术中，多数采用MCU的IO口输出控制信号来选择主从设备，开关执行部分通常为MOS管，正常情况下，MCU输出控制信号，使主设备正常工作，MCU通过检测主设备的工作状态、电压、电流等信息来判断主设备是否处于正常工作状态，若主设备发生异常现象，则由MCU输出控制信号，使从设备进行工作，同时使主设备停止工作。然而现有技术中，MCU的一个IO口控制一个开关，系统板卡越多，占用的IO口就越多，系统越大则电路越复杂，不能用于海底观测网络这种大型系统中，并且MCU内部结构较为复杂，当多个IO口控制多个开关时，有可能出现一部分信号已经切换，而另一部分没有切换的情况；还存在的问题是MOS管极易损坏，不具备可靠性；另外现有切换电路仅能实现MCU、主设备、从设备三者均在同一板上时可以使用，不能实现模块化设计，适用范围窄。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种只占用MCU一个IO口即可实现多个信号同时切换的、可靠性高、适用范围广的水下专用双冗余切换电路。本专利技术采用的技术方案是：一种水下专用双冗余切换电路，包括：用于接收信号的连接端子P2，用于接收MCU控制信号的连接端子P3，用于连接主设备的连接端子P4，用于连接从设备的连接端子P1，还包括光耦合器U1、三极管Q1、若干继电器和用于提供工作电源的电源端子，所述继电器包括多个信号输入公共端和用于输出信号输入公共端接收信号的常开端口、常闭端口，所述常开端口、常闭端口皆不少于两个，所述信号输入公共端分别与一个常开端口和一个常闭端口对应；所述连接端子P2的信号输出端分别与若干继电器的常开端口信号输入公共端、常闭端口信号输入公共端相连，所述连接端子P3的输出端通过光耦合器U1与三极管Q1的控制端相连，所述三极管Q1的输出端分别与若干继电器的线圈负极相连，若干继电器的线圈正极皆与电源端子正极相连；若干继电器的常闭端口与连接端子P4或连接端子P1中的一个相连，常开端口与另一个相连。进一步的，所述任意继电器的一个常闭端口通过发光二极管D5接地，一个常开端口通过发光二极管D6接地，以用于显示切换状态。进一步的，所述若干继电器的线圈正极与负极之间皆设置有二极管，所述二极管的正极与线圈负极相连，二极管的负极与线圈正极相连，以用于钳位线圈的负极电压。进一步的，所述连接端子P4的电源输入端通过依次串联的电阻R2和发光二极管D4接地，所述连接端子P1的电源输入端通过依次串联的电阻R1和发光二极管D3接地，连接端子P4的电源输入端和连接端子P1的电源输入端通过依次串联的熔断器F2、熔断器F1相连。进一步的，所述连接端子P3的负极输出端通过电阻R4与光耦合器U1的负极输入端相连，连接端子P3的正极输入端与光耦合器U1的正极输入端相连，光耦合器U1的正极输出端与电源端子相连，光耦合器U1的负极输出端通过电阻R5与三极管Q1的基极相连，三极管Q1的发射极接地。进一步的，所述三极管Q1为NPN型三极管。本专利技术的有益效果：本专利技术通过MCU的控制信号控制光耦合器的截止和导通，光耦合器截止时三极管Q1的输出脚悬空，光耦合器导通时三极管Q1的输出脚导通，以此控制继电器线圈两端电压升降，从而使继电器的输出在常闭端口和常开端口之间切换，完成主设备到从设备的切换。本专利技术可以实现多点切换，且只需占用一个IO口，可为设备节省成本和接口资源，一个控制信号可以控制多路信号同时切换，快速高效；而且可以防止只有部分切换的可能，提高可靠性；可用于板上和板外，小型系统与大型系统，适用性强。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做进一步的说明；图1为本专利技术双冗余切换电路的原理图。具体实施方式如图1所示为本专利技术的一种水下专用双冗余切换电路，包括：用于接收信号的连接端子P2，用于接收MCU控制信号的连接端子P3，用于连接主设备的连接端子P4，用于连接从设备的连接端子P1，本实施例中连接端子皆采用连接器，还包括光耦合器U1、三极管Q1、若干继电器、用于提供24V工作电压的电源端子；优选的，三极管Q1为NPN型三极管，继电器为双开双闭继电器，继电器包括信号输入公共端和用于输出信号输入公共端接收信号的常开端口、常闭端口，常开端口、常闭端口皆不少于两个，信号输入公共端分别与一个常开端口和一个常闭端口对应；本实施例中若干继电器包括四个同样的继电器CR1、继电器CR2、继电器CR3、继电器CR4；以继电器CR1为例，1脚与16脚为线圈的两端，继电器线圈正极的1脚接电源端子，其中D1、D2、D6、D7为二极管，分别置于每个继电器线圈两端，把16脚电压钳位在24V左右，使继电器线圈压降小于24V，13脚与4脚为信号输入公共端，11脚与9脚为13脚输入所对应的输出端，6脚与8脚为4脚输入所对应的输出端；11脚与6脚为常闭端子，8脚与9脚为常开端子，，继电器的输出特性为：1、当线圈电压压降小于24V时，继电器内部连接常闭端口，11脚输出由13脚输入的信号，6脚输出由4脚输入的信号；2、当线圈电压压降大于24V时，继电器内部连接常开端口，9脚输出由13脚输入的信号，8脚输出由4脚输入的信号。如图1所示，继电器CR2、继电器CR3、继电器CR4的常闭端子6脚和11脚与连接器P4相连，用于连接主设备；继电器CR2、继电器CR3、继电器CR4的敞开段子8脚和9脚与连接器P1相连，用于连接从设备，显然常闭端子连接主设备，常开端子连接从设备只是本专利技术的一种实施方式，将常闭端子连接主设备，常开端子连接从设备也属于本专利技术的保护范围，继电器CR1的一个常开端口引脚9通过发光二极管D6接地，一个常闭端口引脚11通过发光二极管D5接地，用于作为工作指示灯显示切换状态，继电器的数量不做限定，每一个继电器可以进行两路信号的切换，本专利技术中继电器的数量不做限定，可以根据实际线路的数量增加或减少继电器。其中，连接器P4的电源输入端通过依次串联的电阻R2和发光二极管D4接地，连接器P1的电源输入端通过依次串联的电阻R1和发光二极管D3接地，连接器P4的电源输入端和连接器P1的电源输入端通过依次串联的熔断器F2、熔断器F1相连。其中，连接器P3的负极输出端通过电阻R4与光耦合器U1的负极输入端相连，连接器P3的正极输入端与光耦合器U1的正极输入端相连，光耦合器U1的正极输出端与电源端子相连，光耦合器U1的负极输出端通过电阻R5与三极管Q1的基极相连，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水下专用双冗余切换电路，其特征在于，包括：用于接收信号的连接端子P2，用于接收MCU控制信号的连接端子P3，用于连接主设备的连接端子P4，用于连接从设备的连接端子P1，还包括光耦合器U1、三极管Q1、若干继电器和用于提供工作电源的电源端子，所述继电器包括多个信号输入公共端和用于输出信号输入公共端接收信号的常开端口、常闭端口，所述常开端口、常闭端口皆不少于两个，所述信号输入公共端分别与一个常开端口和一个常闭端口对应；所述连接端子P2的信号输出端分别与若干继电器的常开端口信号输入公共端、常闭端口信号输入公共端相连，所述连接端子P3的输出端通过光耦合器U1与三极管Q1的控制端相连，所述三极管Q1的输出端分别与若干继电器的线圈负极相连，若干继电器的线圈正极皆与电源端子正极相连；若干继电器的常闭端口与连接端子P4或连接端子P1中的一个相连，常开端口与另一个相连。

【技术特征摘要】
1.一种水下专用双冗余切换电路，其特征在于，包括：用于接收信号的连接端子P2，用于接收MCU控制信号的连接端子P3，用于连接主设备的连接端子P4，用于连接从设备的连接端子P1，还包括光耦合器U1、三极管Q1、若干继电器和用于提供工作电源的电源端子，所述继电器包括多个信号输入公共端和用于输出信号输入公共端接收信号的常开端口、常闭端口，所述常开端口、常闭端口皆不少于两个，所述信号输入公共端分别与一个常开端口和一个常闭端口对应；所述连接端子P2的信号输出端分别与若干继电器的常开端口信号输入公共端、常闭端口信号输入公共端相连，所述连接端子P3的输出端通过光耦合器U1与三极管Q1的控制端相连，所述三极管Q1的输出端分别与若干继电器的线圈负极相连，若干继电器的线圈正极皆与电源端子正极相连；若干继电器的常闭端口与连接端子P4或连接端子P1中的一个相连，常开端口与另一个相连。2.根据权利要求1所述的水下专用双冗余切换电路，其特征在于：所述任意继电器的一个常闭端口通过发光二极管D5接地，一个常开端口通过发光二极管D6接地...

【专利技术属性】
技术研发人员：张德明，宋璟毓，黄培肖，陈军，
申请(专利权)人：湖南兴天电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43