CN210954672U - 一种光栅新型交流驱动输出电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种光栅新型交流驱动输出电路，包括与MCU脉冲方波信号发射端连接的交流驱动电路，交流驱动电路包括电容C1、电容C2、电阻R1、电阻R2、电阻R3和稳压二极管D1，所述二极管D1的另一端与电阻R1和接地的电容C2、电阻R3并联口相接，三级管Q1的发射极接地，三级管Q1的集电极与保险丝F1连接。本光栅新型交流驱动输出电路，MCU提供的交流驱动电路的方波，三级管Q1的光栅被触发时，驱动信号变为直流低电平，经过交流驱动电路无法得到高电平，三级管Q1将处于断开状态，由此光栅输出有效被触发信号，在MCU程序跑飞或者MCU本身硬件故障，导致驱动信号不再是方波，而是高电平或者低电平，三极管Q1将处于断开状态，等同于触发信号。
Description
技术领域
本实用新型涉及到一种光栅驱动输出电路，特别涉及一种光栅新型交流驱动输出电路。
背景技术
对于安全光栅来说，其内部使用的芯片、电阻、电容等电子元器件的物理属性以及环境因素，都不可避免的存在一定故障概率，虽然采用更加可靠的材料能够有效的降低此种风险，提升可靠性，但是受限于产品设计空间，成本的因素，材料的选择面也有诸多限制，也就是说，安全光栅本身，不可避免的会存在一定的故障风险，合理的设计，可以很大程度的降低风险，但是依然存在。
但是安全光栅的应用场合决定了对自身工作的可靠性要求非常高，一旦产品失效，无法给出正确的触发信号，很有可能导致重大的公安事故。
这就引出另一个需要思考的问题，既然无法百分之百避免失效，那么我们如何降低失效所带来的后果的严重性。根据这个思路，我们摒弃市面大多数产品所使用的直流驱动输出方式，另辟蹊径，开发一种新型交流驱动输出方式，极大地提升***抵抗故障的能力，有效地避免严重事故的发生。
以常闭NPN输出类型为例，图1为常规直流驱动输出示意图，平时驱动信号为直流高电平时，处于闭合状态，当光栅被触发(检测到障碍物)驱动信号变为低电平，断开，光栅输出有效被触发信号。此电路好处时电路结构简单如图2所示，但是缺点也很明显，当前端电路异常时，比如MCU程序跑飞或者工作故障，那么驱动信号将不在翻转变化，会长期位于高电平，或者低电平，如果时长期位于高电平，那么将一直处于闭合状态，此时外界设备的处理***会认为光栅一直正常，也检测不到触发信号，会存在极大的安全隐患。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种光栅新型交流驱动输出电路，具有极大地提升***抵抗故障的能力，有效地避免严重事故的发生的优点。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种光栅新型交流驱动输出电路，包括与MCU脉冲方波信号发射端连接的交流驱动电路，交流驱动电路包括电容C1、电容C2、电阻R1、电阻R2、电阻R3和稳压二极管D1，电容C1的一端和MCU连接，电容C1的另一端连接二极管D1和接地的电阻 R2并联接口，电容C1起到交流耦合的作用，隔离直流并将交流信号耦合过来，电阻R2给电容C1提供一个冲放电的电流路径，电容C1和电阻R2形成了一个简单的高通滤波器，只不过截止频率也会受到后端阻容器件的影响，前端MCU提供一个0V至3.3V翻转的高频方波信号，此信号经过电容C1后，变成以0电平为中心对称的-1.65V至+1.65V翻转的方波信号；
所述的二极管D1构成半波整流，使得前面去除直流的方波信号的负半周被阻挡，只通过了正半周，此正半周信号类似于方波，只不过幅度比原始方波信号的一半略低；
所述的电阻R1的另一端连接在三级管Q1的基极，经过电容C2进行滤波，将重新得到直流信号，此直流信号值在1.2V～1.5V之间，完全能够驱动输出三极管Q1导通；
所述二极管D1的另一端与电阻R1和接地的电容C2、电阻R3并联口相接，三级管Q1的发射极接地，三级管Q1的集电极与保险丝F1连接，电阻 R1是输出三极管Q1的基极限流电阻，电阻R3是电容C2的放电回路，当前端没有信号过来时，电容C2上存储的电荷会通过电阻R3快速的释放掉，不再维持驱动三极管Q1的电压，三极管Q1将会在极短的时间延迟之后截止，当前端有信号过来，电容C2将被再次充电到1.2V～1.5V左右，以驱动三极管 Q1饱和导通。
进一步地，MCU提供的交流驱动电路的方波，在交流驱动电路整形滤波后得到高电平，驱动三极管Q1输出处于闭合状态，光栅被触发时，驱动信号变为直流低电平，经过交流驱动电路无法得到高电平，将处于断开状态，由此光栅输出有效被触发信号。
进一步地，在MCU程序跑飞，或者MCU本身硬件故障，都将导致驱动信号不再是方波，而是持续的高电平或者低电平，经过交流驱动电路无法得到有效信号，三极管Q1将处于断开状态，这个异常状态等同于触发信号，输出给外部设备的处理***。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
本光栅新型交流驱动输出电路，MCU提供的交流驱动电路的方波，在交流驱动电路整形滤波后得到高电平，驱动三极管Q1输出处于闭合状态，三级管Q1的光栅被触发时，驱动信号变为直流低电平，经过交流驱动电路无法得到高电平，三级管Q1将处于断开状态，由此光栅输出有效被触发信号，在 MCU程序跑飞，或者MCU本身硬件故障，都将导致驱动信号不再是方波，而是持续的高电平或者低电平，经过交流驱动电路无法得到有效信号，三极管Q1将处于断开状态，这个异常状态等同于触发信号，输出给外部设备的处理***，此电路由于交流驱动电路都是由常规电阻、电容、二极管等元器件组成，其电压电流规格远高于***工作电气范围，所以其本身具备优秀的可靠性，且成本低廉，大大提高***整体可靠性。
附图说明
图1为现有光栅直流驱动图；
图2为现有光栅驱动原理图；
图3为本实用新型的交流驱动图；
图4为本实用新型的交流驱动原理图；
图5为本实用新型的电压波形示意图。
图中：1、交流驱动电路。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚；完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图3-4，一种光栅新型交流驱动输出电路，包括与MCU脉冲方波信号发射端连接的交流驱动电路1，交流驱动电路1包括电容C1、电容C2、电阻R1、电阻R2、电阻R3和稳压二极管D1，电容C1的一端和MCU连接，电容C1的另一端连接二极管D1和接地的电阻R2并联接口，电容C1起到交流耦合的作用，隔离直流并将交流信号耦合过来，电阻R2给电容C1提供一个冲放电的电流路径，电容C1和电阻R2形成了一个简单的高通滤波器，只不过截止频率也会受到后端阻容器件的影响。
前端MCU提供一个0V至3.3V翻转的高频方波信号，此信号经过电容 C1后，变成以0电平为中心对称的-1.65V至+1.65V翻转的方波信号，二极管 D1构成半波整流，使得前面的MCU发出的方波信号中去除直流信号的负半周被阻挡，只通过了正半周，此正半周信号类似于方波，只不过幅度比原始方波信号的一半略低。
电阻R1的另一端连接在三级管Q1的基极，经过电容C2进行滤波，将重新得到直流信号，此直流信号值在1.2V～1.5V之间，完全能够驱动输出三极管Q1导通。
二极管D1的另一端与电阻R1和接地的电容C2、电阻R3并联口相接，三级管Q1的发射极接地，三级管Q1的集电极与保险丝F1连接，电阻R1是输出三极管Q1的基极限流电阻，电阻R3是电容C2的放电回路，当前端没有信号过来时，电容C2上存储的电荷会通过电阻R3快速的释放掉，不再维持驱动三极管Q1的电压，三极管Q1将会在极短的时间延迟之后截止，当前端有信号过来，电容C2将被再次充电到1.2V～1.5V左右，以驱动三极管Q1 饱和导通。
MCU提供的交流驱动电路1的方波，在交流驱动电路1整形滤波后得到高电平，驱动三极管Q1输出处于闭合状态，三级管Q1的光栅被触发时，驱动信号变为直流低电平，经过交流驱动电路无法得到高电平，三级管Q1将处于断开状态，由此光栅输出有效被触发信号，在MCU程序跑飞，或者MCU 本身硬件故障，都将导致驱动信号不再是方波，而是持续的高电平或者低电平，经过交流驱动电路1无法得到有效信号，三极管Q1将处于断开状态，这个异常状态等同于触发信号，输出给外部设备的处理***。
请参阅图5，此电路只在MCU前端提供高频方波驱动信号时，才能驱动三级管Q1导通闭合，如果前端提供的是持续的高电平或者低电平，甚至是很低频率的方波，都将被电容C1、电阻R2构成的高通滤波器给滤除掉，无法驱动三级管Q1工作。
光栅未检测到障碍物时，MCU提供方波驱动信号，经过上述驱动电路，驱动输出三级管Q1导通闭合，当检测到障碍物时，MCU不提供方波驱动信号，只提供低电平(高电平也可以)，三级管Q1截止断开。
如果MCU***异常，将不能维持方波信号的提供，此时三级管Q1将处于截止断开状态，将此异常等同于光栅触发信号提供给外部设备。
此电路由于交流驱动电路都是由常规电阻、电容、二极管等元器件组成，其电压电流规格远高于***工作电气范围，所以其本身具备优秀的可靠性，且成本低廉，大大提高***整体可靠性。
综上所述，本光栅新型交流驱动输出电路，MCU提供的交流驱动电路1 的方波，在交流驱动电路1整形滤波后得到高电平，驱动三极管Q1输出处于闭合状态，三级管Q1的光栅被触发时，驱动信号变为直流低电平，经过交流驱动电路无法得到高电平，三级管Q1将处于断开状态，由此光栅输出有效被触发信号，在MCU程序跑飞，或者MCU本身硬件故障，都将导致驱动信号不再是方波，而是持续的高电平或者低电平，经过交流驱动电路1无法得到有效信号，三极管Q1将处于断开状态，这个异常状态等同于触发信号，输出给外部设备的处理***，此电路由于交流驱动电路都是由常规电阻、电容、二极管等元器件组成，其电压电流规格远高于***工作电气范围，所以其本身具备优秀的可靠性，且成本低廉，大大提高***整体可靠性。
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披露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种光栅新型交流驱动输出电路，其特征在于，包括与MCU脉冲方波信号发射端连接的交流驱动电路(1)，交流驱动电路(1)包括电容C1、电容C2、电阻R1、电阻R2、电阻R3和稳压二极管D1，电容C1的一端和MCU连接，电容C1的另一端连接二极管D1和接地的电阻R2并联接口，电容C1起到交流耦合的作用，隔离直流并将交流信号耦合过来，电阻R2给电容C1提供一个冲放电的电流路径，电容C1和电阻R2形成了一个简单的高通滤波器，只不过截止频率也会受到后端阻容器件的影响，前端MCU提供一个0V至3.3V翻转的高频方波信号，此信号经过电容C1后，变成以0电平为中心对称的-1.65V至+1.65V翻转的方波信号；
所述的二极管D1构成半波整流，使得前面去除直流的方波信号的负半周被阻挡，只通过了正半周，此正半周信号类似于方波，只不过幅度比原始方波信号的一半略低；
所述的电阻R1的另一端连接在三级管Q1的基极，经过电容C2进行滤波，将重新得到直流信号，此直流信号值在1.2V～1.5V之间，完全能够驱动输出三极管Q1导通；
所述二极管D1的另一端与电阻R1和接地的电容C2、电阻R3并联口相接，三级管Q1的发射极接地，三级管Q1的集电极与保险丝F1连接，电阻R1是输出三极管Q1的基极限流电阻，电阻R3是电容C2的放电回路，当前端没有信号过来时，电容C2上存储的电荷会通过电阻R3快速的释放掉，不再维持驱动三极管Q1的电压，三极管Q1将会在极短的时间延迟之后截止，当前端有信号过来，电容C2将被再次充电到1.2V～1.5V左右，以驱动三极管Q1饱和导通。
2.根据权利要求1所述的一种光栅新型交流驱动输出电路，其特征在于，MCU提供的交流驱动电路(1)的方波，在交流驱动电路(1)整形滤波后得到高电平，驱动三极管Q1输出处于闭合状态，光栅被触发时，驱动信号变为直流低电平，经过交流驱动电路无法得到高电平，的三级管Q1将处于断开状态，由此光栅输出有效被触发信号。
3.根据权利要求1所述的一种光栅新型交流驱动输出电路，其特征在于，在MCU程序跑飞，或者MCU本身硬件故障，都将导致驱动信号不再是方波，而是持续的高电平或者低电平，经过交流驱动电路(1)无法得到有效信号，三极管Q1将处于断开状态，这个异常状态等同于触发信号，输出给外部设备的处理***。
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| CN201921877667.4U CN210954672U (zh) | 2019-11-03 | 2019-11-03 | 一种光栅新型交流驱动输出电路 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN110750066A (zh) * | 2019-11-03 | 2020-02-04 | 苏州时智电子科技有限公司 | 一种光栅新型交流驱动输出电路 |
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2019
- 2019-11-03 CN CN201921877667.4U patent/CN210954672U/zh active Active
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