CN109801458B - 一种能量倍增的能量控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种能量倍增的能量控制系统，包括若干个能量控制器，每一所述能量控制器包括MCU和均连接在MCU外围的升压模块、同步模块、隔离保护模块，在同一能量控制器内所述隔离保护模块还与升压模块电连接，每一所述能量控制器中的隔离保护模块通过高压脉冲线电连接，每相邻两个能量控制器中的同步模块电连接，每一所述能量控制器中的升压模块均接地。本发明能够根据现场环境需要灵活增减能量控制器，可热插拔，外网周界的能量也可随之改变，并且当一台设备损坏时，不影响另一台设备的工作，整个周界仍有打击效果，提高了周界的可靠性，提升了用户的安全体验，同时也降低了整体使用成本。
Description
技术领域
本发明涉及能量控制技术，特别涉及一种能量倍增的能量控制系统，适用于安防周界场所，凡使用有形的导线传输高压打击脉冲的电子围栏、牧场能量控制器等产品的场合均适用。
背景技术
电子围栏最早起源于欧洲的牧场，牧人为了放牧的需要，拉一根导线，通上脉冲电，就形成简单的电子围栏，使牲畜在一定范围内活动。当牛羊等碰到电子围栏的高压脉冲线，便会被电击退回，很好地起到“牧羊人”的作用，同时也防止圈外的大型动物或猛兽跑进来，对牧业的发展起到了较大的促进。此阶段的电子围栏行业上通称为牧场能量控制器，主要是阻挡打击功能。
电子围栏在引入中国后，国内厂家对该产品功能进行了深入扩展和挖掘，开始应用于社会公共安全领域如小区、学校、变电站、电厂、水厂、机场等场所，这时产品兼具了阻挡和报警功能，如断路、短路、触网、失电报警等，能更好的对周界进行管理。
现在产品的功能越来越多，但对于这个产品的核心功能“打击能量”却少有研究。现有产品单台机都是单独工作，且能量都是限定在一定范围内，比如5J、10J、15J等，一旦产品安装完成，后期需要增加周界长度、或是长期使用后周界环境变差需要增大能量时，就必须更换或定制设备，周期长，成本高，这样限制了产品的灵活性，并且一旦产品损坏，整个周界就会失去打击效果，造成安全威胁。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种能量倍增的能量控制系统。
为实现上述目的，本发明的具体方案如下：
一种能量倍增的能量控制系统，包括若干个能量控制器，每一所述能量控制器包括MCU和均连接在MCU外围的升压模块、同步模块、隔离保护模块，在同一能量控制器内所述隔离保护模块还与升压模块电连接，每一所述能量控制器中的隔离保护模块通过高压脉冲线电连接，每相邻两个能量控制器中的同步模块电连接，每一所述能量控制器中的升压模块均接地。
优选地，所述能量控制器还包括拓展模块，该拓展模块选自电压检测模块、状态显示模块、报警模块中的任意一个或多个。
优选地，所述能量控制器有两个，分别为第一能量控制器和第二能量控制器。
优选地，所述MCU采用型号为PIC16F877。
优选地，所述升压模块为升压器，所述升压器的原边一端连接输入电压，另一端通过高压脉冲开关和限流电阻连接MCU，所述升压器的副边与隔离保护模块电连接。
优选地，所述隔离保护模块采用高压二极管。
优选地，所述第一能量控制器的第一同步模块包括电阻R4、R5、R7和三极管Q4，所述电阻R4、R5串联后一端连接第一能量控制器中的第一MCU，另一端连接电源，所述电阻R4和R5的中点连接第二同步模块，所述三极管Q4的基极通过电阻R7连接第一MCU，发射极接地，集电极连接第二同步模块。
优选地，所述第二能量控制器的第二同步模块包括电阻R3、R6、R8和三极管Q3，所述电阻R3、R6串联后一端连接第二能量控制器中的第二MCU，另一端连接电源，所述电阻R3和R6的中点连接第一同步模块，所述三极管Q3的基极通过电阻R8连接第二MCU，发射极接地，集电极连接电阻R4和R5的中点，所述三极管Q4的集电极连接电阻R3和R6的中点，所述三极管Q3的集电极连接第一同步模块。
采用本发明的技术方案，具有以下有益效果：
本发明能够根据现场环境需要灵活增减能量控制器，可热插拔，外网周界的能量也可随之改变，并且当一台设备损坏时，不影响另一台设备的工作，整个周界仍有打击效果，提高了周界的可靠性，提升了用户的安全体验，同时也降低了整体使用成本。
附图说明
图1为本发明模块框图；
图2为本发明电路图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，对本发明进一步说明。
参照图1至图2，本发明提供一种能量倍增的能量控制系统，包括若干个能量控制器，每一所述能量控制器包括MCU和均连接在MCU外围的升压模块、同步模块、隔离保护模块，在同一能量控制器内所述隔离保护模块还与升压模块电连接，每一所述能量控制器中的隔离保护模块通过高压脉冲线电连接，每相邻两个能量控制器中的同步模块电连接，每一所述能量控制器中的升压模块均接地。
所述能量控制器还包括拓展模块，该拓展模块选自电压检测模块、状态显示模块、报警模块中的任意一个或多个。
所述能量控制器有两个，分别为第一能量控制器和第二能量控制器。
所述MCU采用型号为PIC16F877。
所述升压模块为升压器，所述升压器的原边一端连接输入电压，另一端通过高压脉冲开关和限流电阻连接MCU，所述升压器的副边与隔离保护模块电连接。
所述隔离保护模块采用高压二极管。
所述第一能量控制器的第一同步模块包括电阻R4、R5、R7和三极管Q4，所述电阻R4、R5串联后一端连接第一能量控制器中的第一MCU，另一端连接电源，所述电阻R4和R5的中点连接第二同步模块，所述三极管Q4的基极通过电阻R7连接第一MCU，发射极接地，集电极连接第二同步模块。
所述第二能量控制器的第二同步模块包括电阻R3、R6、R8和三极管Q3，所述电阻R3、R6串联后一端连接第二能量控制器中的第二MCU，另一端连接电源，所述电阻R3和R6的中点连接第一同步模块，所述三极管Q3的基极通过电阻R8连接第二MCU，发射极接地，集电极连接电阻R4和R5的中点，所述三极管Q4的集电极连接电阻R3和R6的中点，所述三极管Q3的集电极连接第一同步模块。
本发明的工作原理为：
参照图1，MCU为产品的核心，负责协调各部分电路工作；升压模块用于产生高压脉冲信号；同步模块负责检测外来的同步信号，当检测到有同步信号时，本机即做为从机接受同步信号，同时同步控制升压模块产生高压脉冲信号，当检测到无同步信号时，本机就作为主机，定时通过同步模块发送同步信号给其它设备；隔离保护模块用于防止一台设备损坏时影响另一台的正常工作，其它功能模块包括电压检测、状态显示、报警中的一种或多种。
以A机为例，其中T1为升压器，将输入电压VCC升压；D1为10KV的高压二极管，完成隔离保护功能；同步电路由R4、R5、R7、Q4组成；U1为MCU，优选为PIC16F877；Q1为高压脉冲开关；R2为限流电阻，B机中元件与A机的对应。A机与B机中MCU的RB1与RB0/INT上的信号交叉连接，以相互检测同步信号，其中RB0/INT使用其中断功能，以便接收到同步信号后MCU能快速响应。A机与B机的高压脉冲输出均对应并接。
当设备上电后，假设A机U1的RB0/INT脚未检测到低电平，则A机经过约3.5S后成为主机，设备正常工作时，每隔一定时间(通常为1-3S)通过U1的RB2脚输出一个开关信号，使Q1打开，VCC电压通过T1升压，并通过D1输出一个高压脉冲，在U1的RB2输出信号的同时将RB1脚置高，使Q4的集电极置为低电平，输出同步信号。
当B机上电后，假设U2的RB0/INT脚检测到了低电平，则设备自动进入从机模式，在此模式下，当RB0/INT接收到了低电平信号时，MCU立即响应，同时在RB2脚上输出一个高电平，打开Q2，VCC电压通过T2升压，并通过D2输出一个高压脉冲。
这样A机与B机的高压脉冲即可同时输出，两者的误差时间仅为电路器件的延时，几乎可忽略不计，这样即完成了A机的高压脉冲与B机制高压脉冲的叠加。当有更多设备接入时，每相邻两个设备中的同步模块电连接，选择一台设备成为主机，接收到同步信号的其它设备成为从机，输出高压脉冲与主机同步输出。
图2中的D1与D2为隔离保护的高压二极管，当并接的设备中有一台有问题时，其它设备不会有电流流入有故障的设备，起到隔离作用，使整个外网仍能正常工作。若是作为主机的设备损坏，则其他从机中最先检测到同步信号变化的，经过约3.5S后发送同步信号出来，变为新的主机，其他从机以此主机的同步信号重新协调工作。
主机定时输出高压脉冲，同时发出同步信号，从机采用中断方式检测同步信号，一旦检测到立即输出高压脉冲，从而实现主机、从机同时输出高压脉冲，达到能量倍增的效果。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的保护范围内。
Claims (1)
1.一种能量倍增的能量控制系统，其特征在于，包括若干个能量控制器，每一所述能量控制器包括MCU和均连接在MCU外围的升压模块、同步模块、隔离保护模块，在同一能量控制器内所述隔离保护模块还与升压模块电连接，每一所述能量控制器中的隔离保护模块通过高压脉冲线电连接，每相邻两个能量控制器中的同步模块电连接，每一所述能量控制器中的升压模块均接地；
所述能量控制器有两个，分别为第一能量控制器和第二能量控制器；
所述第一能量控制器的第一同步模块包括电阻R4、R5、R7和三极管Q4，所述电阻R4、R5串联后一端连接第一能量控制器中的第一MCU，另一端连接电源，所述电阻R4和R5的中点连接第二同步模块，所述三极管Q4的基极通过电阻R7连接第一MCU，发射极接地，集电极连接第二同步模块；
所述第二能量控制器的第二同步模块包括电阻R3、R6、R8和三极管Q3，所述电阻R3、R6串联后一端连接第二能量控制器中的第二MCU，另一端连接电源，所述电阻R3和R6的中点连接第一同步模块，所述三极管Q3的基极通过电阻R8连接第二MCU，发射极接地，集电极连接电阻R4和R5的中点，所述三极管Q4的集电极连接电阻R3和R6的中点，所述三极管Q3的集电极连接第一同步模块；
所述能量控制器还包括拓展模块，该拓展模块选自电压检测模块、状态显示模块、报警模块中的任意一个或多个；
所述MCU采用型号为PIC16F877；
所述升压模块为升压器，所述升压器的原边一端连接输入电压，另一端通过高压脉冲开关和限流电阻连接MCU，所述升压器的副边与隔离保护模块电连接；
所述隔离保护模块采用高压二极管；
每相邻两个能量控制器设备中的同步模块电连接，选择一台能量控制器设备成为主机，接收到同步信号的其它能量控制器设备成为从机，输出高压脉冲与主机同步输出；
若是作为主机的能量控制器设备损坏，则其他从机中最先检测到同步信号变化的，经过约3.5S后发送同步信号出来，变为新的主机，其他从机以此主机的同步信号重新协调工作；
主机定时输出高压脉冲，同时发出同步信号，从机采用中断方式检测同步信号，一旦检测到立即输出高压脉冲，从而实现主机、从机同时输出高压脉冲，达到能量倍增的效果。
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