一体化X射线安检设备电源管理系统的制作方法

本发明涉及安检设备技术领域，具体涉及一体化x射线安检设备电源管理系统。

背景技术：

现有的用于行李检测的x射线安检机的供电系统均为交流市电，这就要求当意外情况发生时，安检机能提供相应的保护，防止人身、设备的损坏和对供电系统的冲击；此外，为满足安规要求，并使安检机正常工作，其内部各组件上电及断电的顺序具有严格的时序要求。安检机的电源管理及分配系统即用于完成这一功能，其可靠性要求很高现有的电源管理及分配系统一直采用接触器和继电器等配电器件组合而成，接线端子及内部配线复杂，占用了设备的较大空间，且功能单一，难以实现复杂时序要求。

图1是安检机电源系统现有设计示意。图中的skey是钥匙开关，son是二次启动开关，sint是x射线安全联锁装置，semg是紧急停止开关。k1是主接触器，用于接通设备各组件的供电，k2是用于接通x射线源和滚筒电机供电的接触器，k5是滚筒电机的启动继电器，st是电机的热保护开关。图1中的k4和k7由嵌入式测控软件驱动，k4用于实现软件关机，并屏蔽钥匙开关和启动按钮的操作；k7用于实现前文所述的“toffdelay”功能。

当钥匙开关接通，并按下son时，k1动作，接通机内计算机及测控板等的电源，嵌入式软件随即启动k7，接通其对应触点，用于保持机内计算机等组件的供电；当钥匙开关关闭时，k1断开，其辅助接点通知嵌入式测控软件，软件开启k4以屏蔽钥匙开关和启动按钮的操作，在延时“toffdelay”时间后，关闭k7和k4，其对应触点k7-1和k7-2断开，彻底切断相关组件的供电，并恢复钥匙开关和启动按钮的功能。

该系统存在如下问题：

a)由于k4和k7均由软件触发启动，当软件当机时，上述相关功能将无法可靠实现，不得不采用手动拉闸关机；

b)同样，由于k4由软件触发，系统断电后，k4-1触点即恢复接通状态，无法实现图1中的“tondelay”功能。在系统频繁开关机时，对机内组件无保护功能，甚至出现由于工控机本身存在关机延时无法开机的情况。

c)无法感知工控机系统是否已关机。即使工控机已完成关机，系统亦要等“toffdelay”时间到后才切断电源；或者即使工控机尚未完成关机，“toffdelay”时间到后电源亦被切断，致使工控机等组件受到电源冲击。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明旨在提供一体化x射线安检设备电源管理系统。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种一体化x射线安检设备电源管理系统，包括焊接在印刷电路板上的时序管理逻辑电路、机内计算机供电开关、x射线源供电开关、输送机供电开关、输送机启动开关和输送机换向开关；时序管理逻辑电路的操作电源由直流电源模块提供；所述机内计算机供电开关、x射线源供电开关、输送机供电开关、输送机启动开关和输送机换向开关均为继电器；所述机内计算机供电开关、x射线源供电开关、输送机供电开关由时序管理逻辑电路的输出控制。

进一步地，所述机内计算机供电开关、x射线源供电开关、输送机供电开关在一体化x射线安检设备上电后，由时序管理逻辑电路控制同时闭合；在发生一体化x射线安检设备断电操作时，由时序管理逻辑电路控制x射线源供电开关、输送机供电开关立即断开，机内计算机供电开关延时toff时间后断开；在一体化x射线安检设备断电操作发出至机内计算机供电开关断开期间及之后的ton时间内，一体化x射线安检设备上电操作被时序管理逻辑电路闭锁，机内计算机供电开关、x射线源供电开关、输送机供电开关不能被时序管理逻辑电路再次闭合。

进一步地，所述时序管理逻辑电路具有用于感知机内计算机关机状态的传感器，当一体化x射线安检设备处于断电过程中时，用于感知机内计算机关机状态的传感器感测到机内计算机完成关机后，由时序管理逻辑电路驱动，断开机内计算机供电开关。

进一步地，所述x射线源供电开关、输送机供电开关由一体化x射线安检设备的急停按钮和x射线安全联锁开关控制，当一体化x射线安检设备处于上电状态时，任一急停按钮或x射线安全联锁开关断开时，x射线源供电开关和输送机供电开关均断开，切断x射线源和输送机的供电，只有当全部急停按钮和x射线安全联锁开关闭合后，x射线源供电开关和输送机供电开关才重新闭合，恢复x射线源和输送机的供电。

进一步地，所述时序管理逻辑电路具有用以感知一体化x射线安检设备的急停按钮和x射线安全联锁开关状态的传感器，并将感知的状态以逻辑信号的方式通知外部电路。

进一步地，所述时序管理逻辑电路的输入端连接一体化x射线安检设备的电源闭锁钥匙开关和电源启动按钮；只有在电源闭锁钥匙开关处于闭合状态时，才可以通过电源启动按钮单次触发启动一体化x射线安检设备上电；当电源闭锁钥匙开关断开时，一体化x射线安检设备断电流程启动。

更进一步地，所述时序管理逻辑电路具有用以感知电源闭锁钥匙开关状态的传感器，并将这一状态以逻辑信号的方式通知外部电路。

更进一步地，所述时序管理逻辑电路具有外部数字逻辑电平输入端，当一体化x射线安检设备上电后，所述外部数字逻辑电平输入端触发启动一体化x射线安检设备断电流程。

进一步地，所述x射线源供电开关、输送机供电开关为同一个开关，同时控制对x射线源和输送机的供电。

本发明的有益效果在于：

1)本发明采用纯硬件逻辑，不会出现软件当机时k4和k7无法断开问题；

2)系统频繁开关机时，对机内组件有保护功能，消除由于工控机本身存在关机延时无法开机的情况。

3)可以感知工控机系统是否已关机。确保供电电源与工控机关机时间的同步，避免了工控机等组件受到电源冲击。

本发明为类似设备提供一种小体积低成本高性能的电源管理系统，安全、可靠地保障设备的功能实现和稳定运行。

附图说明

图1为现有的电源管理系统的原理框图；

图2为本发明实施例1的电源管理系统的原理框图。

图3为本发明实施例2的电源管理系统的原理框图。

图4为本发明实施例1中时序管理逻辑电路的原理框图。

图5为本发明实施例1的动作时序图一。

图6为本发明实施例1的动作时序图二。

图7为本发明实施例1中机内计算机关机感知功能的动作时序图；

图8为本发明实施例1中电源启动按钮状态的检测单元的电路原理图；

图9为本发明实施例1中电源闭锁钥匙开关状态的检测单元的电路原理图；

图10为本发明实施例1中延时关机单元的电路原理图；

图11为本发明实施例1中关机闭锁单元的信号输入电路原理图

图12为本发明实施例1中关机闭锁单元的电路原理图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明作进一步的描述，需要说明的是，本实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围并不限于本实施例。

实施例1

本实施例提供一种一体化x射线安检设备电源管理系统，如图2所示，包括直流电源模块1、电源闭锁钥匙开关2、电源启动按钮3、x射线安全联锁开关4、急停按钮5、输送机温度保护开关6、时序管理逻辑电路13、x射线源供电开关16、x射线源17、输送机启动开关18、输送机19、机内计算机供电开关20、机内计算机21、输送机供电开关29；

图2中，虚线框内元部件均组装在同一块印刷电路板上；直流电源模块1和关机闭锁继电器触点k4-1连接，用于提供操作电源，所述关机闭锁继电器触点k4-1依次与电源闭锁钥匙开关2、电源启动按钮3、x射线安全联锁开关4、急停按钮5串联后连接并联的继电器线圈一k1和继电器线圈二k2；所述输送机温度保护开关6串接继电器线圈五k5后并联在继电器线圈一k1两端，继电器线圈六k6上端接直流电源模块1的正极端，下端串接外部输送机换向控制信号线30；

所述输送机19依次串接输送机换向开关、输送机启动开关18、输送机供电开关29后与交流220v电源并联；输送机换向开关包括并接的触点一k6-1和触点二k6-2，所述输送机19串联并接的触点一k6-1和触点二k6-2；x射线源17串接射线源供电开关16后与交流220v电源并联；机内计算机21及显示器、嵌入式板卡等供电端串接机内计算机供电开关20后与交流220v电源并联；所述机内计算机供电开关20包括有并接的触点k7-1和触点二k7-2；当外部输送机换向控制信号线30接直流电源模块1的负极端时，继电器线圈六k6通电，输送机换向开关的触点一k6-1断开，触点二k6-2闭合，完成输送机19换向；电源闭锁钥匙开关状态信号线7和电源启动按钮状态信号线8的一端分别连接于所述电源闭锁钥匙开关2的后端和电源启动按钮3的后端，且另一端均连接于所述时序管理逻辑电路13；所述时序管理逻辑电路13通过所述机内计算机供电开关控制信号线11连接于机内计算机供电开关20；所述时序管理逻辑电路13通过关机闭锁开关控制信号线12连接于关机闭锁继电器触点k4-1；所述时序管理逻辑电路13连接外部数字逻辑电平输入信号线15。

当所有开关均处于闭合状态时，电源闭锁钥匙开关2闭合，电源启动按钮3闭合瞬间，继电器线圈一k1、继电器线圈二k2、继电器线圈五k5即通电，x射线源供电开关16、输送机供电开关29、输送机启动开关18即闭合；与电源启动按钮3并联的继电器触点k1-1并联在电源启动按钮3两端，当启动按钮松开后，自保持继电器线圈一k1、继电器线圈二k2、继电器线圈五k5的操作供电；当关机闭锁继电器触点k4-1、电源闭锁钥匙开关2、x射线安全联锁开关4、急停按钮5中的任一个断开时继电器线圈一k1、继电器线圈二k2、继电器线圈五k5失电，x射线源供电开关16、输送机供电开关29断开，切断x射线源17和输送机19的供电；时序管理逻辑电路13通过检测电源闭锁钥匙开关状态信号线7和电源启动按钮状态信号线8传递的信号状态，以图5-6的时序向机内计算机供电开关20输出机内计算机供电开关控制信号，控制机内计算机供电开关20开合；当电源闭锁钥匙开关2闭合后，电源启动按钮3闭合时，时序管理逻辑电路13输出机内计算机供电开关控制信号为高电平，控制机内计算机供电开关20的触点k7-1和k7-2闭合，机内计算机21得电；当关机闭锁继电器触点k4-1或电源闭锁钥匙开关2断开时，时序管理逻辑电路13延时toff时间后，输出机内计算机供电开关控制信号为低电平，机内计算机供电开关20断开，机内计算机失电，同时，输出关机闭锁开关控制信号为高电平，断开所述关机闭锁继电器触点k4-1，闭锁电源闭锁钥匙开关2和电源启动按钮3的再次闭合动作，延时toff时间+ton时间后，接通关机闭锁继电器触点k4-1，消除开机闭锁；当设备处于开机状态、外部数字逻辑电平输入信号为低电平时，断开关机闭锁继电器触点k4-1，启动上述关机流程，实现外部信号的远程关机操作；其全部动作时序如图5和图6所示。

进一步地，如图2、4所示，所述时序管理逻辑电路13包括关机锁闭单元28、延时关机单元27、联锁开关状态检测单元22、急停按钮状态检测单元23、电源闭锁钥匙开关状态的检测单元24、电源启动按钮状态的检测单元25、机内计算机关机状态检测电路26；所述联锁开关状态检测单元22通过联锁开关状态信号线9连接于x射线安全联锁开关4的后端，用于向外电路输出联锁开关状态信号；所述急停按钮状态检测单元23通过急停按钮状态信号线10连接急停按钮5的后端，用于向外电路输出急停按钮状态信号；电源闭锁钥匙开关状态的检测单元24通过所述电源闭锁钥匙开关状态信号线7连接于所述电源闭锁钥匙开关2的后端，所述电源启动按钮状态的检测单元25通过电源启动按钮状态信号线8连接于电源启动按钮3的后端，所述机内计算机关机状态检测电路26通过机内计算机关机状态信号线14连接于机内计算机21；所述电源闭锁钥匙开关状态的检测单元24、电源启动按钮状态的检测单元25、机内计算机关机状态检测电路26均连接于所述延时关机单元27的输入端；延时关机单元27的输出端通过机内计算机供电开关控制信号线11连接于所述机内计算机供电开关20；外部数字逻辑电平输入信号线15和延时关机单元27的输出端连接于关机闭锁单元28的输入端，关机闭锁单元28的输出端通过关机闭锁开关控制信号线12连接于所述关机闭锁继电器触点k4-1。

如图8所示，通过检测电源启动按钮3一端的电压状态，得到电源启动按钮状态信号8，通过比较器lm339n1b形成标准电平信号40作为图9中d触发器d5(cd4013)的时钟输入端；同样方法得到的电源闭锁钥匙开关状态信号7作为d5的d端输入信号，电源闭锁钥匙开关2闭合后，电源启动按钮闭合的瞬间，电源闭锁钥匙开关状态信号7的高电平被d5锁定输出，其输出信号41作为图10中计时器d1(cd4541)的手动复位输入，d1的q脚输出在复位时输出高电平，通过场效应管v1,驱动机内计算机供电开关20，从而形成图5和图6中的机内计算机供电开关20的开机时序。图10中，为了正常驱动机内计算机供电开关20，d1的q/qsel脚接高电平，从而将q脚的初始状态设定为高电平；d1的mode脚接地，选择单定时输出方式；ar脚接高电平，不允许自动复位，单独由mr脚控制d1的复位和计时启动。由于信号41的初始值为低电平，在系统上电时d1的q脚存在短暂的高电平输出，会引发机内计算机供电开关20的误动，图10中的信号44采用电容下拉，在上电时为低电平，从而屏蔽了d1的q脚高电平，将v1可靠关断，防止了上电瞬间机内计算机供电开关20动作。当电源闭锁钥匙开关2断开时，电源闭锁钥匙开关状态信号7的低电平通过d4复位d5，信号41变为低电平，从而启动d1计时器，在计时时间到之前，d1的q脚始终保持高电平，确保机内计算机供电开关20处于得电状态，保持安检设备机内计算机21等组件的供电；钥匙开关2断开时，电源闭锁钥匙开关状态信号7同时传送给机内计算机21，触发机内计算机21关机；当d1定时时间toff时间到后，d1的q脚输出低电平，机内计算机供电开关20失电，切断机内计算机21等组件的供电。

机内计算机21的关机时间一般在10秒左右，本实施例中设定toff为20秒。因此图10中rtc、ctc的取值分别为13.3kω和0.01μf，设置d1的振荡周期为0.305ms。机内计算机关机状态信号14取自机内计算机21串行输出口，开机状态下为高电平，d2输出端导通，d1的a脚和b脚均接高电平，计时周期数为65536，计时时间为20秒；当d1计时过程中，机内计算机21完成关机时，机内计算机关机状态信号14转为低电平，d2输出端关断，d1的b脚被拉至低电平，d1的计时周期数由65536转为256，根据cd4541的工作原理，由此刻起不超过256个周期(即0.305ms*256＝78.125ms)后，完成计时，d1的q脚输出低电平，关闭机内计算机供电开关20，此时的延时时间“toff”即为图7中的t1(机内计算机21实际关机时间，小于20秒)；当机内计算机21死机，不能自主关机时，d1将持续计时65536个振荡周期数，即延时时间“toff”为20秒后，关闭机内计算机供电开关20，切断机内计算机21等组件的供电。

图12中的d3为计时器cd4541，关机闭锁继电器触点k4-1由场效应管v4驱动。为了正常驱动k4-1，类似于d1，d3的q/qsel脚接高电平，从而将q脚的初始状态设定为高电平。d3的mode脚接地，选择单定时输出方式；ar脚接高电平，不允许自动复位，单独由mr脚的信号43控制d3的复位和计时启动。系统上电时，如图11所示，电源闭锁钥匙开关状态信号7电平高于信号电平42，n1输出信号43为低电平，当钥匙开关2接通，启动按钮3按下后，信号7和信号42电平同时升高，但信号7电平仍高于信号42电平，故n1输出信号43保持在低电平，k4-1保持接通；当电源锁闭钥匙开关2断开，信号7的低电平(或者外部数字逻辑电平输入信号15的低电平)致使n1的“-”脚电平低于信号42电平，n1输出信号43变为高电平，复位d3；d3的q脚输出高电平，信号45(其作用同于前述的信号44)此时亦上升为高电平，故此时，v4导通，信号12转为低电平，断开k4-1，屏蔽电源闭锁钥匙开关2和电源启动按钮3的再次闭合启动；当机内计算机21完成关机后，信号42变为低电平，n1输出信号43恢复为低电平，从而启动d3计时器，在计时时间到之前，d3的q脚始终保持高电平，确保k4-1处于断开状态，保持对电源闭锁钥匙开关2和电源启动按钮3再次闭合启动的屏蔽，当d3定时时间ton时间到后，d3的q脚输出低电平，k3失电，解除启动屏蔽，设备可通过电源闭锁钥匙开关2和电源启动按钮3再次启动上电。

ton的设定类似于t1，机内计算机21的开机时间间隔一般要求在3秒左右，故此处设定ton为5秒。故d3的a脚和b脚均接高电平，计时周期数置为65536，图12中rtc、ctc的取值分别为10kω和0.01μf，振荡周期设为0.229ms。

实施例中，联锁开关状态检测单元22和急停按钮状态检测单元23的实现电路同于图8，采用监测联锁开关4和急停按钮5的电源输出端电压实现状态检测。

实施例2

本实施例和实施例1基本相同，与实施例1的差别主要在于，如图3所示，输送机19相继串接输送机换向开关k6-1(并接k6-2)和输送机启动开关18后与x射线源17并联，输送机19和射线源17由同一供电开关16控制供电。供电开关16为继电器k1的动合触点，在这一实施例中，取消了k2的使用。

对于本领域的技术人员来说，可以根据以上的技术方案和构思，给出各种相应的改变和变形，而所有的这些改变和变形，都应该包括在本发明权利要求的保护范围之内。