CN102157910B - 一种检测装置与方法及使用该装置或方法的负载 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电子控制与调节领域，提供了一种检测装置与方法及使用该装置或方法的负载。所述的装置包括：PTC模块M102，用于交流负载模块M103工作异常时的保护；过零获取模块一M104，用于获取交流电一输入端的过零状态检测信号；过零获取模块二M106，用于获取流经PTC模块M102的交流电另一端过零状态检测信号；控制模块M105，用于过零检测状态信号的获取，通过对比具有PTC器件电路的交流负载两端的过零状态判断交流负载是否工作正常，如异常则关闭电源或者警报。本发明的有益效果是：能快速、准确的判断交流负载是否工作异常，无论其工作在全功率、半功率（隔波）、斩波工作状态下，均可实现。

Description

一种检测装置与方法及使用该装置或方法的负载

技术领域

本发明涉及电子控制与调节领域，尤其涉及一种特定条件下对大功率负载的工作状态进行检测并对其进行安全控制的装置，方法与使用该装置或方法的负载。

背景技术

PTC温度保护开关经常使用于交流负载的安全控制领域，特别是大功率发热体、马达的产品经常会用到PTC温度保护开关，主要目的是当产品出现异常现象时，PTC温度保护开关起到保护作用。例如：暖风机出风口被堵塞，持续工作，导致发热丝过热；搅拌机长时间超载工作，引起马达过热等现象。

然而PTC温度保护开关在特定条件下，还会闭合，用户没有排除故障的情况下，为了避免PTC温度保护开关的双金属片再次闭合，单纯使用PTC温度保护开关没有很好地保护以上现象。

为了提醒用户排除产品故障，或者让系统做出反应或自动调整保护产品，以免造成其它不良伤害，就需要系统及时准确的检测PTC温度保护开关是否动作。一般采用的方式：1、利用过零检测，直接判断是否有过零信号，其不足之处是只有在负载全导通的情况下，才能进行检测，在半功率或者斩波的情况下，该方法无法实现。2、利用过零检测的交流过零高低电平的脉宽是否一致。其不足之处：容易出现误检测的现象，且检测时间延时较长。3、检测负载电流，检测负载电流大小，确认负载是否在正常工作，其不足之处在于对电路设计、器件选型要求较高。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，本发明提供了一种检测装置，所述的装置包括可控开关M101，用于对交流电电源输入的开关控制；PTC模块M102，用于交流负载异常工作的保护；过零获取模块一M104，用于获取交流电一输入端的过零检测信号；过零获取模块二M106，用于获取流经PTC器件交流电另一输入端的过零检测信号；控制模块M105，并且控制模块M105分别连接可控开关M101，过零获取模块一M104，过零获取模块二M106，用于对过零检测状态信号的获取，对电路工作状态的判断与负载的控制；报警模块M107，所述报警模块M107与所述控制模块M105连接，用于当电路工作异常时输出警报。

所述的可控开关为可控硅或者继电器，所述的控制模块M105可以是单片机或者可编程逻辑器件或者PC机。

本发明提供了一种交流负载工作状态检测方法，所述的方法包括如下步骤：

获取输入交流电一输入端的过零状态；

判断交流电输入是否在特定半波，如是则继续进行检测，如否则返回并在下一时钟周期重新检测；

获取流经PTC器件交流电另一输入端的过零状态B；

对比A、B状态，判断负载是否工作正常，如果正常则返回并在下一时钟周期重新检测，否则关闭负载电源或/和发出警报。

本发明还提供一种负载，该负载使用所述的装置或/和方法对其工作状态检测与安全控制。

本发明利用简单的电路设计，对大功率负载设备的工作状态进行检测，可以快速、准确的实现对大功率负载的工作状态的检测并实现电路的安全控制，当电路工作异常时候，PTC器件起到保护作用而呈高阻状态，进而改变了电路被测电位点的相位。本发明通过对负载两端过零状态是否一致的检测，判读交流负载是否工作异常，无论其工作在全功率、半功率(隔波)、斩波工作状态下，均可实现。

附图说明

图1是本发明提供的检测装置的结构模块图；

图2是本发明提供的检测方法流程示意图；

图3是本发明实施例提供的具体电路图。

具体实施方式

下面结合附图说明及具体实施方式对本发明进一步说明。

如图1所示为本发明提供的检测装置的模块图。本发明通过检测交流负载两端的过零状态，即在一个时间点，获取负载两端代表当前相位的正负电平，通过逻辑关系，判断交流负载是否工作异常，进而关闭电源或者警报。作为本发明提供的实施例，本发明所述的交流电指的是家用市电。

该装置包括可控开关M101，与交流负载串联再连接火线的PTC模块M102，用于检测交流市电零线过零状态的过零获取模块一M104，用于检测流经PTC模块的交流电火线过零状态的过零获取模块二M106，控制模块M105分别与过零获取模块一M104，过零获取模块二M106连接，用于获取其在一时间点各自的过零状态，控制模块还与可控开关M101，报警模块M107连接，用于当控制模块判断交流负载工作异常时，作出关闭电源输入或者报警或同时关闭电源和/或报警等。

控制系统完成启动并初始化后，系统控制可控开关打开电源，大功率负载开始工作，通过检测与交流零线直接连接的过零获取模块一M104的高低电平状态，判断其是否在正半波工作，如在负半波状态下，则返回重新检测，如该状态在正半波状态下，则进一步获取过零获取模块二M106的过零状态。

如负载模块M103工作正常，PTC器件M102工作在正常状态下，市电加在负载模块M103两端，通过过零获取模块一M104检测的过零状态A与通过过零获取模块二M106检测的过零状态B应该相反，分别显示为高电平与低电平。

如负载模块工作异常，在PTC器件处于高阻保护状态下，交流电压加在PTC器件两端，引起过零获取模块二检测的电位相位的改变，通过过零检测一M104检测的过零状态A与通过过零检测二M106检测的过零状态B应该一致，即过零获取模块一的检测的电位为高电平情况下，过零检测模块二处检测的电位为高电平。

此外控制系统还通过多次采集数据，在多个交流半波中多次采样，作出负载是否在异常工作状态的判断，如异常则快速反应，作出报警、关闭负载输出、显示闪烁等系列系统处理操作。

如图2所示为发明提供的检测方法流程示意图。

在步骤S201中，装置完成初始化工作，包括控制模块向可控开关M101发送控制指令，确认其正常工作。

在步骤S202中，获取交流电火线或零线的过零状态，在本发明提供的实施例中，该过零检测模块获取的是交流电零线的过零状态A，该过零状态作为判断交流负载负载是否正常工作的参照状态。

在步骤S203中，根据步骤S202获得的过零状态判断交流电是否处于特定的半波，在本发明提供的实施例中，判断交流电零线是否处于正半波，如果不是处于正半波则返回，并在下一时钟周期重新检测，如果处于正半波，则继续进行步骤S204。

在步骤S204中，通过和步骤S203同样的方法获取交流负载与PTC器件间电位的过零状态B。

在步骤S205中，通过获取的过零状态A与过零状态B判断交流负载是否处于异常工作状态，如工作正常，则退出，并在下一个时钟周期重新检测，否则执行S206步骤。

在步骤S206中，采取关闭负载电源或者发出警报等。

该判断逻辑如下表所示：

如图3为本发明实施例提供的具体电路图。

单片机分别连接两个过零检测模块，该两过零检测模块结构一致，下面以过零检测模块一作为说明。如图3，电位点M为中电阻R2，R4间的电位点，电位点N为电阻R6与单片机控制模块之间的电位点。该检测模块在于检测交流电零线输入经过电阻R4后电位点M的过零状态，串联的分压电阻R5，R6一端与被测电位点M连接，另一端与单片机一端口连接，并且在电位点N点处设置滤波电容C4，并且C4另一端接地，此外，在电位N点处还设置用于电压钳位的第一二极管与第二二极管，并且第一二极管正极接地，负极连接电位点N，第二二极管正极接电位点N，负极连接钳位电压。

如图所示，该电路还设置为该装置提供直流电源的电源模块，该电源模块采用半波整流的方法获得装置所需的5V电源。

如图所示，本发明的实施例的可控开关为可控硅，该可控硅的控制端与单片机的一端口连接，用于单片机对其开关状态的控制。可控硅的一端连接交流市电的火线，另一端连接PTC器件，再连接交流负载，该交流负载一般为大功率负载设备，如马达，发热丝等，本发明的实施例为大功率发热丝。

PTC器件在电流过大或者使用过长时候，当发热至温度超过一定值后变为高阻状态，进而保护交流负载，另一方面也改变了过零获取模块二M106的测试点的交流电相位，本装置根据该点过零点是否与输入零线的过零点是否不一致来检测交流负载的工作状态，如工作异常，则采取切断电源、发出警报等措施进一步保护电路与电力不被损坏。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种检测装置，其特征在于，所述的装置包括：PTC模块（M102），用于交流负载模块（M103）工作异常时的保护；过零获取模块一（M104），用于获取交流电一输入端的过零状态检测信号；过零获取模块二(M106)，用于获取流经PTC模块（M102）的交流电另一端过零状态检测信号；控制模块(M105)，分别连接过零获取模块一（M104），过零获取模块二(M106)，用于通过对负载两端过零状态是否一致的检测，判读交流负载是否工作正常，进而控制负载电源的开关；所述交流电另一端与所述PTC模块（M102）的一端连接，所述PTC模块（M102）的另一端分别与所述交流负载模块（M103）的一端及所述过零获取模块二(M106)的一端连接，所述交流负载模块（M103）的另一端与所述交流电一输入端连接。

2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述的装置还包括：可控开关（M101），与控制模块(M105)连接并与交流负载模块（M103）串联，用于对交流电输入的开关控制；报警模块（M107），与所述控制模块（M105）连接的，用于当电路工作异常时发出警报。

3.根据权利要求2所述的检测装置，其特征在于：所述的控制模块(M105)是单片机或者可编程逻辑器件或者PC机，所述的可控开关（M101）为可控硅或者继电器。

4.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于：所述的交流电为家用市电，并且过零获取模块一（M104）获取的是市电零线的过零状态，所述的过零获取模块二(M106)获取的是市电火线的过零状态。

5.根据权利要求1至4任一项所述的检测装置，其特征在于：所述的过零获取模块一（M104）包括分别与电位点N连接的分压电阻，滤波电容，用于电压钳位的第一二极管与第二二极管；并且第一二极管正极接地，负极连接电位点N，第二二极管正极接电位点N，负极连接钳位电压，电位点M为被测电位点，所述交流电一输入端与电阻R4的一端连接，所述电阻R4的另一端与所述电位点M连接，所述分压电阻包括串联的电阻R5和R6，所述电阻R5的一端与所述电位点M连接，电阻R5的另一端与所述电阻R6的一端连接，电阻R6的另一端与所述控制模块一端口连接，所述滤波电容另一端接地，所述电位点N为电阻R6与所述控制模块之间的电位点，过零获取模块二(M106)也有同样的结构。

6.一种检测方法，所述的方法包括：

601、 获取输入交流电一输入端的过零状态A；

602、 获取流经PTC器件的交流电另一输入端的过零状态B；

603、 对比A、B状态，判断负载是否工作正常，如果工作异常则关闭负载电源或/和发出警报；

所述的602步骤之前还包括：判断交流电输入是否在特定半波，如果是，则继续进行检测，如果否，则退出并在下一时钟周期重新检测。

7.如权利要求6所述的检测方法，其特征在于：所述的关闭负载电源，具体为控制模块（M105）向可控开关（M101）输出控制信号关闭电源，该可控开关为可控硅或者继电器。

8.一种负载，其特征在于：所述的负载使用如权利要求1至5任一项所述的装置进行状态检测与安全控制。

9.如权利要求8所述的负载，其特征在于：所述的负载使用如权利要求6至7任一项所述的方法进行状态检测与安全控制。

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