CN103728556B - 一种开关状态信号采集方法及开关状态信号采集电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种设备状态信号采集方法及采集电路。一种开关状态信号采集方法，通过感抗检测电路，检测反映继电器半组空接点断开与闭合状态的检测线圈的电感量和损耗，通过振荡电路的起振与否，获得继电器状态的相关信号；一种开关状态信号采集电路，检测线圈包括两组绕组，两者通过磁芯进行磁场耦合，其中一组连接于继电器的半组空接点，另一组输出连接感抗检测电路；所述感抗检测电路输出端连接信号转换电路，所述信号转换电路输出与继电器状态对应的开关量信号。本发明开关状态信号采集方法及电路，与被测设备只有一点电接触，无电压、电流的联系，不衰减设备的电压和电流，对设备无影响。容易实现，电路结构简单，结果准确可靠，安全性高。
Description
技术领域
本发明涉及一种设备状态信号采集方法及采集电路，采用基于继电器或接触器等开关器件的半组空接点，实现继电器或接触器等的开关状态信号采集。可用于铁路信号设备的开关量信号采集。
背景技术
在铁路通信信号监测以及机电控制领域，通常需要监测设备的工作状态，以确保设备工作正常。在设备信号监测采集时，需要监测继电器状态。继电器作为信号传递及动作执行的重要设备，常常是需要作为状态监控的对象之一。目前，在信号采集时，对于反映继电器状态的开关量，通常采用继电器空接点进行信号采集，但是在一些特殊情况下，如铁路信号联锁电路中，表征继电器状态的接点已全部使用，继电器无空接点可以采集，因此无法使用该方法进行继电器状态的信号采集，而如果因此不进行继电器状态的监测，必然导致开关量信息采集不全，易造成监测信号甚至关键信号缺失。
另外，采用继电器线圈电压、电流实现开关量采集的方法，或者改造既有设备电路均存在成本较高、施工困难，甚至具有一定的安全隐患的缺陷。
发明内容
本发明开关状态信号采集方法及开关状态信号采集电路，利用继电器半组空接点，实现了继电器状态的信号采集。该开关信号（继电器状态）采集方法及电路，实现了继电器状态的采集，与既有电路仅一点电接触，无电压、电流的联系，对既有设备无影响。
本发明所采用的技术方案是：
一种开关状态信号采集方法，利用被测继电器的未使用的半组空接点，通过感抗检测电路，检测反映继电器半组空接点断开与闭合状态的检测线圈的电感量和损耗，通过振荡电路的起振与否，获得继电器状态的相关信号，通过信号转换电路形成反映继电器状态的信号，实现针对半组空接点的继电器状态的采集。
所述的开关状态信号采集方法，所述检测线圈包括两组绕组，一组绕组连接于继电器的半组空接点，另一组绕组连接于感抗检测电路，两者通过磁芯进行磁场耦合；继电器开关状态为闭合时，半组空接点断开，连接于半组空接点的绕组开路，检测线圈的电感量使感抗检测电路起振，形成振荡输出；继电器开关状态为断开时，半组空接点闭合，连接于半组空接点的绕组短路，检测线圈的电感量减少，损耗增加，感抗检测电路停振，不能形成振荡输出。
所述的开关状态信号采集方法，通过信号转换电路把感抗检测电路的振荡信号转换为稳定的开关状态信号，对应于继电器状态输出反映继电器开关状态的开关量信号；继电器开关状态为闭合时，信号转换电路输出高电平；继电器开关状态为断开时，输出低电平。
一种开关状态信号采集电路，包括检测线圈、感抗检测电路，所述检测线圈包括两组绕组，两者通过磁芯进行磁场耦合，其中一组绕组连接于继电器的半组空接点，另一组绕组输出连接感抗检测电路；所述感抗检测电路输出端连接信号转换电路，所述信号转换电路输出与继电器状态对应的开关量信号。
所述的开关状态信号采集电路，所述感抗检测电路包括反相器U1、U2，所述检测线圈绕组L1一端通过电阻R1连接反相器U1的输入端，反相器U1的输入端通过接地电容C1接地，所述检测线圈绕组L1的同一端通过电容C2连接反相器U2的输出端，反相器U1的输出端、U2的输入端及检测线圈绕组L1的另一端接入信号转换电路。
所述的开关状态信号采集电路，所述信号转换电路采用隔直整流电路把感抗检测电路的振荡信号转换为稳定的开关量状态信号，感抗检测电路输出端通过隔直电容C3连接二极管D1的正极及二极管D2的负极 ，二极管D2的正极接地，二极管D1的负极连接并联的RC滤波电路的一端，并联的RC滤波电路的另一端接地，二极管D1的负极为信号转换电路的输出端。
发明有益效果：
1、本发明开关状态信号采集方法及开关状态信号采集电路，实现了针对半组空接点的继电器状态的采集。该方法与被测设备只有一点电接触，无电压、电流的联系，不衰减设备的电压和电流，对设备无影响。
2、本发明开关状态信号采集方法及开关状态信号采集电路，具体实现过程中，可根据输出的需求，与增加驱动能力和实现电平转换等电路相结合，实现输出信号直接与其它采集设备连接。
3、本发明开关状态信号采集方法及开关状态信号采集电路，构思新颖、独到，实现方案简单，实现电路结构简单，结果准确可靠，安全性高。
附图说明
图1是本发明开关状态采集方法应用及原理方框图；
图2是本发明开关状态信号采集电路原理图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
实施例1
参见图1，本实施例的开关状态信号采集方法，提出一种与被检设备无电压、电流联系的新的开关状态检测方法：该方法利用被测继电器（接触器、真空开关等开关设备）的未使用的半组空接点，通过感抗检测电路，检测反映继电器半组空接点断开与闭合状态的检测线圈的电感量和损耗，通过振荡电路的起振与否，获得继电器状态的相关信号，通过信号转换电路形成反映继电器状态的信号，实现针对半组空接点的继电器状态的采集。
实施例2
参见图1，本实施例的开关状态信号采集方法，与实施例1相比，其具体实现方式为：所述检测线圈包括两组绕组，一组绕组连接于被检测继电器的半组空接点，另一组绕组连接于感抗检测电路，两者通过磁芯进行磁场耦合；继电器开关状态为闭合时，半组空接点断开，连接于半组空接点的绕组开路，检测线圈的电感量使感抗检测电路起振，形成振荡输出；继电器开关状态为断开时，半组空接点闭合，连接于半组空接点的绕组短路，检测线圈的电感量减少，损耗增加，感抗检测电路停振，不能形成振荡输出。并据此形成继电器开关状态信号输出。
实施例3
本实施例的开关状态信号采集方法，与实施例1和实施例2不同的是：通过信号转换电路把感抗检测电路的振荡信号转换为稳定的开关状态信号，对应于继电器状态输出反映继电器状态的开关量信号；继电器开关状态为闭合时，信号转换电路输出高电平；继电器开关状态为断开时，输出低电平。
实施例4
参见图1、图2，本实施例为实现前述方法的开关状态信号采集电路，包括检测线圈、感抗检测电路，所述检测线圈包括两组绕组，两者通过磁芯进行磁场耦合，其中一组绕组连接于继电器的半组空接点，另一组绕组输出连接感抗检测电路；所述感抗检测电路输出端连接信号转换电路，所述信号转换电路输出与继电器状态对应的开关量信号。
实施例5
参见图1、图2，本实施例开关状态信号采集电路，具体为：所述感抗检测电路包括反相器U1、U2，所述检测线圈绕组L1一端通过电阻R1连接反相器U1的输入端，反相器U1的输入端通过接地电容C1接地，所述检测线圈绕组L1的同一端通过电容C2连接反相器U2的输出端，反相器U1的输出端、U2的输入端及检测线圈绕组L1的另一端接入信号转换电路。
实施例6
参见图1、图2，本实施例的开关状态信号采集电路，与实施例4或实施例5不同的是：所述信号转换电路采用隔直整流电路把感抗检测电路的振荡信号转换为稳定的开关量状态信号，感抗检测电路输出端通过隔直电容C3连接二极管D1的正极及二极管D2的负极 ，二极管D2的正极接地，二极管D1的负极连接并联的RC滤波电路的一端，并联的RC滤波电路的另一端接地，二极管D1的负极为信号转换电路的输出端。
本发明所述的开关状态信号采集方法，基于继电器或接触器的半组空接点，实现继电器或接触器开关状态的信号采集，如图1所示：被检测继电器的接点1、2被既有电路使用；接点1、3为未使用的空接点，即半组空接点。检测线圈的两个绕组L1、L2通过磁芯进行磁场耦合。L2连接于继电器的半组空接点，接在接点1-3上；另一组绕组L1与感抗检测电路连接。继电器开关1-2为闭合时，半组空接点1-3断开，连接于半组空接点的线圈L2开路，检测线圈L1的电感量使感抗检测电路起振，形成振荡输出；继电器开关1-2为断开时，半组空接点1-3闭合，连接于半组空接点的线圈L2短路，检测线圈L2的电感量减少，损耗增加，感抗检测电路停振，不能形成振荡输出。据此，通过信号转换电路把感抗检测电路的振荡信号转换为稳定的开关状态信号，对应于继电器状态输出反映继电器开关状态的开关量信号。继电器开关状态为1-2闭合时，信号转换电路输出高电平；继电器开关状态1-2为断开时，输出低电平。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制。本领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换，这并不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的范围当中。
Claims (4)
1.一种开关状态信号采集方法，其特征在于：利用被测继电器的未使用的半组空接点，通过感抗检测电路，检测反映继电器半组空接点断开与闭合状态的检测线圈的电感量和损耗，通过感抗检测电路的起振与否，获得继电器状态的相关信号，通过信号转换电路形成反映继电器状态的信号，实现针对半组空接点的继电器状态的采集，其中，被测继电器的接点1、2被既有电路使用，接点1、3为未使用的空接点，即半组空接点；所述检测线圈包括两组绕组，一组绕组连接于继电器的半组空接点，另一组绕组连接于感抗检测电路，两者通过磁芯进行磁场耦合；继电器开关状态为闭合时，半组空接点断开，连接于半组空接点的绕组开路，检测线圈的电感量使感抗检测电路起振，形成振荡输出；继电器开关状态为断开时，半组空接点闭合，连接于半组空接点的绕组短路，检测线圈的电感量减少，损耗增加，感抗检测电路停振，不能形成振荡输出。
2.根据权利要求1所述的开关状态信号采集方法，其特征在于：通过信号转换电路把感抗检测电路的振荡信号转换为稳定的开关状态信号，对应于继电器状态输出反映继电器开关状态的开关量信号；继电器开关状态为闭合时，信号转换电路输出高电平；继电器开关状态为断开时，输出低电平。
3.一种开关状态信号采集电路，包括检测线圈、感抗检测电路，其特征在于：所述检测线圈包括检测线圈绕组L1和检测线圈绕组L2，两者通过磁芯进行磁场耦合，其中检测线圈绕组L2连接于被测继电器的半组空接点，检测线圈绕组L1输出连接感抗检测电路，其中，被测继电器的接点1、2被既有电路使用，接点1、3为未使用的空接点，即半组空接点；所述感抗检测电路输出端连接信号转换电路，所述信号转换电路输出与继电器状态对应的开关量信号；所述感抗检测电路包括反相器U1、U2，所述检测线圈绕组L1一端通过电阻R1连接反相器U1的输入端，反相器U1的输入端通过接地电容C1接地，所述检测线圈绕组L1的同一端通过电容C2连接反相器U2的输出端，反相器U1的输出端、U2的输入端及检测线圈绕组L1的另一端接入信号转换电路。
4.根据权利要求3所述的开关状态信号采集电路，其特征在于：所述信号转换电路采用隔直整流电路把感抗检测电路的振荡信号转换为稳定的开关量状态信号，感抗检测电路输出端通过隔直电容C3连接二极管D1的正极及二极管D2的负极 ，二极管D2的正极接地，二极管D1的负极连接并联的RC滤波电路的一端，并联的RC滤波电路的另一端接地，二极管D1的负极为信号转换电路的输出端。
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