CN104090197B - 一种小电流支路断路检测电路及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种小电流支路断路检测电路，包括S1智能开关、L1负载卤素灯和小电流LED灯板，所述S1智能开关与L1负载卤素灯串联连接，所述S1智能开关与小电流LED灯板串联连接。本发明与基于拟合法的多阈值判定方案相比，不需要大量的实验样本数据，对实验条件和人员素质的依赖性很低；只需要对开关断开时的电压进行AD采样，即可根据电压波形的形状判断出是否发生断路故障，操作简便，准确性高且不受工作电压变化的影响；本发明成本也较低，只需要在电路中加入一些简单的电阻、电容和二极管即可实现。

Description

一种小电流支路断路检测电路及方法
技术领域
本发明涉及小电流支路断路检测，具体的说是一种小电流支路断路检测电路及方法。
背景技术
通常采用对负载总电流采样的方法来判断负载支路的通断状态。当某负载支路发生断路时，负载总电流就会减小。故对负载总电流采样，当采样值低于某阈值时，即判断某负载支路发生断路。
小电流支路的特点是额定电流小，额定电流仅为几十毫安。且要求在给定的工作电压范围内都能正确检测到支路通断状态。当工作电压在24V～30V之间变化时，总负载电流的变化量可达几百毫安，大于小电流支路的额定电流。这就决定了不能使用单一阈值的方法来判断小电流支路的通断，否则可能导致错判。在这种情况下，通常使用的是基于拟合法的多阈值判定方案。该方案的具体步骤如下：
在未发生负载支路断路的情况下，改变工作电压，记录下在一组不同工作电压Ui下总的负载电流Ii。
使用拟合法拟合出Ui和Ii之间的关系式。比如采用二次曲线拟合则有Ii＝aUi 2+bUi+c(其中a,b,c为常数)
利用单片机对工作电压进行AD采样，得到当前工作电压Ucur，并带入上面的拟合公式计算出当前工作电压对应的负载电流阈值Ithre＝aUcur 2+bUcur+c。
利用单片机对负载电流进行AD采样，得到当前的负载电流为Icur。当Icur＜Ithre时即判断小电流支路发生断路。
这种基于拟合法的多阈值判定方法对实验数据、拟合公式的准确性和可靠性要求很高。而实验条件与实际工业现场环境的差别，实验数据的有限，实验人员的误操作等都可能给拟合公式引入一定的误差，造成小电流断路状态的误判断。因此该种技术方案并不十分可靠。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种小电流支路断路检测电路及方法。
本发明所采用的技术方案是：
一种小电流支路断路检测电路，包括S1智能开关、L1负载卤素灯和小电流LED灯板，所述S1智能开关与L1负载卤素灯串联连接，所述L1负载卤素灯另一端接地，所述S1智能开关与小电流LED灯板串联连接。
进一步的，所述小电流LED灯板包括电阻R1、二极管D1、电容C1、电阻R2和小电流LED，所述电阻R1与二极管D1并联连接，所述电阻R1与二极管D1的输出端与电容C1、小电流LED串联连接，所述电容C1另一端接地，所述小电流LED与电阻R2串联连接接地。
进一步的，所述R2为小电流LED的等效内阻，R1＝R2。
一种小电流支路断路检测方法，
当L1负载卤素灯输入支路发生断路故障时，小电流LED应该快闪；
当小电流LED灯板发生断路故障时，L1负载卤素灯应该快闪；
其中，第一种情况，也即L1负载卤素灯发生断路的时候，因为卤素灯的额定电流较大，当发生断路时负载总电流会有明显的减小，故通过对负载总电流采样即可很容易地判断出L1负载卤素灯是否发生断路；
第二种情况，也即小电流LED灯板发生断路的时候，S1断开时对L1负载卤素灯支路和小电流LED灯板支路之前S1智能开关之后的区间电压进行AD采样，根据电压波形的不同即可判断出电阻R1和二极管D1并联输入端或LED支路输入端是否发生断路。
本发明的有益效果是，
1、本发明与基于拟合法的多阈值判定方案相比，不需要大量的实验样本数据，对实验条件和人员素质的依赖性很低；
2、只需要对开关断开时的电压进行AD采样，即可根据电压波形的形状判断出是否发生断路故障，操作简便，准确性高且不受工作电压变化的影响；
3、本发明成本也较低，只需要在电路中加入一些简单的电阻、电容和二极管即可实现。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1为本发明的电路原理图；
图2为本发明电阻R1和二极管D1并联输入端及LED支路输入端均未断路的波形图；
图3为本发明电阻R1和二极管D1并联输入端发生断路的波形图；
图4为本发明LED支路输入端发生断路的波形图。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
一种小电流支路断路检测电路，包括S1智能开关1、L1负载卤素灯2和小电流LED灯板3，所述S1智能开关1与L1负载卤素灯2串联连接，所述L1负载卤素灯另一端接地，所述S1智能开关2与小电流LED灯板3串联连接。
所述小电流LED灯板3包括电阻R1、二极管D1、电容C1、电阻R2和小电流LED，所述电阻R1与二极管D1并联连接，所述电阻R1与二极管D1的输出端与电容C1、小电流LED串联连接，所述电容C1另一端接地，所述小电流LED4与电阻R2串联连接接地。
所述R2为小电流LED4的等效内阻，R1＝R2。
一种小电流支路断路检测方法，
当L1负载卤素灯输入支路发生断路故障时，小电流LED应该快闪；
当小电流LED灯板发生断路故障时，L1负载卤素灯应该快闪；
其中，第一种情况，也即L1负载卤素灯发生断路的时候，因为卤素灯的额定电流较大，当发生断路时负载总电流会有明显的减小，故通过对负载总电流采样即可很容易地判断出L1负载卤素灯是否发生断路；
第二种情况，也即小电流LED灯板发生断路的时候，S1断开时对L1负载卤素灯支路和小电流LED灯板支路之前S1智能开关之后的区间电压进行AD采样，根据电压波形的不同即可判断出电阻R1和二极管D1并联输入端或LED支路输入端是否发生断路。
本发明的具体实施例是，
以车载闪光器为例说明一种小电流支路断路检测电路及方法。
车载闪光器的协议要求如下：
当L1负载卤素灯发生断路故障时，小电流LED应该快闪；
当小电流LED灯板发生断路故障时(包括从电阻R1和二极管D1并联输入端断开和从LED支路输入端断开)，L1负载卤素灯应该快闪。
其中，第一种情况，也即L1负载卤素灯发生断路的时候，因为卤素灯的额定电流较大，当发生断路时负载总电流会有明显的减小，故通过对负载总电流采样即可很容易地判断出L1负载卤素灯是否发生断路。
第二种情况，也即小电流LED灯板发生断路(电阻R1和二极管D1并联输入端或LED支路输入端发生断路)的情况。
根据协议要求提出一种小电流支路断路检测电路及方法。通过在S1断开时对L1负载卤素灯支路和小电流LED灯板支路之前S1智能开关之后的区间电压进行AD采样，根据电压波形的不同即可判断出电阻R1和二极管D1并联输入端或LED支路输入端是否发生断路。原理与具体操作如下：
若电阻R1和二极管D1并联输入端或LED支路输入端均未断路，当S1闭合时对电容器C1充电；当S1断开时对L1负载卤素灯支路和小电流LED灯板支路之前S1智能开关之后的区间电压进行AD采样，因电容器通过R1和R2两条并联的支路放电，故其电压波形应为图2所示，放电时间为Δt1；
若电阻R1和二极管D1并联输入端发生断路，当S1闭合时对电容器C1充电；当S1断开时对L1负载卤素灯支路和小电流LED灯板支路之前S1智能开关之后的区间电压进行AD采样，因电容器放电回路被切断，故其电压波形没有放电过渡阶段，故其电压波形应为图3所示；
若LED支路输入端发生断路，当S1闭合时对电容器C1充电；当S1断开时对L1负载卤素灯支路和小电流LED灯板支路之前S1智能开关之后的区间电压进行AD采样，因LED放电支路被切断，电容器只能通过R1支路放电，故其电压波形应为图4所示，放电时间为Δt2。
上述的三种情况分别对应三种不同的电压波形：当电阻R1和二极管D1并联输入端发生断路时，L1负载卤素灯支路和小电流LED灯板支路之前S1智能开关之后的区间电压的电压波形直降为0，没有放电的过渡过程；当电阻R1和二极管D1并联输入端或LED支路输入端均未发生断路时，放电过渡时间为Δt1；当LED支路输入端发生断路时，放电过渡时间为Δt2，且有Δt2＞Δt1。故对L1负载卤素灯支路和小电流LED灯板支路之前S1智能开关之后的区间电压进行AD采样，即可根据电压波形判断出是否发生断路故障。
综上，1、本发明与基于拟合法的多阈值判定方案相比，不需要大量的实验样本数据，对实验条件和人员素质的依赖性很低；
2、只需要对开关断开时的电压进行AD采样，即可根据电压波形的形状判断出是否发生断路故障，操作简便，准确性高且不受工作电压变化的影响；
3、本发明成本也较低，只需要在电路中加入一些简单的电阻、电容和二极管即可实现。
要说明的是，以上所述实施例是对本发明技术方案的说明而非限制，所属技术领域普通技术人员的等同替换或者根据现有技术而做的其他修改，只要没超出本发明技术方案的思路和范围，均应包含在本发明所要求的权利范围之内。

Claims (3)

1.一种小电流支路断路检测电路，其特征在于：包括S1智能开关、L1负载卤素灯和小电流LED灯板，所述S1智能开关与L1负载卤素灯串联连接，所述L1负载卤素灯另一端接地，所述S1智能开关与小电流LED灯板串联连接；
所述小电流LED灯板包括电阻R1、二极管D1、电容C1、电阻R2和小电流LED，所述电阻R1与二极管D1并联连接，所述电阻R1与二极管D1的输出端与电容C1、小电流LED串联连接，所述电容C1另一端接地，所述小电流LED与电阻R2串联连接接地。
2.根据权利要求1所述的一种小电流支路断路检测电路，其特征在于：所述R2为小电流LED的等效内阻，R1＝R2。
3.一种如权利要求1所述的小电流支路断路检测电路的检测方法，其特征在于：
当L1负载卤素灯输入支路发生断路故障时，小电流LED应该快闪；
当小电流LED灯板发生断路故障时，L1负载卤素灯应该快闪；
其中，第一种情况，也即L1负载卤素灯发生断路的时候，因为卤素灯的额定电流较大，当发生断路时负载总电流会有明显的减小，故通过对负载总电流采样即可很容易地判断出L1负载卤素灯是否发生断路；
第二种情况，也即小电流LED灯板发生断路的时候，S1断开时对L1负载卤素灯支路和小电流LED灯板支路之前S1智能开关之后的区间电压进行AD采样，根据电压波形的不同即可判断出电阻R1和二极管D1并联输入端或LED支路输入端是否发生断路。
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