CN104422871B - 用于识别开关的模拟信号准备器的有缺陷的放大器的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于识别开关的模拟信号准备器的有缺陷的放大器的方法，开关具有电子触发单元，触发单元分别检查通过开关的能量是否满足预先给定的条件并且在条件被满足的情况下触发开关，其中传感器单元分别发出与能量成比例的电模拟信号，电模拟信号被至少一个放大器放大，其中模拟数字转换器分别输出两个不同被放大的模拟信号作为数字值。在此分别决定两个数字值中的哪个被用于检查预先给定的条件。为了在持续运行中识别触发单元的信号准备器中的有缺陷的放大器，建议a）检查两个数字值中的至少一个是否位于预先给定的范围内，b）如果是，检查两个分别属于相同时间点的数字值是否位于预先给定的公差范围内，c）如果不是该情况，用信号通知故障。

Description

用于识别开关的模拟信号准备器的有缺陷的放大器的方法

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于识别开关的模拟信号准备器的有缺陷的放大器的方法。

背景技术

具有可机械分离的接触元件和触发单元的开关例如作为功率开关而已知。触发单元分别检查流经接触元件的电能是否满足预先给定的条件并且在该条件被满足的情况下触发接触元件的分离。包括至少一个传感器单元的模拟信号准备器用于确定电能流，该至少一个传感器单元的传感器直接或间接地分别发出与能量成比例的电模拟信号。此外，信号准备器随后大多具有用于适配于不同的额定电流的标准化级。被标准化的模拟信号之后至少通过后置的放大器被放大，以便增大随后的模拟数字转换器的动态范围，放大的模拟信号附加于未放大的模拟信号被发送到该模拟数字转换器的输入端。触发单元的处理器单元分别选择，两个被数字化的模拟信号（数字值）中的哪个被用于检查预先给定的条件。在此在放大的模拟信号过调制模拟数字转换器的情况下，该放大的模拟信号分别被置之不理。

如果在电子触发单元的模拟信号准备器中出现硬件缺陷，那么这些硬件缺陷可能导致该触发单元在故障情况下不再正确作出反应并且例如不识别短路。

在信号准备器中使用放大器的情况下重要的是，也识别所述放大器的缺陷，以避免误触发或不触发。

发明内容

本发明的任务是，在持续的运行中识别电子触发单元的信号准备器中的有缺陷的放大器。

该任务通过权利要求1的特征来解决。

该解决方案规定，检查两个数字值中的至少一个是否位于预先给定的范围内，并且如果是，则检查不同被放大的信号的两个分别属于相同时间点的数字值是否位于预先给定的公差范围内。如果没有位于预先给定的公差范围内，那么用信号通知故障。不同被放大的信号的数字值（在确定的范围内）相互被比较（合理性检查）。如果结果不位于预先给定的公差范围（公差带）之内，那么应归咎于放大器的硬件缺陷。相应地，用信号通知故障。

附图说明

随后借助实施例进一步描述本发明。其中：

图1示出具有信号准备器的开关，该信号准备器包括放大器，和

图2示出用于识别根据图1的信号准备器的有缺陷的放大器的方法的流程图。

具体实施方式

图1示出开关S的信号准备器1，该信号准备器包括传感器单元2。属于传感器单元2的有传感器线圈2a（示意性地作为圆被示出），该传感器线圈包围电导体3，其中导体3是电磁或变压转换器的初级侧并且传感器线圈2a是电磁或变压转换器的次级侧。传感器单元2发出作为模拟信号的电压U_s，该电压与流经该导体的电能E成比例。能量E经由开关接触部4的可机械分离的接触元件4a、4b流经该开关，所述接触元件在开关S闭合的情况下紧靠在一起。

接触元件4a、4b的机械分离由电子触发单元ETU在以下的情况下来触发，即电压U_s和因此能量E满足预先给定的条件，在此是电压U_s和因此能量E超过预先给定的阈值。

开关可以被设计用于不同的额定电流，因此电压U_s在传感器单元2之后被标准化（标准化N），即在标准化N之后电压U_s与开关的额定电流无关地分别位于相同的电压范围内。

后置的放大器V将电压U_s附加地放大8倍（v＝8）。

紧接着，电压U_s不仅未放大地（v＝1）而且放大地（v=8）被发送给具有12位分辨率（对应于4096级）的模拟数字转换器ADC。一般来说，模拟数字转换器ADC数字化不同被放大的电压U_s或不同被放大的模拟信号。自然地，在此也应该可能的是使用两个放大器，其中一个放大器例如放大10倍并且另一个放大器放大80倍。8倍的放大差异在此是适宜的，但并不是强制必需的。

两个分别由模拟数字转换器ADC产生的数字值被发送到微处理器μP的输入端，该微处理器将1倍（v＝1）放大的电压U_s数字地与8相乘并且将8倍（v＝8）放大的电压U_s不（即近似与1）相乘。

微处理器μP在以下的情况下在监控算法中使用被8倍放大的电压U_s的数字值，即该数字值位于4095个数位以下，该监控算法分别检查阈值是否被超过。4095个数位以下意味着：模拟数字转换器ADC没有被过调制。否则监控算法将1倍（v＝1）放大的电压U_s的数字值用于检查。

如果阈值被超过，那么触发信号AL由微处理器μP产生并且开关接触部4（示意性地通过虚线示出）被打开。只有当该数字值位于4070个数位时，未被放大的模拟信号的数字值才被用于检查阈值条件。

为了识别放大器V是否是有缺陷的，分别执行根据图2的方法流程。在第一步骤Max<E<Min中检查，两个通过与8或1相乘所获得的数字值中的至少一个是否位于200和4000个数位之间的范围内并且因此位于预先给定的范围内。

如果是（y），那么在下一个步骤中检查，两个（分别属于相同时间点的）数字值是否相同（v1*8＝v8？），即是否位于预先给定的公差范围内，也就是是否相互最大差异10％。如果该差异更大，即两个数字值位于公差范围之外，那么存在缺陷并且用信号通知故障D。但是也可以规定，开关S在存在这样的故障D的情况下被触发。

在被分离的放大通道un上，电压U_s或模拟信号未标准化地被发送给模拟数字转换器ADC并且该电压或该模拟信号的数字值经受短路监控算法，该短路监控算法附加于“正常的”监控算法在微处理器μP上运行。以该方式可以识别经由放大通道un的短路并且相应地作出反应，由此触发单元的可靠性提高。这在放大器V中出现缺陷的情况下也起作用。

Claims (4)

1.用于识别开关的模拟信号准备器的有缺陷的放大器的方法，所述开关具有触发单元以及可机械分离的接触元件，所述触发单元在模拟信号准备器之后分别检查流经所述接触元件的电能是否满足预先给定的条件并且在所述条件被满足的情况下触发所述接触元件的分离，其中所述信号准备器包括至少一个传感器单元，所述至少一个传感器单元分别发出与所述电能成比例的电模拟信号；和至少一个后置的放大器，所述至少一个后置的放大器放大所述电模拟信号，其中模拟数字转换器被后置并且被配置为接收所述电模拟信号和被放大的电模拟信号并且将所述电模拟信号和被放大的电模拟信号分别作为第一数字值和第二数字值输出，其中决定是第一数字值还是第二数字值被用于检查所述预先给定的条件，所述方法包括：

将所述第一数字值乘以与所述至少一个后置的放大器的放大因子相对应的数字；

检查被乘后的第一数字值和第二数字值中的至少一个是否位于预先给定的范围内；

如果被乘后的第一数字值和第二数字值中的至少一个位于预先给定的范围内，则基于所述检查确定被乘后的第一数字值和第二数字值是否位于预先给定的公差范围内，所述被乘后的第一数字值和所述第二数字值分别属于相同时间点；以及

如果确定所述被乘后的第一数字值和所述第二数字值没有位于预先给定的公差范围内，则用信号通知故障。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述确定包括将所述被乘后的第一数字值与所述第二数字值进行比较。

3.根据权利要求1所述的方法，其中用信号通知的故障指示所述至少一个后置的放大器的硬件缺陷。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述预先给定的条件包括确定所述第一数字值是否超过阈值，其中所述检查基于所述第一数字值是否超过阈值。