CN104749517A - 检测继电器触点操作结果的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本总体发明构思提供了用于检测继电器触点操作结果的方法和装置。该继电器包括触点和线圈，所述方法包括：向线圈加电以便使触点执行预定动作；检测流过线圈的电流；基于向线圈加电后所述电流的变化，判断触点是否正确执行了所述预定动作。根据本发明构思的方法和装置能够提高检测装置的安全性，增强控制回路与主回路之间的隔离性，简化了电路布局，降低成本和器件尺寸。
Description
技术领域
本总体发明构思涉及继电器，更具体地，涉及用于检测继电器触点操作结果的装置和方法。
背景技术
继电器是一种具有隔离功能的电子控制器件，通常应用于自动控制电路中，起到自动调节、安全保护、转换电路等作用。继电器包括位于控制回路中的线圈和位于主回路中的触点，通过对线圈施加低电平的控制信号，可以控制触点的接通/断开，从而实现以控制回路中的弱电信号控制主回路中的强电信号。
继电器触点是机械结构，在实际工作中可能因机械故障而不能正常动作。例如，触点可能因电弧而局部熔焊，导致不能正常断开；触点也可能因被卡住而不能正常闭合。为了检测触点故障，一些方法在主回路中测量触点的电压或电流，并将测量结果提供给控制回路中的控制器来判断触点是否正常工作。然而，由于主回路工作于强电环境下，因此在主回路中测量触点电压或电流的方法具有测量器件成本高体积大、安全性差、主回路与控制回路之间隔离性降低等问题。
发明内容
因此，需要改进检测继电器触点操作结果的方法和装置。
本总体发明构思的一方面提供一种用于检测继电器触点操作结果的方法，该继电器包括触点和线圈，所述方法包括：向线圈加电以便使触点执行预定动作；检测流过线圈的电流；基于向线圈加电后所述电流的变化，判断触点是否正确执行了所述预定动作。
在示例性实施例中，基于向线圈加电后所述电流的变化判断触点是否正确执行了所述预定动作包括以下两者中的至少一个：如果在向线圈加电后，所述电流在从第一幅值上升到第二幅值的过程中出现幅值下降、且最大下降幅度大于预定阈值，则判断触点正确执行了所述预定动作；或者如果在向线圈加电后，所述电流在从第一幅值上升到第二幅值的过程中没有出现最大下降幅度大于预定阈值的幅值下降，则判断触点没有正确执行所述预定动作。
在示例性实施例中，所述预定阈值是根据继电器的特性预先确定的。
在示例性实施例中，所述使触点执行预定动作包括使触点从闭合状态转换到断开状态和使触点从断开状态转换到闭合状态中的一个。
本总体发明构思的一方面提供一种用于检测继电器触点操作结果的装置，所述继电器包括触点和线圈，所述装置包括：电流检测单元，其被配置为检测流过线圈的电流；控制器，其被配置为，在向线圈加电以便使触点执行预定动作时，基于向线圈加电后由所述电流检测单元检测的电流的变化，判断触点是否正确执行了所述预定动作。
在示例性实施例中，所述控制器还被配置为执行以下两者中的至少一个：如果在向线圈加电后，所述电流在从第一幅值上升到第二幅值的过程中出现幅值下降、且最大下降幅度大于预定阈值，则判断触点正确执行了所述预定动作；或者如果在向线圈加电后，所述电流在从第一幅值上升到第二幅值的过程中没有出现最大下降幅度大于预定阈值的幅值下降，则判断触点没有正确执行所述预定动作。
在示例性实施例中，所述预定阈值是根据继电器的特性预先确定的。
在示例性实施例中，所述使触点执行预定动作包括使触点从闭合状态转换到断开状态和使触点从断开状态转换到闭合状态中的一个。
根据本总体发明构思的方法能够提高电路安全性，降低成本，缩减尺寸，并增强主回路与控制回路之间的隔离性，简化了电路布局。
附图说明
为了更清楚地说明本总体发明构思的实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本总体发明构思的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是示出用于检测继电器触点操作结果的示例性装置的示意图；
图2是示出用于检测继电器触点是否正常断开的示例性方法的流程图；
图3是示出根据本总体发明构思的实施例的用于检测继电器触点操作结果的装置的示意图；
图4A-4C是示出根据本总体发明构思的实施例的电流检测电路的示意图；
图5是示出根据本总体发明构思的实施例的用于检测继电器触点操作结果的方法的流程图；
图6A和6B是示出继电器线圈加电时的示意性电流波形图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本总体发明构思的实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本总体发明构思的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。在下面的描述中，为简洁起见，将省略对公知结构和功能的具体描述。
图1是示出用于检测继电器触点操作结果的示例性装置的示意图。如图1所示，电磁继电器10包括线圈11和触点12。线圈11位于继电器触点操作结果检测装置100的控制回路110中；触点12位于装置100的主回路120中，其一端（可称为电源端）连接到主回路电源（未示出），另一端（可称为负载端）连接到主回路负载（未示出），通过控制触点12的接通/断开，可以使主回路电源与主回路负载连接/断开。
主回路120包括检测单元160，检测单元160的输入端口连接到触点12的电源端和负载端，并且检测单元160的输出端口连接到位于控制回路110中的控制单元140。检测单元160检测触点12两端之间的电压降，生成指示触点间电压降的模拟信号，并将该模拟信号输出到控制回路中的控制单元140。
控制回路110包括电源单元130、控制单元140和指示单元150。电源单元130可以是直流电源，例如，12V直流电源，其连接到线圈11。控制单元140控制电源单元130向线圈11的供电，由此来控制触点12的闭合/断开。控制单元140还从主回路120中的检测单元160接收指示触点间电压降的信号，基于该信号判断触点是否正常工作。具体来说，控制单元140可以包括模数转换器（ADC）141，用于对从检测单元160接收的模拟信号进行采样，并将采样信号转换成数字信号，从而使控制单元140基于该数字信号判断触点是否正常工作。举例来说，当控制器140进行控制以使触点12处于闭合状态时，如果由检测单元160检测到的表示触点间电压降的信号指示触点间电压降处于高值，则控制器140可以判断触点12未能正常闭合。再例如，当控制器140进行控制以使触点12处于断开状态时，如果由检测单元160检测到的表示触点间电压降的信号指示触点间电压降处于低值，则控制器140也可以判断触点未能正常断开。控制单元140可以基于判断结果控制指示单元150，使其提供相应的指示。举例来说，指示单元150可以包括发光二极管，控制单元140可以在判断出触点没有正常工作时，控制发光二极管发光，以便将触点工作异常的状况通知给用户。
图2是示出利用图1的示例性装置检测继电器触点是否正常断开的一种示例性方法的流程图。
如图2所示，在S210，控制器140控制电源单元130向线圈11供电，以便使触点12断开。在S220，控制器140利用ADC141对从检测单元160提供的指示触点间电压降的信号进行采样和模数转换，得到表示触点间电压降的数字信号。在S230，控制器140分析该数字信号，并基于该数字信号判断触点12是否正常断开。例如，控制器140可以将该表示触点间电压降的数字信号与一预定阈值进行比较，当该数字信号值低于预定阈值时，判断触点12未能正常断开，此时，过程可以前进到S240。在S240，控制器140控制指示单元150发出指示，以便将触点未能正常断开的情况通知给用户。否则，当该表示触点间电压降的数字信号大于或等于该预定阈值时，控制器140判断触点12正常断开。
通常，主回路120工作于强电环境，例如主回路电源（未示出）可以是220V的市电。在图1和图2的方案中，由于检测电路160工作于强电环境，导致其安全性较差，并且导致它所包括的器件通常具有较大的体积和较高的成本。此外，检测电路160的输入端和输出端分别连接到主回路和控制回路，这降低了主回路和控制回路之间的隔离性，也增加了电路的复杂性。
考虑到上述通过在主回路中检测触点间电压/电流来判断触点是否正常工作的方案的缺点，本总体发明构思提供了新的用于检测继电器触点操作结果的装置和方法。
图3是示出根据本总体发明构思的实施例的用于检测继电器触点操作结果的装置300的示意图。
如图3所示，继电器30包括线圈31和触点32。与图1所示的继电器10相同，线圈31位于继电器触点操作结果检测装置300的控制回路310中；触点32位于装置300的主回路320中，触点32的一端（可称为电源端）连接到主回路电源（未示出），另一端（可称为负载端）连接到主回路负载（未示出），通过控制触点32的接通/断开，可以使主回路电源与主回路负载连接/断开。
控制回路310包括电源单元330、控制单元340、电流检测单元360和指示单元350。与图1的电源单元130相同，电源单元330可以是直流电源，例如，可以是12V直流电源，用于向线圈31供电。控制单元340控制电源单元330向线圈31的供电，由此来控制触点32的闭合/断开。举例来说，在动合型继电器中，当线圈不通电时触点处于断开状态，在控制单元340控制电源单元330向线圈31加电并保持线圈通电状态时，触点将执行闭合动作并保持在闭合状态。再例如，在动断型继电器中，当线圈不通电时触点处于闭合状态，在控制单元340控制电源单元330向线圈31加电并保持线圈通电状态时，触点执行断开动作并保持在断开状态。再例如，在转换型继电器中，在线圈不通电时触点保持第一状态，并且在控制单元340控制电源单元330向线圈31加电预定时间时，触点执行转换动作，以从第一状态（断开状态或闭合状态）转换到第二状态（闭合状态或断开状态），并且在断电后保持该第二状态。
控制回路310还包括电流检测单元360。电流检测单元360用于检测流过线圈31的电流。电流检测单元360的输入端口与线圈31和电源单元330连接，用以接收流过线圈31的电流；电流检测单元360的输出端口EOUT连接到控制单元340，用于向控制单元340输出表示流过线圈31的电流的信号（以下称为电流信号）。
控制单元340接收由电流检测单元360检测到的电流信号，并且在控制电源单元330向线圈31加电以便使触点32执行预定动作时，基于由所述电流检测单元360检测到的电流信号的变化，判断触点32是否正确执行了所述预定动作。
在装置300中，电流检测单元360位于控制回路中；由于控制回路工作在弱电环境（例如，电源单元330可以是12V的直流电源），因此与图1中的检测单元160相比，电流检测单元360安全性更高，且其构成元件具有较小的尺寸和较低的成本。而且通过使电流检测单元360位于控制回路中，消除了从主回路到控制回路的检测信号传输，从而增强了主回路与控制回路之间的隔离性，简化了电路布局。
图6A和6B是示出继电器线圈加电时的示意性电流波形图。具体来说，图6A示出了为使触点执行预定操作而向线圈加电、且触点正常执行了该预定操作时流过线圈的电流的示意性波形图。如图6A所示，当向线圈加电后，流过线圈的电流将从第一幅值上升到第二幅值，并且在电流上升过程中出现至少一次电流幅值下降，该电流幅值下降是由于触点执行预定动作、引起电磁能到机械能的转换而产生的。图6B则示出了为使触点执行预定操作而向线圈加电、但触点未能正常执行该预定动作时流过线圈的电流的示意性波形图。如图6B所示，由于在向线圈加电后触点未能执行预定动作，因此电流在上升过程中没有产生因电磁能转换成机械能而导致的幅值下降。
根据本发明构思实施例的装置300可以利用以上波形特点来检测触点是否正常执行了预定动作。具体来说，如果控制单元340分析发现，在向线圈加电后的预定时间段内，由电流检测单元360检测到的电流信号在从第一幅值上升到第二幅值的过程中出现幅值下降，并且最大下降幅度大于预定阈值，则控制单元340可以判断触点32正确执行了所述预定动作。如果控制单元340分析发现，在向线圈加电后的预定时间段内，由电流检测单元360检测到的电流信号在从第一幅值上升到第二幅值的过程中没有出现最大下降幅度大于预定阈值的幅值下降，则控制单元340可以判断触点32没有正确执行所述预定动作。在示例性实施例中，控制单元340在判断中所使用的预定阈值可以基于继电器的特性预先确定，并可以预先存储在控制单元340中。举例来说，在实践中，可以通过实验测量预先确定该预定阈值，并将该预定阈值存储在控制单元340中。
在一种实现方式中，控制单元340可以包括模数转换器341，其从电流检测单元360接收作为模拟信号的电流信号，对该电流信号采样并对采样结果进行模数转换以得到数字电流信号，以供控制单元340进行分析处理。
控制单元340可以基于判断结果控制指示单元350，使其提供相应的指示。举例来说，指示单元350可以包括发光二极管，控制单元340可以在判断出触点没有正常工作时，控制发光二极管发光，以便将触点工作异常的状况通知给用户。指示单元350的实现方式不局限于此。指示单元350可以用任何方式实现，只要能够向用户指示触点是否正常操作即可。
与图1的装置100相比，根据本总体发明构思的实施例的装置300能够提高电路安全性，降低成本，缩减尺寸，并增强主回路与控制回路之间的隔离性。
图4A-4C是示出根据本总体发明构思的实施例的电流检测单元360的示意图。如图4A所示，根据第一实施例的电流检测单元360-1可以由电阻器R来实现，通过电阻器R产生表示流过线圈的电流的信号EOUT1=IINR，并将该信号EOUT1输出到控制单元340以供分析和处理。根据另一实施例，电流检测电路360-2可以由如图4B所示那样连接的运算放大器A1以及电阻器R1-R3来实现。电流检测单元360-2产生表示流过线圈的电流的信号根据再一实施例，电流检测单元360-3可以由如图4C所示那样连接的运算放大器A2以及电阻器R4来实现。电流检测单元360-3产生表示流过线圈的电流的信号EOUT3=-IINR4。
图4A-4C仅仅示出了电流检测单元360的一些实施例，本发明构思不限于此。电流检测单元360也可以用其他方式来实现。
与图4A所示的电流检测电路360-1相比，图4B和4C所示的电流检测电路360-2和360-3能够起到清除背景噪声的作用。在其他实现方式中，也可以通过其他方式来清除背景噪声，滤除干扰。举例来说，可以通过加入带阻滤波器来去除干扰谐波；也可以采用缩短模拟电路、埋入屏蔽内层、合理布局印刷电路板等等手段来去除干扰；或者可以结合软件数字滤波算法来提高抗干扰能力。在检测电流的过程中清除背景噪声、减少干扰的方式是相关领域公知的，为简洁起见不再详细描述。
图5是示出根据本总体发明构思的实施例的用于检测继电器触点操作结果的方法500的流程图。
如图5所示，在S510，向线圈加电以便使触点执行预定动作。举例来说，可以由控制单元340控制电源单元330向线圈31加电，以便使触点32执行预定动作。该预定动作可以包括使触点从断开状态转换到闭合状态或者使触点从闭合状态转换到断开状态。
在S520，检测流过线圈的电流。举例来说，可以由位于控制回路中的电流检测单元360检测流过线圈31的电流。
在步骤S530，基于向线圈加电后所述电流的变化，判断触点是否正确执行了所述预定动作。举例来说，可以由控制单元340基于向线圈32加电后由电流检测单元360检测到的电流的变化，判断触点32是否正确执行了所述预定动作。具体来说，如果控制单元340通过分析发现，在向线圈31加电后，流过线圈31的电流在从第一幅值上升到第二幅值的过程中出现幅值下降、且最大下降幅度大于预定阈值，则控制单元340可以判断触点32正确执行了所述预定动作。如果控制单元340分析发现，在向线圈31加电后，流过线圈31电流在从第一幅值上升到第二幅值的过程中没有出现最大下降幅度大于预定阈值的幅值下降，则控制单元340可以判断触点32没有正确执行所述预定动作。在示例性实施例中，控制单元340在判断过程中所使用的预定阈值可以是根据继电器的特性预先确定的，并且可以预先存储在控制单元340中。
在S540，可选地，控制单元340可以控制指示单元350发出与判断结果相对应的指示，以将判断结果通知给用户。
根据本总体发明构思的方法在控制回路中检测流过线圈的电流，并基于该电流的变化来判断触点是否正常操作。根据本总体发明构思的方法能够提高电路安全性，降低成本，缩减尺寸，并增强主回路与控制回路之间的隔离性，简化了电路布局。
以上参照附图对示例实施例进行了描述。应注意的是，以上描述仅仅是说明性的，并非意图发明的范围。尽管已示出和描述了本发明的一些实施例，但本领域技术人员应理解，在不脱离本发明的原理和精神的情况下，可对这些实施例进行各种修改，这样的修改应落入本发明的范围内。
Claims (8)
1.一种用于检测继电器触点操作结果的方法，该继电器包括触点和线圈，所述方法包括：
向线圈加电以便使触点执行预定动作；
检测流过线圈的电流；
基于向线圈加电后所述电流的变化，判断触点是否正确执行了所述预定动作。
2.如权利要求1所述的方法，其中，基于向线圈加电后所述电流的变化判断触点是否正确执行了所述预定动作包括以下两者中的至少一者：
如果在向线圈加电后，所述电流在从第一幅值上升到第二幅值的过程中出现幅值下降、且最大下降幅度大于预定阈值，则判断触点正确执行了所述预定动作；
如果在向线圈加电后，所述电流在从第一幅值上升到第二幅值的过程中没有出现最大下降幅度大于预定阈值的幅值下降，则判断触点没有正确执行所述预定动作。
3.如权利要求2所述的方法，其中，所述预定阈值是根据继电器的特性预先确定的。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述使触点执行预定动作包括使触点从闭合状态转换到断开状态或使触点从断开状态转换到闭合状态中的一个。
5.一种用于检测继电器触点操作结果的装置，所述继电器包括触点和线圈，所述装置包括：
电流检测单元，其被配置为检测流过线圈的电流；
控制器，其被配置为，在向线圈加电以便使触点执行预定动作时，基于向线圈加电后由所述电流检测单元检测的电流的变化，判断触点是否正确执行了所述预定动作。
6.如权利要求5所述的装置，其中，所述控制器还被配置为执行以下两者中的至少一者：
如果在向线圈加电后，所述电流在从第一幅值上升到第二幅值的过程中出现幅值下降、且最大下降幅度大于预定阈值，则判断触点正确执行了所述预定动作；
如果在向线圈加电后，所述电流在从第一幅值上升到第二幅值的过程中没有出现最大下降幅度大于预定阈值的幅值下降，则判断触点没有正确执行所述预定动作。
7.如权利要求6所述的装置，其中，所述预定阈值是根据继电器的特性预先确定的。
8.如权利要求5所述的装置，其中，所述使触点执行预定动作包括使触点从闭合状态转换到断开状态或使触点从断开状态转换到闭合状态中的一个。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150701 |