CN106353675B - 一种利用电感耦合方式的无源隔离开关检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种利用电感耦合方式的无源隔离开关检测装置，包括检测电路和无源隔离开关电路，所述检测电路包括信号激励源、分压电路、检波器、信号处理器，所述分压电路包括第一LC谐振器，所述信号激励源与所述分压电路相连，所述检波器与所述第一LC谐振器相连，所述信号处理器与所述检波器相连；所述无源隔离开关电路包括开关、低频调制器、以及与所述第一LC谐振器进行电感耦合的第二LC谐振器，所述开关与所述第二LC谐振器相连，所述低频调制器与所述第二LC谐振器相连。本发明的有益效果是：本发明电路结构简单，工作稳定可靠，价格便宜，利用电感耦合方式给无源隔离开关检测电路供电因此不需要更换电池。
Description
技术领域
本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种利用电感耦合方式的无源隔离开关检测装置。
背景技术
目前同类技术如光电隔离耦合检测技术，利用光耦合进行隔离检测，但被测机构必须有电源才可以实现。
而且目前产品的外壳必须是可以透光，否则无法工作，另外当外壳受到污染后透光性能变差后会导误判，容易受到光源的影响。
发明内容
本发明提供了一种利用电感耦合方式的无源隔离开关检测装置，包括检测电路和无源隔离开关电路，所述检测电路包括信号激励源、分压电路、检波器、信号处理器，所述分压电路包括第一LC谐振器，所述信号激励源与所述分压电路相连，所述检波器与所述第一LC谐振器相连，所述信号处理器与所述检波器相连；所述无源隔离开关电路包括开关、低频调制器、以及与所述第一LC谐振器进行电感耦合的第二LC谐振器，所述开关与所述第二LC谐振器相连，所述低频调制器与所述第二LC谐振器相连。
作为本发明的进一步改进，所述分压电路包括分压器，所述分压器一端与所述信号激励源相连，所述分压器另一端与所述第一LC谐振器相连。
作为本发明的进一步改进，所述分压器为第一电阻。
作为本发明的进一步改进，所述第一LC谐振器包括第三电容、第一电感，所述第一电阻一端分别与所述第三电容一端和所述第一电感一端相连，所述第三电容另一端接地，所述第一电感另一端接地。
作为本发明的进一步改进，所述检波器包括第一二极管、第二二极管、第二电阻、第二电容，所述第三电容一端分别与所述第一二极管正极和所述第二二极管正极相连，所述第二电容一端分别与所述第一二极管负极和所述第二二极管负极相连，所述第二电容另一端接地，所述第二电阻一端分别与所述第一二极管负极和所述第二二极管负极相连，所述第二电阻另一端接地。
作为本发明的进一步改进，所述检波器包括第三电阻、第四电容、放大器，所述第三电阻一端分别与所述第二电阻一端和所述放大器一端相连，所述第三电阻另一端与所述第四电容一端相连，所述第四电容另一端与所述放大器一端相连，所述放大器另一端与所述信号处理器相连。
作为本发明的进一步改进，所述信号激励源包括第四电阻、第五电阻、第一三极管，所述第四电阻一端与所述第一三极管发射极相连，所述第四电阻另一端与所述第五电阻一端相连，所述第一三极管基极与所述第五电阻一端相连，所述第五电阻另一端与所述信号处理器相连，所述第一三极管集电极与所述第一电阻相连。
作为本发明的进一步改进，所述第二LC谐振器包括第一电容、第二电感，所述第一电容一端与所述开关相连，所述第一电容另一端与所述第二电感一端相连，所述第二电感另一端与所述开关相连。
作为本发明的进一步改进，所述低频调制器包括低频振荡器、开关管、第三二极管、第四二极管，所述第一电容一端分别与所述第三二极管正极和所述第四二极管正极相连，所述第一电容另一端与所述开关管相连，所述开关管与所述低频振荡器相连，所述第三二极管负极与所述低频振荡器相连，所述第四二极管与所述开关管相连。
作为本发明的进一步改进，所述低频振荡器包括第二三极管、第三三极管、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第五电容、第六电容、第七电容，所述第三二极管负极依次与所述第六电阻一端、第七电阻一端、第八电阻一端、第九电阻一端相连，所述第七电容一端与所述第九电阻一端相连，所述第七电容另一端与所述第三三极管发射极相连，所述第三三极管发射极与所述第二三极管发射极相连，所述开关管与所述第二三极管发射极相连，所述第四二极管负极与所述开关管相连，所述第六电阻另一端与所述开关管、所述第五电容一端、所述第二三极管集电极相连，所述第七电阻另一端与所述第五电容另一端、所述第三三极管基极相连，所述第八电阻另一端与所述第六电容一端、所述第二三极管基极相连，所述第九电阻另一端与所述第六电容另一端、所述第三三极管集电极相连。
本发明的有益效果是：本发明电路结构简单，工作稳定可靠，价格便宜，利用电感耦合方式给无源隔离开关检测电路供电因此不需要更换电池。
附图说明
图1是本发明的检测电路图。
图2是本发明的无源隔离开关电路图。
图3是本发明检测电路一实施例的电路图。
图4是本发明检测电路另一实施例的电路图。
图5是本发明的无源隔离开关电路一实施例的电路图。
图6是本发明的电感耦合前等效回路图。
图7是本发明的电感耦合后等效回路图。
具体实施方式
如图1、2所示，本发明公开了一种利用电感耦合方式的无源隔离开关检测装置，包括检测电路10和无源隔离开关电路20，所述检测电路10包括信号激励源11、分压电路、检波器14、信号处理器15，所述分压电路包括第一LC谐振器12，所述信号激励源11与所述分压电路相连，所述检波器14与所述第一LC谐振器12相连，所述信号处理器15与所述检波器14相连；所述无源隔离开关电路20包括开关21、低频调制器23、以及与所述第一LC谐振器12进行电感耦合的第二LC谐振器22，所述开关21与所述第二LC谐振器22相连，所述低频调制器23与所述第二LC谐振器22相连。
所述分压电路包括分压器13，所述分压器13一端与所述信号激励源11相连，所述分压器13另一端与所述第一LC谐振器12相连。
所述分压器13为第一电阻R1。
所述第一LC谐振器12包括第三电容C3、第一电感L1，所述第一电阻R1一端分别与所述第三电容C3一端和所述第一电感L1一端相连，所述第三电容C3另一端接地，所述第一电感L1另一端接地。
如图3所示，作为本发明的一个实施例，所述检波器14包括第一二极管D1、第二二极管D2、第二电阻R2、第二电容C2，所述第三电容C3一端分别与所述第一二极管D1正极和所述第二二极管D2正极相连，所述第二电容C2一端分别与所述第一二极管D1负极和所述第二二极管D2负极相连，所述第二电容C2另一端接地，所述第二电阻R2一端分别与所述第一二极管D1负极和所述第二二极管D2负极相连，所述第二电阻R2另一端接地。
如图4所示，作为本发明的另一个实施例，所述检波器14包括第三电阻R3、第四电容C4、放大器，所述第三电阻R3一端分别与所述第二电阻R2一端和所述放大器一端相连，所述第三电阻R3另一端与所述第四电容C4一端相连，所述第四电容C4另一端与所述放大器一端相连，所述放大器另一端与所述信号处理器15相连。
所述信号激励源11包括第四电阻R4、第五电阻R5、第一三极管T11，所述第四电阻R4一端与所述第一三极管T11发射极相连，所述第四电阻R4另一端与所述第五电阻R5一端相连，所述第一三极管T11基极与所述第五电阻R5一端相连，所述第五电阻R5另一端与所述信号处理器15相连，所述第一三极管T11集电极与所述第一电阻R1相连。
如图2所示，所述第二LC谐振器22包括第一电容C1、第二电感L2，所述第一电容C1一端与所述开关21相连，所述第一电容C1另一端与所述第二电感L2一端相连，所述第二电感L2另一端与所述开关21相连。
所述低频调制器23包括低频振荡器、开关管Q1、第三二极管D3、第四二极管D4，所述第一电容C1一端分别与所述第三二极管D3正极和所述第四二极管D4正极相连，所述第一电容C1另一端与所述开关管Q1相连，所述开关管Q1与所述低频振荡器相连，所述第三二极管D3负极与所述低频振荡器相连，所述第四二极管D4与所述开关管Q1相连。
如图5所示，所述低频振荡器包括第二三极管Q2、第三三极管Q3、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7，所述第三二极管D3负极依次与所述第六电阻R6一端、第七电阻R7一端、第八电阻R8一端、第九电阻R9一端相连，所述第七电容（C7）一端与所述第九电阻（R9）一端相连，所述第七电容C7另一端与所述第三三极管Q3发射极相连，所述第三三极管Q3发射极与所述第二三极管Q2发射极相连，所述开关管Q1与所述第二三极管Q2发射极相连，所述第四二极管D4负极与所述开关管Q1相连，所述第六电阻R6另一端与所述开关管Q1、所述第五电容C5一端、所述第二三极管Q2集电极相连，所述第七电阻R7另一端与所述第五电容C5另一端、所述第三三极管Q3基极相连，所述第八电阻R8另一端与所述第六电容C6一端、所述第二三极管Q2基极相连，所述第九电阻R9另一端与所述第六电容C6另一端、所述第三三极管Q3集电极相连。
本发明的电路原理说明：信号激励源11产生一个方波信号，分压器13由第一电阻R1作为分压器与第一LC谐振器12形成分压电路。当信号激励源11输出频率等于第一LC谐振器12的谐振频率时，第一LC谐振器12的阻抗最大，与分压器分压后得到的振幅最大。当无源隔离开关20部分的开关21闭合，且让第二LC谐振器22靠近第一LC谐振器12，由于两个谐振电路的频率一致，此时第二LC谐振器22相当于一个等效电抗X LC2-2 并接到等效电抗X LC1-2中因而使得XLC 1-2的谐振幅度减小，通过检波器14 电路可以得到第二LC谐振器22的电压幅度变化从而能够判断出开关21是否是闭合或断开的状态。
本发明具有如下技术优势：
1.无源隔离开关检测（不需要安装电池及任何电源在隔离开关侧）。
2. 对外壳无透光性能的要求。
3. 抗干扰能力强，沾污环境不影响工作，不受光源的影响。
4. 寿命长，工作稳定可靠不会有光衰减后导致灵敏度下降的问题。
5. 电路结构简单，工作稳定可靠，价格便宜。
6. 利用电感耦合方式给无源隔离开关检测电路供电因此不需要更换电池。
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 (7)
1.一种利用电感耦合方式的无源隔离开关检测装置，其特征在于：包括检测电路(10)和无源隔离开关电路(20)，所述检测电路(10)包括信号激励源(11)、分压电路、检波器(14)、信号处理器(15)，所述分压电路包括第一LC谐振器(12)，所述信号激励源(11)与所述分压电路相连，所述检波器(14)与所述第一LC谐振器(12)相连，所述信号处理器(15)与所述检波器(14)相连；所述无源隔离开关电路(20)包括开关(21)、低频调制器(23)、以及与所述第一LC谐振器(12)进行电感耦合的第二LC谐振器(22)，所述开关(21)与所述第二LC谐振器(22)相连，所述低频调制器(23)与所述第二LC谐振器(22)相连；
所述分压电路包括分压器(13)，所述分压器(13)一端与所述信号激励源(11)相连，所述分压器(13)另一端与所述第一LC谐振器(12)相连；所述第二LC谐振器(22)包括第一电容(C1)、第二电感(L2)，所述第一电容(C1)一端与所述开关(21)相连，所述第一电容(C1)另一端与所述第二电感(L2)一端相连，所述第二电感(L2)另一端与所述开关(21)相连；
所述低频调制器(23)包括低频振荡器、开关管(Q1)、第三二极管(D3)、第四二极管(D4)，所述第一电容(C1)一端分别与所述第三二极管(D3)正极和所述第四二极管(D4)正极相连，所述第一电容(C1)另一端与所述开关管(Q1)相连，所述开关管(Q1)与所述低频振荡器相连，所述第三二极管(D3)负极与所述低频振荡器相连，所述第四二极管(D4)与所述开关管(Q1)相连。
2.根据权利要求1所述的无源隔离开关检测装置，其特征在于：所述分压器(13)为第一电阻(R1)。
3.根据权利要求2所述的无源隔离开关检测装置，其特征在于：所述第一LC谐振器(12)包括第三电容(C3)、第一电感(L1)，所述第一电阻(R1)一端分别与所述第三电容(C3)一端和所述第一电感(L1)一端相连，所述第三电容(C3)另一端接地，所述第一电感(L1)另一端接地。
4.根据权利要求3所述的无源隔离开关检测装置，其特征在于：所述检波器(14)包括第一二极管(D1)、第二二极管(D2)、第二电阻(R2)、第二电容(C2)，所述第三电容(C3)一端分别与所述第一二极管(D1)正极和所述第二二极管(D2)正极相连，所述第二电容(C2)一端分别与所述第一二极管(D1)负极和所述第二二极管(D2)负极相连，所述第二电容(C2)另一端接地，所述第二电阻(R2)一端分别与所述第一二极管(D1)负极和所述第二二极管(D2)负极相连，所述第二电阻(R2)另一端接地。
5.根据权利要求4所述的无源隔离开关检测装置，其特征在于：所述检波器(14)包括第三电阻(R3)、第四电容(C4)、放大器，所述第三电阻(R3)一端分别与所述第二电阻(R2)一端和所述放大器一端相连，所述第三电阻(R3)另一端与所述第四电容(C4)一端相连，所述第四电容(C4)另一端与所述放大器一端相连，所述放大器另一端与所述信号处理器(15)相连。
6.根据权利要求4或5所述的无源隔离开关检测装置，其特征在于：所述信号激励源(11)包括第四电阻(R4)、第五电阻(R5)、第一三极管(T11)，所述第四电阻(R4)一端与所述第一三极管(T11)发射极相连，所述第四电阻(R4)另一端与所述第五电阻(R5)一端相连，所述第一三极管(T11)基极与所述第五电阻(R5)一端相连，所述第五电阻(R5)另一端与所述信号处理器(15)相连，所述第一三极管(T11)集电极与所述第一电阻(R1)相连。
7.根据权利要求1所述的无源隔离开关检测装置，其特征在于：所述低频振荡器包括第二三极管(Q2)、第三三极管(Q3)、第六电阻(R6)、第七电阻(R7)、第八电阻(R8)、第九电阻(R9)、第五电容(C5)、第六电容(C6)、第七电容(C7)，所述第三二极管(D3)负极依次与所述第六电阻(R6)一端、第七电阻(R7)一端、第八电阻(R8)一端、第九电阻(R9)一端相连，所述第七电容(C7)一端与所述第九电阻(R9)一端相连，所述第七电容(C7)另一端与所述第三三极管(Q3)发射极相连，所述第三三极管(Q3)发射极与所述第二三极管(Q2)发射极相连，所述开关管(Q1)与所述第二三极管(Q2)发射极相连，所述第四二极管(D4)负极与所述开关管(Q1)相连，所述第六电阻(R6)另一端与所述开关管(Q1)、所述第五电容(C5)一端、所述第二三极管(Q2)集电极相连，所述第七电阻(R7)另一端与所述第五电容(C5)另一端、所述第三三极管(Q3)基极相连，所述第八电阻(R8)另一端与所述第六电容(C6)一端、所述第二三极管(Q2)基极相连，所述第九电阻(R9)另一端与所述第六电容(C6)另一端、所述第三三极管(Q3)集电极相连。
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