CN108594059B - 一种使用开关电源检测短路故障的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种使用开关电源检测短路故障的方法，应用于由开关电源供电的数控设备，所述开关电源具有过载保护功能，所述方法包括将开关开源的正极和负极分别与第一测量点和第二测量点连接和根据开关电源的过载保护机制的反应情况，判断第一测量点和第二测量点是否短路等步骤。本发明方法可以避免忘记携带万用表或者万用表损坏造成无法检测，可以避免拆线的麻烦，能够大幅提高检测效率，能够取得更准确的短路检测效果。本发明广泛应用于电气电路技术领域。

Description

一种使用开关电源检测短路故障的方法

技术领域

本发明涉及电气电路技术领域，尤其是一种使用开关电源检测短路故障的方法。

背景技术

随着电气自动化控制技术发展，数控设备被越来越广泛地应用在生产过程中。数控设备包括多个操作系统单元和输入输出信号模块等功能模块，每个功能模块都包括大量的输入端和输出端以及电子元件，用以实现输入检测反馈和输出控制执行等功能。

通常地，数控设备的多个功能模块放置在设备柜内，这些功能模块由设备柜内的一个或多个开关电源进行供电。开关电源是将高压交流电转换成合适电压的直流电的电源，至少具有一对正负极输出端，通常负极作为各用电设备的共用地线。开关电源同时具有过载保护功能，也就是开关电源输出的电流过大时，将执行过载保护机制。过载保护机制的触发阈值和表现形式视开关电源的型号而定，一般通过停止供电、指示灯闪烁和蜂鸣器鸣叫等一种或多种形式表现。

功能模块的各端口以及各电子元件可能会因受潮、灰尘、线路破损或者击穿等原因，发生对地短路或者任意两个端口的短路。一旦发生短路故障，将会引发数控设备操作面板出现黑屏、影响控制等后果，甚至会烧坏保险丝或者电子元件。发生短路故障后，必须及时检测短路发生点，及时排除故障。

现有的故障检测方法是使用万用表来判断两点之间是否短路，其具体为，将测量点连接的信号线拆除，避免其有公共连接点，然后再进行测量，逐一地对各测量点测量直到找到短路故障点。随着数控设备的各功能模块越来越多，需要检测的点也越来越多，使用万用表的方法也越来越麻烦。而且受到万用表的原理限制，测量点绝不能带电压，否则将会有电流流经万用表，造成测量结果不精确，甚至烧毁万用表。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种使用开关电源检测短路故障的方法。本发明所采取的第一技术方案是：

一种使用开关电源检测短路故障的方法，应用于由开关电源供电的数控设备，所述开关电源具有过载保护功能，包括以下步骤：

将开关开源的正极和负极分别与第一测量点和第二测量点连接；

根据开关电源的过载保护机制的反应情况，判断第一测量点和第二测量点是否短路。

进一步地，在将开关开源的正极和负极分别与第一测量点和第二测量点连接之前，断开第一测量点和第二测量点与原供电线路的连接。

进一步地，在将开关开源的正极和负极分别与第一测量点和第二测量点连接之前，调整开关电源的过载保护机制，使其与第一测量点和第二测量点的电气特性匹配。

进一步地，所述调整开关电源的过载保护机制，具体包括：

根据第一测量点和第二测量点所在数控设备的电气参数，计算短路电流阈值；

根据短路电流阈值，调整用于触发过载保护机制的过载判断阈值。

进一步地，所述调整开关电源的过载保护机制，还包括：

根据短路电流阈值，调整过载保护机制的表现形式；所述表现形式包括停止供电、指示灯闪烁和蜂鸣器鸣叫。

本发明所采取的第二技术方案是：

一种使用开关电源检测短路故障的方法，应用于由开关电源供电的数控设备，所述开关电源具有过载保护功能，包括以下步骤：

将开关开源的负极与数控设备的共用地线连接；

将开关开源的正极分别与各测量点连接；

根据开关电源的过载保护机制的反应情况，判断各测量点是否对地短路。

进一步地，在将开关开源的负极与数控设备的共用地线连接之前，断开各测量点与原供电线路的连接。

进一步地，在将开关开源的正极和负极分别与第一测量点和第二测量点连接之前，调整开关电源的过载保护机制，使其与第一测量点和第二测量点的电气特性匹配。

进一步地，所述调整开关电源的过载保护机制，具体包括：

根据第一测量点和第二测量点所在数控设备的电气参数，计算短路电流阈值；

根据短路电流阈值，调整用于触发过载保护机制的过载判断阈值。

进一步地，所述调整开关电源的过载保护机制，还包括：

根据短路电流阈值，调整过载保护机制的表现形式；所述表现形式包括停止供电、指示灯闪烁和蜂鸣器鸣叫。

本发明的有益效果是：本发明方法利用数控设备配套的开关电源来判断两点间是否短路，避免忘记携带万用表或者万用表损坏造成无法检测；应用本发明方法检测前不要求将各测量点接线逐条拆除，避免了拆线的麻烦，特别是需要对大量测量点进行短路检测以排除故障时，能够大幅提高检测效率；由于开关电源与数控设备配套，电气参数互相匹配，用开关电源来检测短路故障，结果比通用的万用电表更准确；本发明方法具有更便捷、更快速、更准确的短路检测效果。

附图说明

图1为正常工作时开关电源与数控系统各功能模块的连接示意图；

图2为应用本发明方法时开关电源与各设备的接线图。

具体实施方式

开关电源与数控系统各功能模块的连接如图1所示，开关电源PS1接到220V交流电源中，将其转换成直流电后通过正极L+和负极L-输出。操作系统单元CONTROL UNIT和输入输出信号模块OPI/O MODULE等功能模块分别接到正极L+和负极L-上，获取直流电。一般地，数控系统使用的电压是24V，因此开关电源的正极L+输出+24V电压，负极L-输出0V电压。

本发明一种使用开关电源检测短路故障的方法，包括以下步骤：

将开关开源的正极和负极分别与第一测量点和第二测量点连接；

根据开关电源的过载保护机制的反应情况，判断第一测量点和第二测量点是否短路。

其中，第一测量点和第二测量点是需要检测是否发生短路的任意两点。只需要将开关开源的正极和负极分别与这两点连接，开关电源便会输出电流，电流大小与第一测量点和第二测量点之间的电阻大小和开关电源的供电能力有关。当第一测量点和第二测量点之间短路时，会令开关电源瞬间输出很大的电流，触发开关电源的过载保护机制，大部分的开关电源都会在很短时间内停止输出电流，并伴随指示灯闪烁或者蜂鸣器鸣叫等；如果未发生短路，开关电源正常供电，并显示电流大小。根据开关电源的表现，可以迅速判断第一测量点和第二测量点之间是否短路。

由于开关电源可以在很短时间内切断电流，因此即使测量点之间发生短路故障，也一般不会发生烧毁设备的危险。从安全角度出发，将开关开源的正极和负极分别与第一测量点和第二测量点连接时，最好使用试触法。

使用本发明方法判断两点间是否短路，可以更便捷、更快速，判断结果更准确。由于开关电源本身产生电势差，因此测量时不要求测量点不带电压，也就是检测前不要求将各测量点接线逐条拆除，避免了拆线的麻烦，特别是需要对大量测量点进行短路检测以排除故障时，能够大幅提高检测效率。同时，由于开关电源是数控设备必然配备的设施，利用开关电源来进行短路检测，属于就地取材，避免忘记携带万用表或者万用表损坏造成无法检测。使用万用表进行短路检测时，一般有两种方法，一种是电阻档测量两点电阻，一般要使用多个不同量程的档位进行多次测量，综合来判断两点之间是否发生短路，另一种是使用通断档来进行测量，但是由于万用表是对所有电器通用的，其判断通断的电流阈值标准是固定而且未知的，使用同一万用表应用在对不同数控设备的短路故障判断上，难以均取得准确的检测结果；而应用本发明方法，每对测量点只需连接一次，而且与数控设备配套的开关电源，其电气参数是与数控设备匹配的，就地取材地测量能够达到更准确的检测效果。

应用本发明方法时开关电源与各设备的接线如图2所示。图2示意了对接近开关SQ与数字选择开关SA进行检测时的方法。图2中开关电源的正极为标示为“+24V测量”的一极，开关电源的负极为标示为“0V测量”的一极。对于接近开关SQ，一般涉及检测其正极与负极、输出极与负极之间是否短路，因此，可以分别将开关电源的正极和负极与接近开关SQ的正极和负极或者输出极和负极连接，所以接近开关SQ的负极在图2中标记为“0V测量点”，正极和输出极在图2中标记为“+24V测量点”；对于数字选择开关SA，一般涉及检测其输出端分别与各输入端之间是否发生短路，因此可以将开关电源的负极与其输出端连接，正极分别与其各输入端连接，所以图2中数字选择开关SA的输出端在图2中标记为“0V测量点”，各输入端在图2中标记为“+24V测量点”。

进一步作为优选的实施方式，在将开关开源的正极和负极分别与第一测量点和第二测量点连接之前，断开第一测量点和第二测量点与原供电线路的连接。

图2中，标记为L+和L-的两条纵向虚线，即为各设备在实际工作时所连接的开关电源的正负极输电线。优选地，在应用本发明方法进行检测之前，可以将这两条输电线与测量点断开，避免电源的影响，可以取得更准确的检测效果。

进一步作为优选的实施方式，在将开关开源的正极和负极分别与第一测量点和第二测量点连接之前，调整开关电源的过载保护机制，使其与第一测量点和第二测量点的电气特性匹配。

一些型号的开关电源的过载保护机制是可调的，调整开关电源的过载保护机制，使其与第一测量点和第二测量点的电气特性匹配，可以使得检测结果更准确。

进一步作为优选的实施方式，所述调整开关电源的过载保护机制，具体包括：

根据第一测量点和第二测量点所在数控设备的电气参数，计算短路电流阈值；

根据短路电流阈值，调整用于触发过载保护机制的过载判断阈值。

短路电流阈值是用来判断第一测量点和第二测量点之间是否发生短路的阈值，其一般与第一测量点和第二测量点所在数控设备的电流承受能力有关，例如操作系统单元上各端口的电流承受能力与输入输出信号模块的电流承受能力不同，可能会导致短路的判断标准不同。一般地可以在设备铭牌上获得电气参数，可以据此直接得到或者计算出短路电流阈值。

过载判断阈值是开关电源内部用于触发过载保护机制的阈值，一旦输出电流超过此阈值，便触发过载保护机制。对于一些可调的开关电源，可以根据短路电流阈值，来调整其过载判断阈值，灵活运用本发明方法，检测效果更准确。

进一步作为优选的实施方式，所述调整开关电源的过载保护机制，还包括：

根据短路电流阈值，调整过载保护机制的表现形式；所述表现形式包括停止供电、指示灯闪烁和蜂鸣器鸣叫。

短路电流阈值与数控设备有关，也就是应用本发明方法时可能会面临多个不同的短路电流阈值，其均能触发开关电源的过载保护机制。为了在过载保护机制被触发时及时了解所对应的短路电流阈值，可以事先根据短路电流阈值调整过载保护机制的表现形式，也就是不同的短路电流阈值对应不同的表现形式，例如20A对应停止供电、1A对应指示灯闪烁和10A对应蜂鸣器鸣叫等。

由于在检测短路故障时，通常是检测某点是否发生对地短路，也就是应用本发明方法时，可以将第二测量点定义为地线，而第一测量点则为需要检测是否对地短路的测量点，因此本发明方法可以改进为以下方法。

本发明另一种使用开关电源检测短路故障的方法，包括以下步骤：

将开关开源的负极与数控设备的共用地线连接；

将开关开源的正极分别与各测量点连接；

根据开关电源的过载保护机制的反应情况，判断各测量点是否对地短路。

一般来说，使用开关电源供电时，开关开源的负极是作为共用地线的，因此无需特别执行将开关开源的负极与数控设备的共用地线连接这一步骤。

进一步作为优选的实施方式，在将开关开源的负极与数控设备的共用地线连接之前，断开各测量点与原供电线路的连接。

一般来说，使用开关电源供电时，开关开源的负极是作为共用地线的，因此可以无需断开共用地线的原有连接。

进一步作为优选的实施方式，在将开关开源的正极和负极分别与第一测量点和第二测量点连接之前，调整开关电源的过载保护机制，使其与第一测量点和第二测量点的电气特性匹配。

进一步作为优选的实施方式，所述调整开关电源的过载保护机制，具体包括：

根据第一测量点和第二测量点所在数控设备的电气参数，计算短路电流阈值；

根据短路电流阈值，调整用于触发过载保护机制的过载判断阈值。

进一步作为优选的实施方式，所述调整开关电源的过载保护机制，还包括：

根据短路电流阈值，调整过载保护机制的表现形式；所述表现形式包括停止供电、指示灯闪烁和蜂鸣器鸣叫。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但对本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (8)

1.一种使用开关电源检测短路故障的方法，应用于由开关电源供电的数控设备，所述开关电源具有过载保护功能，其特征在于，包括以下步骤：

将开关开源的正极和负极分别与第一测量点和第二测量点连接；

根据开关电源的过载保护机制的反应情况，判断第一测量点和第二测量点是否短路；

在将开关开源的正极和负极分别与第一测量点和第二测量点连接之前，调整开关电源的过载保护机制，使其与第一测量点和第二测量点的电气特性匹配。

2.根据权利要求1所述的一种使用开关电源检测短路故障的方法，其特征在于，在将开关开源的正极和负极分别与第一测量点和第二测量点连接之前，断开第一测量点和第二测量点与原供电线路的连接。

3.根据权利要求1所述的一种使用开关电源检测短路故障的方法，其特征在于，所述调整开关电源的过载保护机制，具体包括：

根据第一测量点和第二测量点所在数控设备的电气参数，计算短路电流阈值；

根据短路电流阈值，调整用于触发过载保护机制的过载判断阈值。

4.根据权利要求3所述的一种使用开关电源检测短路故障的方法，其特征在于，所述调整开关电源的过载保护机制，还包括：

根据短路电流阈值，调整过载保护机制的表现形式；所述表现形式包括停止供电、指示灯闪烁和蜂鸣器鸣叫。

5.一种使用开关电源检测短路故障的方法，应用于由开关电源供电的数控设备，所述开关电源具有过载保护功能，其特征在于，包括以下步骤：

将开关开源的负极与数控设备的共用地线连接；

将开关开源的正极分别与各测量点连接；

根据开关电源的过载保护机制的反应情况，判断各测量点是否对地短路；

在将开关开源的正极和负极分别与第一测量点和第二测量点连接之前，调整开关电源的过载保护机制，使其与第一测量点和第二测量点的电气特性匹配。

6.根据权利要求5所述的一种使用开关电源检测短路故障的方法，其特征在于，在将开关开源的负极与数控设备的共用地线连接之前，断开各测量点与原供电线路的连接。

7.根据权利要求5所述的一种使用开关电源检测短路故障的方法，其特征在于，所述调整开关电源的过载保护机制，具体包括：

根据第一测量点和第二测量点所在数控设备的电气参数，计算短路电流阈值；

根据短路电流阈值，调整用于触发过载保护机制的过载判断阈值。

8.根据权利要求7所述的一种使用开关电源检测短路故障的方法，其特征在于，所述调整开关电源的过载保护机制，还包括：

根据短路电流阈值，调整过载保护机制的表现形式；所述表现形式包括停止供电、指示灯闪烁和蜂鸣器鸣叫。

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