CN109188171B - 继电器线圈开路故障检测电路 - Google Patents

继电器线圈开路故障检测电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开了继电器线圈开路故障检测电路，包括二极管D1、D2，电阻R1、R2、开关管和单片机；所述二极管D1阳极通过继电器线圈J连接继电器电源电压Vcc，D1阴极通过开关管接地，二极管D1两端并联电阻R1；所述二极管D2的阴极连接二极管D1的阳极，D2的阳极通过电阻R2连接基准电压Vref，所述二极管D2与电阻R2的共结点作为测试点Vs，测试点Vs连接单片机的AD口。本发明设计的继电器线圈开路故障检测电路，用单片机的AD口采集测试点Vs的电压来识别继电器的三种状态：断开、吸合、吸合但线圈开路，三种情况的测试点Vs电压都有较大的差距，可以明显识别出来，检测结果高效准确，电路结构简单，成本较低。

Description

继电器线圈开路故障检测电路
技术领域
本发明涉及继电器线圈，特别涉及一种继电器线圈开路故障检测电路。
背景技术
继电器是一种常用的电控制器件，它是当输入激励量的变化达到规定要求时，在电气输出电路中使被控量发生预定的阶跃变化的一种电器。它具有控制系统或称输入回路和被控制系统或称输出回路之间的互动关系。通常应用于自动化的控制电路中，继电器在实际电路中常被用作通过小电流去控制大电流运作的一种“自动开关”，而被广泛应用于众多场合，如汽车电子控制元件中，继电器用来对车载电器进行有效的保护和控制，在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用，是最重要的控制元件之一，汽车高安全性的要求需要对主要零部件的状态进行实时监测。
然而现有汽车继电器仅在出厂前对继电器触点通断进行检测与试验检验，而继电器本身是不具备自我检测通断状态和故障状态的，而这无疑为继电器在作为电控制器件投入实际使用之后，很难实现本身的自我检测通断及故障状态，既容易引发电路故障出现，又存在着在控制电路出现故障时，不能快速准确判断出故障点所在位置，给电路故障检测带来延误，不利于整个控制系统的维护。而由于继电器周围高温、密封、高转速等特定条件，使得继电器线圈的检测工作异常繁琐，且对检测人员的技术水平提出了较高的要求。因此，人工检修最大的缺点是效率低、不准确，易产生服务不及时、误判等问题，且浪费人工，工作效率低下。继电器线圈的失效原因一般是线圈开路，因此，有必要设计一种能自动检测继电器线圈开路故障的装置。
发明内容
本发明目的是：提供一种继电器线圈开路故障检测电路，能自动检测继电器线圈开路故障。
本发明的技术方案是：继电器线圈开路故障检测电路，包括二极管D1、D2，电阻R1、R2、开关管和单片机；
所述二极管D1阳极通过继电器线圈J连接继电器电源电压Vcc，D1阴极通过开关管接地，二极管D1两端并联电阻R1；
所述二极管D2的阴极连接二极管D1的阳极，D2的阳极通过电阻R2连接基准电压Vref，所述二极管D2与电阻R2的共结点作为测试点Vs，测试点Vs连接单片机的AD口。
优选的，所述电阻R1为欧姆级电阻，电阻R2为KΩ级电阻。
优选的，所述开关管采用MOS管Q1，MOS管Q1的栅极连接继电器控制信号端，继电器控制信号端控制MOS管Q1的通断。
优选的，所述测试点Vs通过电阻R3、电容C1组成的滤波电路连接单片机的AD口。
本发明的优点是：
现有技术采用万用表测量的继电器线圈的电阻，判断继电器线圈是否开路，受高温、密封、高转速等特定条件限制，使得继电器线圈的检测工作异常繁琐，效率低、不准确，易产生服务不及时、误判等问题。与现有技术相比，本发明设计的继电器线圈开路故障检测电路，采用两个二极管、两个电阻和一个MOS管，用继电器控制信号端控制MOS管Q1的通断，进而采用用单片机的AD口采集测试点Vs的电压来识别继电器的三种状态：断开、吸合、吸合但线圈开路，三种情况的测试点Vs电压都有较大的差距，可以明显识别出来，检测结果高效准确，电路结构简单，成本较低。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明实施例的继电器线圈开路故障检测电路的原理图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的继电器线圈开路故障检测电路，包括二极管D1、D2，电阻R1、R2、MOS管Q1和单片机；所述二极管D1阳极通过继电器线圈J连接继电器电源电压Vcc，D1阴极通过MOS管Q1接地，二极管D1两端并联电阻R1, 继电器控制信号端G控制MOS管Q1的通断。；所述二极管D2的阴极连接二极管D1的阳极，D2的阳极通过电阻R2连接基准电压Vref，所述二极管D2与电阻R2的共结点作为测试点Vs，测试点Vs通过电阻R3、电容C1组成的滤波电路连接单片机的AD口。
本发明通过用单片机的AD口采集Vs测试点的电压来识别继电器的三种状态：断开、吸合、吸合但线圈开路,所以可以实现检测继电器线圈开路故障。
要控制继电器断开时，就拉低继电器控制信号端G关断MOS管Q1，这时D1的阳极为继电器电源电压（这里为+12V），这点也是D2的阴极，D2把+12V隔离不让进到测试点Vs），这时测试点Vs的电压=Vref（Vref为单片机的电源电压或AD基准电压，5V、3.3V都可以）。
当MOS管Q1导通时，继电器进入吸合状态。这时可以检测线圈的开路故障。
如果继电器线圈是好的，那么就会有电流流过R1和D1并联的部分，R1根据继电器维持闭合电流Icoil的大小取值使得Icoil*R1=1.5V，通常R1为Ω级，二极管D1用普通二极管且电流大于二极管的维持吸合状态的电流并且要抗得住吸合时的冲击电流，因为二极管的正向导通压降Vdf一般在0.7V～1.0V小于R1上的压降，因此这时继电器的维持电流只能从D1流过。这时测试点Vs电压=D1、D2的正向压降之和（MOS管的压降基本可以忽略不计），为1.4V～2.0V。
如果在上述吸合状态线圈出现开路故障了，那么这时Vref通过R2、R1和D1并联的部分、MOS管形成电流通路，R2取KΩ级别（要远大于R1，使得R1、R2对Vref进行分压时，R1上的压降VR1＜0.1V），那么这时R1和D1并联的部分的电流只会留经R1，这时测试点Vs上的电压为VR1+VD2,因为R1远小于R2，所以VR1很小，测试点Vs电压基本等于VD2，为0.7V～1.0V。
上述三种情况的测试点Vs电压都有较大的差距，可以明显识别出来，通过用单片机的AD口采集Vs测试点的电压来识别继电器的三种状态：断开、吸合、吸合但线圈开路，所以可以实现检测继电器线圈开路故障。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.继电器线圈开路故障检测电路，其特征在于：包括二极管D1、D2，电阻R1、R2、开关管和单片机；
所述二极管D1阳极通过继电器线圈J连接继电器电源电压Vcc，二极管D1阴极通过开关管接地，二极管D1两端并联电阻R1；
所述二极管D2的阴极连接二极管D1的阳极，二极管D2的阳极通过电阻R2连接基准电压Vref，所述二极管D2与电阻R2的共结点作为测试点Vs，测试点Vs连接单片机的AD口；
所述电阻R1为欧姆级电阻，电阻R2为KΩ级电阻。
2.根据权利要求1所述的继电器线圈开路故障检测电路，其特征在于：所述开关管采用MOS管Q1，MOS管Q1的栅极连接继电器控制信号端，继电器控制信号端控制MOS管Q1的通断。
3.根据权利要求1所述的继电器线圈开路故障检测电路，其特征在于：所述测试点Vs通过电阻R3、电容C1组成的滤波电路连接单片机的AD口。
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