CN109254245B - 一种继电器回路短路和开路检测电路 - Google Patents

一种继电器回路短路和开路检测电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种继电器回路短路和开路检测电路,属于电力系统自动化领域,其特征在于:至少包括:继电器驱动电路、继电器线圈和三极管检测电路、继电器电源检测电路和继电器电源产生电路;其中:所述继电器驱动电路包括控制继电器线圈动作的三极管,CPU输出的控制信号通过控制三极管动作状态进而对继电器线圈动作进行控制;所述继电器线圈和三极管检测电路包括第一光耦;所述继电器电源检测电路包括第二光耦;所述继电器电源产生电路包括MOS管。通过采用上述技术方案,本发明专利能够实现对继电器回路的短路和开路检测,便于对继电器开出回路进行监控,因此提高了使用的安全性。

Description

一种继电器回路短路和开路检测电路
技术领域
本发明涉及继电器技术领域,用于电力系统变电站自动化和工业控制自动化中需要继电器的保护控制及自动化装置,特别是涉及一种继电器回路短路和开路检测电路。
背景技术
变电站综合自动化系统继电器回路,一般不是由主控芯片直接来控制继电器回路的闭合和断开,而是由三极管组成驱动电路,主控芯片通过三极管驱动继电器。传统的继电器回路,在驱动继电器动作前,无法确定和检测继电器回路中器件是否失效,故给变电站等工业控制场合带来巨大的安全隐患。一旦引起故障,如果现场有多路继电器回路,无法排查和定位故障继电器回路,维护起来非常不方便。
发明内容
本发明要解决的技术问题是:提供一种能够实现继电器回路短路和开路检测电路,能够解决实时检测继电器回路状态。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是:
一种继电器回路短路和开路检测电路,至少包括:继电器驱动电路、继电器线圈和三极管检测电路、继电器电源检测电路和继电器电源产生电路;其中:
所述继电器驱动电路包括控制继电器线圈动作的三极管,CPU输出的控制信号通过控制三极管动作状态进而对继电器线圈动作进行控制;
所述继电器线圈和三极管检测电路包括第一光耦,电源VCC依次通过第四限流电阻和第三二极管与第一光耦的1号管脚连接,电源KO_VCC通过与第一光耦的2号管脚连接;电源VCC通过第五电阻与第一光耦的4号管脚连接,第一光耦的3号管脚接地GND;
所述继电器电源检测电路包括第二光耦,电源KO_VCC依次通过第六限流电阻和第四二极管与第二光耦的1号管脚连接,第二光耦的2号管脚和3号管脚均接地GND,所述第一光耦和第二光耦的2号管脚的4号管脚均与CPU的KO_VCC_OK端子连接;
所述继电器电源产生电路包括MOS管,该MOS管的S极通过开关与电源VCC连接,该MOS管的D极与CPU的KO_VCC连接;该MOS管的G极与CPU发出的启动信号端子QD连接,该MOS管的G极通过第七电阻与电源VCC连接。
进一步:所述三极管为NPN型三极管,该三极管的基极通过第二限流电阻与CPU的控制信号输出端子电连接;所述三极管的集电极通过第一限流电阻与电源VCC电连接,所述三极管的发射极接地GND,所述三极管的基极通过第三电阻接地GND,所述三极管的集电极通过第三二极管与CPU的信号输入端子KO_TEST电连接,所述三极管的集电极通过续流二极管与继电器的1号管脚连接,所述三极管的集电极与继电器的4号管脚连接,电源KO_VCC通过第二二极管与继电器的1号管脚连接,所述继电器的2号管脚和3号管脚为常开触点。
进一步:所述CPU为中央处理单元,CPU通过检测KO_TEST和KO_VCC_OK的电平为0或1,并将此电平存储在CPU内,来判断继电器回路是短路状态还是开路状态,CPU还可实时更新KO_TEST和KO_VCC_OK的电平状态,以此来实时检测继电器回路状态。
本发明具有的优点和积极效果是:
通过采用上述技术方案,本发明可以实时检测继电器回路的状态,并能判断继电器回路是短路还是开路状态,如果有多路继电器回路,还能定位出现故障的继电器回路,因此提高了操作的安全性和便捷性。
附图说明
图1是本发明优选实施例的电路框图;
图2是本发明优选实施例的局部电路图,主要用于显示继电器驱动电路的连接关系;
图3是本发明优选实施例的局部电路图,主要用于显示继电器线圈和三极管检测电路连接关系;
图4是本发明优选实施例的局部电路图,主要用于显示继电器电源检测电路的连接关系;
图5是本发明优选实施例的局部电路图,主要用于显示继电器电源产生电路的连接关系;
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效,兹例举以下实施例,并配合附图详细说明如下:
请参考图1,一种继电器回路短路和开路检测电路,包括:继电器驱动电路、继电器线圈和三极管检测电路、继电器电源检测电路、继电器电源产生电路。
所述继电器驱动电路是用三极管驱动继电器动作,驱动信号KO连接到CPU的输出端口,KO_VCC连接到继电器线圈电源+,其中CPU为中央处理器,CPU包括通用输入输出功能,CPU通过通用输入功能读取继电器的状态KO_VCC_OK,并保存状态参数,CPU通过通用输出功能输出KO驱动三极管动作,并保存状态参数。其中KO_VCC为继电器线圈电源+的网络名,KO_VCC_OK为继电器线圈电源+的状态信号;所述继电器线圈和三极管检测电路包括光耦U1和限流电阻R4,U1的1号管脚通过限流电阻R4和二极管D3与VCC连接,U1的2号管脚连接KO_VCC,KO_VCC_OK接光耦的4号管脚,CPU的输入端口回读KO_VCC_OK信号状态,KO_VCC_OK默认状态为1,若回读到KO_VCC_OK为0,则可以判断三极管短路,若回读到KO_VCC_OK为1,此时KO驱动三极管,若回读到KO_VCC_OK仍为1,则可判断继电器线圈开路,同时CPU也可以通过回读KO_TEST的状态来判断,其中KO_TEST为检测继电器回路的状态信号,KO_TEST和KO_VCC_OK状态实时更新;所述继电器电源检测电路包括光耦U2和限流电阻R6,KO_VCC为高电平时,光耦U2导通,KO_VCC_OK为0,继电器电源OK;所述继电器电源产生电路包括启动信号QD,开关K2和MOS管Q2,当启动信号QD为0,K2闭合时,MOS管Q2导通,继电器线圈的电源KO_VCC等于VCC,KO_VCC可驱动多个继电器,其中启动信号QD为CPU的通用输出功能。
本发明的工作原理为:所述继电器电源产生电路,即继电器电源KO_VCC的产生,CPU输出QD信号控制继电器线圈的电源KO_VCC跟VCC是否导通,当QD为0电平时,继电器线圈的电源KO_VCC等于VCC,VCC为大功率电源,故KO_VCC可同时驱动多个继电器;当QD为1电平时,继电器线圈的电源KO_VCC和VCC不导通。
所述继电器电源检测电路,当继电器线圈的电源KO_VCC等于VCC时,继电器电源检测通过第一光耦回读KO_VCC_OK信号,当继电器线圈电源KO_VCC和VCC不导通时,继电器电源检测通过第二光耦回读KO_VCC_OK信号;KO_VCC_OK为1电平时,说明继电器电源供电正常,KO_VCC_OK为0电平时,说明继电器电源供电异常。
所述继电器驱动电路,需要在继电器线圈电源KO_VCC和VCC不导通的情况下,CPU通过控制三极端驱动继电器,此时继电器不会动作,然后CPU回读KO_VCC_OK或者KO_TEST电平,并将电平实时保存并更新。
所述继电器线圈和三极管检测电路,是检测继电器线圈是否开路和三极管是否短路,需要在继电器线圈电源KO_VCC和VCC不导通的情况下检测。电路初始状态下,KO_TEST为1,同时KO_VCC_OK为1,若此时CPU回读KO_TEST电平为0,或者回读KO_VCC_OK电平为0,或者二者电平均为0,则可以判断三极管Q1短路;在初始状态下,CPU输出驱动信号KO为1时,三极管Q1将导通,此时回读KO_TEST或者KO_VCC_OK的电平,若KO_TEST仍为1,或者KO_VCC_OK仍为1,或者二者电平均为1,则可以判断继电器线圈开路,若回读KO_TEST为0,或者回读KO_VCC_OK为0,或者二者电平均为0,则可判断继电器回路正常。
从图2至图5为上述优选实施例的各部分电路图:
在上述优选实施例中:所述继电器驱动电路包括依次电气连接的三极管Q1,三极管Q1的2号管脚接到GND;Q1的1号管脚通过R3电阻下拉到GND,同时通过串联电阻R2连接到CPU的输出端口KO;Q1的3号管脚连接CPU的输入端口KO_TEST,同时通过电阻R1上拉到VCC,并连接到继电器K1的4号管脚;继电器K1的电源KO_VCC通过二极管D2连接到K1的1号脚,K1的1、4管脚间并联续流二极管D1,K1的2、3号管脚为常开触点。所述继电器线圈和三极管检测电路包括依次电气连接的光耦U1,VCC通过限流电阻R4和二极管D3连接到U1的1号管脚,2号管脚接KO_VCC,3号管脚接GND,4号管脚KO_VCC_OK,并通过电阻R5上拉到VCC。所述继电器电源检测电路包括依次电气连接的光耦U2,KO_VCC通过限流电阻R6和二极管D4连接到U2的1号管脚,2、3号管脚接GND,4号管脚KO_VCC_OK。所述继电器电源产生电路依次电气连接的MOS管Q2,Q2的5、6、7、8管脚接KO_VCC;Q2的4号管脚接CPU的输出端口QD信号,并通过电阻R7上拉到VCC;Q2的1、2、3号管脚通过开关连接到VCC。通过采用上述技术方案,本发明专利能够实现对继电器回路的短路和开路检测,便于对继电器开出回路进行监控,因此提高了使用的安全性。
请参阅图2,继电器驱动电路包括继电器Q1、限流电阻R2、R3、上拉电阻R1、驱动门电路U3、续流二极管D1、二极管D2和继电器K1依次连接,KO为CPU端口的输出信号,KO_VCC通过D2连接到继电器K1的线圈电源正端,KO_TEST为CPU端口的输入信号,可通过回读KO_TEST电平判断继电器线圈和三极管的状态,初始状态下,KO_VCC会存在一个电压,KO_TEST为1。
请参阅图3,继电器线圈和三极管检测电路包括限流电阻R4、二极管D3、光耦U1和上拉电阻R5依次连接,其中,D3为多个二极管串联。VCC通过限流电阻R4和二极管D3连接到U1的1号管脚,KO_VCC连接到U1的2号管脚,KO_VCC_OK通过R5上拉到VCC,同时连接到U1的4号管脚,U1的3号管脚接GND。KO_VCC_OK信号连接到CPU端口的输入,初始状态下,KO_VCC_OK为1。
请参阅图4,继电器电源检测电路包括限流电阻R6、二极管D4和光耦U2依次连接,其中,D4为多个二极管串联。KO_VCC通过限流电阻R6和二极管D4连接到U2的1号管脚,KO_VCC_OK连接到U1的4号管脚,U1的2、3号管脚接GND,当KO_VCC为1,光耦U2导通时,KO_VCC_OK由初始状态的1跳变为0,可以判断继电器电源KO_VCC工作正常。
请参阅图5,继电器电源产生电路包括开关K2、MOS管Q2和上拉电阻R7和启动信号QD依次连接。启动信号QD与CPU的输出端口连接,当QD为0,MOS管导通,若此时K2闭合,则继电器线圈电源KO_VCC与VCC相连接,KO_VCC可以同时连接多个继电器。
具体检测流程为:初始状态下,KO_TEST应为1,同时KO_VCC_OK应为1,若CPU此时回读KO_TEST为0,或者回读KO_VCC_OK为0,或者二者均为0,则可以判断三极管Q1短路;在初始状态下,驱动信号KO为1时,三极管将导通,此时回读KO_TEST或者KO_VCC_OK的状态,若KO_TEST仍为1,或者KO_VCC_OK仍为1,或者二者均为1,则可以判断继电器线圈开路,若CPU回读KO_TEST为0,或者回读KO_VCC_OK为0,或者二者均为0,则可判断继电器回路正常。
以上对本发明的实施例进行了详细说明,但所述内容仅为本发明的较佳实施例,不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等,均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (2)

1.一种继电器回路短路和开路检测电路,其特征在于:至少包括:继电器驱动电路、继电器线圈和三极管检测电路、继电器电源检测电路和继电器电源产生电路;其中:
所述继电器驱动电路包括控制继电器线圈动作的三极管,CPU输出的控制信号通过控制三极管动作状态进而对继电器线圈动作进行控制;
所述继电器线圈和三极管检测电路包括第一光耦,电源VCC依次通过第四限流电阻和第三二极管与第一光耦的1号管脚连接,电源KO_VCC通过与第一光耦的2号管脚连接;电源VCC通过第五电阻与第一光耦的4号管脚连接,第一光耦的3号管脚接地GND;
所述继电器电源检测电路包括第二光耦,电源KO_VCC依次通过第六限流电阻和第四二极管与第二光耦的1号管脚连接,第二光耦的2号管脚和3号管脚均接地GND,所述第一光耦和第二光耦的2号管脚的4号管脚均与CPU的KO_VCC_OK端子连接;
所述继电器电源产生电路包括MOS管,该MOS管的S极通过开关与电源VCC连接,该MOS管的D极与CPU的KO_VCC连接;该MOS管的G极与CPU发出的启动信号端子QD连接,该MOS管的G极通过第七电阻与电源VCC连接。
2.根据权利要求1所述的一种继电器回路短路和开路检测电路,其特征在于:所述三极管为NPN型三极管,该三极管的基极通过第二限流电阻与CPU的控制信号输出端子电连接;所述三极管的集电极通过第一限流电阻与电源VCC电连接,所述三极管的发射极接地GND,所述三极管的基极通过第三电阻接地GND,所述三极管的集电极通过第三二极管与CPU的信号输入端子KO_TEST电连接,所述三极管的集电极通过续流二极管与继电器的1号管脚连接,所述三极管的集电极与继电器的4号管脚连接,电源KO_VCC通过第二二极管与继电器的1号管脚连接,所述继电器的2号管脚和3号管脚为常开触点。
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