CN109690722A

CN109690722A - 继电器电路系统

Info

Publication number: CN109690722A
Application number: CN201680089045.8A
Authority: CN
Inventors: J·贝丘克; M·谢斯基
Original assignee: Dirrakou Fund & Co KG GmbH
Current assignee: Dirrakou Fund & Co KG GmbH; Diehl AKO Stiftung and Co KG
Priority date: 2016-09-27
Filing date: 2016-09-27
Publication date: 2019-04-26
Anticipated expiration: 2036-09-27
Also published as: CN109690722B; PL235131B1; PL429596A1; DE112016007272A5; WO2018059649A1

Abstract

一种继电器电路系统具有电压源(40)、继电器(10a、10b)，该继电器具有与电压源(40)并联连接的线圈(30)，并且继电器电路系统具有开关(42a、42b)，该开关与继电器(10a、10b)的线圈(30)并联连接。电容器(50a、50b)与继电器(10a、10b)的线圈(30)并联连接，从而形成一个振荡回路，该振荡回路的衰减特性取决于继电器(10a、10b)的故障状态。分析装置(54)与信号抽头(52a、52b)连接，该信号抽头用于获取在继电器(10a、10b)的线圈(30)上的电压信号，分析装置如此设计，使得该分析装置检测所获取的电压信号在时间上的衰减特性，以便可以由检测到的衰减特性推断继电器(10a、10b)的故障状态。

Description

继电器电路系统

技术领域

本发明涉及一种继电器电路系统，亦即涉及一种具有至少一个继电器的电子电路系统。

背景技术

在实践中继电器基本上存在如下问题，即继电器触点可能相互焊接或粘合。于是这可能导致继电器非期望的持续接通，即使继电器控制电路是断开的。

因此，已经开发了不同的措施，以便能够监控或确定继电器的此类故障状态。通常例如在使用光电耦合器和其它附加电路部件的情况下在继电器负载电流侧上进行监控。此外，常规的监控措施通常需要继电器附加的开关过程。

发明内容

本发明以如下任务为基础，即提供一种改进的继电器电路系统，在该继电器电路系统中可以以简单的方式可靠地识别继电器的故障状态。

该任务通过具有权利要求1特征的继电器电路系统得以解决。本发明特别优选的实施方案和扩展方案是从属权利要求的技术方案。

继电器电路系统具有电压源、具有线圈的继电器，其中，继电器的线圈与电压源并联连接，并且继电器电路系统具有开关，该开关与继电器的线圈串联连接。根据本发明，附加地设有电容器，该电容器与继电器的线圈并联连接，从而该电容器与线圈一起形成LC振荡回路。另外，设有用于获取在继电器的线圈上的电压信号的信号抽头和分析装置，该分析装置与信号抽头连接。该分析装置如此设计，使得该分析装置检测所获取的电压信号在时间上的衰减特性，并且该分析装置可以由检测到的衰减特性推断继电器的故障状态。

根据本发明的继电器电路系统需要少量的附加部件(特别是与继电器的线圈并联连接的电容器)，并且该继电器电路系统简单地构造。此外，为了监控继电器的故障状态只需要继电器电路系统的控制电流侧，然而负载电流侧可以保持不变。另外，利用本发明的继电器电路系统可能的是，在不进行继电器的附加开关过程的情况下监控继电器的故障状态。

本发明在此从以下考虑出发。当闭合控制电路时，继电器的线圈通电，从而与该线圈形成的电磁铁吸引可运动的铁磁的衔铁，由此继电器的工作触点彼此接触，并且继电器的负载电路闭合。如果所述工作触点焊接在一起，那么在控制电路断开之后继电器的衔铁也保持紧邻电磁铁，由此衔铁从线圈吸收电能(涡流)。如果像在根据本发明的继电器电路系统中一样，继电器的线圈是LC振荡回路的一部分，那么在衔铁中感应出的涡流影响振荡回路的衰减特性。特别是在LC振荡回路中的振荡由于所述涡流而衰减得更强或更快(相比于没有所述涡流的情况)。也就是说，在工作触点焊接的情况下，LC振荡回路的振荡比在继电器无故障的情况下消减得更快。通过监控该振荡的衰减特性因此能够以简单的方式推断继电器的故障状态。

本发明的继电器电路系统不局限于任何特定类型的继电器。特别是继电器在继电器的负载侧上可以用于交流电路并且用于直流电路。该继电器可以用作工作电流继电器或静态电流继电器。该继电器例如可以是具有转换触点的继电器或仅具有常开触点的继电器。

就此而言，术语继电器的故障状态应该特别是包括继电器的两种状态：继电器无故障运行(也就是说工作触点没有焊接)和继电器有故障(也就是说工作触点相焊接)。在本发明的扩展方案中也可识别其它中间状态，例如已经存在的朝向工作触点焊接的趋势。

在本发明一种有利的设计方案中，还设有包络线发生器电路，该包络线发生器电路连接到信号抽头与分析装置之间，并且该包络线发生器电路设计成用于由获取的电压信号产生包络线信号。分析装置于是优选地如此设计，使得该分析装置检测由包络线发生器电路产生的包络线信号在时间上的衰减特性，以便能够由检测到的衰减特性推断继电器的故障状态。包络线信号通常可比未处理的电压信号更容易分析。就此而言，包络线信号应该示出电压信号的特殊情况。

包络线发生器电路优选具有带阻尼的整流电路。优选地，包络线发生器电路包含配设给信号抽头的整流元件(如二极管)。优选地，包络线发生器电路包含平滑电容器。

在本发明一种有利的设计方案中，分析装置还设计成，用于检测开关的断开，用于在断开开关之后检测所获取的包络线信号在时间上的衰减特性。优选地，可以通过检测用于开关的操控信号或通过监控开关的开关状态来检测开关的断开。

在本发明另一种有利的设计方案中，所述信号抽头设置在继电器的线圈与开关之间。

此外，优选地给继电器的线圈并联连接空载二极管。

在本发明一种有利的设计方案中，所述继电器电路系统具有多个继电器，所述继电器分别具有一个线圈。于是给各继电器的线圈串联连接各一个开关并且并联连接各一个电容器，并且给各继电器的线圈配设有信号抽头，所述信号抽头用于获取在继电器的相应的线圈上的电压信号。

优选地，为所述多个继电器的线圈设置一个共用的分析装置。

优选地，为所述多个继电器的线圈设置一个至少部分共用的包络线发生器电路。

附图说明

由接下来对非限制性的优选实施例借助附图进行的描述能更好地理解本发明的上述以及其它的特征和优点。其中部分示意性地示出：

图1示出继电器的构造；

图2示出按照本发明的继电器电路系统的电路图；以及

图3示出用于继电器两种不同故障状态的电压信号和包络线信号的电压-时间曲线图。

具体实施方式

图1以具有转换触点的继电器为例示出继电器的构造。

继电器10有一个共用的工作触点12，该工作触点与共用的工作接头14连接，以及继电器具有第一工作触点16(常闭触点)，该第一工作触点与第一工作接头18连接，该继电器具有第二工作触点20(常开触点)，该第二工作触点与第二工作接头22连接。共用的工作触点12设置在铁磁的衔铁24的自由端部上，该衔铁经由活节26可运动地支承。衔铁24通过拉力弹簧28保持在其在图1中示出的原始位置上。

继电器10还具有线圈30，该线圈缠绕铁磁的芯32，以便形成电磁铁。线圈30的两个端部分别与第一线圈接头34和第二线圈接头36连接。

电磁铁30、32、工作触点12、16、20和衔铁24优选放置在一个壳体38中。

图1示出在线圈30未通电的状态下和继电器10无故障的情况下的继电器10开关状态。在线圈30未通电的状态下，电磁铁对铁磁的衔铁32不施加吸引力。衔铁24和因此共用的工作触点12被拉力弹簧28向上牵拉。也就是说，共用的工作触点12与第一工作触点16导电连接。

如果继电器10的线圈30通电，那么电磁铁克服拉力弹簧28的力而吸引衔铁24。衔铁24上的共用的工作触点12于是与第二工作触点20接触。如果流过线圈30的电流终止，那么衔铁24又回到衔铁的图1的起始位置。

在继电器10有故障时(在该有故障的继电器中，共用的工作触点12与第二工作触点20相互焊接)，在流过线圈的电流终止后衔铁24也保持靠近电磁铁。

在图1中示出的继电器10优选可以集成到图2的继电器电路系统中。

图2的继电器电路系统示例性地具有两个继电器10a和10b，但是继电器电路系统不限于继电器的上述数量。也可以存在仅一个继电器或多于两个继电器。

因为本发明有利地仅需要对继电器的控制电路进行修改，所以在图2中也仅示出该控制电路。省去示出继电器的负载电路，这是因为本发明在这一点上不以任何方式受限。

第一继电器10a的线圈与电压供应装置40并联连接。第一开关42a与线圈串联连接，该第一开关在本实施例中是开关晶体管。在第一开关42a闭合时，第一继电器10a的控制电路闭合，从而第一继电器的线圈通电，以便在按照图1设计的继电器中将共用的工作触点12与第二工作触点20导电连接。

为了避免在断开控制电路时(也就是说，在切断流过线圈的电流时)第一开关晶体管42a被在第一继电器10a的线圈中自感应的高反向电压毁坏，可选地，第一空载二极管44a与第一继电器10a的线圈并联连接。

在本实施例中，第一开关42a由第一控制信号源46a操控。用于断开或闭合第一开关42的控制信号例如通过第一电阻向第一开关42a传送。

如在图2中所示，第一电容器50a与第一继电器10a的线圈并联连接。第一电容器50a和第一继电器10a的线圈共同形成一个LC振荡回路。

如在图3中示例性地示出，在第一开关42a断开时(也就是说，在切断流过第一继电器10a线圈的电流时)，首先产生电压信号U0，并且接下来(在第一继电器10a无故障的情况下)通过由电容器50a和线圈组成的LC振荡回路产生具有衰减的振荡的电压信号U1。而如果第一继电器10b的共用的工作触点12与第二工作触点20相互焊接，那么在第一继电器10a的铁磁的衔铁24中感应出涡流，该铁磁的衔铁保持紧邻电磁铁30、32。在衔铁24中的涡流如此影响LC振荡回路的振荡的衰减特性，使得产生具有更强衰减的电压信号U2。

在第一开关42a与第一继电器10a的线圈或LC振荡回路之间的第一信号抽头52a上可以获取电压信号U1、U2。第一信号抽头52a与分析装置54连接，该分析装置可以检测电压信号U1、U2在时间上的衰减特性，并且可以由该衰减特性识别出故障状态(继电器无故障、工作触点相焊接)。

为此目的，分析装置54例如具有微控制器或比较器电路。

分析装置54例如根据电压信号U0识别出第一开关42a的断开。备选地，第一控制信号源46a的控制信号也可以传送给分析装置54，或者分析装置54自身可以监控第一开关42a的开关状态。

为了简化对在第一继电器10a线圈上的用于分析装置54的电压信号的分析，在分析装置54上游优选地连接包络线发生器电路56。该包络线发生器电路56由电压信号U1或U2产生相应的包络线信号U1’或U2’，所述包络线信号同样在图3中示例性地示出。借助包络线信号可以更简单地检测电压信号的衰减特性。

在图2的实施例中，包络线发生器电路56具有带阻尼的整流电路。特别是，包络线发生器电路56可以包含在第一信号抽头52与分析装置54之间的例如以二极管形式的第一整流元件58a，以及包络线发生器电路可以包含平滑电容器60，该平滑电容器具有并联连接的电阻62。

第二继电器10b的控制电路类似于第一继电器10a的控制电路而构造。也就是说，由第二控制信号源46b操控的第二开关42b与第二继电器10b的线圈串联连接，并且可选的第二空载二极管44b与第二继电器10b的线圈并联连接。第二继电器10b的线圈与继电器电路系统的共用的电压信号40并联连接。备选地也可以为不同继电器10a、10b的控制电路设置各自的电压源。

为了监控第二继电器10b的故障状态，第二继电器10b的线圈与第二电容器50b并联连接，以便形成LC振荡回路。用于在第二继电器10b的线圈上的电压信号U1、U2的第二信号抽头52b设置在该LC振荡回路与第二开关42b之间。

分析装置54作为继电器电路系统的共用的分析装置与两个继电器10a、10b的信号抽头52a、52b连接。同样地，包络线发生器电路56作为继电器电路系统的共用的包络线发生器电路而配设给两个继电器10a、10b。如在图2中示出那样，在第二信号抽头52b与分析装置54之间设有包络线发生器电路56的第二整流元件58b。备选地，两个信号抽头52a、52b也可以通过一个共用的整流元件与分析装置54连接。

附图标记列表

10 继电器

10a、10b 继电器

12 共用的工作触点

14 共用的工作接头

16 第一工作触点

18 第一工作接头

20 第二工作触点

22 第二工作接头

24 衔铁

26 活节

28 弹簧

30 线圈

32 芯

34 第一线圈接头

36 第二线圈接头

38 壳体

40 电压源

42a、42b 开关

44a、44b 空载二极管

46a、46b 控制信号源

48a、48b 电阻

50a、50b 电容器

52a、52b 信号抽头

54 分析装置

56 包络线发生器电路

58a、58b 整流元件、特别是二极管

60 电容器

62 电阻

U0 在断开电容器时的电压信号

U1 在按照规定的继电器操控断开时的电压信号

U1’ 在按照规定的继电器操控断开时的包络线信号

U2 在有故障的继电器操控断开时的电压信号

U2’ 在有故障的继电器操控断开时的包络线信号

Claims

1.继电器电路系统，具有：

电压源(40)；

具有线圈(30)的继电器(10、10a、10b)，其中，继电器的线圈(30)与电压源(40)并联连接；和

开关(42a、42b)，该开关与继电器(10、10a、10b)的线圈(30)串联连接，

其特征在于，

电容器(50a、50b)，该电容器与继电器(10、10a、10b)的线圈(30)并联连接，从而该电容器与线圈一起形成一个振荡回路；

信号抽头(52a、52b)，用于获取在继电器(10、10a、10b)的线圈(30)上的电压信号(U1、U2)；和

分析装置(54)，该分析装置与信号抽头(52a、52b)连接，并且该分析装置设计成，用于检测所获取的电压信号(U1、U2)在时间上的衰减特性，并且用于由检测到的衰减特性推断继电器(10、10a、10b)的故障状态。

2.根据权利要求1所述的继电器电路系统，其中，

还设有包络线发生器电路(56)，该包络线发生器电路连接到信号抽头(52a、52b)与分析装置(54)之间，并且该包络线发生器电路设计成，用于由获取的电压信号(U1、U2)产生包络线信号(U1’、U2’)；并且

分析装置(54)设计成，用于检测由包络线发生器电路(56)产生的包络线信号(U1’、U2’)在时间上的衰减特性，并且用于由检测到的衰减特性推断继电器(10、10a、10b)的故障状态。

3.根据权利要求2所述的继电器电路系统，其中，所述包络线发生器电路(56)具有带阻尼的整流电路。

4.根据前述权利要求任意一项所述的继电器电路系统，其中，所述分析装置(54)设计成，用于检测开关(42a、42b)的断开，并且用于在断开开关(42a、42b)之后检测所获取的电压信号(U1、U2)在时间上的衰减特性，并且用于由检测到的衰减特性推断继电器(10、10a、10b)的故障状态。

5.根据前述权利要求任意一项所述的继电器电路系统，其中，所述信号抽头(52a、52b)设置在继电器(10、10a、10b)的线圈(30)与开关(42a、42b)之间。

6.根据前述权利要求任意一项所述的继电器电路系统，其中，给所述继电器(10、10a、10b)的线圈(30)并联连接空载二极管(44a、44b)。

7.根据前述权利要求任意一项所述的继电器电路系统，该继电器电路系统具有多个继电器(10a、10b)，所述继电器分别具有一个线圈(30)，其中，给各继电器(10a、10b)的线圈(30)串联连接各一个开关(42a、42b)并且并联连接各一个电容器(50a、50b)，并且给各继电器的线圈配设信号抽头(52a、52b)，所述信号抽头用于获取在继电器(10a、10b)的相应的线圈(30)上的电压信号(U1、U2)。

8.根据权利要求7所述的继电器电路系统，其中，为所述多个继电器(10a、10b)的线圈(30)设置一个共用的分析装置(54)。

9.根据权利要求7或8所述的继电器电路系统，其中，为所述多个继电器(10a、10b)的线圈(30)设置至少部分共用的包络线发生器电路(56)。