CN110609226A - 一种直流接触器吸合释放时间检测电路及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种直流接触器吸合释放时间检测电路及方法,涉及接触器电路技术领域,电源电路用于将电源输入的电压转换为幅值合适的电压,为其他电路进行供电;处理器用于将控制信号分别发送至电源电路和快速开关电路,进而控制电源电压值和快速开关电路中开关的开启与关断,并获取接触器的触点状态信号从而检测接触器吸合和/或释放的时间;快速开关电路采用导通电阻小且速度快的开关管,用于快速在接触器的电源端施加或除去接触器的额定电压;触点开合测量电路采用高速光耦以缩短信号触发时间,用于检测接触器的触点状态信号和转换动作;高速开关管使电压快速施加/去除在接触器电源两端,高速光耦使触点测试结果快速且精准。
Description
技术领域
本发明涉及接触器电路技术领域,尤其涉及一种直流接触器吸合释放时间检测电路及方法。
背景技术
接触器:接触器分为交流接触器和直流接触器,它应用于电力、配电与用电场合。接触器广义上是指工业电中利用线圈流过电流产生磁场,使触点闭合或断开,以达到控制负载的电器。一个接触器含有一对以上的触点,可能所有触点都是常开触点,也有可能所有触点都是常闭触点,还有可能一部分是常开触点一部分是常闭触点;如图1所示:接线端1和2是接触器的电源端,在接线端1和2施加电压,就会产生电流流过线圈,从而产生磁场,使触点闭合或断开;A1和A2是一对常开触点,B1和B2是一对常闭触点;
接触器可以快速频繁的切断或接通交直流大电流回路,常用于电厂、变电站、大型工厂等场合,接触器控制容量大,适用于频繁操作和远距离控制,是自动控制系统中的重要元件之一。吸合时间和释放时间是接触器两个非常重要的参数,如果接触器的吸合时间和释放时间不符合要求,那么将对整个自动控制系统产生致命性的破坏,轻则导致某些设备损坏,重则导致整个系统瘫痪。所以对于新装的接触器要进行初检,检测通过后才能上电运行;对于已经装好在运行的接触器,每隔一段时间都要进行定检,定检可以提前发现接触器是否有问题、性能是否下降,这样可以降低整个自动控制系统的故障率,所以为了精准测量直流接触器吸合时间和释放时间是十分有必要的;
接触器吸合时间:对于释放状态(接线端1和2没有施加电压)的接触器,从施加规定的线圈电压开始至最后一个触点转换状态(触点由常开变为常闭,或者触点由常闭变为常开)为止之间的时间;
接触器释放时间:对于动作状态(接线端1和2有施加电压)的接触器,从去除规定的线圈电压开始至最后一个触点转换状态(触点由常闭变为常开,或者触点由常开变为常闭)为止之间的时间;
现有技术缺点如下:
1、传统的接触器测试仪,使用的是继电器或低速开关管来控制电压施加在接触器的电源两端,由于继电器或低速开关管本身就有毫秒级的延时误差,接触器的吸合时间和释放时间本身也是毫秒级的,就算经过优化也能带来1%到5%左右的误差;
2、传统的接触器测试仪,使用的是继电器或低速光耦来测量接触器触点的变化,由于继电器或低速光耦管本身就有毫秒级或者几十微妙的延时误差,接触器的吸合时间和释放时间本身也是毫秒级的,就算经过优化也能带来0.2%到5%左右的误差;
3、测试直流电源的电压不可以调压,这样只能测试一种额定电压的直流接触器;并且电压精度误差大,电压纹波大,会导致施加在接触器的电源两端的电压与接触的额定电压差值比较大,影响测试结果的精度;
4、使用的处理器处理速度慢,软件运行的时间周期比较长,加大了测试结果的误差。
发明内容
本发明针对背景技术的问题提供一种直流接触器吸合释放时间检测电路及方法,以解决或者至少部分地缓解现有技术中存在的上述问题。
为了实现上述目的,本发明提出一种直流接触器吸合释放时间检测电路,包括:电源电路、处理器、快速开关电路和触点开合测量电路;其中,
所述电源电路,用于将电源输入的电压转换为幅值合适的电压,为其他电路进行供电;
所述处理器,用于将控制信号分别发送至电源电路和快速开关电路,进而控制电源电压值和快速开关电路中开关的开启与关断,并获取接触器的触点状态信号从而检测接触器吸合和/或释放的时间;
所述快速开关电路,采用导通电阻小且速度快的开关管,用于快速在接触器的电源端施加或除去接触器的额定电压;
所述触点开合测量电路,采用高速光耦以缩短信号触发时间,用于检测接触器的触点状态信号和转换动作。
优选地,该电路还包括:隔离电路;
所述隔离电路,用于将电路中的弱电部分与强电部分进行隔离。
优选地,所述接触器的触点端连接触点开合测量电路的输入端,触点开合测量电路的输出端连接处理器的输入端;所述接触器的电源端连接快速开关电路的输出端,快速开关电路的输入端连接隔离电路的输出端,隔离电路的输入端连接处理器的输出端;所述电源电路分别为处理器、隔离电路和快速开关电路供电。
优选地,所述电源电路,包括辅助电源电路、隔离电源电路和高精度数控可调压直流电源电路;其中,
所述辅助电源电路,用于将电源输入的电压转换为幅值合适的电压,给处理器、隔离电源电路和触点开合测量电路供电;
所述隔离电源电路,用于为隔离电路和快速开关电路供电;
所述高精度数控可调压直流电源电路,用于接收处理器发送的电压值调节信号并输出对应的电压值,以适应不同接触器的额定电压。
本发明还提出一种采用所述的直流接触器吸合释放时间检测电路进行的检测方法,包括:
设置直流接触器的性能参数;
设置电源电路中高精度数控可调压直流电源的电压为直流接触器的额定电压;
控制快速开关电路中的开关闭合进而给直流接触器施加电压并开始计时;通过触点开合测量电路获取接触器的触点状态信号;响应于所有触点状态信号均完成转换,则停止计时,确定直流接触器的吸合时间;
控制快速开关电路中的开关断开进而给直流接触器除去电压并开始计时;通过触点开合测量电路获取接触器的触点状态信号;响应于所有触点状态信号均完成转换,则停止计时,确定直流接触器的释放时间。
优选地,所述的设置直流接触器的性能参数,包括但不限于:接触器的额定电压和触点数量。
优选地,所述设置直流接触器的性能参数的步骤与所述设置电源电路中高精度数控可调压直流电源的电压为直流接触器的额定电压的步骤之间,还包括:
检测触点的初始状态是否正确。
优选地,所述检测触点的初始状态是否正确,响应于触点的初始状态不准确,则重新检查连接电路线路或接触器是否损坏。
本发明提出一种直流接触器吸合释放时间检测电路及方法,快速开关电路使用高速开关管来控制测试电源电压,让电压快速施加在接触器电源两端,或者快速去掉接触器电源两端的电压。使得接触器电源两端的电压能够快速由0上升到其额定电压,或者由其额定电压下降到0,这两个变化过程用到的时间非常少几乎可以忽略不计,于测试结果的影响非常小,得测试结果非常精准。例如:接触器电源两端的电压由0上升到其额定电压所用时间是50ns,吸合时间的测试结果是1ms,那么其所造成的误差也就0.005%左右。触点开合测量电路使用快速光耦来测试接触器触点的状态变化,不管是触点由打开变成关闭,还是由关闭变成打开,都能快速将其状态变化传给高速处理器,光耦触发所用的时间非常少几乎可以忽略不计,于测试结果的影响非常小,使得测试结果非常精准。例如:接触器触点由打开变成闭合,光耦测量到这个状态变化,其输出信号由0变1的过程所用时间是10ns,吸合时间的测试结果是1ms,那么其所造成的误差也就0.001%左右。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为接触器简易图;
图2为本发明第一优选实施例中直流接触器吸合释放时间检测电路结构示意图;
图3为本发明第一优选实施例中电源电路具体结构示意图;
图4为本发明第一优选实施例中快速开关电路原理图;
图5为本发明第一优选实施例中触点开合测量电路原理图;
图6为本发明第二优选实施例中直流接触器吸合释放时间检测方法流程图;
图7为本发明第三优选实施例中直流接触器吸合释放时间检测方法流程图;
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
需要说明,若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……),则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等,如果该特定姿态发生改变时,则该方向性指示也相应地随之改变。
另外,若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述,则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外,各个实施例之间的技术方案可以相互结合,但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础,当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在,也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出一种直流接触器吸合释放时间检测电路;
本发明第一优选实施例中,如图2所示,包括:电源电路、处理器、快速开关电路、触点开合测量电路和隔离电路;所述接触器的触点端连接触点开合测量电路的输入端,触点开合测量电路的输出端连接处理器的输入端;所述接触器的电源端连接快速开关电路的输出端,快速开关电路的输入端连接隔离电路的输出端,隔离电路的输入端连接处理器的输出端;所述电源电路分别为处理器、隔离电路和快速开关电路供电。
本发明实施例中,所述电源电路用于将电源输入的电压转换为幅值合适的电压,为其他电路进行供电;如图3所示,电源电路包括辅助电源电路、隔离电源电路和高精度数控可调压直流电源电路;其中,所述辅助电源电路,用于将电源输入的电压转换为幅值合适的电压,给处理器、隔离电源电路和触点开合测量电路供电;所述隔离电源电路,用于为隔离电路和快速开关电路供电;所述高精度数控可调压直流电源电路,用于接收处理器发送的电压值调节信号并输出对应的电压值,以适应不同接触器的额定电压。
本发明实施例中,高精度数控可调压直流电源电路可以根据高速处理器的信号输出对应的电压,调压范围要广,0到300V直流调压范围可以满足绝大部分的要求,调压步进最小1mV,纹波要尽量小,这样既可以满足测试绝大部分不同电压等级的接触器要求,又可以保证测试精度;
本发明实施例中,所述处理器用于将控制信号分别发送至电源电路和快速开关电路,进而控制电源电压值和快速开关电路中开关的开启与关断,并获取接触器的触点状态信号从而检测接触器吸合和/或释放的时间;
本发明实施例中,处理器为高速处理器,可以选用高性能的AMR处理器、FPGA、DXP等,只要运行计算速度达到要求即可。高速处理器发出信号,信号通过隔离电路到达高精度数控可调压直流电源和快速开关电路,可以设置高精度数控可调压直流电源的输出电压值,控制快速开关电路的开和关。高速处理器接收来自触点开合测量电路的信号,通过这些信号可以知道接触器的触点是打开还是闭合,以及触点状态的转换;
本发明实施例中,所述快速开关电路,采用导通电阻小且速度快的开关管,用于快速在接触器的电源端施加或除去接触器的额定电压;
本发明实施例中,如图4所示,快速开关电路,在满足耐压和通过电流能力的前提下,使用导通电阻小、速度快的开关管Q2,导通电阻与速度之间是负相关关系,导通电阻大速度就快,导通电阻小速度就慢,选型时要综合考虑,要求就是尽量提高测试精度。如选用英飞凌的IPAN60R360P7S,导通电阻360毫欧,打开时间8ns,关断时间42ns;快速开关电路的作用,就是快速在接触器的电源端施加或去掉接触器的额定电压,尽量缩短时间,到达一个突变的效果;
本发明实施例中,所述触点开合测量电路,采用高速光耦以缩短信号触发时间,用于检测接触器的触点状态信号和转换动作;
本发明实施例中,如图5所示,触点开合测量电路,选用高速光耦缩短信号触发时间,如东芝的TLP2361光耦U1,其上升时间和下降时间都只需要3ns;
本发明实施例中,所述隔离电路,将由辅助电源供电的弱电电路部分与高精度数控可调压直流电源和快速开关电路的强电部分隔离,达到保护弱电电路部分的目的。隔离电路的信号传输时间延时要尽量小,这样有利于提高整个测试精度。
本发明还提出一种采用所述的直流接触器吸合释放时间检测电路进行的检测方法;
本发明第二优选实施例中,如图6所示,包括:
S10、设置直流接触器的性能参数;
本发明实施例中,所述的设置直流接触器的性能参数,包括接触器的额定电压和触点数量;通过输入的方式在处理器中写入接触器的额定电压和触点数量;可以通过键盘输入、触摸屏输入等;
S20、设置电源电路中高精度数控可调压直流电源的电压为直流接触器的额定电压;
本发明实施例中,根据电路中接触器的型号,确定对应的额定电压,通过键盘、触摸屏等硬件结构在处理器中设置,处理器发送控制的电压信号至高精度数控可调压直流电源,调节其输出电压,其输出电压通过快速开关电路接入接触器;
S30、控制快速开关电路中的开关闭合进而给直流接触器施加电压并开始计时;通过触点开合测量电路获取接触器的触点状态信号;响应于所有触点状态信号均完成转换,则停止计时,确定直流接触器的吸合时间;
本发明实施例中,电路接通过等待一段时间,待电源电压稳定后,控制快速开关电路中的开关闭合进而给直流接触器施加电压并开始计时;所述计时功能为处理器自带功能;
本发明实施例中,所述所有触点状态信号均完成转换,即接触器的原来断开的触点转换为关闭,原来关闭的触点断开;
S40、控制快速开关电路中的开关断开进而给直流接触器除去电压并开始计时;通过触点开合测量电路获取接触器的触点状态信号;响应于所有触点状态信号均完成转换,则停止计时,确定直流接触器的释放时间。
本发明第三优选实施例中,如图7所示,包括:
S10、设置直流接触器的性能参数;
本发明实施例中,所述的设置直流接触器的性能参数,包括接触器的额定电压和触点数量;通过输入的方式在处理器中写入接触器的额定电压和触点数量;可以通过键盘输入、触摸屏输入等;
S50、检测触点的初始状态是否正确;若触点的初始状态不准确,则重新检查连接电路线路或接触器是否损坏;
本发明实施例中,自动验证接触器的每个触点的初始状态时常闭还是常开;并验证初始状态是否正确;以免损伤电路器件;
S20、设置电源电路中高精度数控可调压直流电源的电压为直流接触器的额定电压;
本发明实施例中,根据电路中接触器的型号,确定对应的额定电压,通过键盘、触摸屏等硬件结构在处理器中设置,处理器发送控制的电压信号至高精度数控可调压直流电源,调节其输出电压,其输出电压通过快速开关电路接入接触器;
S30、控制快速开关电路中的开关闭合进而给直流接触器施加电压并开始计时;通过触点开合测量电路获取接触器的触点状态信号;响应于所有触点状态信号均完成转换,则停止计时,确定直流接触器的吸合时间;
本发明实施例中,电路接通过等待一段时间,待电源电压稳定后,控制快速开关电路中的开关闭合进而给直流接触器施加电压并开始计时;所述计时功能为处理器自带功能;
本发明实施例中,所述所有触点状态信号均完成转换,即接触器的原来断开的触点转换为关闭,原来关闭的触点断开;
S40、控制快速开关电路中的开关断开进而给直流接触器除去电压并开始计时;通过触点开合测量电路获取接触器的触点状态信号;响应于所有触点状态信号均完成转换,则停止计时,确定直流接触器的释放时间。
在本发明的实施方式的描述中,需要说明的是,流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为,表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分,并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现,其中可以不按所示出或讨论的顺序,包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序,来执行功能,这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤,例如,可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表,可以具体实现在任何计算机可读介质中,以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理模块的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用,或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言,“计算机可读取介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下:具有一个或多个布线的电连接部(电子装置),便携式计算机盘盒(磁装置),随机存取存储器,只读存储器,可擦除可编辑只读存储器,光纤装置,以及便携式光盘只读存储器。另外,计算机可读取介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质,因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描,接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序,然后将其存储在计算机存储器中。
以上所述仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是在本发明的发明构思下,利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换,或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种直流接触器吸合释放时间检测电路,其特征在于,包括:电源电路、处理器、快速开关电路和触点开合测量电路;其中,
所述电源电路,用于将电源输入的电压转换为幅值合适的电压,为其他电路进行供电;
所述处理器,用于将控制信号分别发送至电源电路和快速开关电路,进而控制电源电压值和快速开关电路中开关的开启与关断,并获取接触器的触点状态信号从而检测接触器吸合和/或释放的时间;
所述快速开关电路,采用导通电阻小且速度快的开关管,用于快速在接触器的电源端施加或除去接触器的额定电压;
所述触点开合测量电路,采用高速光耦以缩短信号触发时间,用于检测接触器的触点状态信号和转换动作。
2.根据权利要求1所述的直流接触器吸合释放时间检测电路,其特征在于,该电路还包括:隔离电路;
所述隔离电路,用于将电路中的弱电部分与强电部分进行隔离。
3.根据权利要求2所述的直流接触器吸合释放时间检测电路,其特征在于,所述接触器的触点端连接触点开合测量电路的输入端,触点开合测量电路的输出端连接处理器的输入端;所述接触器的电源端连接快速开关电路的输出端,快速开关电路的输入端连接隔离电路的输出端,隔离电路的输入端连接处理器的输出端;所述电源电路分别为处理器、隔离电路和快速开关电路供电。
4.根据权利要求2所述的直流接触器吸合释放时间检测电路,其特征在于,所述电源电路,包括辅助电源电路、隔离电源电路和高精度数控可调压直流电源电路;其中,
所述辅助电源电路,用于将电源输入的电压转换为幅值合适的电压,给处理器、隔离电源电路和触点开合测量电路供电;
所述隔离电源电路,用于为隔离电路和快速开关电路供电;
所述高精度数控可调压直流电源电路,用于接收处理器发送的电压值调节信号并输出对应的电压值,以适应不同接触器的额定电压。
5.采用权利要求1所述的直流接触器吸合释放时间检测电路进行的检测方法,其特征在于,包括:
设置直流接触器的性能参数;
设置电源电路中高精度数控可调压直流电源的电压为直流接触器的额定电压;
控制快速开关电路中的开关闭合进而给直流接触器施加电压并开始计时;通过触点开合测量电路获取接触器的触点状态信号;响应于所有触点状态信号均完成转换,则停止计时,确定直流接触器的吸合时间;
控制快速开关电路中的开关断开进而给直流接触器除去电压并开始计时;通过触点开合测量电路获取接触器的触点状态信号;响应于所有触点状态信号均完成转换,则停止计时,确定直流接触器的释放时间。
6.根据权利要求5所述的检测方法,其特征在于,所述的设置直流接触器的性能参数,包括但不限于:接触器的额定电压和触点数量。
7.根据权利要求5所述的检测方法,其特征在于,所述设置直流接触器的性能参数的步骤与所述设置电源电路中高精度数控可调压直流电源的电压为直流接触器的额定电压的步骤之间,还包括:
检测触点的初始状态是否正确。
8.根据权利要求7所述的检测方法,其特征在于,所述检测触点的初始状态是否正确,响应于触点的初始状态不准确,则重新检查连接电路线路或接触器是否损坏。
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