CN110954814A - 一种继电器触片粘连检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种继电器触片粘连检测系统。该检测系统包括：系统电源控制电路、系统电源、MCU、设备开机检测电路以及预充电电路。所述系统电源的供电输入端通过二极管D连接继电器输出端。所述MCU通过软件电源控制信号对系统电源控制电路进行控制，系统电源控制电路通过产生硬件控制信号与软件控制信号，作为系统电源的充电使能信号用于控制外部电源给系统电源的电解电容充电。其中、硬件控制信号由设备开机上电信号触发、在MCU未工作时产生、持续时间为T1；从设备开机上电到所述MCU发出软件控制信号需要的时间为T2，T2<T1。相较于现有继电器触片粘连检测系统，本发明提供的方案在关机触片粘连发生时为检测系统提供持续的电量供给，保证检测系统的正常工作。
Description
技术领域
本发明涉及电气领域的接触器故障检测领域，具体涉及一种系统关机继电器触片粘连检测系统。
背景技术
设备的关机继电器(以下简称继电器)在为系统提供电源的过程中承担开关的作用，在设备开机时其触片闭合、系统通电，关机时其断开、系统断电。但在继电器的状态长时间切换过程中会产生触片粘连，将导致设备关机时，继电器仍然闭合，系统部分部件仍然处在带电状态或者对设备造成损害。
现有的设备关机继电器触片粘连检测系统如图1所示，通过控制钥匙开关S用于控制设备的开机与关机。电池作为外部电源为系统电源提供电量，而系统电源产生不同电平为检测系统供电。预充电电路在钥匙开关S闭合时、继电器触片K闭合前建立继电器输出端和接地端之间大电容的电压。所述大电容在钥匙开关断开后，通过电流泄放通道进行放电。MCU用于控制继电器触片K的接触与断开，并在设备开机钥匙开关S闭合后控制继电器触片K接触前，以及所述钥匙开关S断开、继电器触片K断开后对继电器输出端与地端之间连接的大电容的电压进行多次采样来确定是否发生触片粘连。
继电器开机粘连检测具体过程为：钥匙开关S闭合时通过预充电电路，继电器输出端与地端之间连接的大电容的电压开始建立，建立时间TSET与设计的参数有关；同时、系统电源输出电量，MCU开始上电。在所述MCU到进入工作状态检测到开机信号时，在所述时间TSET内通过采样几次继电器输出端上大电容的电压来判断继电器触片K是否粘连；如果检测到的电压是逐步增大的、则继电器触片K无故障；电器检测信号没变化，则发生触片K粘连。这是因为所述大电容在钥匙开关S断开后，由于检测系统的消耗以及系统电源中存在的放电通道放电，其电压将逐渐下降。
继电器开机粘连检测如下：钥匙开关闭合，系统电源输出，MCU工作，同时通过预充电电路，电解电容电压开始建立，建立时间TSET与设计的参数有关；MCU检测到开机检测信号，在TSET内，MCU通过采样几次继电器检测信号判断继电器是否粘连，如果继电器检测信号是逐步增大的，则继电器触片没有发生粘连，若检测信号没变化，则发生继电器触片粘连。但在钥匙开关S断开、设备关机时，由于外部电池为设备及检测系统的供电线路已经切断，系统电源能维持MCU工作的时间太短，同时继电器输出端电压变化较慢，通过多次采样所述大电容的电压进行判断，无法准确判定，更为严重的是没有多余时间完成后续的故障指示动作。
发明内容
本发明提供一种能够在设备关机钥匙开关断开后，产生继电器触片粘连情况下仍然能够获得持续、稳定供电，保证正常工作的继电器触片粘连检测系统。
本发明提供的智能电子接触器，具体实现为：
一种继电器触片粘连检测系统，该检测系统包括：MCU、二极管D、系统电源及系统电源控制电路，所述系统电源包括可充电部件；其中、所述MCU用于控制继电器触片的接触与断开，并在设备开机钥匙开关闭合、控制继电器触片接触时，以及所述钥匙开关断开、触发控制继电器触片断开后分别对继电器输出端与地端之间连接的大电容的电压进行多次采样来确定是否发生触片粘连，所述大电容在钥匙开关断开后，由于检测系统的消耗以及系统电源中存在的放电通道放电，其电压将逐渐下降。所述钥匙开关两侧分别接外部电源和系统电源的供电输入端；所述系统电源用于为检测系统供电，其输入端通过所述二极管D连接继电器输出，使得所述继电器触片在设备关机产生粘连时，由继电器的输出端给系统电源的可充电部件供电维持检测系统的正常工作；所述系统电源控制电路用于在钥匙开关闭合后控制外部电源给所述系统电源供电，对所述可充电部件充电。
进一步地、所述系统电源控制电路在钥匙开关闭合时产生使能电平持续时间为T1的硬件控制信号，使能外部电源经由通过系统电源的供电输入端给所述可充电部件供电以维持所述MCU的启动过程；在MCU启动后触发所述系统电源控制电路产生软件控制信号维持外部电源给系统电源的可充电部件供电，从钥匙开关闭合到所述MCU发出软件控制信号需要的时间为T2，T1和T2的大小关系满足T2<T1。
进一步地、所述检测系统还包括预充电电路。所述预充电电路在钥匙开关闭合时，使外部电源与所述继电器输出端上的大电容相连进行充电，并限制充电电流的大小、使所述大电容电压建立时间TSET大于在设备开机钥匙开关闭合后到对继电器输出端进行多次采样完成的时长。所述MCU在设备开机钥匙开关闭合、控制继电器触片接触时、对继电器输出端进行多次采样；如果继电器输出端检测信号是逐步增大的，则继电器触片没有发生粘连，若检测信号没变化，则发生继电器触片粘连。所述MCU在设备关机钥匙开关断开、触发控制继电器触片断开后对继电器输出端进行多次采样；如果继电器输出端检测信号是逐步减小，则继电器触片没有发生粘连，若检测信号没变化，则发生继电器触片粘连。
优选地，所述系统电源的可充电部件为电解电容。
附图说明
图1为现有设备关机继电器触片粘连检测系统的系统框图；
图2为本发明提供的设备关机继电器触片粘连检测系统的系统框图；
图3为本发明提供的设备关机继电器触片粘连检测系统的部分电路图。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案以及有益效果更加清楚明白，以下结合附图对本发明进行进一步详细说明。应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供的设备关机继电器触片粘连检测系统如图2所示，该检测系统主要包括：MCU、预充电电路、继电器相关电路、外部电源、系统电源及系统电源控制电路，所述系统电源包括为可充电部件。
如图2所示、所述MCU的一个引脚输出继电器控制信号作用于继电器的线圈34控制其触片K的接触与断开，另一个引脚连接电压检测电路，用于获取的继电器的输出端2上的电压。继电器的输出端2通过二极管D接系统电源的供电输入端，同时继电器与地之间还接有大电容。所述大电容在钥匙开关S断开后，由于检测系统的消耗以及系统电源中存在的放电通道放电，其电压将逐渐下降。所述MCU还设有开关机信号检测引脚、软件电源控制信号引脚以及系统电源供电引脚。所述开关机信号检测引脚通过开关机检测电路接到钥匙开关S的一端、系统电源控制电路供电输入端、系统电源的供电输入端及预充电电路的供电输入端都接在钥匙开关S的这一端；钥匙开关S的另一端接外部电源U0为整个继电器检测系统供电。所述软件电源控制信号引脚接系统电源控制电路，用于输出软件电源控制信号触发系统电源控制电路产生软件控制信号，控制系统电源与外部电源U0的通断。所述系统电源控制电路在钥匙开关S闭合时还产生硬件控制信号对系统电源进行控制。
如图2所示的设备关机继电器触片粘连检测系统，其工作过程如下：
所述系统电源控制电路在钥匙开关S闭合时产生使能电平持续时间为T1的硬件控制信号，使能外部电源U0经由通过系统电源的供电输入端给所述可充电部件供电以维持所述MCU的上电启动过程。在MCU启动后发出软件电源控制信号给系统电源控制电路，触发所述系统电源控制电路产生软件控制信号维持外部电源U0给系统电源的可充电部件供电。从钥匙开关S闭合到触发系统电源控制电路发出软件控制信号需要的时间为T2，T1和T2的大小关系需要满足T2<T1。
所述MCU在设备开机钥匙开关闭合、自身在上电启动完成、控制继电器触片K接触时，对继电器输出端2的电压进行多次采样来确定是否发生触片粘连，具体为：如果继电器输出端2的检测信号是逐步增大的，则继电器触片没有发生粘连，若检测信号没变化，则发生继电器触片粘连。这是由于在钥匙开关S闭合后，若继电器的触片K事先产生了粘连，则其输出端2上的大电容一直与外部电源U0连接，则大电容处于充电完成状态、其电压稳定；若事先未产生触片K粘连,则所述大电容开始充电，其电压是逐步增大的。所述MCU在设备关机钥匙开关S断开、控制继电器触片K断开后对继电器输出端2的电压进行多次采样来确定是否发生触片粘连，具体为：如果继电器输出端2的检测信号是逐步减小，则继电器触片没有发生粘连，若检测信号没变化，则发生继电器触片粘连。这是因为若继电器触片K顺利断开，则继电器输出端2上的大电容与外部电源U0断开，所述大电容在钥匙开关S断开后，由于检测系统的消耗以及系统电源中存在的放电通道放电，其电压将逐渐下降。这个过程虽然比较缓慢，但是当在关机后继电器的触片K产生粘连时，系统电源通过二极管D与继电器输出端2相连，使系统电源能够一直得到外部电源U0的补充，保证检测系统能正常工作。
图3为本发明提供的设备关机继电器触片粘连检测系统的部分电路图。如图3所示，本发明提供的检测系统中的系统电源还包括输入保护电路，所述输入保护电路包括三极管Q1、Q2、Q3，电阻R2、R3、R5、R6、R8，电容C2,二极管D3、D4；其中、三级管Q3为NPN管，其基极通过电容C2、电阻R3接系统电源的供电输入端，集电极通过串联的电阻R2、R6接系统电源的供电输入端，射极接地；三极管Q2为PNP管，其基极接在电阻R2、R6之间，射极接系统电源的供电输入端，集电极通过电阻R5接二极管D3的阳极，二极管D3的阴极接地；三极管Q1集电极接系统电源的供电输入端，射极通过带三端保护接口U1接电解电容的一端、电解电容的另一端接地，其基极接二极管D3的阳极；硬件控制信号直接输入到三级管Q3的基极，软件控制信号输入到二极管D4的阳极，二极管D4的阴极通过电阻R8接三级管Q3的基极。
此外，开关机信号检测电路由连接在系统电源的供电输入端Vin，其由电阻R1、R4串联接地组成，MCU的开关机信号检测引脚接在电阻R1、R4之间，由电阻R1、R4分压得到适合MCU的开关机检测信号。预充电电路有连接在系统电源的供电输入端Vin和继电器输出端2之间的二极管D2和电阻R7串联组成，用于为继电器输出端2上的大电容C3充电。
电压检测电路由连接在继电器输出端2上由电阻R9、R10串联接地支路组成。继电器检测信号从电阻R9、R10之间引出，由电阻R9、R10分压得到适合MCU的继电器检测信号。当继电器的触片K断开时，大电容C3上的电量通过电阻R9、R10的串联支路和二极管D、电阻R1、R4组成的串联支路进行泄放。
与现有技术相比，本发明提供的方案采用待检测继电器的输出端连接系统电源的供电输入端，发生触片粘连可以为检测系统提供稳定的输入，保证系统正常工作。增加了系统电源控制电路使系统电源具有可控性，使得MCU完成故障处理后，可以关闭系统电源，整个系统处在断电状态。
Claims (6)
1.一种继电器触片粘连检测系统，其特征在于，该检测系统包括：MCU、二极管D、系统电源及系统电源控制电路，所述系统电源包括可充电部件；
所述MCU用于控制继电器触片的接触与断开，并在设备开机钥匙开关闭合、控制继电器触片接触时，以及所述钥匙开关断开、触发控制继电器触片断开后分别对继电器输出端与地端之间连接的大电容的电压进行多次采样来确定是否发生触片粘连，所述大电容在钥匙开关断开后，通过二极管D与系统电源组成的电流泄放通道进行放电，所述钥匙开关两侧分别接外部电源和系统电源的供电输入端；
所述系统电源控制电路在钥匙开关闭合时产生使能电平持续时间为T1的硬件控制信号，使能外部电源经由通过系统电源的供电输入端给所述可充电部件供电以维持所述MCU的启动过程；在MCU启动后触发所述系统电源控制电路产生软件控制信号维持外部电源给系统电源的可充电部件供电，从钥匙开关闭合到所述MCU发出软件控制信号需要的时间为T2，T1和T2的大小关系满足T2<T1；
所述系统电源用于为检测系统供电，其输入端通过所述二极管D连接继电器输出，使得所述继电器触片在设备关机产生粘连时，由继电器的输出端给系统电源的可充电部件供电维持检测系统的正常工作。
2.如权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述检测系统还包括预充电电路；所述预充电电路在钥匙开关闭合时，使外部电源与所述继电器输出端上的大电容相连进行充电，并限制充电电流的大小、使大电容电压建立时间TSET大于在设备开机钥匙开关闭合后到对继电器输出端进行多次采样完成的时长。
3.如权利要求2所述的检测系统，其特征在于，所述MCU在设备开机钥匙开关闭合、控制继电器触片接触时、对继电器输出端进行多次采样来确定是否发生触片粘连，具体为：如果继电器输出端检测信号是逐步增大的，则继电器触片没有发生粘连，若检测信号没变化，则发生继电器触片粘连。
4.如权利要求3所述的检测系统，其特征在于，所述MCU在设备关机钥匙开关断开、触发控制继电器触片断开后对继电器输出端进行多次采样来确定是否发生触片粘连，具体为：如果继电器输出端检测信号是逐步减小，则继电器触片没有发生粘连，若检测信号没变化，则发生继电器触片粘连。
5.如权利要求1-4中任一项所述的检测系统，其特征在于，所述系统电源的可充电部件为电解电容。
6.如权利要求5所述的检测系统，其特征在于，所述系统电源还包括输入保护电路，所述输入保护电路包括三极管Q1、Q2、Q3，电阻R2、R3、R5、R6、R8，电容C2,二极管D3、D4；其中、三级管Q3为NPN管，其基极通过电容C2、电阻R3接系统电源的供电输入端，集电极通过串联的电阻R2、R6接系统电源的供电输入端，射极接地；三极管Q2为PNP管，其基极接在电阻R2、R6之间，射极接系统电源的供电输入端，集电极通过电阻R5接二极管D3的阳极，二极管D3的阴极接地；三极管Q1集电极接系统电源的供电输入端，其射极通过带三端保护接口U1接电解电容的一端、电解电容的另一端接地，其基极接二极管D3的阳极；硬件控制信号直接输入到三级管Q3的基极，软件控制信号输入到二极管D4的阳极，二极管D4的阴极通过电阻R8接三级管Q3的基极。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: No.99, Jingbei 6th Road, Zhengzhou area (Jingkai), Henan pilot Free Trade Zone, Zhengzhou, Henan Province, 450000 Patentee after: Henan Jiachen Intelligent Control Co.,Ltd. Address before: 450016 No.99, Jingbei 6th Road, Zhengzhou area (Jingkai), Henan pilot Free Trade Zone, Zhengzhou City, Henan Province Patentee before: ZHENGZHOU JIACHEN ELECTRIC Co.,Ltd. |
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| CP03 | Change of name, title or address |