CN113109704A - 一种继电器使用寿命的监控方法、监控电路及家用电器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种继电器使用寿命的监控方法、监控电路及家用电器。其中，监控电路包括：与用电负载电性串接的继电器；与继电器电性连接的过零信号检测电路；与继电器的控制端及过零信号检测电路的输出端均电性连接的控制器，用于在t1时刻向继电器发出关闭控制信号并计时，确定过零信号检测电路输出信号的过零时刻t2以确定继电器的关闭延时T=t2‑t1，根据判断继电器的关闭延时T是否大于继电器的设计延时t0来对继电器的使用寿命进行监控，若关闭延时T大于设计延时t0时提示故障并停止工作，否则保持继续运行。本发明电路结构简单且监控准确，有利于提高继电器的使用安全性。
Description
技术领域
本发明涉及继电器应用技术领域，尤其是涉及一种继电器使用寿命的监控方法、监控电路及具有继电器使用寿命的监控电路的家用电器。
背景技术
继电器（英文名称：relay）是一种电控制器件，是用小电流去控制大电流运作的一种“自动开关”，广泛使用在电烤炉、烤箱、电水壶等诸多家用电器中，利用继电器来控制各自用电负载，起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。
在使用继电器的控制用电负载的过程中，当继电器的余量设计不当、使用环境恶劣或使用时间过长等因素的影响下，继电器的触点会严重老化，可能会出现继电器闭合后触点之间发现粘连，导致当开关信号停止后继电器依然无法断开的失效情形。当继电器失效时，导致用电负载无法得电工作或无法断电，存在产品被烧毁甚至起火等安全使用隐患。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种继电器使用寿命的监控方法、监控电路及具有继电器使用寿命的监控电路的家用电器，电路结构简单且监控准确，有利于提高继电器的使用安全性。
本发明提出一种继电器使用寿命的监控方法，包括步骤：
步骤S1、确定继电器的设计延时t0；
步骤S2、在继电器处于接通状态时，由控制器于时刻t1向继电器发出关闭控制信号；
步骤S3、由与继电器电性连接的过零信号检测电路来检测继电器的输出，当控制器确定检测到过零信号检测电路的输出信号的过零时刻t2；
步骤S4、控制器确定继电器的关闭延时T=t2-t1；
步骤S5、控制器判断继电器的关闭延时T是否大于继电器的设计延时t0，以对继电器的使用寿命进行监控；
步骤S6、若关闭延时T大于设计延时t0，则提示故障并停止工作；
步骤S7、若关闭延时T小于设计延时t0，则保持继续运行。
在一个优选实施例中，若步骤S3在时刻t1之后的预设时长内，控制器一直没有检测到过零信号检测电路的输出信号出现过零信号而没法确定过零时刻t2，则直接转入步骤S6。
在一个优选实施例中，预设时长是设计延时t0的3-10倍。
在一个优选实施例中，设计延时t0是继电器出厂规格中允许的最大关闭延时或由设计人员按需确定所能够容许的最大关闭延时。
本发明公开一种继电器使用寿命的监控电路，包括：
与用电负载电性串接的继电器；
与继电器电性连接的过零信号检测电路；
与继电器的控制端及过零信号检测电路的输出端均电性连接的控制器，用于在t1时刻向继电器发出关闭控制信号并计时，确定过零信号检测电路输出信号的过零时刻t2以确定继电器的关闭延时T=t2-t1，根据判断继电器的关闭延时T是否大于继电器的设计延时t0来对继电器的使用寿命进行监控，若关闭延时T大于设计延时t0时提示故障并停止工作，否则保持继续运行。
在一个优选实施例中，控制器为单片机。
在一个优选实施例中，单片机的其中一个控制端口与继电器的控制极电性连接，以由单片机发出控制信号来控制继电器的接通或断开。
在一个优选实施例中，单片机的一个数据端口与过零信号检测电路的输出端电性连接，以采集过零信号检测电路的输出信号。
在一个优选实施例中，用电负载的两端与交流电电连接。
本发明公开一种家用电器，包括用电负载以及所述继电器使用寿命的监控电路。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明利用发出关闭控制信号的时刻t1及过零信号检测电路的输出信号的过零时刻t2，确定继电器的关闭延时T=t2-t1，从而为对继电器的使用寿命提供了真实、准确且客观判断的监控，为继电器在达到使用寿命临界状态时提前发出监控提示，有利于提高继电器的使用安全。另外，本发明的监控电路结构简单，监控过程实现容易，监控结果准确性高。
附图说明
图1是继电器使用寿命监控电路的电路框图。
图2是继电器输出的开关信号的波形示意图。
图3是继电器使用寿命监控方法一个实施例的流程示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本申请为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本申请的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
如图1和图2所示，本发明公开的继电器使用寿命的监控电路包括：与用电负载（例如用电负载是发热管、电磁线圈等功率器件）电性串接的继电器；与继电器电性连接的过零信号检测电路；与继电器的控制端及过零信号检测电路的输出端均电性连接的控制器，用于在t1时刻向继电器发出关闭控制信号并计时，确定过零信号检测电路输出信号的过零时刻t2以确定继电器的关闭延时T=t2-t1，并根据判断继电器的关闭延时T是否大于继电器的设计延时t0来对继电器的使用寿命进行监控。
例如，控制器采用现有任何一款单片机，其一个控制端口与继电器的控制极电性连接，由单片机发出控制信号以控制继电器的通断。过零信号检测电路采用现有的任何一种过零检测电路，单片机的一个数据端口与过零信号检测电路的输出端电性连接，以采集过零信号检测电路的输出信号。
用电负载的两端与交流电（AC_L及AC_N）电连接。见图2所示，纵坐标表示电信号幅值，横坐标表示时间轴。在图2中：线条B表示交流电的正弦波形图；线条A表示控制器的控制端口输出给继电器的控制极的控制信号；线条C为过零信号检测电路的输出信号，同时也表示继电器的输出状态或通断状态的电信号。
其中，设计延时t0既可以是继电器出厂规格中允许的最大关闭延时，也可以是实际应用中有设计人员按需确定所能够容许的最大关闭延时。
当控制器给继电器的控制信号（线条A）为幅值大于0的高电平，继电器导通输出高电平，此时过零信号检测电路的输出信号对应为高电平（线条C）；当控制器在时刻t1给继电器的控制信号由高电平变为低电平时，表示控制器给继电器发出关闭控制信号，此时，由于继电器存在关闭延时，故继电器需要经过一段时间后，继电器的触点才会动作从导通状态变为断开状态，因此，过零信号检测电路的输出信号在时刻t1后仍将保持为高电平，直到继电器切换至断开状态的时刻t2时，过零信号检测电路的输出信号从高电平过零切换成低电平。因此，本发明利用发出关闭控制信号的时刻t1及过零信号检测电路的输出信号的过零时刻t2，确定继电器的关闭延时T=t2-t1，从而为对继电器的使用寿命的监控提供了真实、准确的客观依据。
结合图3所示，在一个优选实施例中，继电器寿命监测方法包括如下实施步骤：
步骤S1、确定继电器的设计延时t0。
步骤S2、在继电器处于接通状态时，由控制器于时刻t1向继电器发出关闭控制信号。
步骤S3、由与继电器电性连接的过零信号检测电路来检测继电器的输出，当控制器确定检测到过零信号检测电路的输出信号的过零时刻t2。
步骤S4、控制器确定继电器的关闭延时T=t2-t1。
步骤S5、控制器判断继电器的关闭延时T是否大于继电器的设计延时t0，以对继电器的使用寿命进行监控。
步骤S6、若关闭延时T大于设计延时t0，则提示故障并停止工作。如果关闭延时T大于设计延时t0则认为此继电器寿命将要终止，一般继电器的吸合时间和释放时间均<10ms,如果当T的时间大于t0时则认为继电器触点已经到达寿命；或者当控制器关闭继电器后发现继电器长时间没有断开时，证明在关闭过程中，由于继电器触点间有粘合的现象导致，从而表明继电器触点已经达到寿命同样判定此继电器寿命将要终止。
步骤S7、若关闭延时T小于设计延时t0，则保持继续运行。
当然，步骤S3若在时刻t1之后的预设时长（预设时长一般是设计延时t0的数倍，例如3-10倍）内，控制器一直没有检测到过零信号检测电路的输出信号，也就一直没法确定过零时刻t2，则说明继电器在关闭时触点间发生粘合没有准确关闭，此时，直接转入步骤S6，停止运行，并表示继电器的使用寿命终止无法继续使用。
本发明利用发出关闭控制信号的时刻t1及过零信号检测电路的输出信号的过零时刻t2，确定继电器的关闭延时T=t2-t1，从而为对继电器的使用寿命提供了真实、准确且客观判断的监控，为继电器在达到使用寿命临界状态时提前发出监控提示，有利于提高继电器的使用安全。另外，本发明的监控电路结构简单，监控过程实现容易，监控结果准确性高。
本发明还公开了一种家用电器，具有用电负载以及前述的继电器使用寿命的监控电路，具有使用安全性高的主要特点。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种继电器使用寿命的监控方法，其特征在于，包括步骤：
步骤S1、确定继电器的设计延时t0；
步骤S2、在继电器处于接通状态时，由控制器于时刻t1向继电器发出关闭控制信号；
步骤S3、由与继电器电性连接的过零信号检测电路来检测继电器的输出，当控制器确定检测到过零信号检测电路的输出信号的过零时刻t2；
步骤S4、控制器确定继电器的关闭延时T=t2-t1；
步骤S5、控制器判断继电器的关闭延时T是否大于继电器的设计延时t0，以对继电器的使用寿命进行监控；
步骤S6、若关闭延时T大于设计延时t0，则提示故障并停止工作；
步骤S7、若关闭延时T小于设计延时t0，则保持继续运行。
2.根据权利要求1所述继电器使用寿命的监控方法，其特征在于，若步骤S3在时刻t1之后的预设时长内，控制器一直没有检测到过零信号检测电路的输出信号出现过零信号而没法确定过零时刻t2，则直接转入步骤S6。
3.根据权利要求2所述继电器使用寿命的监控方法，其特征在于，预设时长是设计延时t0的3-10倍。
4.根据权利要求1所述继电器使用寿命的监控方法，其特征在于，设计延时t0是继电器出厂规格中允许的最大关闭延时或由设计人员按需确定所能够容许的最大关闭延时。
5.一种继电器使用寿命的监控电路，其特征在于，包括：
与用电负载电性串接的继电器；
与继电器电性连接的过零信号检测电路；
与继电器的控制端及过零信号检测电路的输出端均电性连接的控制器，用于在t1时刻向继电器发出关闭控制信号并计时，确定过零信号检测电路输出信号的过零时刻t2以确定继电器的关闭延时T=t2-t1，根据判断继电器的关闭延时T是否大于继电器的设计延时t0来对继电器的使用寿命进行监控，若关闭延时T大于设计延时t0时提示故障并停止工作，否则保持继续运行。
6.根据权利要求5所述继电器使用寿命的监控电路，其特征在于，控制器为单片机。
7.根据权利要求6所述继电器使用寿命的监控电路，其特征在于，单片机的其中一个控制端口与继电器的控制极电性连接，以由单片机发出控制信号来控制继电器的接通或断开。
8.根据权利要求6所述继电器使用寿命的监控电路，其特征在于，单片机的一个数据端口与过零信号检测电路的输出端电性连接，以采集过零信号检测电路的输出信号。
9.根据权利要求6所述继电器使用寿命的监控电路，其特征在于，用电负载的两端与交流电电连接。
10.一种家用电器，包括用电负载，其特征在于，还包括如权利要求5-9任何一项所述继电器使用寿命的监控电路。
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