CN113655286A

CN113655286A - 一种接触电阻在线检测装置

Info

Publication number: CN113655286A
Application number: CN202111085347.7A
Authority: CN
Inventors: 余广智; 高翱; 王玮; 王聪聪; 王阳; 芦日新; 李多君; 白晋豪
Original assignee: Shenyang Fire Research Institute of MEM
Current assignee: Shenyang Fire Research Institute of MEM
Priority date: 2021-09-16
Filing date: 2021-09-16
Publication date: 2021-11-16

Abstract

本发明公开了一种接触电阻在线检测装置，涉及电阻检测的技术领域，旨在解决现有技术中测量电阻需要断电的问题。本发明包括：电源、信号放大滤波电路、开关电路、电流测试电路、单片机；第一电流测试电路与待测电阻R`并联以分流，输出表征自身电流值的电压信号V1；第二电流测试电路与待测电阻R`和第一电流测试电路同时串联，输出表征自身电流值的电压信号V1P；所述单片机与所述第一电流测试电路的输出端和所述第二电流测试电路的输出端连接，用于获取所述电压信号V1和所述电压信号V1P，计算并输出结果。

Description

一种接触电阻在线检测装置

技术领域

本发明涉及电阻检测的技术领域，具体是一种接触电阻在线检测装置。

背景技术

目前接触电阻测试多为四线法电阻测试，需要将待测部分断开后测试，无法实现在线监测。例如开关，接触不良会导致其接触部位的阻值增大，导通电流时会造成局部发热，存在风险。但是在家庭或者工厂的环境中，又不便进行断电。目前市面上没有一款能够在使用过程中进行电阻测量的产品，所以现在进行电气检查时还存在诸多不便。

发明内容

本发明提出了一种接触电阻在线检测装置，其包括：

电源、信号放大滤波电路、开关电路、电流测试电路、单片机；

第一电流测试电路与待测电阻R`并联以分流，输出表征自身电流值的电压信号V1；

第二电流测试电路与待测电阻R`和第一电流测试电路同时串联，输出表征自身电流值的电压信号V1P；

所述单片机与所述第一电流测试电路的输出端和所述第二电流测试电路的输出端连接，用于获取所述电压信号V1和所述电压信号V1P，计算并输出结果。

本发明的进一步设置为：包括信号放大滤波电路和开关电路，所述第一电流测试电路的输出端连接所述信号放大滤波电路的输入端，所述信号放大滤波电路的输出端连接所述开关电路的输出端，所述开关电路基于所述信号放大滤波电路的输出结果控制所述第一电流测试电路的导通与断开。

本发明的进一步设置为：所述第一电流测试电路包括电流互感器U3R，所述电流互感器U3R的两个输入针脚用于和所述待测电阻R`并联；所述电流互感器U3R的一个输出针脚接地，另一个输出针脚连接并联的电阻R4和电阻R6，电阻R4的另一端连接电容C6，电容C6的另一端和电容R6的另一端接地，电容C6连接电阻R4的一端为所述第一电流测试电路的输出端。

本发明的进一步设置为：所述第二电流测试电路包括电流互感器U2R，所述电流互感器U2R的两个输入针脚用于和所述待测电阻R`串联；所述电流互感器U2R的一个输出针脚接地，另一个输出针脚连接并联的电阻R3和电阻R5，电阻R3的另一端连接电容C5，电容C5的另一端和电容R5的另一端接地，电容C5连接电阻R3的一端为所述第二电流测试电路的输出端。

本发明的有益技术效果为：

1、利用并联分流的原理，通过设置第一电流测试电路和第二电流测试电路进行，实现电阻的在线检测。

2、适用于大电流的检测环境，通过将信号V1反馈给信号放大滤波电路，实现保护功能。

3、第一电流测试电路和第二电流测试电路适用于交流电的检测环境。

附图说明

图1是本专利的原理图；

图2是本专利中开关电路的电路图；

图3是本专利中第一电流测试电路和第二电流测试电路的电路图；

图4是本专利中单片机的电路图；

图5是本专利中信号放大滤波电路的电路图。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。

本发明提出了一种接触电阻在线检测装置，包括电源、信号放大滤波电路、开关电路、第一电流测试电路、第二电流测试电路、待测电阻R`，单片机以及输485通讯模块。

本专利的原理是：获取一个并联待测电阻R`的测试电阻R的测试电流I1，获取待测电阻R`上的电流与测试电流I1的和，命名为测试电流I2。根据并联电路分流的原理，待测电阻R`的阻值可由公式R`=I1*R/(I2-I1)算出。

电源用于为整个装置供电。第一电流测试电路与待测电阻R`并联以分流，输出表征自身电流值的电压信号V1。第二电流测试电路与待测电阻R`和第一电流测试电路同时串联，输出表征自身电流值的电压信号V1P。单片机与第一电流测试电路的输出端和第二电流测试电路的输出端连接，用于获取电压信号V1和电压信号V1P，计算并输出结果。单片机的输出端连接485通讯模块。第一电流测试电路的输出端连接信号放大滤波电路的输入端，信号放大滤波电路的输出端连接开关电路的输出端，开关电路基于信号放大滤波电路的输出结果控制第一电流测试电路的导通与断开。

开关电路包括驱动器U7、光电耦合器U6和U10、晶体管Q2和Q3。光电耦合器的型号为PC817S、驱动器U7的型号为TC4426BPA、晶体管的型号为FQPF6N90C。两个光电耦合器U6和U10的针脚1连接5V电源、针脚2分别连接电阻R15和电阻R20、针脚3连接DGND、针脚4分别连接电阻R12和电阻R19。电阻R15和电阻R20的另一端连接信号放大滤波电路的输出端。电阻R12和电阻R19的另一端连接12V电源。

驱动器U7的针脚1悬空、针脚2连接电阻R12连接光电耦合器U6的一端、针脚3连接DGND、针脚4连接电阻R19连接光电耦合器U10的一端、针脚5连接三极管Q4的基极、针脚6连接12V电源、针脚7连接三极管Q1的基极、针脚8悬空。

三极管Q1的基极和集电极并联电阻R10，同时，三极管Q1的集电极连接12V电源和电容C38，电容C38的另一端接地。三极管Q1的发射极连接并联的电容C9和电阻R11，电容C9和电阻R11的另一端连接晶体管Q2的栅极。晶体管Q2的栅极和源极并联电阻R14，同时三极管Q2的源极接DGND。晶体管Q2的漏极作为开关电路的一个输出端，输出电压信号UA。

三极管Q4的基极和集电极并联电阻R18，同时，三极管Q4的集电极连接12V电源和电容C39，电容C39的另一端接地。三极管Q4的发射极连接并联的电容C16和电阻R22，电容C16和电阻R22的另一端连接晶体管Q2的栅极。晶体管Q3的栅极和源极并联电阻R17，同时三极管Q3的源极接DGND。晶体管Q2的漏极作为开关电路的另一个输出端，输出电压信号UB。

开关电路的工作原理是：开关电路的输入端接收信号放大滤波电路的5V或0V的电压信号。当开关电路输入0V时，光电耦合器U6和U10导通，进而驱动器U7的针脚2和针脚4处于低电平，进而其针脚5和针脚7处于高电平，进而晶体管Q2和Q3导通。当开关电路输入5V时，光电耦合器U6和U10断开，进而驱动器U7的针脚2和针脚4处于高电平，进而其针脚5和针脚7处于低电平，进而晶体管Q2和Q3断开。从逻辑上来说驱动器U7在开关电路中起到反相器的作用，使用的目的是提高开关电路的响应速度。

第一电流测试电路包括电流互感器U3R和端子JP2。电流互感器U2R的型号为JCT5254GZ。端子JP2的针脚1连接开关电路中三极管Q2的漏极、针脚2连接电流互感器U3R、针脚3和针脚4用于连接第二电流测试电路。电流互感器U3R的针脚1连接开关电路中三极管Q3的漏极、针脚3连接接地、针脚4连接并联的电阻R4和电阻R6。电阻R6的另一端接地。电阻R4的另一端连接电容C6，电容C6的另一端接地。电阻R4连接电容C6的一端作为第一电流测试电路的输出端，用于连接单片机和信号放大滤波电路的输入端，输出电压信号V1。根据电压信号V1可以反推出流经电流互感器U3R的针脚1和针脚2之间的电流。

第二电流测试电路包括电流互感器U2R，其型号为JCT5254GZ。电流互感器U2R的针脚1连接端子JP2的针脚3、针脚2连接端子JP2的针脚4、针脚3接地；针脚4连接并联的电阻R3和电阻R5，电阻R5的另一端接地，电阻R3的另一端连接电容C5，电容C5的另一端接地。电阻R3连接电容C5的一端作为第二电流测试电路的输出端，用于连接单片机，输出电压信号V1P。根据电压信号V1P可以反推出流经电流互感器U2R的针脚1和针脚2之间的电流。

第一电流测试电路、第二电流测试电路以及开关电路协同使用的原理是：待测电阻R`的两端连接端子JP2的针脚1和针脚2，形成了待测电阻R`与电流互感器U3R并联的效果，根据并联分流的原理，待测电阻R`的阻值会影响U3R的电流，进而影响V1的输出。电流互感器U2R的针脚1和针脚2之间的电流即上述电流I1。V1的输出会反馈到信号放大滤波电路，形成负反馈，进而控制开关电路的导通与断开。当V1超过设定的阈值，说明待测电阻R`的阻值大，则开关电路受反馈变为断开的状态，对第一电流测试电路进行保护；当V1小于设定的阈值，开关电路处于导通的状态。端子JP2的针脚3和针脚4连接在待测电阻R`的同一侧，电流互感器U2R的针脚1和针脚2之间的电流即上述电流I2。根据实际情况可以在端子JP2的针脚3和针脚4之前加设一个电流互感器。

以测量空气开关的接触电阻为例进行说明。空气开关的接触电阻即为待测电阻R`。端子JP2的针脚3和针脚4连接市电的火线上，位于空气开关连接市电的一侧。端子JP2的针脚1和针脚2同样连接市电的火线，但是两个针脚分别连接在空气开关连接市电的一端和连接室内的一端。当空气开关处于闭合状态时可以进行测量。电流互感器U3R的电流大小受空气开关的接触电阻大小影响，基于V1和V1P的数值便可以计算处空气开关的接触电阻的大小。整个过程中不需要断开空气开关，不影响正常的电器使用，还能够排查故障。另外本专利的技术方案可以应用在民用的交流电环境。一旦空气开关的接触电阻超过一定的值时，开关短路受反馈变为断开还可以对装置进行保护。

单片机的型号为HT5019。第一电流测试电路上的输出端连接电阻R38，电阻R38的另一端连接单片机的针脚7，第二电流测试电路上的输出端连接单片机的针脚9。单片机的作用是对针脚7和针脚9接收的模电信号进行计算并进行输出。单片机的输出端连接485通讯模块。单片机的输出和485通讯模块属于现有技术，同时还可以根据需求围绕V1的变化配置报警或者提示的电路，该现有技术在此不做赘述。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件，尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、物品或者设备/装置所固有的要素。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种接触电阻在线检测装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种接触电阻在线检测装置，其特征在于：包括信号放大滤波电路和开关电路，所述第一电流测试电路的输出端连接所述信号放大滤波电路的输入端，所述信号放大滤波电路的输出端连接所述开关电路的输出端，所述开关电路基于所述信号放大滤波电路的输出结果控制所述第一电流测试电路的导通与断开。

3.根据权利要求1所述的一种接触电阻在线检测装置，其特征在于：所述第一电流测试电路包括电流互感器U3R，所述电流互感器U3R的两个输入针脚用于和所述待测电阻R`并联；所述电流互感器U3R的一个输出针脚接地，另一个输出针脚连接并联的电阻R4和电阻R6，电阻R4的另一端连接电容C6，电容C6的另一端和电容R6的另一端接地，电容C6连接电阻R4的一端为所述第一电流测试电路的输出端。

4.根据权利要求1所述的一种接触电阻在线检测装置，其特征在于：所述第二电流测试电路包括电流互感器U2R，所述电流互感器U2R的两个输入针脚用于和所述待测电阻R`串联；所述电流互感器U2R的一个输出针脚接地，另一个输出针脚连接并联的电阻R3和电阻R5，电阻R3的另一端连接电容C5，电容C5的另一端和电容R5的另一端接地，电容C5连接电阻R3的一端为所述第二电流测试电路的输出端。