CN114690068A - 线圈自检测电路、接触器和设备 - Google Patents
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Abstract
线圈自检测电路、接触器和设备，线圈自检测电路包括中控电路、可控开关、动作线圈电路、电压信号采样电路和电流信号采样单元，中控电路分别与可控开关、电压信号采样电路和电流信号采样单元连接；当满足动作线圈动作的设定条件时，中控电路控制可控开关导通使动作线圈动作，当不满足动作线圈动作的设定条件时，中控电路定时发出脉冲信号控制可控开关工作，使得动作线圈流过电流但线圈不会动作；所述中控电路通过电流信号采样单元采集线圈流过的电流信号，如果采集的电流信号低于预先设定的低值时，则动作线圈出现了断路故障；如果采集的电流信号高于预先设定高值时，则动作线圈出现短路故障，实现线圈的自检。
Description
技术领域
本发明涉及低压电器领域，涉及接触器和断路器领域，具体涉及一种线圈自检测电路。
背景技术
随着接触器和断路器附件产品的智能化发展，对该类型产品的主要部分-动作线圈和铁芯组成的电磁系统的自检能力也提出了相应要求。现有大部分此类型产品功能简单，对动作线圈均无自检功能，当线圈绕组出现断路、短路故障时，产品无法有效判断并告警，无法实现智能检测。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种线圈自检测电路、接触器和设备。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种线圈自检测电路，包括中控电路、可控开关和动作线圈电路，可控开关元件串联在线圈的供电回路上，还包括电压信号采样电路和电流信号采样单元，中控电路分别与可控开关、电压信号采样电路和电流信号采样单元连接；当满足动作线圈动作的设定条件时，中控电路控制可控开关导通使动作线圈动作，当不满足动作线圈动作的设定条件时，中控电路定时发出脉冲信号控制可控开关工作，使得动作线圈流过电流但线圈不会动作；所述中控电路通过电流信号采样单元采集线圈流过的电流信号，如果采集的电流信号低于预先设定的低值时，则动作线圈出现了断路故障；如果采集的电流信号高于预先设定高值时，则动作线圈出现短路故障。
优选的，中控电路通过电压信号采样电路采集电源的电压信号，当中控电路采集到的电压信号在预设范围内则认为满足动作线圈动作的设定条件，反之则认为不满足满足动作线圈动作的设定条件。
优选的，还包括与中控电路连接的告警电路，当中控电路检测到动作线圈出现断路故障或短路故障时，通过告警电路报警。
优选的，还包括信号调理电路，信号调理电路连接在电流信号采样单元和中控电路之间。
优选的，还包括驱动电路，中控电路通过驱动电路与可控开关连接。
优选的，还包括EMC/EMI电路、整流电路和降压稳压电路；所述EMC/EMI电路的输入端用于与交直流电源连接，EMC/EMI电路的输出端与整流电路连接，整流电路的输出端经降压稳压电路与中控电路和驱动电路连接，电压信号采样电路的输入端与EMC/EMI电路连接，电压信号采样电路的输出端与中控电路连接。
优选的，所述可控开关包括MOS管或IGBT或三极管或继电器；所述电流信号采样单元包括采用电阻，或电流互感器或霍尔元件或锰铜分流器；所述中控电路包括单片机或者微处理器MCU。
优选的，动作线圈、可控开关和电流信号采样单元都有两组，分别为第一动作线圈和第二动作线圈，第一可控开关和第二可控开关，以及第一电流信号采样单元和第二电流信号采样单元；中控电路通过第一可控开关控制第一动作线圈的供电回路的导通和断开，通过第二可控开关控制第二动作线圈的供电回路的导通和断开，中控电路通过第一电流信号采样单元采集第一动作线圈的电流信号，通过第二电流信号采样单元采集第二动作线圈的电流信号，中控电路能够检测任一组动作线圈的断路故障和短路故障。
本发明还提供一种接触器，包括本发明上述的线圈自检测电路。
本发明还提供一种设备，包括本发明上述的线圈自检测电路。
本发明的线圈自检测电路，通过采集动作线圈的电流信号，判断动作线圈是否存在断路故障或短路故障，实现线圈的自检，而且当不满足动作线圈动作的设定条件时，仍定时发出脉冲信号控制可控开关工作，使得动作线圈流过电流但线圈不会动作，仍能够进行线圈的自检，使得能够提前进行报警提示。
附图说明
图1是本发明线圈自检测电路的原理框图；
图2是本发明线圈自检方法的流程图；
图3是本发明线圈自检测电路实施例一的电路框图；
图4是本发明线圈自检测电路实施例二的电路框图；
图5是本发明线圈自检测电路实施例三的电路框图。
具体实施方式
以下结合附图1至5给出的实施例，进一步说明本发明的线圈自检测电路的具体实施方式。本发明的线圈自检测电路不限于以下实施例的描述。
如图1所示，本发明的一种线圈自检测电路的原理图，包括中控电路、可控开关和动作线圈电路，可控开关元件串联在线圈的供电回路上，还包括电压信号采样电路和电流信号采样单元，中控电路分别与可控开关、电压信号采样电路和电流信号采样单元连接；中控电路通过电压信号采样电路采集电源的电压信号，当满足动作线圈动作的设定条件时，，中控电路控制可控开关导通使动作线圈动作，当不满足动作线圈动作的设定条件时，中控电路定时发出脉冲信号控制可控开关工作，使得动作线圈流过电流但线圈不会动作；所述中控电路通过电流信号采样单元采集线圈流过的电流信号，如果采集的电流信号低于预先设定的低值时，则动作线圈出现了断路故障。
本发明的线圈自检测电路，通过采集动作线圈的电流信号，判断动作线圈是否存在断路故障或短路故障，实现线圈的自检，而且当不满足动作线圈动作的设定条件时，仍定时发出脉冲信号控制可控开关工作，使得动作线圈流过电流但线圈不会动作，仍能够进行线圈的自检，使得能够提前进行报警提示。
本实施例的中控电路包括单片机或者微处理器MCU。如图2所示，所述单片机或者微处理器MCU执行图2所述的步骤以实现线圈自检。上电后首先进行系统上电自检，在自检通过后可以定期进行线圈自检，线圈自检时首先判断是否满足动作线圈动作的设定条件，例如本实施例中通过电压信号采样电路采集电压信号，判断采集的采集的电压信号是否满足设定条件，当中控电路采集到的电压信号在预设范围内则认为电压信号满足设定条件，反之则认为电压信号不满足设定条件。如果电压信号在预设范围内则控制可控开关导通线圈供电回路，使动作线圈动作，如触发线圈动静铁芯吸合，或者动铁芯驱动顶杆弹出等，以实现相应产品的功能；如果电压信号不在预设范围内则通过定时发出脉冲信号控制可控开关短时导通，使得动作线圈流过电流且不触发线圈动作；然后通过电流信号采样单元采集线圈供电回路的电流信号，判断采集的电流大小是否在预先设定的范围内，如果采集的电流信号高于预先设定高值时，则动作线圈出现短路故障，如果采集的电流信号低于预先设定低值时，则动作线圈出现了断路故障，当检测到动作线圈出现短路或断路故障时，会通过告警电路向用户和上一级系统告警提示。当然，线圈自检测电路还包括必要的电源电路，还可以包括相应的整流、降压和滤波的电路。本实施例中，判断是否满足动作线圈动作的设定条件是指采集到的电压信号是否在预设范围内；当然根据实际情况并不仅仅特指电压信号，例如还可以包括远程遥控信号和/或定时触发信号等能使线圈处于工作状态的信号。反之，当上述信号任一不符合设定条件则认为不满足动作线圈动作的设定条件。
当然，中控电路也可以通过硬件电路实现，例如包括比较器和逻辑电路的硬件电路，根据比较判断检测动作线圈是否出现短路或断路故障，通过告警电路告警。
如图3所示，本发明的线圈自检测电路的实施例一，线圈自检测电路包括EMC/EMI电路、整流电路、降压稳压电路、电压信号采样电路、中控电路、驱动电路、告警电路、信号调理电路、电流信号采样单元、可控开关和动作线圈电路。
EMC/EMI电路的输入端用于与交直流电源连接，EMC/EMI电路的输出端与整流电路连接，整流电路的输出端经降压稳压电路与中控电路和驱动电路连接，为中控电路和驱动电路供电，整流电路与动作线圈连接为动作线圈供电，可控开关串接在动作线圈的供电回路中，中控电路通过驱动电路与可控开关连接，用于驱动中控开关导通和断开，为动作线圈供电；电压信号采样电路的输入端与EMC/EMI电路连接，电压信号采样电路的输出端与中控电路连接，向中控电路输送采集的电源的电压信号；电流信号采样单元连接在动作线圈的供电回路中，电流信号采样单元将采集的电流信号经过信号调理电路传送给中控电路；中控电路与告警电路连接。
所述EMC/EMI电路、整流电路和降压稳压电路构成电源电路，对线圈自检测电路提供电源和保护。所述EMC/EMI电路实现隔绝外部对内与自身工作时的对外电磁干扰，提升系统的稳定性和可靠性。所述整流电路将外部输入的交流电源或直流电源整流成固定电流方向的直流电源，实现交直流通用，并且直流输入时无需区分正负极。所述降压稳压电路将整流电路输入的电压降压稳压成低压信号，给电路中其他模块供电。
所述中控电路包括单片机或者微处理器MCU。所述中控电路通过电压信号采样电路对电压信号进行实时采样处理，并判断是否满足动作条件。中控电路根据电压信号输出不同的脉冲信号，使可控开关导通，动作线圈流过电流，通过电流信号采样单元采集流过动作线圈的电流，判断动作线圈是否存在故障。当电压信号满足动作条件时，中控电路输出长期持续导通信号触发动作线圈中的铁芯动作，或者输出的脉冲信号占空比较大能够触发动作线圈中的铁芯动作，当电压信号不满足动作条件时，中控电路定时输出的脉冲信号占空比小，持续时间短，不会造成动作线圈误动作，但可以进行线圈的自检。当中控电路通过电压信号采样电路检测到被采样的电压信号在预设范围内时，通过驱动电路驱动可控开关实现动作线圈中电流的导通，以实现产品的功能，此时动作线圈、可控开关及整流电路组成的电流回路处于导通状态；中控电路通过信号调理电路和电流信号采样单元对该电流回路中流过的电流信号进行采样，判断电流大小是否在预先设定的范围内，如果采样电流的电流值低于预先设定的低值时，则动作线圈出现了断路故障；如果采样电流的电流值高于预先设定高值时，则动作线圈出现短路故障。同时如果被采样的电压信号不在预设范围内时，中控电路通过驱动电路驱动可控开关实现动作线圈中电流的关断，但是中控电路也会定时发出脉冲信号，通过驱动电路发出脉冲信号驱动可控开关工作，使得动作线圈流过电流但线圈又不会动作，此脉冲信号的脉宽短，不会造成动作线圈误动作。在脉冲信号工作期间，中控电路通过信号调理电路和电流信号采样单元对动作线圈、可控开关及整流电路组成的电流回路中流过的电流信号进行采样，判断电流大小是否在预先设定的范围内，如果采样电流的电流值低于预先设定低值时，则动作线圈出现了断路故障；如果采样电流的电流值高于预先设定高值时，则动作线圈出现短路故障，当中控电路检测到动作线圈出现短路或断路故障时，会通过告警电路向用户和上一级系统告警。
所述电压信号采样电路采集输入电源的电压信号，电压信号采样电路可以采用包括分压电阻的分压电路。所述电流信号采样单元采集流过动作线圈的电流信号，所述电流信号采样单元包括采用电阻，或电流互感器或霍尔元件或锰铜分流器等。所述信号调理电路对电流信号采样单元采集的电流信号进行滤波等处理后传输给中控电路。所述可控开关可以是MOS管或IGBT或三极管等半导体开关，也可以是继电器等机械开关。所述动作线圈可以是单线圈或两组线圈，其中两组线圈可以是并联使用，也可以是串联使用。所述告警电路可以包括指示灯,和/或蜂鸣器,和或显示屏,和或通过网络通知上位机等。
如图4所示，本发明的线圈自检测电路的实施例二，实施例二与实施例一基本相同，不同点在于电流信号采样单元包括采样电阻R1，通过采样电阻R1实现电流的采样。
如图5所示，本发明的线圈自检测电路的实施例三。实施例三与实施例一基本相同，不同之处在于有两组动作线圈，如图5所示，动作线圈、可控开关和电流信号采样单元都有两组。分别为第一动作线圈和第二动作线圈，第一可控开关和第二可控开关，以及第一电流信号采样单元和第二电流信号采样单元；中控电路通过驱动电路和第一可控开关控制第一动作线圈的供电回路的导通和断开，通过驱动电路和第二可控开关控制第二动作线圈的供电回路的导通和断开；中控电路通过第一电流信号采样单元采集流过第一动作线圈的电流信号，通过第二电流信号采样单元采集流过第二动作线圈的电流信号，中控电路能够检测任一组动作线圈的断路故障和短路故障，两组动作线圈的自检方法与只有一组时的相同，只是中控电路需要对两组动作线圈同时自检，当中控电路检测到任一组动作线圈出现断路故障或短路故障时，都通过告警电路报警。
实施例三的线圈自检测电路一般会用在接触器上，与只有一组动作线圈的产品不同的是，线圈和铁芯组成的电磁系统在吸合状态和维持状态分别使用不同的动作线圈绕组，例如接触器在启动阶段通过大电流使第一动作线圈动作，驱动接触器的动触头和静触头闭合，在动触头和静触头闭合后，通过小电流使第二动作线圈动作维持动触头和静触头闭合，同时断开第一动作线圈，以降低功耗。
本发明还提供一种接触器，其包括本发明的线圈自检测电路，优选的包括实施例三的线圈自检测电路，用于对两组动作线圈进行自检，当中控电路检测到任一组动作线圈出现断路故障或短路故障时，提前进行报警，提前排除接触器的故障。
本发明还提供一种设备，其包括本发明的线圈自检测电路，例如接触器、断路器等。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种线圈自检测电路，包括中控电路、可控开关和动作线圈电路，可控开关元件串联在线圈的供电回路上，其特征在于：还包括电压信号采样电路和电流信号采样单元，中控电路分别与可控开关、电压信号采样电路和电流信号采样单元连接；
当满足动作线圈动作的设定条件时，中控电路控制可控开关导通使动作线圈动作，当不满足动作线圈动作的设定条件时，中控电路定时发出脉冲信号控制可控开关工作，使得动作线圈流过电流但线圈不会动作；
所述中控电路通过电流信号采样单元采集线圈流过的电流信号，如果采集的电流信号低于预先设定的低值时，则动作线圈出现了断路故障；如果采集的电流信号高于预先设定高值时，则动作线圈出现短路故障。
2.根据权利要求1所述的线圈自检测电路，其特征在于：中控电路通过电压信号采样电路采集电源的电压信号，当中控电路采集到的电压信号在预设范围内则认为满足动作线圈动作的设定条件，反之则认为不满足满足动作线圈动作的设定条件。
3.根据权利要求1所述的线圈自检测电路，其特征在于：还包括与中控电路连接的告警电路，当中控电路检测到动作线圈出现断路故障或短路故障时，通过告警电路报警。
4.根据权利要求1所述的线圈自检测电路，其特征在于：还包括信号调理电路，信号调理电路连接在电流信号采样单元和中控电路之间。
5.根据权利要求1所述的线圈自检测电路，其特征在于：还包括驱动电路，中控电路通过驱动电路与可控开关连接。
6.根据权利要求1-5任一所述的线圈自检测电路，其特征在于：还包括EMC/EMI电路、整流电路和降压稳压电路；所述EMC/EMI电路的输入端用于与交直流电源连接，EMC/EMI电路的输出端与整流电路连接，整流电路的输出端经降压稳压电路与中控电路和驱动电路连接，电压信号采样电路的输入端与EMC/EMI电路连接，电压信号采样电路的输出端与中控电路连接。
7.根据权利要求1所述的线圈自检测电路，其特征在于：所述可控开关包括MOS管或IGBT或三极管或继电器；所述电流信号采样单元包括采用电阻，或电流互感器或霍尔元件或锰铜分流器；所述中控电路包括单片机或者微处理器MCU。
8.根据权利要求1所述的线圈自检测电路，其特征在于：动作线圈、可控开关和电流信号采样单元都有两组，分别为第一动作线圈和第二动作线圈，第一可控开关和第二可控开关，以及第一电流信号采样单元和第二电流信号采样单元；中控电路通过第一可控开关控制第一动作线圈的供电回路的导通和断开，通过第二可控开关控制第二动作线圈的供电回路的导通和断开，中控电路通过第一电流信号采样单元采集第一动作线圈的电流信号，通过第二电流信号采样单元采集第二动作线圈的电流信号，中控电路能够检测任一组动作线圈的断路故障和短路故障。
9.一种接触器，其特征在于：包括权利要求1-8任一所述的线圈自检测电路。
10.一种设备，其特征在于：包括权利要求1-8任一所述的线圈自检测电路。
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| CN202011618792.0A CN114690068A (zh) | 2020-12-30 | 2020-12-30 | 线圈自检测电路、接触器和设备 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116047377A (zh) * | 2023-03-27 | 2023-05-02 | 江苏纳通能源技术有限公司 | 一种接触器线圈检测电路及方法 |
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2020
- 2020-12-30 CN CN202011618792.0A patent/CN114690068A/zh active Pending
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