CN115047377A - 终端控制回路的断线检测电路以及断线检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种终端控制回路的断线检测电路以及断线检测方法。该电路包括：依次连接的终端控制模块、整流模块、充电模块、电容电压监控及放电模块、信号隔离传输模块以及主控模块，充电模块包括电容以及用于对电容进行充电限流的第一电阻，电容电压监控及放电模块包括与电容连接的电压检测单元、与电容和电压检测单元共接的第二电阻、与电压检测单元连接的开关单元以及分别与开关单元、第二电阻连接的光耦，第二电阻的阻值远小于第一电阻的阻值，信号隔离传输模块用于将电平信号转换成脉冲信号并进行隔离传输；主控模块根据脉冲信号判断终端控制回路是否为断线状态。本发明能够避免断路器误动作，同时能够有效检测终端控制回路的断线状态。

Description

终端控制回路的断线检测电路以及断线检测方法

技术领域

本发明涉及电子电路技术领域，特别是涉及一种终端控制回路的断线检测电路以及断线检测方法。

背景技术

随着国内电力市场的开放，各家电力公司都在寻求提高公司效率，增加客户、改善服务的方案。通过对用电设备实时监控管理，可以使供电企业更好地为客户提供优质服务。针对专变、台区、大用户等分散的用电场合，实现用电现场管理以及电能量远程控制至关重要。因此，需要在终端内部集成继电器控制模块，用于控制大用户的供电。继电器控制接口处增加了断线检测功能，用于准实时检测控制回路的正常状态。

现有技术的断线检测存在以下缺点：需要较大的驱动电流驱动光耦能正常传输信号，如果需要适应宽的交流电压范围，则需要增加更多的驱动电流。但，驱动电流过大，使得流过被控对象(断路器)的暗电流也比较大，容易导致被控对象误动作。

发明内容

本发明提供一种终端控制回路的断线检测电路以及断线检测方法，能够避免断路器误动作，同时能够有效检测终端控制回路的断线状态。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种终端控制回路的断线检测电路，包括：

与所述终端控制回路连接的终端控制模块，所述终端控制回路包括驱动电源和与所述驱动电源连接的断路器；

与所述终端控制模块连接的整流模块，所述整流模块用于对所述终端控制模块的输入电压进行转换；

与所述整流模块连接的充电模块，所述充电模块包括与所述整流模块连接的电容以及用于对所述电容进行充电限流的第一电阻；

与所述充电模块连接的电容电压监控及放电模块，所述电容电压监控及放电模块用于对所述电容的电压进行实时监控，根据监控结果控制所述电容进行充放电并输出电平信号，所述电容电压监控及放电模块包括与所述电容的两端均连接的电压检测单元、与所述电容的一端和所述电压检测单元的输入端共接的第二电阻、与所述电压检测单元的输出端连接的开关单元以及分别与所述开关单元、所述第二电阻连接的光耦，所述第二电阻的阻值远小于所述第一电阻的阻值；

与所述电容电压监控及放电模块连接的信号隔离传输模块，所述信号隔离传输模块用于将所述电平信号转换成脉冲信号并进行隔离传输；以及

与所述信号隔离传输模块连接的主控模块，所述主控模块根据所述脉冲信号判断所述终端控制回路的接线状态是否为断线状态。

根据本发明的一个实施例，所述开关单元包括开关管和第三电阻，所述开关管的栅极与所述电压检测单元的输出端、所述第三电阻的一端共接，所述开关管漏极与所述光耦连接，所述开关管的源极与第三电阻的另一端均接地。

根据本发明的一个实施例，所述终端控制模块包括常开节点和常闭节点。

根据本发明的一个实施例，所述整流模块包括与所述常开触点的一端连接的第一二极管以及与所述常开触点的另一端连接的第二二极管，所述第一二极管、所述第二二极管、所述第一电阻以及所述电容之间形成充电回路。

根据本发明的一个实施例，在所述充电回路中，所述第一电阻与所述电容连接。

根据本发明的一个实施例，所述整流模块包括并接的第一整流单元和第二整流单元，所述第一整流单元与所述常开触点的一端连接，所述第二整流单元与所述常开触点的另一端连接，所述第一整流单元包括串接的第三二极管和第五二极管，所述第二整流单元包括串接的第四二极管和第六二极管，所述第三二极管、所述第六二极管、所述第一电阻以及所述电容之间形成第一充电回路，所述第四二极管、所述第五二极管、所述第一电阻以及所述电容之间形成第二充电回路。

根据本发明的一个实施例，所述驱动电源的一端与所述常开触点的一端连接，所述驱动电源的另一端通过所述断路器与所述常开触点的另一端连接。

根据本发明的一个实施例，所述信号隔离传输模块包括第四电阻以及与所述第四电阻的一端、所述光耦的输出端共接的信号输出端，所述信号输出端通过所述第四电阻与外部电源连接。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种终端控制回路的断线检测方法，包括：

间隔第一预设时长后，获取断线检测电路输出的第一脉冲信号；

判断所述第一脉冲信号是否为高电平信号；

若是，则间隔第二预设时长后，继续获取所述断线检测电路输出的第二脉冲信号；

判断所述第二脉冲信号是否为高电平信号；

若是，则判定终端控制回路的接线状态为断线状态。

根据本发明的一个实施例，若所述第一脉冲信号为低电平信号或若所述第二脉冲信号为低电平信号，则判定终端控制回路的接线状态为正常状态。

本发明的有益效果是：通过第一电阻对电容进行充电限流，通过第二电阻对电容进行放电限流，第二电阻的阻值远小于第一电阻的阻值，使得充电电流远小于放电电流，进而避免充电电流过大，导致断路器误动作，还能使放电电流足够大以满足光耦驱动所需电流，电路安全性高，能够有效检测终端控制回路的断线状态。

附图说明

图1是本发明一实施例的终端控制回路的断线检测电路的结构示意图；

图2是本发明另一实施例的终端控制回路的断线检测电路的结构示意图；

图3是本发明另一实施例的终端控制回路的断线检测电路的结构示意图；

图4是本发明另一实施例的终端控制回路的断线检测电路的结构示意图；

图5是本发明另一实施例的终端控制回路的断线检测电路的结构示意图；

图6是本发明另一实施例的终端控制回路的断线检测电路的结构示意图；

图7是本发明实施例的断线检测电路的脉冲时序示意图；

图8是本发明一实施例的终端控制回路的断线检测方法的流程示意图。

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做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。

本发明中的术语“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”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)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。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

图1是本发明一实施例的终端控制回路的断线检测电路的结构示意图。请参阅图1，终端控制回路10设于终端外部，断线检测电路20设于终端内部，断线检测电路20包括依次连接的终端控制模块21、整流模块22、充电模块23、电容电压监控及放电模块24、信号隔离传输模块25以及主控模块26。

请参阅图2，终端控制模块21与终端控制回路10连接，终端控制模块21包括常开节点和常闭节点，在一种可实现的实施例中，终端控制模块为继电器。

请参阅图2，终端控制回路10包括驱动电源11和断路器12，断路器12包括分励线圈122和控制开关121，驱动电源11的一端与常开触点的一端A连接，驱动电源11的另一端通过断路器12的分励线圈122与常开触点的另一端B连接。

请参阅图3，充电模块23包括与整流模块22连接的电容C1以及用于对电容C1进行充电限流的第一电阻R1。在一种可实现的实施例中，第一电阻R1分别与终端控制模块21、整流模块22连接，在另一种可实现的实施例中，第一电阻R1分别与整流模块22、电容C1连接。

整流模块22用于对终端控制模块21的输入电压进行转换。当终端控制回路10的接线状态为断线状态时，输入电压为0，当终端控制回路10的接线状态为正常状态时，输入电压为驱动电源11电压，输入电压可以是交流驱动电压，也可以是直流驱动电压，整流模块22可以对交流驱动电压进行整流，也可以对直流驱动电压进行换向。

电容电压监控及放电模块24用于对电容C1的电压进行实时监控，根据监控结果控制电容C1进行充放电并输出电平信号，请参见图3，电容电压监控及放电模块24包括与电容C1的两端均连接的电压检测单元U2、与电容C1的一端和电压检测单元U2的输入端共接的第二电阻R2、与电压检测单元U2的输出端连接的开关单元241以及分别与开关单元241、第二电阻R2连接的光耦U1，第二电阻R2的阻值远小于第一电阻R1的阻值。

在一种可实现的实施例中，请参见图3，开关单元241包括开关管Q1和第三电阻R3，开关管Q1的栅极与电压检测单元U2的输出端、第三电阻R3的一端共接，开关管Q1的漏极与光耦U1连接，开关管Q1的源极与第三电阻R3的另一端均接地。

具体地，电压检测单元U2为电压检测芯片，光耦U1具有集电极和发射极，集电极的第一端通过第二电阻R2与电压检测芯片的第一输入端、电容C1的一端、第一电阻R1的一端共接，电压检测芯片的第二输入端与电容的C1另一端接地，电压检测芯片的输出端与开关管Q1的栅极、第三电阻R3的一端共接，集电极的第二端与开关管Q1的漏极连接，开关管Q1的源极与第三电阻R3的另一端均接地。

信号隔离传输模块25用于将电平信号转换成脉冲信号并进行隔离传输，提高电路安全性。请参见图3，信号隔离传输模块25包括第四电阻R4以及与第四电阻R4的一端、光耦U1的输出端共接的信号输出端251，信号输出端251通过第四电阻R4与外部电源连接。

具体地，信号输出端251通过第四电阻R4与外部电源连接，第四电阻R4还与发射极的第一端连接，发射极的第二端接地。

主控模块26与信号输出端251连接，主控模块26根据信号输出端251输出的脉冲信号判断终端控制回路20的接线状态是否为断线状态。

在一种可实现的实施例中，请参阅图4和图5，整流模块22包括与常开触点的一端连接的第一二极管D1以及与常开触点的另一端连接的第二二极管D2，第一二极管D1、第二二极管D2、第一电阻R1以及电容C1之间形成充电回路。在充电回路中，第一电阻R1与电容C1连接。在一种实施方式中，请参见图4，当常开触点A端为正输入端，常开触点B端为负输入端时，常开触点A端依次通过第一二级管D1、第一电阻R1与电容C1的正极板连接，电容C1的负极板通过第二二极管D2与常开触点B端连接，第二二极管D2接地。在另一种实施方式中，请参见图5，当常开触点A端为负输入端，常开触点B端为正输入端时，常开触点B端依次通过第一二级管D1、第一电阻R1与电容C1的正极板连接，电容C1的负极板通过第二二极管D2与常开触点A端连接，第二二极管D2接地。在另一种可实现的实施例中，请参阅图6，整流模块22包括并接的第一整流单元和第二整流单元，第一整流单元与常开触点的一端连接，第二整流单元与常开触点的另一端连接，第一整流单元包括串接的第三二极管D3和第五二极管D5，第二整流单元包括串接的第四二极管D4和第六二极管D6，第三二极管D3、第六二极管D6、第一电阻R1以及电容C1之间形成第一充电回路，第四二极管D4、第五二极管D5、第一电阻R1以及电容C1之间形成第二充电回路。该实施例中，当常开触点A端为正输入端，常开触点B端为负输入端时，第二充电回路导通，第一充电回路不通。当常开触点A端为负输入端，常开触点B端为正输入端时，第一充电回路导通，第二充电回路不通。

以图6为例，其电路原理如下：终端控制回路10出现断路时，常开触点A端、B端之间没有电压，第一电阻R1、整流模块D4-D6没有电流通过，电容C1不充电，电压检测单元U2的输出端输出低电平，开关管Q1不导通，光耦U1内部的发光二极管不导通，光耦U1的发射极的输出被拉高，获得高电平信号，使得信号输出端251输出与高电平信号对应的脉冲信号。

终端控制回路10正常情况下，驱动电源11为断路器12和电容C1充电提供电源，电流经过断路器12的分励线圈122、整流模块22和充电模块23，对电容C1进行充电，当电容C1两端的电压达到电压检测单元U2的上阈值电压时，电压检测单元U2的输出端输出高电平信号，开关管Q1的栅极获得高电平信号，开关管Q1的漏极和源极连通，通过第二电阻R2限流放电驱动光耦U1，光耦U1的发射极被拉低，获得低电平信号，使得信号输出端251输出与低电平信号的脉冲信号。因为第二电阻R2的电阻值远小于第一电阻R1的电阻值，所以，电容C1右侧放电回路的放电电流远远大于电容C1左侧充电回路的充电电流，既能满足光耦U1驱动所需电流，也能避免电容C1充电时，充电电流过大，导致断路器12得电误动作。另一方面，放电时间远小于充电时间，电容C1两端电压迅速降低到电压检测单元U2的下阈值电压，电容C1右侧放电回路停止放电，电容C1左侧的充电回路开始充电，如此循环，光耦U1输出端得到脉冲信号，脉冲时序如图7所示，t1为初次上电时刻，t2为第一次达到电压检测单元U2的上阈值电压的时刻，t3为第一次达到电压检测单元U2的下阈值电压的时刻，t4为第二次达到电压检测单元U2的上阈值电压的时刻，t5为常开触点A端、B端之间断电时刻。T1为断线检测延迟时间，T2为脉冲周期，T3为低电平脉冲宽度，T1＝t2-t1，T2＝t4-t2，T3＝t3-t2。最后，脉冲信号输入主控模块进行识别与处理。具体地，主控模块26间隔第一预设时长后，获取信号输出端251输出的第一脉冲信号；判断第一脉冲信号是否为高电平信号；若是，则间隔第二预设时长后，继续获取信号输出端251输出的第二脉冲信号；判断第二脉冲信号是否为高电平信号；若是，则判定终端控制回路10的接线状态为断线状态。若第一脉冲信号为低电平信号或若第二脉冲信号为低电平信号，则判定终端控制回路10的接线状态为正常状态。本实施例的第一预设时长为断线检测延迟时间，具体可以为电路刚上电时的延迟时间，第二预设时长为至少大于一个脉冲周期。

在另一些可实现的实施例中，基于上述实施例的电路结构还可以实现驱动电源11的驱动电压的判别。具体地，首先预设置信号输出端251对主控模块26为中断输入，定时器处于清零状态，获取信号输出端251输出的第一脉冲信号，判断第一脉冲信号是否为下降沿，若是，则开启定时器并计数，接着继续获取信号输出端251输出的第二脉冲信号，判断第二脉冲信号是否为上升沿，若是，则停止定时器计数，获取计数结果，根据计数结果计算脉冲宽度，脉冲宽度为计数结果与频率的乘积结果，最后根据脉冲宽度判别驱动电压等级。

本发明通过第一电阻R1对电容C1进行充电限流，通过第二电阻R2对电容C1进行放电限流，第二电阻R2的阻值远小于第一电阻R1的阻值，使得充电电流远小于放电电流，进而避免充电电流过大，导致断路器12误动作，还能使放电电流足够大以满足光耦U1驱动所需电流，电路安全性高，能够有效检测终端控制回路10的断线状态。

图8是本发明一实施例的终端控制回路的断线检测方法的流程示意图。需注意的是，若有实质上相同的结果，本发明的方法并不以图8所示的流程顺序为限。如图8所示，该方法包括步骤：

步骤S101：间隔第一预设时长后，获取断线检测电路输出的第一脉冲信号。

在步骤S101中，第一预设时长为断线检测延迟时间，具体可以为电路刚上电时的延迟时间。

步骤S102：判断第一脉冲信号是否为高电平信号。

在步骤S102中，若是，则执行步骤S103，若否，则执行步骤S106，判定终端控制回路的接线状态为正常状态。

步骤S103：间隔第二预设时长后，继续获取断线检测电路输出的第二脉冲信号。

在步骤S103中，第二预设时长为至少大于脉冲周期。

步骤S104：判断第二脉冲信号是否为高电平信号。

在步骤S104中，若是，则执行步骤S104，若否，则执行步骤S106，判定终端控制回路的接线状态为正常状态。

步骤S105：判定终端控制回路的接线状态为断线状态。

以上仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种终端控制回路的断线检测电路，其特征在于，包括：

与所述终端控制回路连接的终端控制模块，所述终端控制回路包括驱动电源和与所述驱动电源连接的断路器；

与所述终端控制模块连接的整流模块，所述整流模块用于对所述终端控制模块的输入电压进行转换；

与所述整流模块连接的充电模块，所述充电模块包括与所述整流模块连接的电容以及用于对所述电容进行充电限流的第一电阻；

与所述充电模块连接的电容电压监控及放电模块，所述电容电压监控及放电模块用于对所述电容的电压进行实时监控，根据监控结果控制所述电容进行充放电并输出电平信号，所述电容电压监控及放电模块包括与所述电容的两端均连接的电压检测单元、与所述电容的一端和所述电压检测单元的输入端共接的第二电阻、与所述电压检测单元的输出端连接的开关单元以及分别与所述开关单元、所述第二电阻连接的光耦，所述第二电阻的阻值远小于所述第一电阻的阻值；

与所述电容电压监控及放电模块连接的信号隔离传输模块，所述信号隔离传输模块用于将所述电平信号转换成脉冲信号并进行隔离传输；以及

与所述信号隔离传输模块连接的主控模块，所述主控模块根据所述脉冲信号判断所述终端控制回路的接线状态是否为断线状态。

2.根据权利要求1所述的断线检测电路，其特征在于，所述开关单元包括开关管和第三电阻，所述开关管的栅极与所述电压检测单元的输出端、所述第三电阻的一端共接，所述开关管漏极与所述光耦连接，所述开关管的源极与第三电阻的另一端均接地。

3.根据权利要求2所述的断线检测电路，其特征在于，所述终端控制模块包括常开节点和常闭节点。

4.根据权利要求3所述的断线检测电路，其特征在于，所述整流模块包括与所述常开触点的一端连接的第一二极管以及与所述常开触点的另一端连接的第二二极管，所述第一二极管、所述第二二极管、所述第一电阻以及所述电容之间形成充电回路。

5.根据权利要求4所述的断线检测电路，其特征在于，在所述充电回路中，所述第一电阻与所述电容连接。

6.根据权利要求3所述的断线检测电路，其特征在于，所述整流模块包括并接的第一整流单元和第二整流单元，所述第一整流单元与所述常开触点的一端连接，所述第二整流单元与所述常开触点的另一端连接，所述第一整流单元包括串接的第三二极管和第五二极管，所述第二整流单元包括串接的第四二极管和第六二极管，所述第三二极管、所述第六二极管、所述第一电阻以及所述电容之间形成第一充电回路，所述第四二极管、所述第五二极管、所述第一电阻以及所述电容之间形成第二充电回路。

7.根据权利要求3所述的断线检测电路，其特征在于，所述驱动电源的一端与所述常开触点的一端连接，所述驱动电源的另一端通过所述断路器与所述常开触点的另一端连接。

8.根据权利要求1所述的断线检测电路，其特征在于，所述信号隔离传输模块包括第四电阻以及与所述第四电阻的一端、所述光耦的输出端共接的信号输出端，所述信号输出端通过所述第四电阻与外部电源连接。

9.一种终端控制回路的断线检测方法，其特征在于，包括：

间隔第一预设时长后，获取断线检测电路输出的第一脉冲信号；

判断所述第一脉冲信号是否为高电平信号；

若是，则间隔第二预设时长后，继续获取所述断线检测电路输出的第二脉冲信号；

判断所述第二脉冲信号是否为高电平信号；

若是，则判定终端控制回路的接线状态为断线状态。

10.根据权利要求9所述的断线检测方法，其特征在于，若所述第一脉冲信号为低电平信号或若所述第二脉冲信号为低电平信号，则判定终端控制回路的接线状态为正常状态。

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