CN204302453U - 一种开关故障定位装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种开关故障定位装置，包括：电流发生器提供恒定电流；N个测试电阻串接并与电流发生器连通；N个二极管的一端分别对应连接N个测试电阻，另一端依次接入拉绳开关电路；N个二极管的接入位置为：按照电流方向第一个二极管的一端接在第一个测试电阻与第二个测试电阻之间，另一端接在第一根拉绳的前端；第N个二极管的一端接在第N个测试电阻的后端，另一端接在第M根拉绳的后端；电压测试部件用于检测电流发生器正负极之间的电压差。该开关故障定位装置能快速准确确定拉绳断开位置，且不影响拉绳开关电路。

Description

一种开关故障定位装置

技术领域

本实用新型涉及皮带运输机技术领域，特别涉及一种开关故障定位装置。

背景技术

拉绳开关是以钢丝绳带动传动装置碰触机械微动触点的保护装置。皮带机大多是露天设备，虽然拉绳开关都有外壳进行防水防尘保护，但仍然出现结露、进水等现象，触点发霉后接触不良造成故障。现有技术中实现故障定位的智能拉绳开关，大致分两类：总线型智能开关和测量型智能开关。但这两类智能开关在实际运用中存在通讯故障和可靠性低的问题。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供了一种能快速准确确定拉绳断开位置，且不影响拉绳开关电路的开关故障定位装置。

本实用新型提供的一种开关故障定位装置，应用于皮带机拉绳开关电路中，所述拉绳开关电路包括M根拉绳，且所述M根拉绳串联连接，包括：

电流发生器，所述电流发生器提供恒定电流；

N个测试电阻，所述N＝M+1，所述M、N均为正整数；所述N个测试电阻串接并与所述电流发生器连通；

N个二极管，所述N个二极管的一端分别对应连接所述N个测试电阻，另一端依次接入所述拉绳开关电路；所述N个二极管的接入位置为：按照电流方向，第一个所述二极管的一端接在第一个所述测试电阻与第二个所述测试电阻之间，另一端接在第一根所述拉绳的前端；第二个所述二极管的一端接在第二个所述测试电阻与第三个所述测试电阻之间，另一端接在第一根所述拉绳与第二根所述拉绳之间；第N-1个所述二极管的一端接在第N-1个所述测试电阻与第N个所述测试电阻之间，另一端接在第M-1根所述拉绳与第M根所述拉绳之间；第N个所述二极管的一端接在第N个所述测试电阻的后端，另一端接在第M根所述拉绳的后端；

电压测试部件，所述电压测试部件用于检测所述电流发生器正负极之间的电压差；

其中，所述电流发生器的负极通过导线连通所述拉绳开关电路的负极；所述二极管的流向为从所述测试电阻流向所述拉绳的方向；所述电流发生器、N个测试电阻、N个二级管及M根拉绳组成测试定位电路。

作为优选，所述电流发生器为恒流源，输出恒流值为2mA；

所述N个测试电阻的阻值都为100Ω；所述测试定位电路中的每个所述测试电阻的压降值为0.2V；

所述测试定位电路中的每个所述二极管的压降值为0.61V。

作为优选，所述开关故障定位装置还包括：

单片机，所述单片机的输入端与所述电压测试部件连通；所述单片机通过所述电压测试部件测试的电压差的值确定所述M根拉绳的连通状况；

液晶显示屏，所述液晶显示屏与所述单片机的输出端连通，用于显示所述单片机的输出结果。

本实用新型提供的一种开关故障定位装置通过将电流发生器、N个测试电阻、N个二级管、拉绳开关电路中的M根拉绳及电压测试部件组成测试定位电路，即所有测试电阻串联，再将测试电阻的连接段经过二极管与对应的拉绳连通，使得不同位置的拉绳断开时流经测试定位电路中的元件组成不同。电压测试部件检测得出电流发生器正负极之间电压差的值，不同位置的拉绳断开的情况，对应的电压测试部件获得的电压差的值不同，因此通过电压测试部件的检测结果能准确的确定拉绳断开位置。该故障定位装置能够克服通讯故障及可靠性低的缺点，测试定位电路简单可靠，不受接触电阻影响，无中间环节，成本低，容易在现有的拉绳上进行改装。同时该故障定位装置不影响现有的拉绳开关电路，拉绳开关起直接控制作用，只起定位作用，损坏后不影响拉绳开关进行控制。该开关故障定位装置使故障排查时间大大缩短，并减少职工的劳动强度。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的开关故障定位装置的测试定位电路图。

图2是本实用新型实施例提供的开关故障定位装置的结构示意图。

(其中各标号代表的部件依次为：1电压测试部件、2电流发生器、3单片机、4液晶显示屏、5供电电源、6拉绳开关电路)

具体实施方式

为了深入了解本实用新型，下面结合附图及具体实施例对本实用新型进行详细说明。

参见附图1和2，本实用新型提供的一种开关故障定位装置，应用于拉绳开关电路6中，拉绳开关电路包括M根拉绳，且M根拉绳串联连接，包括：

电流发生器2，电流发生器2提供恒定电流；恒流源在工业现场能抑制强的干扰信号。

N个测试电阻，N＝M+1，所述M、N均为正整数；N个测试电阻串接并与电流发生器2连通。

N个二极管，N个二极管的一端分别对应连接N个测试电阻，另一端依次接入拉绳开关电路6；N个二极管的接入位置为：按照电流方向，第一个二极管的一端接在第一个测试电阻与第二个测试电阻之间，另一端接在第一根拉绳的前端；第二个二极管的一端接在第二个测试电阻与第三个测试电阻之间，另一端接在第一根拉绳与第二根拉绳之间；第N-1个二极管的一端接在第N-1个测试电阻与第N个测试电阻之间，另一端接在第M-1根拉绳与第M根拉绳之间；第N个二极管的一端接在第N个测试电阻的后端，另一端接在第M根拉绳的后端。二级管的作用是：当拉绳断开时，阻止拉绳开关电路6的电源串到该开关故障定位装置的测试定位电路中影响测量。

电压测试部件1，电压测试部件1用于检测电流发生器2正负极之间的电压差；作为一种优选的实施例，电压测试部件1选用双积分AD转换芯片，型号是ICL7135，双积分AD具有强的抗干扰能力，读数稳定。该芯片精度高(相当于14位A/D)，价格低廉，采样频率最高25次/秒，采用特殊接口方法只占用单片机2个接口，方便隔离；当它的时钟CLKIN频率在125KHz时，能够有效抑制50Hz工频干扰，这时的采样速率在3次/秒。

其中，电流发生器2的负极通过导线连通拉绳开关电路6的负极；二极管的流向为从测试电阻流向拉绳的方向；电流发生器2、N个测试电阻、N个二级管及M根拉绳组成测试定位电路；电压测试部件1检测的电压差的值能确定M根拉绳的连通状况。

当不同位置的拉绳断开时，测试定位电路中的电流经过的元件组成不同，电压测试部件1的电压差的值也不同，下面举例进行说明：

当M根拉绳全部连通时，测试定位电路的电流从电流发生器2的正极流出，之后流经第一个测试电阻及第一个二极管，再依次流经全部M根拉绳后回到电流发生器2的负极；此时，电压测试部件1检测的电压差的值等于第一个测试电阻的压降值加上第一个二极管的压降值。

当第一根拉绳断开且其他拉绳连通时，测试定位电路的电流从电流发生器2的正极流出，之后流经第一个测试电阻、第二个测试电阻及第二个二极管，再依次流经第二个及其后面的全部拉绳后回到电流发生器2的负极；此时，电压测试部件1检测的电压差的值等于第一个测试电阻的压降值、第二个测试电阻的压降值与第二个二极管的压降值的和。

当第M根拉绳断开且其他拉绳连通时，测试定位电路的电流从电流发生器2的正极流出，之后流经第一个测试电阻、第二个测试电阻至第N个测试电阻及第N个二极管，然后回到电流发生器2的负极；此时，电压测试部件检测的电压差的值等于所有测试电阻的压降值的总和再加上第N个二极管的压降值。

作为优选，电流发生器2为恒流源，输出恒流值为2mA；作为一种优选的实施例，电流发生器2包括：AD公司的V/I芯片AD694、5V～36V直流电源和二个电压调节电阻，该芯片采用了带隙基准电压，具有极低的温漂系数≤50ppm/℃，输出电流范围0～20mA，同时它带有一个2V或10V的高精度基准电压源，这个电压源在两个位置将被使用。AD694外围元件极少，接5V～36V直流电源和二个电压调节电阻就能实现2mA电流输出，其中包含的二极管和稳压管起保护作用。

N个测试电阻的阻值都为100Ω；测试定位电路中的每个测试电阻的压降值为0.2V；其中，测试定位电路中流经测试电阻的电流为2mA，因此测试电阻的压降值为2mA*100Ω＝0.2V。

二极管的型号选用IN4148；测试定位电路中的所有二极管的压降值都为0.61V。

作为优选，该开关故障定位装置还包括：

单片机3，单片机3的输入端与电压测试部件1连通；单片机3通过电压测试部件1测试的电压差的值确定M根拉绳的连通状况；作为一种优选的实施例，单片机3选用型号为STC12C5A602S的单片机，速度比采用同频率晶振的89C51速度快4-8倍，内含看门狗、启动复位电路，有脉冲输出脚，正好提供给ICL7135时钟信号不需增加额外电路。

液晶显示屏4，液晶显示屏4与单片机3的输出端连通，用于显示单片机3的输出结果。将单片机3与电压测试部件1及液晶显示屏4连通后接到供电电源5。

下面通过具体的实施例在详细说明该开关故障定位装置中各个元件的连接关系和工作原理：

参见附图1，设定拉绳开关电路6中的拉绳数量为M，其中M为大于0的整数；然后准备N(其中N＝M+1)个阻值为100欧姆的测试电阻、N个型号为IN4148的二极管，将N测试电阻串联后接入2mA恒流电流发生器2的正极，将第1个二极管一端接入第1个测试电阻与第2个测试电阻之间，另一端接入拉绳开关电路6中第1根拉绳的前端；将第2个二极管一端接入第2个测试电阻与第3个测试电阻之间，另一端接入拉绳开关电路6中第1根拉绳与第2根拉绳之间的位置；将第3个二极管一端接入第3个测试电阻与第4个测试电阻之间，另一端接入拉绳开关电路6中第2根拉绳与第3根拉绳之间的位置…将第N-1个二极管一端接入第N-1个测试电阻与第N个测试电阻之间，另一端接入拉绳开关电路6中第M-1根拉绳与第M根拉绳之间的位置；将第N个二极管一端接入第N个测试电阻的后端，另一端接入拉绳开关电路6中第M根拉绳的后端；最后用导线将电流发生器2的负极接入拉绳开关电路6的负极，这样使测试定位电路导通。其中在测试定位电路中每个测试电阻上的压降为2mA*100Ω＝0.2V，二极管的压降为0.61V。电压测试部件1检测电流发生器2正负极之间电压差V₁的值。

不同位置的拉绳断开，测试定位电路中的电流经过的元件组成不同，电压测试部件1的电压差V₁的值也不同，具体为：

当拉绳全部都正常时，2mA电流流经第1个测试电阻和第1个二极管，然后经所有拉绳和返回线回到电流发生器2，此时，电压测试部件1测得的电压差V₁的值为0.2V+0.61V＝0.81V。

当第1个拉绳断开时，2mA电流流经第1个测试电阻、第2个测试电阻及第2个二极管，然后经第2根拉绳之后的所有拉绳返回，此时，电压测试部件1测得的电压差V₁的值为0.2V+0.2V+0.61V＝1.01V。

当第2个拉绳断开时，2mA电流流经第1个测试电阻、第2个测试电阻、第3个测试电阻及第3个二极管，然后经第3根拉绳之后的所有拉绳返回，此时，电压测试部件1测得的电压差V₁的值为0.2V+0.2V+0.2V+0.61V＝1.21V。

当第M-1个拉绳断开时，2mA电流流经第1个测试电阻、第2个测试电阻、第3个测试电阻…第N-1个测试电阻及第N-1个二极管，然后经第M根拉绳返回，此时，电压测试部件1测得的电压差V₁的值为0.2*M+0.61。

当第M个拉绳断开时，2mA电流流经第1个测试电阻、第2个测试电阻、第3个测试电阻…第N-1个测试电阻、第N个测试电阻及第N个二极管，然后返回电流发生器2，此时，电压测试部件1测得的电压差V₁的值为0.2*(M+1)+0.61。

根据电压差V₁的值能确定故障拉绳的位置。故障拉绳的位置：w＝(V₁-0.81)/0.2，其中w为故障拉绳的位置，即第w根拉绳断开。

型号为STC12C5A602S的单片机3获得电压测试部件1的电压差作为输入，然后输出数值w；液晶显示屏4与单片机3的输出端连通，显示输出的数值w，这样操作人员就能直观的获得故障拉绳的位置，即第w根拉绳处于断开状态。

本实用新型提供的一种开关故障定位装置通过将电流发生器2、N个测试电阻、N个二级管、拉绳开关电路6中的M根拉绳及电压测试部件1组成测试定位电路，即所有测试电阻串联，再将测试电阻的连接段经过二极管与对应的拉绳连通，使得不同位置的拉绳断开时流经测试定位电路中的元件组成不同。电压测试部件1检测得出电流发生器2正负极之间电压差的值，不同位置的拉绳断开的情况，对应的电压测试部件1获得的电压差的值不同，因此通过电压测试部件1的检测结果能准确的确定拉绳断开位置。该故障定位装置能够克服通讯故障及可靠性低的缺点，测试定位电路简单可靠，不受接触电阻影响，无中间环节，成本低，容易在现有的拉绳上进行改装。同时该故障定位装置不影响现有的拉绳开关电路6，拉绳开关起直接控制作用，只起定位作用，损坏后不影响拉绳开关进行控制。该开关故障定位装置使故障排查时间大大缩短，并减少职工的劳动强度。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种开关故障定位装置，应用于皮带机拉绳开关电路中，所述拉绳开关电路包括M根拉绳，且所述M根拉绳串联连接，其特征在于，包括：

电流发生器，所述电流发生器提供恒定电流；

N个测试电阻，所述N＝M+1，所述M、N均为正整数；所述N个测试电阻串接并与所述电流发生器连通；

N个二极管，所述N个二极管的一端分别对应连接所述N个测试电阻，另一端依次接入所述拉绳开关电路；所述N个二极管的接入位置为：按照电流方向，第一个所述二极管的一端接在第一个所述测试电阻与第二个所述测试电阻之间，另一端接在第一根所述拉绳的前端；第二个所述二极管的一端接在第二个所述测试电阻与第三个所述测试电阻之间，另一端接在第一根所述拉绳与第二根所述拉绳之间；第N-1个所述二极管的一端接在第N-1个所述测试电阻与第N个所述测试电阻之间，另一端接在第M-1根所述拉绳与第M根所述拉绳之间；第N个所述二极管的一端接在第N个所述测试电阻的后端，另一端接在第M根所述拉绳的后端；

电压测试部件，所述电压测试部件用于检测所述电流发生器正负极之间的电压差；

其中，所述电流发生器的负极通过导线连通所述拉绳开关电路的负极；所述二极管的流向为从所述测试电阻流向所述拉绳的方向；所述电流发生器、N个测试电阻、N个二级管及M根拉绳组成测试定位电路。

2.根据权利要求1所述的开关故障定位装置，其特征在于：

所述电流发生器为恒流源，输出恒流值为2mA；

所述N个测试电阻的阻值都为100Ω；所述测试定位电路中的每个所述测试电阻的压降值为0.2V；

所述测试定位电路中的每个所述二极管的压降值为0.61V。

3.根据权利要求1所述的开关故障定位装置，其特征在于，所述开关故障定位装置还包括：

单片机，所述单片机的输入端与所述电压测试部件连通；所述单片机通过所述电压测试部件测试的电压差的值确定所述M根拉绳的连通状况；

液晶显示屏，所述液晶显示屏与所述单片机的输出端连通，用于显示所述单片机的输出结果。