CN209557770U - 一种防爆电磁阀线圈在线状态检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种防爆电磁阀线圈在线状态检测装置，包括电磁阀驱动电源、电磁阀线圈、继电器、开关、继电器电源、故障检测电路、1000赫兹信号发生器，继电器包括常开触点和常闭触点。通过在电磁阀线圈工作电路中设置故障检测电路和1000赫兹信号发生器，利用1000赫兹信号发生器产生1000赫兹信号激励电磁阀线圈和故障检测电路组成的闭合回路，实现电磁阀线圈回路的故障状态检测和显示指示，能够预警电磁阀的故障状态，避免由此引发的重大损失，结构简单，安装方便，可靠性高。

Description

一种防爆电磁阀线圈在线状态检测装置

技术领域

本实用新型涉及电磁阀检测设备技术领域，尤其是一种防爆电磁阀线圈在线状态检测装置。

背景技术

电磁阀是最常见的工业设备，防爆安全标准的电磁阀通常工作在非常敏感的工序中，在电磁线圈被驱动之前，其状态是否正常是重要的控制信息。因此，在线工作的电磁阀需要有响应的在线故障检测装置，指示电磁阀的工作状态。对于关键部件的在线故障诊断，在航空航天领域的应用非常普遍，我们经常看到航天发射在点火的前一刻，因某些关键装备的状态检测信息不正常而停止发射。在电子技术普及应用的当代，重要的工业和民用设施同样需要很高的可靠性，以避免不必要的损失。防爆电磁阀，因为驱动的电压和电流的限制，其在线检测面临许多的难题。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型的目的在于：提供一种防爆电磁阀线圈在线状态检测装置，在防爆要求的电气条件下实现电磁阀线圈回路的故障状态检测和显示指示。

本实用新型所采取的技术方案是：

一种防爆电磁阀线圈在线状态检测装置，包括电磁阀驱动电源、电磁阀线圈、继电器、开关、继电器电源、故障检测电路、1000赫兹信号发生器，所述继电器电源的一端电性连接所述开关的一端，所述开关的另一端电性连接所述继电器的正极端，所述继电器的负极端电性连接所述继电器电源的另一端，其特征在于：所述继电器包括常开触点和常闭触点，所述常开触点的两端分别电性连接所述电磁阀驱动电源的正极端和所述电磁阀线圈的一端，所述电磁阀线圈的另一端电性连接所述故障检测电路的输入端，所述故障检测电路的输出端电性连接所述电磁阀驱动电源的负极端；所述常闭触点的一端电性连接至所述电磁阀线圈与所述常开触点之间电路，所述常闭触点的另一端电性连接所述1000赫兹信号发生器的信号正极端，所述1000赫兹信号发生器的信号负极端电性连接至所述故障检测电路的输出端与所述电磁阀驱动电源的负极端之间。

1000赫兹信号发生器作为状态检测信号源，在电磁阀退出工作状态时，常闭触点闭合，1000赫兹信号发生器产生1000赫兹信号激励电磁阀线圈和故障检测电路组成的闭合回路，检测激励的能量远远小于电磁阀的动作能量，因此，也满足了防爆安全的激励能量。如果电磁阀线圈没有短路、断路和连接故障，故障检测电路作出提醒指示。

进一步，所述故障检测电路包括检测电感、第一二极管、第二二极管、第一运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、1000赫兹鉴频器和第一指示灯，所述故障检测电路的输入端分别电性连接所述第一二极管的正极端、所述第二二极管的负极端、所述检测电感的输入端和所述第一电阻的输入端，所述检测电感的输出端、所述第一二极管的负极端、所述第二二极管的正极端和所述第三电阻的输出端并联后电性连接至所述故障检测电路的输出端，所述第三电阻的输入端电性连接所述第一运算放大器的同相输入端，所述第一电阻的输出端电性连接所述第一运算放大器的反相输入端，所述第一运算放大器的输出端电性连接所述1000赫兹鉴频器的输入端，所述1000赫兹鉴频器的输出端电性连接所述第一指示灯的一端，所述第一指示灯的另一端接地，所述第一电阻与所述第一运算放大器的反相输入端之间电路还电性连接所述第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端电性连接至所述第一运算放大器的输出端与所述1000赫兹鉴频器的输入端之间电路。

其中，第一二极管和第二二极管起到保护的作用，防止在电磁阀开启的瞬间，电压上升沿在检测电感上形成的脉冲电压过高，影响到第一运算放大器的安全。当电磁阀线圈没有短路、断路和连接故障，检测电感上会有一个与激励信号源1％大小幅度相等的1000赫兹信号，此信号经过第一运算放大器的100倍放大，在第一运算放大器的输出端会得到一个与检测信号源幅度相等的1000赫兹信号，此信号经过1000赫兹鉴频器鉴别后，输出逻辑电平，驱动第一指示灯工作，从而提醒指示电磁阀线圈正常。当电磁阀线圈出现故障时，检测电感处没有1000赫兹的信号出现，则1000赫兹鉴频器的输出为逻辑非，第一指示灯不亮，从而提醒指示电磁阀线圈为出现故障。

进一步，所述第一运算放大器为集成四运算的LM324系列运算放大器，如1/4*LM324运算放大器。

进一步，所述检测电感在1000赫兹时的阻抗为所述电磁阀线圈的阻抗的1％。检测电感是一个空芯线圈，当控制电磁阀的继电器的常开触点闭合时，其常闭触点断开，电磁阀线圈脱离检测状态，进入工作状态；由于状态检测用的检测电感的阻抗值是电磁阀线圈的阻抗值的1％，所以不会影响电磁阀的正常开启。

进一步，所述1000赫兹鉴频器包括滤波电感、第一电容、第二电容、第三二极管、第四电阻、第五电阻和第二指示灯，所述滤波电感包括第一绕组和第二绕组，所述1000赫兹鉴频器的输入端分别电性连接所述第一绕组的一端以及所述第一电容的一端，所述第一绕组的另一端与所述第一电容的另一端并联后接地；所述1000赫兹鉴频器的输出端分别电性连接所述第三二极管的负极端、所述第四电阻的一端、所述第五电阻的一端和所述第二电容的一端，所述第三二极管的正极端电性连接所述第二绕组的一端，所述第五电阻的另一端电性连接所述第二指示灯的输入端，所述第二指示灯的输出端、所述第二电容的另一端与所述第四电阻的另一端并联后电性连接至所述第二绕组的另一端。

1000赫兹鉴频器可以选用模拟的鉴频器或者数字的频率计数器，当检测到1000赫兹信号频率时，输出为高电平，第一指示灯和第二指示灯亮，指示电磁阀线圈正常。

进一步，所述1000赫兹信号发生器包括第三电容、第四电容、第六电阻、第七电阻、第八电阻、电位器和第二运算放大器，所述1000赫兹信号发生器的信号正极端分别电性连接所述第三电容的一端、所述电位器的一端和所述第二运算放大器的输出端，所述电位器的另一端电性连接所述第六电阻的一端和所述第二运算放大器的反相输入端，所述第六电阻的另一端接地，所述第三电容的另一端电性连接所述第七电阻的一端，所述第七电阻的另一端分别电性连接所述第八电阻的一端、所述第四电容的一端以及所述第二运算放大器的同相输入端，所述第八电阻的另一端与所述第四电容的另一端并联后接地，所述第二运算放大器的电源引脚连接5V电压，所述1000赫兹信号发生器的信号负极端接地。

1000赫兹信号发生器作为状态检测信号源，是一个RC桥式振荡电路，产生输出1000赫兹信号用于激励电磁阀线圈和故障检测电路组成的闭合回路。

进一步，所述第二运算放大器为集成四运算的LM324系列运算放大器，如1/4*LM324运算放大器。

本实用新型的有益效果是：通过在电磁阀线圈工作电路中设置故障检测电路和1000赫兹信号发生器，实现电磁阀线圈回路的故障状态检测和显示指示，能够预警电磁阀的故障状态，避免由此引发的重大损失，结构简单，安装方便，可靠性高。此外，本装置可以独立设置和工作，也可以与电磁阀一体化设计制作。

附图说明

图1为本实用新型一种防爆电磁阀线圈在线状态检测装置的电路结构图；

图2为1000赫兹鉴频器内部电路结构图；

图3为1000赫兹信号发生器内部电路结构图。

附图说明：S1、电磁阀驱动电源；L1、电磁阀线圈；DJQ、继电器；K、开关；S2、继电器电源；M1、故障检测电路；M2、1000赫兹信号发生器；DJ1、常开触点；DJ2、常闭触点；L2、检测电感；D1、第一二极管；D2、第二二极管；B1、第一运算放大器；R1、第一电阻；R2、第二电阻；R3、第三电阻；M3、1000赫兹鉴频器；Y1、第一指示灯；L3、滤波电感；C1、第一电容；C2、第二电容；D3、第三二极管；R4、第四电阻；R5、第五电阻；Y2、第二指示灯；C3、第三电容；C4、第四电容；R6、第六电阻；R7、第七电阻；R8、第八电阻；RP、电位器；B2、第二运算放大器；VCC、第二运算放大器的电源引脚。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合说明书附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

参照图1至图3，示出了一个实施例中一种防爆电磁阀线圈在线状态检测装置，包括电磁阀驱动电源S1、电磁阀线圈L1、继电器DJQ、开关K、继电器电源S2、故障检测电路M1、1000赫兹信号发生器M2，所述继电器电源S2的一端电性连接所述开关K的一端，所述开关K的另一端电性连接所述继电器DJQ的正极端，所述继电器DJQ的负极端电性连接所述继电器电源S2的另一端，所述继电器DJQ包括常开触点DJ1和常闭触点DJ2，所述常开触点DJ1的两端分别电性连接所述电磁阀驱动电源S1的正极端和所述电磁阀线圈L1的一端，所述电磁阀线圈L1的另一端电性连接所述故障检测电路M1的输入端，所述故障检测电路M1的输出端电性连接所述电磁阀驱动电源S1的负极端；所述常闭触点DJ2的一端电性连接至所述电磁阀线圈L1与所述常开触点DJ1之间电路，所述常闭触点DJ2的另一端电性连接所述1000赫兹信号发生器M2的信号正极端，所述1000赫兹信号发生器M2的信号负极端电性连接至所述故障检测电路M1的输出端与所述电磁阀驱动电源S1的负极端之间。

1000赫兹信号发生器M2作为状态检测信号源，在电磁阀退出工作状态时，常闭触点DJ2闭合，1000赫兹信号发生器M2产生1000赫兹信号激励电磁阀线圈L1和故障检测电路M1组成的闭合回路，检测激励的能量远远小于电磁阀的动作能量，因此，也满足了防爆安全的激励能量。如果电磁阀线圈没有短路、断路和连接故障，故障检测电路作出提醒指示。

所述1000赫兹信号发生器M2包括第三电容C3、第四电容C4、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、电位器RP和第二运算放大器B2，所述1000赫兹信号发生器M2的信号正极端分别电性连接所述第三电容C3的一端、所述电位器RP的一端和所述第二运算放大器B2的输出端，所述电位器RP的另一端电性连接所述第六电阻R6的一端和所述第二运算放大器B2的反相输入端，所述第六电阻R6的另一端接地，所述第三电容C3的另一端电性连接所述第七电阻R7的一端，所述第七电阻R7的另一端分别电性连接所述第八电阻R8的一端、所述第四电容C4的一端以及所述第二运算放大器B2的同相输入端，所述第八电阻R8的另一端与所述第四电容C4的另一端并联后接地，所述第二运算放大器B2的电源引脚VCC连接5V电压，所述1000赫兹信号发生器M2的信号负极端接地。1000赫兹信号发生器M2作为在线状态检测信号源，是一个RC桥式振荡电路，产生输出1000赫兹信号用于激励电磁阀线圈L1和故障检测电路M1组成的闭合回路。

所述故障检测电路M1包括检测电感L2、第一二极管D1、第二二极管D2、第一运算放大器B1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、1000赫兹鉴频器M3和第一指示灯Y1，所述故障检测电路M1的输入端分别电性连接所述第一二极管D1的正极端、所述第二二极管D2的负极端、所述检测电感L2的输入端和所述第一电阻R1的输入端，所述检测电感L2的输出端、所述第一二极管D1的负极端、所述第二二极管D2的正极端和所述第三电阻R3的输出端并联后电性连接至所述故障检测电路M1的输出端，所述第三电阻R3的输入端电性连接所述第一运算放大器B1的同相输入端，所述第一电阻R1的输出端电性连接所述第一运算放大器B1的反相输入端，所述第一运算放大器B1的输出端电性连接所述1000赫兹鉴频器M3的输入端，所述1000赫兹鉴频器M3的输出端电性连接所述第一指示灯Y1的一端，所述第一指示灯Y1的另一端接地，所述第一电阻R1与所述第一运算放大器B1的反相输入端之间电路还电性连接所述第二电阻R2的一端，所述第二电阻R2的另一端电性连接至所述第一运算放大器B1的输出端与所述1000赫兹鉴频器M3的输入端之间电路。

其中，第一二极管D1和第二二极管D2起到保护的作用，防止在电磁阀开启的瞬间，电压上升沿在检测电感L2上形成的脉冲电压过高，影响到第一运算放大器B1的安全。当电磁阀线圈L1没有短路、断路和连接故障，检测电感L2上会有一个与激励信号源1％大小幅度相等的1000赫兹信号，此信号经过第一运算放大器B1的100倍放大，在第一运算放大器B1的输出端会得到一个与检测信号源幅度相等的1000赫兹信号，此信号经过1000赫兹鉴频器M3鉴别后，输出逻辑电平，驱动第一指示灯Y1工作，从而提醒指示电磁阀线圈正常。当电磁阀线圈出现故障时，检测电感处没有1000赫兹的信号出现，则1000赫兹鉴频器的输出为逻辑非，第一指示灯不亮，从而提醒指示电磁阀线圈为出现故障。

所述检测电感L2在1000赫兹时的阻抗为所述电磁阀线圈L1的阻抗的1％。检测电感是一个空芯线圈，当控制电磁阀的继电器的常开触点闭合时，其常闭触点断开，电磁阀线圈脱离检测状态，进入工作状态；由于状态检测用的检测电感的阻抗值是电磁阀线圈的阻抗值的1％，所以不会影响电磁阀的正常开启。

所述1000赫兹鉴频器M3包括滤波电感L3、第一电容C1、第二电容C2、第三二极管D3、第四电阻R4、第五电阻R5和第二指示灯Y2，所述滤波电感L3包括第一绕组和第二绕组，所述1000赫兹鉴频器M3的输入端分别电性连接所述第一绕组的一端以及所述第一电容C1的一端，所述第一绕组的另一端与所述第一电容C1的另一端并联后接地；所述1000赫兹鉴频器M3的输出端分别电性连接所述第三二极管D3的负极端、所述第四电阻R4的一端、所述第五电阻R5的一端和所述第二电容C2的一端，所述第三二极管D3的正极端电性连接所述第二绕组的一端，所述第五电阻R5的另一端电性连接所述第二指示灯Y2的输入端，所述第二指示灯Y2的输出端、所述第二电容C2的另一端与所述第四电阻R4的另一端并联后电性连接至所述第二绕组的另一端。1000赫兹鉴频器M3可以选用模拟的鉴频器或者数字的频率计数器，当检测到1000赫兹信号频率时，输出为高电平，第一指示灯Y1和第二指示灯Y2亮，指示电磁阀线圈L1正常。

所述第一运算放大器B1和所述第二运算放大器B2为集成四运算的LM324系列运算放大器，如1/4*LM324运算放大器，均为市售产品，在本申请中仅涉及连接使用，不进行功能和结构的改进。

本实用新型的工作原理如下：

(1)电磁阀工作状态开启动作：当控制电磁阀的继电器DJQ的常开触点DJ1闭合时，其常闭触点DJ2断开，电磁阀线圈L1脱离检测状态，电磁阀进入工作状态；由于状态检测用的检测电感L2的阻抗值是电磁阀线圈L1的阻抗值的1％，所以不会影响电磁阀的正常开启。

(2)电磁阀检测状态开启动作：当控制电磁阀的继电器DJQ的常闭触点DJ2闭合时，其常开触点DJ1断开，电磁阀退出工作状态，电磁阀线圈L1进入检测状态；1000赫兹信号发生器M2产生1000赫兹信号激励电磁阀线圈L1和故障检测电路M1组成的闭合回路。当电磁阀线圈L1没有短路、断路和连接故障，检测电感L2上会有一个与激励信号源1％大小幅度相等的1000赫兹信号，此信号经过第一运算放大器B1的100倍放大，在第一运算放大器B1的输出端会得到一个与检测信号源幅度相等的1000赫兹信号，此信号经过1000赫兹鉴频器M3鉴别后，输出逻辑电平，驱动第一指示灯Y1工作亮灯，从而提醒指示电磁阀线圈L1正常。当电磁阀线圈L1出现故障时，检测电感L2处没有1000赫兹的信号出现，则1000赫兹鉴频器M3的输出为逻辑非，第一指示灯Y1不亮，从而提醒指示电磁阀线圈L1为出现故障。

本实用新型的有益效果是：通过在电磁阀线圈工作电路中设置故障检测电路和1000赫兹信号发生器，实现电磁阀线圈回路的故障状态检测和显示指示，能够预警电磁阀的故障状态，避免由此引发的重大损失，结构简单，安装方便，可靠性高。此外，本装置可以独立设置和工作，也可以与电磁阀一体化设计制作。

以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本实用新型并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (7)

1.一种防爆电磁阀线圈在线状态检测装置，包括电磁阀驱动电源、电磁阀线圈、继电器、开关、继电器电源、故障检测电路、1000赫兹信号发生器，所述继电器电源的一端电性连接所述开关的一端，所述开关的另一端电性连接所述继电器的正极端，所述继电器的负极端电性连接所述继电器电源的另一端，其特征在于：所述继电器包括常开触点和常闭触点，所述常开触点的两端分别电性连接所述电磁阀驱动电源的正极端和所述电磁阀线圈的一端，所述电磁阀线圈的另一端电性连接所述故障检测电路的输入端，所述故障检测电路的输出端电性连接所述电磁阀驱动电源的负极端；所述常闭触点的一端电性连接至所述电磁阀线圈与所述常开触点之间电路，所述常闭触点的另一端电性连接所述1000赫兹信号发生器的信号正极端，所述1000赫兹信号发生器的信号负极端电性连接至所述故障检测电路的输出端与所述电磁阀驱动电源的负极端之间。

2.根据权利要求1所述的一种防爆电磁阀线圈在线状态检测装置，其特征在于：所述故障检测电路包括检测电感、第一二极管、第二二极管、第一运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、1000赫兹鉴频器和第一指示灯，所述故障检测电路的输入端分别电性连接所述第一二极管的正极端、所述第二二极管的负极端、所述检测电感的输入端和所述第一电阻的输入端，所述检测电感的输出端、所述第一二极管的负极端、所述第二二极管的正极端和所述第三电阻的输出端并联后电性连接至所述故障检测电路的输出端，所述第三电阻的输入端电性连接所述第一运算放大器的同相输入端，所述第一电阻的输出端电性连接所述第一运算放大器的反相输入端，所述第一运算放大器的输出端电性连接所述1000赫兹鉴频器的输入端，所述1000赫兹鉴频器的输出端电性连接所述第一指示灯的一端，所述第一指示灯的另一端接地，所述第一电阻与所述第一运算放大器的反相输入端之间电路还电性连接所述第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端电性连接至所述第一运算放大器的输出端与所述1000赫兹鉴频器的输入端之间电路。

3.根据权利要求2所述的一种防爆电磁阀线圈在线状态检测装置，其特征在于：所述第一运算放大器为集成四运算的LM324系列运算放大器。

4.根据权利要求2所述的一种防爆电磁阀线圈在线状态检测装置，其特征在于：所述检测电感在1000赫兹时的阻抗为所述电磁阀线圈的阻抗的1％。

5.根据权利要求2所述的一种防爆电磁阀线圈在线状态检测装置，其特征在于：所述1000赫兹鉴频器包括滤波电感、第一电容、第二电容、第三二极管、第四电阻、第五电阻和第二指示灯，所述滤波电感包括第一绕组和第二绕组，所述1000赫兹鉴频器的输入端分别电性连接所述第一绕组的一端以及所述第一电容的一端，所述第一绕组的另一端与所述第一电容的另一端并联后接地；所述1000赫兹鉴频器的输出端分别电性连接所述第三二极管的负极端、所述第四电阻的一端、所述第五电阻的一端和所述第二电容的一端，所述第三二极管的正极端电性连接所述第二绕组的一端，所述第五电阻的另一端电性连接所述第二指示灯的输入端，所述第二指示灯的输出端、所述第二电容的另一端与所述第四电阻的另一端并联后电性连接至所述第二绕组的另一端。

6.根据权利要求1所述的一种防爆电磁阀线圈在线状态检测装置，其特征在于：所述1000赫兹信号发生器包括第三电容、第四电容、第六电阻、第七电阻、第八电阻、电位器和第二运算放大器，所述1000赫兹信号发生器的信号正极端分别电性连接所述第三电容的一端、所述电位器的一端和所述第二运算放大器的输出端，所述电位器的另一端电性连接所述第六电阻的一端和所述第二运算放大器的反相输入端，所述第六电阻的另一端接地，所述第三电容的另一端电性连接所述第七电阻的一端，所述第七电阻的另一端分别电性连接所述第八电阻的一端、所述第四电容的一端以及所述第二运算放大器的同相输入端，所述第八电阻的另一端与所述第四电容的另一端并联后接地，所述第二运算放大器的电源引脚连接5V电压，所述1000赫兹信号发生器的信号负极端接地。

7.根据权利要求6所述的一种防爆电磁阀线圈在线状态检测装置，其特征在于：所述第二运算放大器为集成四运算的LM324系列运算放大器。