CN212932876U - 一种在板继电器触点检测电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种在板继电器触点检测电路，包括MCU单元，MCU单元分别连接有恒流驱动电路、触点电压采集电路和线包驱动电路；恒流驱动电路的电压输出端连接与在板继电器的触点；触点电压采集电路连接于在板继电器的触点；线包驱动电路与在板继电器的线包连接；本实用新型通过MCU控制线包驱动电路驱动在板继电器产生电压，并通过恒流驱动电路调节检测电路的电流值为恒流，同时通过触点电压采集电路采集触点电压，进而结合欧姆定律可得出触点电阻值，根据该电阻值和继电器的规定电阻值比较，即可判断出该继电器状态是否正常。
Description
技术领域
本实用新型属于继电器检测技术领域，尤其涉及一种在板继电器触点检测电路。
背景技术
继电器是一种电控制器件，是当输入量(激励量)的变化达到规定要求时，在电气输出电路中使被控量发生预定的阶跃变化的一种电器。通常应用于自动化的控制电路中，它实际上是用小电流去控制大电流运作的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。
在航空航天设备中，对继电器的可靠性要求较高，一般在装机前都会对继电器进行严格测试。但是，继电器一旦装机，在长期工作后，其触点可能开路、粘连、烧蚀，导致可靠性下降。而且，只能当被控元件出现问题时才能发现继电器损坏，难以提前进行可靠性的检测。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种在板继电器触点检测电路，以实现继电器的在板检测，可以对在板继电器触点进行检测，提前判断继电器状态是否正常。
本实用新型采用以下技术方案：一种在板继电器触点检测电路，包括MCU单元，MCU单元分别连接有恒流驱动电路、触点电压采集电路和线包驱动电路；
恒流驱动电路的电压输出端连接与在板继电器的触点，用于为在板继电器提供稳定电压；
触点电压采集电路连接于在板继电器的触点，用于采集在板继电器的实际电压；
线包驱动电路与在板继电器的线包连接，用于为线包提供电压；
其中，MCU单元用于设定恒流驱动电路的输出电流值和测试时间；还用于读取触点电压采集电路采集到的触点电压；还用于设定线包驱动电路的驱动电压值；还用于根据触点电压和输出电流值、基于欧姆定律计算在板继电器的触点电阻，进而得到检测结果。
进一步地，恒流驱动电路包括：
与MCU单元相连的D/A变换器，D/A变换器的信号输出端连接误差放大器的正向输入端，误差放大器的反向输入端连接在板继电器的触点，误差放大器的输出端依次通过驱动电路和恒流源电流采样电路连接至在板继电器的触点。
进一步地，驱动电路包括依次与误差放大器输出端串联的R-C缓冲电路和V-MOS管，R-C缓冲电路用于防止浪涌冲击电流对继电器的触点的伤害，V-MOS管用于调节检测电路的电流。
进一步地，触点电压采集电路由差分放大器和A/D变换电路及其外围电路构成；触电测量电缆采用四点测量电缆。
进一步地，线包驱动电路包括驱动芯片，驱动芯片的输出端串联电阻R20串接P沟道MOS管的控制端，P沟道MOS管用于控制继电器线包的电源通/断。
本实用新型的有益效果是：本实用新型通过MCU控制线包驱动电路驱动在板继电器产生电压，并通过恒流驱动电路调节检测电路的电流值为恒流，同时通过触点电压采集电路采集触点电压，进而结合欧姆定律可得出触点电阻值，根据该电阻值和继电器的规定电阻值比较，即可判断出该继电器状态是否正常。
附图说明
图1为本实用新型实施例一种在板继电器触点检测电路的原理图；
图2为本实施例中恒流电路的电路示意图；
图3为本实施例中线包激励电源电压设定电路示意图；
图4为本实施例中触点电压采集电路示意图；
图5为本实施例中触电采样电缆连接示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
本实用新型公开了一种在板继电器触点检测电路，如图1所示，该检测电路包括MCU单元，MCU单元分别连接有恒流驱动电路、触点电压采集电路和线包驱动电路；恒流驱动电路的电压输出端连接与在板继电器的触点，用于为在板继电器提供稳定电压；触点电压采集电路连接于在板继电器的触点，用于采集在板继电器的实际电压；线包驱动电路与在板继电器的线包连接，用于为线包提供电压；其中，MCU单元用于设定恒流驱动电路的输出电流值和测试时间；还用于读取触点电压采集电路采集到的触点电压；还用于设定线包驱动电路的驱动电压值；还用于根据触点电压和输出电流值、基于欧姆定律计算在板继电器的触点电阻，进而得到检测结果。
本实用新型通过MCU控制线包驱动电路驱动在板继电器产生电压，并通过恒流驱动电路调节检测电路的电流值为恒流，同时通过触点电压采集电路采集触点电压，进而结合欧姆定律可得出触点电阻值，根据该电阻值和继电器的规定电阻值比较，即可判断出该继电器状态是否正常。
另外，本实施例中MCU单元还连接有键盘扫描模块、接口转换模块以及FLASH。键盘扫描模块用于通过键盘电路获取外部输入的指令。接口转换模块用来和外部通讯，可以包括USB通信接口和OLED显示屏。FLASH用来存储一些预设指令，以使该电路按照预设指令工作，进而完成预期的检测功能。
本实施例中，采用32位的ARM CortexTM-M3芯片作为系统MCU单元，由其依据测试需求，设定恒流电流值，线包驱动电压值。当触点吸合后，测试触点电压值，依据欧姆定律，计算触点电阻。如果触点电阻小于生产厂家规定值，则判定触点正常；如果触点电阻大于生产厂家规定值，则判定触点烧蚀；如果触点电阻远远大于生产厂家规定值，则判定触点开路；如果线包驱动电源移除后，触点电阻仍小于生产厂家规定值，则判定触点粘连。
在本实施例中，如图2所示，恒流驱动电路包括：
与MCU单元相连的D/A变换器，D/A变换器的信号输出端连接误差放大器的正向输入端，误差放大器的反向输入端连接在板继电器的触点，误差放大器的输出端依次通过驱动电路和恒流源电流采样电路连接至在板继电器的触点。该恒流驱动电路可根据MCU单元动态设置恒流电流值及检测时间。
具体的，驱动电路包括依次与误差放大器输出端串联的R-C缓冲电路和V-MOS管，R-C缓冲电路用于防止浪涌冲击电流对继电器的触点的伤害，V-MOS管用于调节检测电路的电流，以使检测电路为恒流电路。
在该实施例中，U1芯片为D/A转换芯片，选用LTC1655LIS8芯片，其1～4管脚用来接收MCU单元的控制信号。MCU单元依据测试需求，向D/A转换芯片发出恒流数据，D/A转换芯片将数字信号转换为模拟量，馈送到误差放大器的“+”端，作为恒流参考信号。
V-MOS管是一种跨导型器件，流过“D-S”端的电流受栅极“G”控制。当V-MOS管“G”受比较器驱动而开启后，电流由测试电源经被测触点流经V-MOS管“D-S”，在检流电阻R12上产生压降，此压降与恒流电流值成正比，馈送到误差放大器的“-”端，作为恒流比较信号。误差放大器的输出信号为恒流误差信号，控制V-MOS管的“G”端，保持恒流的稳定。为防止浪涌冲击电流可能对触点产生的伤害，在V-MOS管的“G”端加有R-C缓冲电路(由R6、R7和C8组成)，确保恒流电流开通时线性上升和关断时线性关断。
在本实施例中，触点电压采集电路由差分放大器和A/D变换电路及其外围电路构成；触电测量电缆采用四点测量电缆，以使采样电缆上不流过恒流电流。通过该触电电压采集电路，可以测得触点的实时电压，进而将该电压值发送到MCU单元，MCU单元得到电压值后，在获取该电流的恒流值，即可根据欧姆定律计算得到触点电阻。
如果触点电阻小于生产厂家规定值，则判定触点正常；如果触点电阻大于生产厂家规定值，则判定触点烧蚀；如果触点电阻远远大于生产厂家规定值，则判定触点开路；如果线包驱动电源移除后，触点电阻仍小于生产厂家规定值，则判定触点粘连。
如图4所示，触点电压采集电路包括A/D转换芯片U5，选用LTC2440IGN#PBF芯片，差分放大器由ADA4522-2芯片和R21、R22、R24和R26组成，流入恒流电流的继电器触点通过电阻R22接入误差放大器的“+”端，流出恒流电流的继电器触点通过电阻R24接入误差放大器的“-”端，在误差放大器的“+”端与地之间接入电阻R26，在误差放大器的输出端到“-”端接入反馈电阻R21。在设计时，R21＝R26，R22＝R24，其放大倍数由
决定。U5将误差放大器的触点电压模拟信号转换为数字信号，传递到MCU单元。由于恒流电流是由MCU单元设定的，故MCU可以根据欧姆定律，计算出触点电阻，再查阅待检测继电器生产厂家给定的触点电阻最大值，就可判断继电器触点是否正常。为了最大限度减小测量误差，如图5所示，本实用新型的触点测量电缆采用四点测量电缆，使采样电缆上不流过恒流电流，避免了恒流电流在导线上产生的线压降对测试结果的影响。
在本实施例中，如图3所示，线包驱动电路包括驱动芯片U4，选用ULN2803芯片，驱动芯片的输出端串联电阻R20串接P沟道MOS管Q1的控制端，P沟道MOS管用于控制继电器线包的电源通/断。具体的，可以根据MCU单元设定被测继电器的加点时间。
对于P沟道MOS管，当ON/OFF信号为低时，串接在P沟道MOS管上的电阻R20呈悬空态，P沟道MOS管不导通，被测继电器线包无电源，线包触点呈开路状态；当ON/OFF信号为高时，串接在P沟道MOS管上的电阻R20接地，P沟道MOS管导通，被测继电器线包加电，线包触点吸合。
本实施例中，线包驱动电源设计为5V、6V、12V、24V、28V等，以LM7805三端稳压器芯片(U2)为核心部件，改变三端稳压器的电压参考点，从而改变三端稳压器的输出电压；由于三端稳压器的参考点不能悬空，故R18不受控，当其它输出端均为开路时，最高输出电压为28V。其余输出电压以下式计算：VOUT＝5V+(5V/R1+IQ)Ri，式中：IQ＝参考脚(U2的2号管脚)的静态电流；Ri＝受控接地电阻和R18的并联值，受控接地电阻为R14-R17，当Vout为5V时，受控接地电阻为R14，当Vout为6V时，受控接地电阻为R15，依次类推。
本实用新型的工作流程为：
通过外部键盘输入线报驱动电源的驱动电压值，开启线包电源，设定恒流电流值，通过触点电压采集电路获取采集的电压值，关闭驱动电源，再次读取触电电压值，关闭恒流电流，根据测量值生成检测结果。
更为详细的是，MCU单元依据测试需求，向D/A转换器发送恒流电流参数，D/A转换器将MCU单元发送的恒流数字信号，转换为模拟信号，馈送到误差放大器的“+”端，误差放大器的“-”端接恒流源的电流采样端，其误差信号经放大后控制恒流源，使其产生稳定的恒流电流。
依据被测继电器产品手册，MCU单元设定继电器线包驱动电压。当被测继电器加电后，MCU单元读取触点电压，计算触点电阻，和生产厂家的规定值比较，判断触点状态(正常、烧蚀、开路)；MCU单元关闭继电器线包驱动电源，再次测量被测继电器触点电压，计算触点电阻，判断被测继电器触点是否存在触点开路。MCU单元使用了2路串口，串口1用来调试时与上位机通讯，串口2用来与显示屏通讯，并把测试参数、测试结果在显示屏上显示。其中，串口1与串口2需通过MAX3232CSE进行电平转换。通过键盘扫描控制芯片CH455H采集面板上的按键信号，完成被测继电器参数的设置、调用。通过CH378文件管理芯片对U盘或SD卡中的文件快速读取完成LCD固件和ARM固件升级。常用继电器的测试参数保存在FLASH中，用户可通过键盘对这些参数进行读取和修改，测试结果也保存在FLASH中，供用户查阅。MCU电路为典型的单片机电路，设计时可参考生产厂家的相应技术手册。
为了准确判断继电器触点的状态，将待测继电器的触点电阻、触点允许通过电流、线包激励电源等参数存入，供测试时调用。为了避免浪涌冲击电流对继电器触点的不良影响，应考虑首先设定好继电器线包激励电源，待继电器吸合后，再设定恒流电流。同样的，应在恒流电流关闭后，再关闭线包激励电源。本实用新型线包驱动电源在未设定前为28V，因此，应在线包激励电源设定完成后，再开启线包激励电源。
Claims (5)
1.一种在板继电器触点检测电路，其特征在于，包括MCU单元，所述MCU单元分别连接有恒流驱动电路、触点电压采集电路和线包驱动电路；
所述恒流驱动电路的电压输出端连接与在板继电器的触点，用于为所述在板继电器提供稳定电压；
所述触点电压采集电路连接于所述在板继电器的触点，用于采集所述在板继电器的实际电压；
所述线包驱动电路与所述在板继电器的线包连接，用于为所述线包提供电压；
其中，所述MCU单元用于设定所述恒流驱动电路的输出电流值和测试时间；还用于读取所述触点电压采集电路采集到的触点电压；还用于设定所述线包驱动电路的驱动电压值；还用于根据所述触点电压和输出电流值、基于欧姆定律计算在板继电器的触点电阻，进而得到检测结果。
2.如权利要求1所述的一种在板继电器触点检测电路，其特征在于，所述恒流驱动电路包括：
与所述MCU单元相连的D/A变换器，所述D/A变换器的信号输出端连接误差放大器的正向输入端，所述误差放大器的反向输入端连接所述在板继电器的触点，所述误差放大器的输出端依次通过驱动电路和恒流源电流采样电路连接至所述在板继电器的触点。
3.如权利要求2所述的一种在板继电器触点检测电路，其特征在于，所述驱动电路包括依次与所述误差放大器输出端串联的R-C缓冲电路和V-MOS管，所述R-C缓冲电路用于防止浪涌冲击电流对所述继电器的触点的伤害，所述V-MOS管用于调节检测电路的电流。
4.如权利要求1-3任一所述的一种在板继电器触点检测电路，其特征在于，所述触点电压采集电路由差分放大器和A/D变换电路及其外围电路构成，且触电测量电缆采用四点测量电缆。
5.如权利要求4所述的一种在板继电器触点检测电路，其特征在于，所述线包驱动电路包括驱动芯片，所述驱动芯片的输出端串联电阻R20串接P沟道MOS管的控制端，所述P沟道MOS管用于控制继电器线包的电源通/断。
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|---|---|---|---|---|
| CN110763990A (zh) * | 2019-11-05 | 2020-02-07 | 骆驼集团武汉光谷研发中心有限公司 | 一种新能源汽车中继电器的诊断方法 |
| CN116106731A (zh) * | 2022-09-08 | 2023-05-12 | 深圳深爱半导体股份有限公司 | 继电器测试装置 |
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Denomination of utility model: An on-board relay contact detection circuit Effective date of registration: 20220318 Granted publication date: 20210409 Pledgee: Xi'an Science and Technology Financial Service Center Co.,Ltd. Pledgor: XI'AN TAISHIDE AVIATION ELECTRICAL APPLIANCE Co.,Ltd. Registration number: Y2022610000097 |
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Date of cancellation: 20230912 Granted publication date: 20210409 Pledgee: Xi'an Science and Technology Financial Service Center Co.,Ltd. Pledgor: XI'AN TAISHIDE AVIATION ELECTRICAL APPLIANCE Co.,Ltd. Registration number: Y2022610000097 |