CN216670196U - 状态检测电路和系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种状态检测电路和系统，包括：脱扣器线圈L1、续流二极管D1、第一开关Q1、下拉电阻R5、第一电阻R1、第二电阻R2、第二开关Q2、稳压二极管D2和第三电阻R3。该方式中，可以根据状态检测电路接收的控制模块的输出端的电平高低和状态检测电路输出的控制模块的输入端的电平高低确定脱扣器的状态，无需进行光耦隔离并且只需连接一路工作电源，使用的器件较少，可以实时监测脱扣器的状态，降低检测脱扣器的状态的成本，提高检测脱扣器的状态的可靠性。

Description

状态检测电路和系统

技术领域

本实用新型涉及器件状态检测技术领域，尤其是涉及一种状态检测电路和系统。

背景技术

脱扣器是一种用于保护线路或负载的配电电器，为断路器的重要组件，是一种电磁元件，当脱扣命令Trip_Ctrl发出，脱扣器线圈L得电后，将驱动脱扣器铁芯动作，此时脱扣器处于脱扣状态，同时击打断路器机构，从而断开故障回路。脱扣器线圈一般具有线径细，匝数多的特点，在缠绕，焊接，装配过程中容易出现断线故障。

目前，为了检测脱扣器的状态，需要进行光耦隔离并且使用至少两路电源，使用的器件较多，成本较高，可靠性较低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种状态检测电路和系统，以降低检测脱扣器的状态的成本，提高检测脱扣器的状态的可靠性。

本实用新型提供的一种状态检测电路，包括：脱扣器线圈L1、续流二极管D1、第一开关Q1、下拉电阻R5、第一电阻R1、第二电阻R2、第二开关Q2、稳压二极管D2和第三电阻R3；脱扣器线圈L1的第一端与续流二极管D1的输出端连接，脱扣器线圈L1的第一端还与外部工作电压VDD1连接，脱扣器线圈L1的第一端还与第三电阻R3连接；脱扣器线圈L1的第二端与续流二极管D1的输入端连接，脱扣器线圈L1的第二端还与第一开关Q1的第一端连接，脱扣器线圈L1的第二端还与第一电阻R1的第一端连接；第一开关Q1的第二端与外部的控制模块的输出端连接，第一开关Q1的第二端还与下拉电阻R5连接，第一开关Q1的第三端接地，下拉电阻R5接地；第一电阻R1的第二端与第二电阻R2的第一端连接，第一电阻R1的第二端还与第二开关Q2的第二端连接，第一电阻R1的第二端还与稳压二极管D2的输出端连接，第二电阻R2的第二端接地；第二开关Q2的第一端与第三电阻R3的第二端连接，第二开关Q2的第一端还与控制模块的输入端连接，第二开关Q2的第三端与稳压二极管D2的输入端连接，第二开关Q2的第三端接地。

在本实用新型较佳的实施例中，上述脱扣器处在非脱扣状态，控制模块的输出端输出第一电平，第一开关Q1关闭；如果脱扣器线圈L1未断线，第二开关Q2导通，控制模块的输入端输入第一电平；如果脱扣器线圈L1断线，第二开关Q2未导通，控制模块的输入端输入第二电平。

在本实用新型较佳的实施例中，上述脱扣器处在脱扣状态，控制模块的输出端输出第二电平，第一开关Q1导通，第二开关Q2未导通，控制模块的输入端输入第二电平。

在本实用新型较佳的实施例中，上述第一开关Q1和第二开关Q2均为MOS管或三极管。

在本实用新型较佳的实施例中，上述第一开关Q1和第二开关Q2均为N沟道MOS管；第一开关Q1的第一端和第二开关Q2的第一端为N沟道MOS管的漏极；第一开关Q1的第二端和第二开关Q2的第二端为N沟道MOS管的栅极；第一开关Q1的第三端和第二开关Q2的第三端为N沟道MOS管的源极。

在本实用新型较佳的实施例中，上述状态检测电路还包括：第一电容C1和第四电阻R4；第一电容C1的第一端与外部工作电压VDD1连接，第一电容C1的第二端与第四电阻R4的第一端连接，第四电阻R4的第二段接地。

第二方面，本实用新型实施例还提供一种状态检测系统，包括控制模块和上述的状态检测电路；控制模块用于根据输出端输出的电平和输入端输入的电平，确定脱扣器的状态。

在本实用新型较佳的实施例中，如果控制模块的输入端为第二电平，并且控制模块的输出端第一电平，脱扣器发生断线故障；如果控制模块的输入端为第一电平，并且控制模块的输出端第二电平，电路发生其他故障。

在本实用新型较佳的实施例中，上述状态检测系统还包括：故障显示模块，故障显示模块与控制模块通信连接；控制模块还用于根据脱扣器的状态生成故障指令，并将故障指令发送至故障显示模块。

本实用新型实施例带来了以下有益效果：

本实用新型实施例提供的一种状态检测电路和系统，可以根据状态检测电路接收的控制模块的输出端的电平高低和状态检测电路输出的控制模块的输入端的电平高低确定脱扣器的状态，无需进行光耦隔离并且只需连接一路工作电源，使用的器件较少，可以实时监测脱扣器的状态，降低检测脱扣器的状态的成本，提高检测脱扣器的状态的可靠性。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种状态检测电路的示意图；

图2为本实用新型实施例提供的另一种状态检测电路的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种状态检测系统的示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种状态检测示意图；

图5为本实用新型实施例提供的另一种状态检测系统的示意图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

目前，为了检测脱扣器的状态，需要进行光耦隔离并且使用至少两路电源，使用的器件较多，成本较高，可靠性较低。基于此，本实用新型实施例提供了一种状态检测电路和系统，可以实时检测脱扣器状态，降低检测脱扣器的状态的成本，提高检测脱扣器的状态的可靠性。

为便于对本实施例进行理解，首先对本实用新型实施例所公开的状态检测电路进行详细介绍。

实施例一：

本实用新型实施例提供了一种状态检测电路，参见图1所示的一种状态检测电路的示意图，该状态检测电路包括：脱扣器线圈L1、续流二极管D1、第一开关Q1、下拉电阻R5、第一电阻R1、第二电阻R2、第二开关Q2、稳压二极管D2和第三电阻R3；

脱扣器线圈L1的第一端与续流二极管D1的输出端连接，脱扣器线圈L1的第一端还与外部工作电压VDD1连接，脱扣器线圈L1的第一端还与第三电阻R3连接；

脱扣器线圈L1的第二端与续流二极管D1的输入端连接，脱扣器线圈L1的第二端还与第一开关Q1的第一端连接，脱扣器线圈L1的第二端还与第一电阻R1的第一端连接；

第一开关Q1的第二端与外部的控制模块的输出端连接，第一开关Q1的第二端还与下拉电阻R5连接，第一开关Q1的第三端接地，下拉电阻R5接地；

第一电阻R1的第二端与第二电阻R2的第一端连接，第一电阻R1的第二端还与第二开关Q2的第二端连接，第一电阻R1的第二端还与稳压二极管D2的输出端连接，第二电阻R2的第二端接地；

第二开关Q2的第一端与第三电阻R3的第二端连接，第二开关Q2的第一端还与控制模块的输入端连接，第二开关Q2的第三端与稳压二极管D2的输入端连接，第二开关Q2的第三端接地。

脱扣器是与断路器的脱扣机构在机械上相连的，用以触发脱扣机构并使断路器主回路自动断开的装置。其作用是当线路(主回路)有电流通过时通过零序电流互感器的电流的矢量和不等于零，互感器二次线圈的二侧产生电压，并经集成电路放大，当达到整定值时，通过脱扣器在整定时间内切断电源，从而起到对线路或负载的触电和漏电保护作用。

由于断路器具有过载、断路、漏电、欠压、过压、不平衡、欠频、过频、逆功率、相序等保护功能，因此，需要经常检脱扣器的状态，从而确定脱扣器是否出现故障，可以保障生命财产的安全。本实施例中的D1可以为续流二极管，是一种配合电感性负载使用的二极管，当电感性负载的电流有突然的变化或减少时，电感二端会产生突变电压，可能会破坏其他元件。配合续流二极管时，其电流可以较平缓地变化，避免突波电压的发生。

本实施例中的R1和R2均为状态采样电阻，第一开关Q1可以为脱扣器控制的开关，第二开关Q2可以用于脱扣器状态反馈。R5可以为下拉电阻，用于将第一开关Q1在上电时保持在第一电平，其中，本实施例的第一电平可以为低电平，第二电平可以为高电平，此后不再赘述。D2可以为稳压二极管，用于将第二开关Q2的输入电压钳位在开关的最大导通电压。此外，本实施例中的控制模块可以为MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)。

本实施例中的第一开关和第二开关均可以为MOS管或三极管，本实施例均以第一开关和第二开关为N沟道MOS管为例，此后不再赘述。

如图1所示，第一开关和第二开关为N沟道MOS管，第一开关Q1的第一端和第二开关Q2的第一端为N沟道MOS管的漏极；第一开关Q1的第二端和第二开关Q2的第二端为N沟道MOS管的栅极；第一开关Q1的第三端和第二开关Q2的第三端为N沟道MOS管的源极。

如图1所示，控制模块的输出端输出的电平可以为Trip_Ctrl，控制模块的输入端输出的电平可以为Trip_State。脱扣器可以有脱扣状态和非脱扣状态，分为两种情况进行说明：

(1)如果脱扣器处在非脱扣状态，控制模块的输出端输出Trip_Ctrl为第一电平，此时第一开关Q1处于关闭状态。如果脱扣器线圈L1未断线，则有电流经过线圈流过第一电阻R1和第二电阻R2，第二开关Q2导通，此时的控制模块的输入端Trip_State输入第一电平。如果脱扣器线圈L1断线，则第一电阻R1和第二电阻R2没有电流经过，第二开关Q2不导通，此时的控制模块的输入端Trip_State输入第二电平。

(2)如果脱扣器处在脱扣状态，控制模块的输出端输出Trip_Ctrl为第二电平，此时第一开关Q1处于导通状态。此时没有电流流过第一电阻R1和第二电阻R2，第二开关Q2因此不导通，此时的控制模块的输入端Trip_State输入第二电平。

本实用新型实施例提供的一种状态检测电路，可以根据状态检测电路接收的控制模块的输出端的电平高低和状态检测电路输出的控制模块的输入端的电平高低确定脱扣器的状态，无需进行光耦隔离并且只需连接一路工作电源，使用的器件较少，可以实时监测脱扣器的状态，降低检测脱扣器的状态的成本，提高检测脱扣器的状态的可靠性。

实施例二：

本实用新型实施例提供了另一种状态检测电路，如图2所示的另一种状态检测电路的结构示意图，本实施例中的状态检测电路还包括：第一电容C1和第四电阻R4；第一电容C1的第一端与外部工作电压VDD1连接，第一电容C1的第二端与第四电阻R4的第一端连接，第四电阻R4的第二段接地。

本实施例中可以由第一电容C1和第四电阻R4组成防止上电误触发电路，在刚刚上电时，第一电容C1处于短路状态,控制模块的输入端Trip_State为第一电平，可以通过调节第一电容C1的取值来调整抖动时间，从而防止上电误触发。

本实施例提供的一种状态检测电路，通过第一电容C1和第四电阻R4组成防止上电误触发电路，可以通过调节第一电容C1的取值来调整抖动时间，从而防止上电误触发。

实施例三：

本实用新型实施例提供了一种状态检测系统，参见图3所示的一种状态检测系统的示意图，该状态检测系统包括：控制模块和上述的状态检测电路；控制模块用于根据输出端输出的电平和输入端输入的电平，确定脱扣器的状态。

参加图4所示的一种状态检测示意图，先检测Trip_State是否为第二电平；如果是，则检测Trip_Ctrl是否为第二电平，如果否，则说明此时脱扣器发生断线故障。

此外，如果Trip_State为第一电平，之后检测Trip_Ctrl是否为第二电平，如果是，则说明电路发生其他故障。举例来说，这里的其他故障可能是Q1故障等。

本实施例提供的一种状态检测系统，可以实时监测脱扣器的状态，如果控制模块的输入端为第二电平，并且控制模块的输出端第一电平，脱扣器发生断线故障；如果控制模块的输入端为第一电平，并且控制模块的输出端第二电平，电路发生其他故障。

实施例四：

本实用新型实施例提供了另一种状态检测系统，参见图5所示的另一种状态检测系统的示意图，该状态检测系统还包括：故障显示模块，故障显示模块与控制模块通信连接；控制模块还用于根据脱扣器的状态生成故障指令，并将故障指令发送至故障显示模块。

故障显示模块具有显示脱扣器的状态，或者通过发光、发声的方式进行报警的功能，例如：故障显示模块可以包括显示屏或者发光单元，也可以既包括显示屏又包括发光单元。其中，显示屏可以是LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示器)，发光单元可以是LED(light-emitting diode，发光二极管)指示灯。

例如，故障显示模块包括显示屏；故障显示模块用于根据故障指令显示脱扣器的状态；和/或，故障显示模块包括发光单元；故障显示模块用于根据故障指令发光。

本实施例提供的一种状态检测系统，可以通过故障显示模块实时显示脱扣器的状态，并可以根据脱扣器的状态对脱扣器电路工作异常的情况作报警处理。

综上，本实施例提供的一种状态检测系统，不影响脱扣器的正常工作，可实时检测脱扣器状态。相比现有技术，无需光耦隔离或者两路电源，所用器件较少。增加上电防误判电路，提高检测可靠性。

本实用新型实施例提供的状态检测系统，与上述实施例提供的状态检测电路具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

本实用新型实施例所提供的状态检测电路和系统的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，程序代码包括的指令可用于执行前面实施例中的内容具体实现可参见上述实施例，在此不再赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述实施例中的对应过程，在此不再赘述。

另外，在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

上述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本实用新型的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本实用新型各个实施例的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，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。

最后应说明的是：以上实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种状态检测电路，其特征在于，包括：脱扣器线圈(L1)、续流二极管(D1)、第一开关(Q1)、下拉电阻(R5)、第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第二开关(Q2)、稳压二极管(D2)和第三电阻(R3)；

所述脱扣器线圈(L1)的第一端与所述续流二极管(D1)的输出端连接，所述脱扣器线圈(L1)的第一端还与外部工作电压(VDD1)连接，所述脱扣器线圈(L1)的第一端还与所述第三电阻(R3)连接；

所述脱扣器线圈(L1)的第二端与续流二极管(D1)的输入端连接，所述脱扣器线圈(L1)的第二端还与所述第一开关(Q1)的第一端连接，所述脱扣器线圈(L1)的第二端还与所述第一电阻(R1)的第一端连接；

所述第一开关(Q1)的第二端与外部的控制模块的输出端连接，所述第一开关(Q1)的第二端还与所述下拉电阻(R5)连接，所述第一开关(Q1)的第三端接地，所述下拉电阻(R5)接地；

第一电阻(R1)的第二端与所述第二电阻(R2)的第一端连接，所述第一电阻(R1)的第二端还与所述第二开关(Q2)的第二端连接，所述第一电阻(R1)的第二端还与所述稳压二极管(D2)的输出端连接，所述第二电阻(R2)的第二端接地；

所述第二开关(Q2)的第一端与第三电阻(R3)的第二端连接，所述第二开关(Q2)的第一端还与所述控制模块的输入端连接，所述第二开关(Q2)的第三端与所述稳压二极管(D2)的输入端连接，所述第二开关(Q2)的第三端接地。

2.根据权利要求1所述的状态检测电路，其特征在于，所述脱扣器处在非脱扣状态，所述控制模块的输出端输出第一电平，所述第一开关(Q1)关闭；

如果所述脱扣器线圈(L1)未断线，所述第二开关(Q2)导通，所述控制模块的输入端输入第一电平；

如果所述脱扣器线圈(L1)断线，所述第二开关(Q2)未导通，所述控制模块的输入端输入第二电平。

3.根据权利要求1所述的状态检测电路，其特征在于，所述脱扣器处在脱扣状态，所述控制模块的输出端输出第二电平，所述第一开关(Q1)导通，所述第二开关(Q2)未导通，所述控制模块的输入端输入第二电平。

4.根据权利要求1所述的状态检测电路，其特征在于，所述第一开关(Q1)和所述第二开关(Q2)均为MOS管或三极管。

5.根据权利要求4所述的状态检测电路，其特征在于，所述第一开关(Q1)和所述第二开关(Q2)均为N沟道MOS管；

所述第一开关(Q1)的第一端和所述第二开关(Q2)的第一端为所述N沟道MOS管的漏极；所述第一开关(Q1)的第二端和所述第二开关(Q2)的第二端为所述N沟道MOS管的栅极；所述第一开关(Q1)的第三端和所述第二开关(Q2)的第三端为所述N沟道MOS管的源极。

6.根据权利要求1所述的状态检测电路，其特征在于，还包括：第一电容(C1)和第四电阻(R4)；

所述第一电容(C1)的第一端与所述外部工作电压(VDD1)连接，所述第一电容(C1)的第二端与所述第四电阻(R4)的第一端连接，所述第四电阻(R4)的第二段接地。

7.一种状态检测系统，其特征在于，包括控制模块和权利要求1-6任一项所述的状态检测电路；

所述控制模块用于根据输出端输出的电平和输入端输入的电平，确定脱扣器的状态。

8.根据权利要求7所述的状态检测系统，其特征在于，如果所述控制模块的输入端为第二电平，并且所述控制模块的输出端第一电平，所述脱扣器发生断线故障；

如果所述控制模块的输入端为第一电平，并且所述控制模块的输出端第二电平，所述电路发生其他故障。

9.根据权利要求7所述的状态检测系统，其特征在于，还包括：故障显示模块，所述故障显示模块与所述控制模块通信连接；

所述控制模块还用于根据所述脱扣器的状态生成故障指令，并将所述故障指令发送至故障显示模块。

10.根据权利要求9所述的状态检测系统，其特征在于，所述故障显示模块包括显示屏；所述故障显示模块用于根据所述故障指令显示所述脱扣器的状态；

和/或，所述故障显示模块包括发光单元；所述故障显示模块用于根据所述故障指令发光。

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