CN217739310U - 一种壳地阻抗测试电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种壳地阻抗测试电路，该测试电路中第一电阻的一端与电气控制系统的功率电源连接，第一电阻的另一端分别与第二电阻的一端及数据采集电路的第一端连接；第二电阻的另一端分别与电气控制系统的壳地、第三电阻的一端、数据采集电路的第二端及开关的第一端连接；第三电阻的另一端与电气控制系统的功率地连接；数据采集电路的第三端与控制器的第一端连接；开关的第二端与控制器的第二端连接，开关的第三端与电气控制系统的功率地连接。通过实施本实用新型，实现电气控制系统机壳不浮地阻抗可固定的使用情况，确保在特定环境下壳地与功率电源及功率地之间的阻抗可以维持在恒定值附近，提高了电气控制系统的安全性和可靠性。

Description

一种壳地阻抗测试电路

技术领域

本实用新型涉及电气系统设计领域，具体涉及一种壳地阻抗测试电路。

背景技术

现有电气控制系统的壳地阻抗测试方法，主要采用机械继电器和固态继电器。在系统运行的过程中通过机械继电器触点分离的方式将机壳与电源母线及电源地分离。然而上述方式由于将机壳与电源母线及电源地分离，使得机壳与电源母线及电源地之间的阻抗始终处于无穷大，没有特定的阻抗匹配关系，从而难以实现壳地阻抗的精准测量，导致容易出现无法控制的风险。

实用新型内容

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中壳地阻抗测试过程中机壳浮地阻抗不固定的缺陷，从而提供一种壳地阻抗测试电路。

本实用新型提出的技术方案如下：

本实用新型实施例提供一种壳地阻抗测试电路，包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、数据采集电路、控制器及开关，其中，所述第一电阻的一端与电气控制系统的功率电源连接，所述第一电阻的另一端分别与所述第二电阻的一端及所述数据采集电路的第一端连接；所述第二电阻的另一端分别与电气控制系统的壳地、所述第三电阻的一端、所述数据采集电路的第二端及所述开关的第一端连接；所述第三电阻的另一端与电气控制系统的功率地连接；所述数据采集电路的第三端与所述控制器的第一端连接；所述开关的第二端与所述控制器的第二端连接，所述开关的第三端与电气控制系统的功率地连接。

可选地，所述控制器采用双CPU冗余设计。

可选地，壳地阻抗测试电路，还包括：第一隔离电路及第二隔离电路，其中，所述第一隔离电路的第一端分别与所述第一电阻的另一端、所述第二电阻的一端连接，所述第一隔离电路的第二端分别与所述第二电阻的另一端、所述第三电阻的一端及所述开关的第一端连接，所述第一隔离电路的第三端与所述数据采集电路的一端连接；所述第一隔离电路的第一端与所述控制器的第二端连接，所述第一隔离电路的第二端与所述开关的第二端连接。

可选地，所述第一电阻温漂系数、所述第二电阻温漂系数及所述第三电阻温漂系数相同。

本实用新型技术方案，具有如下优点：

本实用新型提供的一种壳地阻抗测试电路，包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、数据采集电路、控制器及开关，其中，第一电阻的一端与电气控制系统的功率电源连接，第一电阻的另一端分别与第二电阻的一端及数据采集电路的第一端连接；第二电阻的另一端分别与电气控制系统的壳地、第三电阻的一端、数据采集电路的第二端及开关的第一端连接；第三电阻的另一端与电气控制系统的功率地连接；数据采集电路的第三端与控制器的第一端连接；开关的第二端与控制器的第二端连接，开关的第三端与电气控制系统的功率地连接。利用控制器控制开关导通关断，并在开关关断时，实现电气控制系统机壳不浮地阻抗可固定的使用情况，确保在特定环境下壳地与功率电源及功率地之间的阻抗可以维持在一个恒定值附近，从而提高了电气控制系统的安全性和可靠性。

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一个具体示例的壳地阻抗测试电路图；

图2为本实用新型实施例另一个具体示例的壳地阻抗测试电路图

图3为本实用新型实施例中壳地阻抗测试方法的一个具体示例的流程图。

具体实施方式

下面将结合附图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。

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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，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，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

针对现有电气控制系统机壳浮地设计，采用机械继电器或固态继电器将机壳与电源母线及电源地完全分离，使得机壳与电源母线及电源地之间的阻抗始终处于无穷大，没有特定的阻抗匹配关系；或者在高振动、高温差的环境条件下，难以实现精准测量，容易出现无法控制的风险，本实施例提出一种壳地阻抗测试电路。

如图1所示，该壳地阻抗测试电路，包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、数据采集电路1、控制器2及开关3，其中，第一电阻R1的一端与电气控制系统的功率电源连接，第一电阻R1的另一端分别与第二电阻R2的一端及数据采集电路1的第一端连接；第二电阻R2的另一端分别与电气控制系统的壳地、第三电阻R3的一端、数据采集电路1的第二端及开关3的第一端连接；第三电阻R3的另一端与电气控制系统的功率地连接；数据采集电路1的第三端与控制器2的第一端连接；开关3的第二端与控制器2的第二端连接，开关3的第三端与电气控制系统的功率地连接。其中，数据采集电路1为现有的数据采集电路。

在一具体实施例中，如图1所示，第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3温漂系数相同。功率电源电压与第二电阻R2已知。控制器2采用双CPU冗余设计。首先CPU1或CPU2发送控制量，控制开关3导通，此时第二电阻R2与功率地连接。数据采集电路1可以采集到第二电阻R2两端的电压，通过现有的电阻比值法，计算得出第一电阻R1的阻值。

进一步地，CPU1或CPU2停止发送控制量，开关3断开，此时第三电阻R3接入壳地阻抗测试电路，壳地与功率电源及功率地之间的阻抗固定在一定范围内。数据采集电路1继续采集第二电阻R2两端的电压，通过现有的电阻比值法，计算得出第三电阻R3的阻值。

具体计算过程如下：假设功率电源为Vo，机壳与功率电源间阻抗为RX1，机壳与功率地间阻抗为RX2，开关3导通时数据采集电路1采集第二电阻R2两端的电压为VX1，开关3断开时数据采集电路1采集第二电阻R2两端的电压为VX2，此时机壳与功率电源间阻抗为：RX1＝R1+R2，R1＝(Vo*R2)/VX1-R2即：RX1＝(Vo*R2)/VX1。机壳与功率地间阻抗为：RX2＝R3，R3＝(Vo*R2)/VX2-R2-R1。

如上所述，持续采集第二电阻R2两端的电压，并计算第一电阻R1的阻值及第三电阻R3的阻值，可以分析得出机壳与电源母线及电源地之间的阻抗变化。

在本实用新型实施例中，采用开关控制方式，确保在开关断开的条件下，壳地阻抗固定，具有阻抗测试可靠性高的优势。采用电阻比值法，提高了被测数据的准确性。采用单路控制双路检测方式，即采用双CPU冗余设计，CPU同时监测数据采集电路同时计算。扩展了检测范围。

本实用新型提供的一种壳地阻抗测试电路，包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、数据采集电路、控制器及开关，其中，第一电阻的一端与电气控制系统的功率电源连接，第一电阻的另一端分别与第二电阻的一端及数据采集电路的第一端连接；第二电阻的另一端分别与电气控制系统的壳地、第三电阻的一端、数据采集电路的第二端及开关的第一端连接；第三电阻的另一端与电气控制系统的功率地连接；数据采集电路的第三端与控制器的第一端连接；开关的第二端与控制器的第二端连接，开关的第三端与电气控制系统的功率地连接。利用控制器控制开关导通关断，并在开关关断时，实现电气控制系统机壳不浮地阻抗可固定的使用情况，确保在特定环境下壳地与功率电源及功率地之间的阻抗可以维持在一个恒定值附近，从而提高了电气控制系统的安全性和可靠性。

在一实施例中，如图2所示，壳地阻抗测试电路，还包括：第一隔离电路4及第二隔离电路5，其中，第一隔离电路4的第一端分别与第一电阻R1的另一端、第二电阻R2的一端连接，第一隔离电路4的第二端分别与第二电阻R2的另一端、第三电阻R3的一端及开关3的第一端连接，第一隔离电路4的第三端与数据采集电路1的一端连接；第一隔离电路4的第一端与控制器2的第二端连接，第一隔离电路4的第二端与开关3的第二端连接。

在一具体实施例中，在数据采集电路1前端设置第一隔离电路4，用于过滤采集信号中的干扰信号，确保数据采集电路1采集的精确性，提高计算精确性。同样的，在控制器2后端设置第二隔离电路5，用于过滤控制量的干扰信号，确保开关3收到控制量的准确性，避免开关3收到干扰误动作。在本实用新型实施例中，第一隔离电路4及第二隔离电路5采用现有的隔离电路。

本实用新型实施例还提供一种壳地阻抗测试方法，基于上述壳地阻抗测试电路，如图3所示，壳地阻抗测试方法，包括如下步骤：

步骤S1：获取功率电源电压、第一电阻R1温漂系数、第二电阻R2温漂系数、第三电阻R3温漂系数及第二电阻R2阻值。

步骤S2：驱动控制器发送控制量，控制量用于驱动开关导通。

步骤S3：控制数据采集电路采集第二电阻R2两端电压。

步骤S4：基于第二电阻R2两端电压，通过电阻比值法，计算第一电阻R1的阻值。

步骤S5：驱动控制器停止发送控制量。

步骤S6：控制数据采集电路采集第二电阻R2两端电压。

步骤S7：基于第二电阻R2两端电压及第一电阻R1的阻值，通过电阻比值法，计算第三电阻R3的阻值。

在一具体实施例中，如图1所示，第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3温漂系数相同。功率电源电压与第二电阻R2已知。控制器2采用双CPU冗余设计。首先CPU1或CPU2发送控制量，控制开关3导通，此时第二电阻R2与功率地连接。数据采集电路1可以采集到第二电阻R2两端的电压，通过电阻比值法，计算得出第一电阻R1的阻值。

进一步地，CPU1或CPU2停止发送控制量，开关3断开，此时第三电阻R3接入壳地阻抗测试电路，壳地与功率电源及功率地之间的阻抗固定在一定范围内。数据采集电路1继续采集第二电阻R2两端的电压，通过电阻比值法，计算得出第三电阻R3的阻值。

具体计算过程如下：假设功率电源为Vo，机壳与功率电源间阻抗为RX1，机壳与功率地间阻抗为RX2，开关3导通时数据采集电路1采集第二电阻R2两端的电压为VX1，开关3断开时数据采集电路1采集第二电阻R2两端的电压为VX2，此时机壳与功率电源间阻抗为：RX1＝R1+R2，R1＝(Vo*R2)/VX1-R2即：RX1＝(Vo*R2)/VX1。机壳与功率地间阻抗为：RX2＝R3，R3＝(Vo*R2)/VX2-R2-R1。

本实用新型提供的一种壳地阻抗测试方法，利用控制器控制开关导通关断，在开关导通时，计算第一电阻的阻值，在开关关断时，计算第三电阻的阻值，并在开关关断时，依据上述计算得到的阻值实现电气控制系统机壳不浮地阻抗可固定的使用情况，确保在特定环境下壳地与功率电源及功率地之间的阻抗可以维持在一个恒定值附近，从而提高了电气控制系统的安全性和可靠性。

在一实施例中，壳地阻抗测试方法，还包括：重复执行步骤S2至步骤S7，分析机壳与功率电源及功率地之间的阻抗变化趋势。

在一具体实施例中，持续采集第二电阻R2两端的电压，并计算第一电阻R1的阻值及第三电阻R3的阻值，可以分析得出机壳与电源母线及电源地之间的阻抗变化。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (4)

1.一种壳地阻抗测试电路，其特征在于，包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、数据采集电路、控制器及开关，其中，

所述第一电阻的一端与电气控制系统的功率电源连接，所述第一电阻的另一端分别与所述第二电阻的一端及所述数据采集电路的第一端连接；

所述第二电阻的另一端分别与电气控制系统的壳地、所述第三电阻的一端、所述数据采集电路的第二端及所述开关的第一端连接；

所述第三电阻的另一端与电气控制系统的功率地连接；

所述数据采集电路的第三端与所述控制器的第一端连接；

所述开关的第二端与所述控制器的第二端连接，所述开关的第三端与电气控制系统的功率地连接。

2.根据权利要求1所述的壳地阻抗测试电路，其特征在于，所述控制器采用双CPU冗余设计。

3.根据权利要求1所述的壳地阻抗测试电路，其特征在于，还包括：第一隔离电路及第二隔离电路，其中，

所述第一隔离电路的第一端分别与所述第一电阻的另一端、所述第二电阻的一端连接，所述第一隔离电路的第二端分别与所述第二电阻的另一端、所述第三电阻的一端及所述开关的第一端连接，所述第一隔离电路的第三端与所述数据采集电路的一端连接；

所述第一隔离电路的第一端与所述控制器的第二端连接，所述第一隔离电路的第二端与所述开关的第二端连接。

4.根据权利要求1所述的壳地阻抗测试电路，其特征在于，所述第一电阻温漂系数、所述第二电阻温漂系数及所述第三电阻温漂系数相同。

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