专利名称：：开关状态检测设备的制作方法
技术领域：
：本发明中的开关是一个能够使电流中断或者准许通过的电气设备。目前存在着不同类型的开关，例如机械驱动开关、电磁驱动开关、继电器。本发明适用于下述所有类型的开关，在该开关的开启和闭合状态之间，在例如开关两端电压、开关电阻、流经开关的电流、开关消耗的能量...的电学量值中存在着可测量的差异。
背景技术：
：通常状态下，当断开的开关1(图1)闭合(图2)时，在该开关的端子上的电压U为0(U=0)或者实际上为0。然而开关当不经常使用时，可能不再正常运作如图3表示出的，开关l在闭合状态时，在其两端呈现被称为Rw的不可忽略的电阻2。出现这种情况的原因有很多湿度、被玷污的触点......。如图3示出的，根据欧姆定律，在开关两端的电压U等于所通过的电流强度I和电阻Rw的乘积(U=Rint*I)。由此引起对通过开关传送的信息的读取的不良后果。在触点闭合时，相关信息不能及时传送或者根本不能传送。典型地，安装在飞机驾驶舱驾驶员或者副驾驶员驾驶杆上的"仰俯配平(Pitchtrim)"传感器(开关)能够恢复飞机俯仰如果该传感器不能正常运行，来自驾驶杆的操纵信息不能正确到达飞行计算机中，这将尤其可能引发安全问题。本发明的目的在于精确检测开关的开启和/或闭合，以确保信息由开关安全可靠地传递并能够被接收该信息的系统使用。
发明内容本发明提出的方案的原理是利用表征开关状态的电学量值超过一个阈值来定义闭合状态和开启状态，以开关电阻值为例当开关的电阻值小于FU合(例如5kQ)时开关被认为闭合；当开关的电阻值高于R开启(例如10kQ)时，则开关被认为开启。本发明还可利用于开关电阻端电压值当开关的端电压值小于V闭合时，则开关被认为是闭合的；当开关的端电压值大于V^时则开关被认为是开启的。本发明提供一种开关状态检测设备，包括一个开关和一个开关的供电电路，其特征在于包括一个检测电路，当表征开关状态的电学量值(Rint)低于称为下限阈值的一个阈值(R齡)时，该检测电路发送一个确定值的信号(VpullUp);和/或当所述电学量值高于不同于该下限阈值的、称为上限阈值的一个阈值(R开力)时，该检测电路发送一个不同值的信号。根据本发明的设备的优点之一是无论开关受到何种物理损害，都能够准确检测开关的开启和闭合。即使开关呈现闭合状态的电阻，该设备通过流经它的电流仍能检测其状态。根据本发明设备的一种具体方式，上迷的电学量是开关的电阻Rint，并且当其电阻值小于电阻的下限阈值(R〈R闭合)时，检测电路(4)发送一个信号；和/或当其电阻值高于电阻的上限阔值时(R>R开启)，检测电路发射一个不同值的信号。其中一个信号代表闭合状态，另一个代表开启状态。同样的，根据本发明的设备清楚简明地指出了开关的闭合和开启态。根据上述具体方式，检测电路输出两个不同量值，当电阻Rint小于电阻的第一阈值(R〈R一)时开关被认为处于闭合状态的第一值，当电阻Rint大于电阻的第二阈值(R>R^)时开关被认为处于闭合状根据本发明设备的一种具体方式，该装置包括一个适配电路，其提供一个与开关电阻值有关的电压作为上述检测电路的输入。根据本发明设备的检测电路的一种具体方式，检测电路包括一个迟滞电路，对于低于电压第一阈值(VHyHigh)的输入电压提供第一输出电压值(VD=VpullUp);并且和对于高于电压第二阈值(VHyL。w)的输入电压提供第二输出电压值(VD=0)。迟滞电路包括一个电源和多个电阻，其电阻值使得够提供清洗(nettoyer)开关触点的电流。根据本发明设备的适配电路的一种具体方式，适配电路包括一个电阻桥，提供为开关的电阻值、上述电阻的值和电源的函数的输出电压。根据一种具体应用，本发明涉及装配有根据本发明的开关状态检测设备的飞行控制系统。根据一种具体应用，本发明涉及装配有根据本发明的开关状态检测设备的飞行器。本发明的特征和优点在结合附图以非限制性实施例的方式进行的对根据本发明的设备的描述中将会更加明显，在该附图中图1和2为开关开启和闭合状态的示意和理论表示；图3为开关在闭合状态的示意图，表示实际情况中电阻并非可忽略不计；图4为根据本发明的设备的各种电路的简单示意图；图5为图4所示检测电路实现方式的电气示意图6为图5中所示检测电路实现方式的功能示意图，其中输出电压值为上述检测电路的输入电压值的函数；图7为图4中所示的适配电路实施方式的电气示意图8是适配电路部分的电气示意图，是对图7所示的适配电路部分的补充；图9是图4所示整形电路(ducircuitdemiseenforme)实施方式的电气示意图10为图9所示整形电路实施方式的功能示意图，其中输出电压值为上述整形电路的输入电压值的函数；图11为本发明的设备的一个实施方式的电气示意图。具体实施例方式根据本发明的设备3用于检测和传送开关1的状态开启状态和闭合状态。为此，根据本发明的设备3以表征开关1的状态的电学量为基础，所述电学量例如是开关1的端电压(开关为闭合状态，U=0;开关为开启状态，U<>0)、开关的电阻(开关为闭合状态，Rint=0;开关为开启状态，Rint<>0)、流过开关的电流(开关为开启状态，i=0;开关为闭合状态，U<>0)…。根据图4中所示，本发明包括一个检测电路4，当上述电学量值低于一个阈值时，该电路提供一个确定值的信号指示开关开启(或闭合)；和/或当上述电学量值高于不同于第一阈值的第二阈值时，该电路提供一个不同值的信号指示开关为闭合(或开启)状态。使用这种方式，即使存在一个电阻或者在闭合开关两端电压不为0，设备也能4吏用阚值来检测开关的闭合状态(IKU阅值或R〈R阈值)。图4中所示的设备3包括由电源电路5供电的开关1的检测电路4，和可选的适配/滤波电路6、整形电路7以及保护电路8。适配电路6尤其可以取决于传送给检测电路4的表征开关状态的电学量的信号。整形电路7修改检测电路4提供的信号，以便该信号由用于接收关于开关状态的信息的电路读取。保护电路8保护开关1的电源电路5。在图5到ll所示的实施方式中，本发明包括一个检测电路4，当开关的电阻值小于阈值R闭合时(Rint〈R闭合)，检测电路4发出与闭合状态相应的第一信号；当开关的电阻值大于与阈值R闭合不同的阈值R开启(Rint〉R开启)时，检测电路4发出与开启状态相应的第二信号。在R岐和R开启之间，存在一个开关状态不确定的电阻值范围。可以设计一种电路，当开关的电阻值大于阈值R^(Rint>R^)时指出处于闭合状态，而当开关的电阻值小于与阈值R^不同的阈值R闭合(Rint<R闭合)时指出处于开启状态。在如下描述的具体实施方式中，只需将图9中所示的触发器电路颠倒即可。如图4所示，电源电路5为开关1供电。为了检测开关的电阻值，本发明包括一个适配电路6，与电源电路5—起，可依赖于传送给检测电路4的量值(例如电压VA)、开关的电阻Rint。适配电路改变表征开关状态的电学量(在例子中标为Rint)以传送到检测电路4(在例子中通过电压VA)。适配电路6还向闭合状态下的开关的电阻Rnn通足够的电流以"清洗(导通)开关触点(nettoyerlecontactdel，interrupteur)"。适配电路6是可选的实际上，在本发明的某些实施方式中，检测电路4能够直接检测表征开关状态的量(例如当所使用的量为电压)。可选地，设备3包括一个整形电路7，能够改变与接收系统，如前面描述的"仰俯配平，，传感器通过检测电路4传送的信息(例如电压VD)，以适应计算机给出的限制条件。在该例中，传感器通过FPGA(FieldProgrammableGateArray-现场可编程门阵列)连接到飞行计算机电路7对由适配电路6发出的信号Va整形以被FPGA读取。实际上，FPGA要求上升沿和下降沿根据电路元件的类型是陡的，整形电路对该边沿进行修正以便FPGA读取。按照图5中所示的本发明的一个具体实施方式，检测电路4包括一个迟滞比较器9。图6示出迟滞比较器提供的为输入电压Va的函数的电压Vn。检测电路4提供取决于输入电压VA的输出电压VD。在实施方式中及如下文详细描述的，适配电路6和电源电路5可提供检测电路4的输入电压VA，该电压与开关的电阻(Rint)有关。因此，检测电路4输出与开关的电阻(Rint)有关的信号Vu。选择电路元件的值，尤其是这两个电路的电阻值和电源值，以便检测希望的电阻值以确定开关开启和闭合状态。以下将详尽描述图5到11中所示每个电路的功能。如图7所示，保护电路8和适配电路6不象图4中那样，是不分离的。根据实施方式，图4中所示的实现其功能的电路还可有不同的结构方式。电源电路5提供给开关1十15V的电力。电源电压和/或电阻值10(Rl)和11(R2)被调整以提供充足电流来"清洗开关触头"。适配电路6允许通过电阻桥读取开关1的电阻值Rint,电阻桥由电阻10(Rl)，电阻2(Rint)和电阻ll(R2)，电源5和检测电路4提供的电压Va組成。以公知的方式，对于由图7所示的电阻桥，电压VA为+15*R2vA=-R1+R2+Rint检测电路4提供的电压VA与开关电阻2Rint有关。适配电路6包括一个在开关的电源5和开关1的输入之间的二极管12。在所示实施方式中，二极管12在电阻10的输出和开关1的输入之间。二极管保护开关1的电源5，防止可能的由于开关1未连接检测电路4时引起的施加在二极管12上的电压VA值过高(当这种情况下，大于+15V)。检测电路4的输入电压的VA值为(+15-Vd)*R2vA=-R1+R2+Rint且根据开关电阻2(Rint)而定。同样地，必须确保电源5不与二极管12的接地连接这种情况下会造成电源接地短路。因此，选择电阻值以防止电阻10消耗过多的电力。选择电阻Rl和R2的值，以便具有流经闭合状态下的开关1的最小电流即"清洗电流(courantdenettoyage)，'(例如在10mA的数量级)和根据迟滞电路可接受的电压的不太大的电压VA(例如在5V的数量级)。开关中流过的电流I为+15-VdR1+R2+Rint在所述例子中，选择适当的电阻IO和11(Rl和R2)的值，以当开关的电阻趋近于近似零时使I>10ma且U<5V。电压VA不得高于迟滞比较器可接受的电压。适配电路6同样具有滤波功能。图8示出连接到图7的电路输出的滤波子组件。图8所示电路的电阻R2对应于图7中的电阻；如前所述，该电阻R2在电压Va的奸算式中。图8所示的网络R3C是一个截止频率滤波器。根据一个具体的实施方式，电阻R3固定在100KQ。该块的输出截止频率在50Hz和100Hz之间，电容C的值为22nF。所得到的截止频率很小，以滤波开关的偶然性回弹或因为操作失误所引起的回弹。如前所述，与开关电阻2的值有关的电压VA被施加到迟滞电路9的输入端。如图6所示，迟滞电路输出电压值依照输入电压值而定。根据输入电压VA，输出电压Vo有两个不同值当输入电压VA小于VHyHigh时，电路的输出电压Vd等于VpuHup;当输入电压VA高于VHyL。w时，电路的输出电压Vd等于零。因此，迟滞电压使能够精确地检测开关的开启和闭合如前所述，当开关的电阻Riw低于Rffl合阈值(与VHyHigh有关)(例如5kQ)时，开关则被认为是闭合的。当开关的电阻Rint低于R闭合阈值(与VHyL。w有关)时，-等于适配电路的输出电压VA、并且根据开关的电阻Rint变化(更确切地，根据前面的公式为1/Rint)的迟滞电路的输入电压高于电压阈值VHyLow;-迟滞电路的输出电压等于0。因此，当迟滞电路9的输出电压等于0时，该开关被认为是闭合的，因为它在整形电路7(触发器18)的输出发送信号，这将在下面的实施方式中描述，对应于高态。无论开关的电阻Rint低于第二阈值R开启，亦或迟滞电路的输入电压高于电压阁值vHyHigh，迟滞电路的输出电压都等于o。开关被认为是闭合的。同理，当开关的电阻Rw高于阈值R开启(例如lOkQ)时，则开关被认为是开启的。当开关的电阻Rint高于阈值R^时，-等于适配电路的输出电压VA、并且根据开关的电阻Rint变化(更确切地，根据前面的公式为1/Rint)的迟滞电路的输入电压低于电压阈值VHyHigh;-迟滞电路的输出电压等于VPuUp。当迟滞电路7的输出电压等于Vpuuup时，该开关被认为是闭合的，因为它在整形电路7(触发器18)的输出发送信号，这将在下面的实施方式中描述，对应于低态。无论开关的电阻Rint高于第二阈值R合，亦或迟滞电路的输入电压低于阈值电压VHyL。w,迟滞电路的输出电压都等于VPullUp。该开关被认为是开启的。当开关的电阻Rint在闭合阈值R闭合和开启阈值R开启之间或者等于这些阈值时，迟滞电路的输出电压保持在前状态的值。如果当在运行中、重启或者其他类似的行为时电阻的值在R开启和Rw合之间，电路输出默认值。为了给本设备充足的时间以发送与开关状态相符的信号，在本设备的下游准备了一个延时。以下表格将电路4的输出电压Vo和输入电压值相关联，并列出开关电阻值的相关信息<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>Vo(t-l)指代在前时刻的Vj)值。选择电阻R闭合和R开启，以发送与开关的确切状态对应的信号。因此，如果对于已选择的开关，且开关被认为由制造厂家闭合的阈值R闭合为4KQ，该选定值例如可以为5KQ，以保证误差余量。相反地，阈值应被选择以避免阈值相互覆盖不可出现R闭合5R开启。因此，每个电阻值只代表唯一的开关状态。这样，本设备发送关于开关开启和闭合的准确可靠的信息。公知的，迟滞阈值VHyL。w和VHymgh是通过取决于图5所示的迟滞电路9的电阻和电源的传统公式得出的K...选择迟滞电路的电阻13(R4)、14(R5)和15(R6)的值以及电源16(此处为+5V)的值，已知VHyL。w电压对应于开关电阻R闭合-5KQ，VHyffigh电压对应于开关电阻R开启-10KQ。选择阔值5KQ和以尽可能好地表征上述测试电阻的开启和闭合状态。这些值只是为了描述而给出的数据，对于每种情况不应是限制性的。根据上面给出的公式，可得出电压值VayL。w和VHyHigh:(+15-Vd)*R2VHyLow=R1+R2+Rint其中Rint=Ri=5KQ(+15>Vd)*R2VHyHigh:-R1+R2+Rint其中Rint=R开启^OKQ为了防止迟滞比较器输出电压当位于高态时(等于Vpullup)下降，电阻17Rpullup(见图5)应当小于电阻15(R6)。根据本发明的一种实施方式，整形电路7(见图4)包括一个施密特触发器电路18:图9示出了电路18的公知类型的表示。电路18提高检测电路4的输入电压Vu的电平，使其在必要时与在输入端接收输出电压Vo的电路相兼容。在本说明书的上述例子中，开关是一个通过FPGA与飞行计算器相连接的位置传感器可借助于触发器电路18提高检测电路的输出电压VD，用于优化数据处理，并且在该例子中如上所述用于改善上升沿和下降沿。取决于电源19的触发器的输出电压阈值电平一般在+3.3伏特左右。选择触发器电路18的阈值Vhaut以使得Vpullup>Vhauto图io示出触发器的输出电压值随输入电压值的变化。当输入电压为0时，输出电压等于VADAPT:开关l被认为处于闭合状态。当输入电压等于Vpullup(Vpuup高于Vhaut)时，输出电压等于0:开关被认为处于开启状态。与电压V—up相比，电压VADAPT被提高，以适于被传送到用于接收电压Vm的电路。图11示出设备3的一种实施方式。设备3包括一个适配电路5、一个检测电路4和一个整形电路6。权利要求1.一种开关状态检测设备，包括开关(1)和所述开关(1)的电源电路(5)，其特征在于包括检测电路(4)，当表征所述开关状态的电学量值(Rint)低于被称为下限阈值(R闭合)的阈值时，所述检测电路提供一个确定值的信号(VpullUp)，和/或当所述电学量值高于与所述下限阈值不同的被称为上限阈值(R开启)的阈值时，所述检测电路提供一个不同值的信号。2.—种开关状态检测设备，其特征在于当电学量值(Rint)在下限阈值和上限阈值之间或者等于这些阈值时，电路发送一个与之前状态的信号相同的信号。3.根据权利要求书1或2所述的设备，其特征在于所述电学量值是所述开关(1)的电阻(2)Rint，当所述电阻(2)的值低于电阻的下限阈值(R<R闭合)时，所述检测电路提供一个信号，和/或当所述电阻(2)的值高于电阻的上限阁值(R〉R开启)时，所述检测电路发送一个不同值的信号。4.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其特征在于所述信号中的一个信号指示闭合状态，另一个信号指示开启状态。5.根据权利要求书1至4中任一项所述的设备，其特征在于所述检测电路(4)输出两个不同的量值，当所述电阻Rint低于第一电阻阈值(R〈R一)时所迷开关祐:认为处于闭合状态的第一值，当所述电阻Riw高于第二电阻阈值(R〈R开启)时所述开关被认为处于开启状态的第二值。6.根据权利要求书3至5中任一项所述的设备，其特征在于包括了一个适配电路(6)，所述适配电路提供与所迷开关的电阻(2)的值有关的电压作为所述检测电路(4)的输入。7.根据权利要求书3至6中任一项所述的设备，其特征在于所述检测电路包括一个迟滞电路(7)，所述迟滞电路提供用于输入电压小于第一电压阈值(VHyHigh)的第一输出电压值(VD=Vpullup)和用于输入电压大于第二电压阈值(VHyL。w)的第二输出电压值(VD=0)。8.根据权利要求书6所述的设备，其特征在于所述适配电路(6)包括一个提供输出电压的电桥，所述输出电压与所述开关的电阻(2)、电阻(10、11)和电源(9)的值有关。9.根据上述任一项权利要求所迷的设备，其特征在于所述迟滞电路包括一个电源和多个电阻，其值使得提供能够清理所述开关的触点的电流。10.—种飞行控制系统，其特征在于包括根据权利要求1至9中任一项所述的设备。11.一种飞行器，其特征在于包括权利要求1至10中任一项所述的设备。全文摘要本发明涉及一种开关(1)状态有关检测设备。该设备包括检测电路(4)，当表征所述开关状态的电学量值(R<sub>int</sub>)低于被称为下限阈值(R<sub>闭合</sub>)的一个阈值时，所述检测电路发送一个确定值的信号(V<sub>pullUp</sub>)，和/或当表征所述开关状态的所述电学量值高于与下限阈值不同的被称为上限阈值(R<sub>开启</sub>)的一个阈值时，所述检测电路发送出一个不同值的信号。本发明还涉及安装有所述设备的飞行控制系统和包括所述系统的飞行器。文档编号H01H1/60GK101410918SQ200780011469公开日2009年4月15日申请日期2007年4月3日优先权日2006年4月4日发明者G·博奈特,M·迪洛尔申请人:空中客车法国公司