一种控制回路开关接入状态的监测系统的制作方法
【专利摘要】一种控制回路跳闸开关接入状态的监测系统，包括继电器控制电路、CPU、监控电路和指示灯，继电器控制电路与待监测状态的跳闸开关构成驱动回路，该继电器控制电路包括继电器和继电器驱动电路，所述继电器驱动电路的控制信号输入端作为继电器控制电路的输入与CPU的控制信号输出端相连，继电器驱动电路的控制信号输出通过控制继电器驱动跳闸开关的动合，监控电路的两信号采集端分别连接继电器的对应触点，用于采集跳闸开关的接入状态，所述的监控电路的信号输出端与CPU对应的监测信号端相连。本发明同时监控常开触点接入开关跳闸回路和常闭触点接入开关跳闸回路的状态，能适应直流驱动和交流驱动的电路，电路集成程度高，方便移植嵌入。
【专利说明】一种控制回路开关接入状态的监测系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种监测控制输出回路开关接入状态的电路，尤其是一种在控制输出回路中接入直流也可以进行检测的电路。
【背景技术】
[0002]目前，通常情况下，对常开触点接入开关跳闸回路状态的检测一般采用检测常开触点电压方式，通过串联电阻对交流电压实行分压，驱动光耦动作，通过采样光耦次级输出信号来判断前级输出回路的开合状态；对常闭触点接入开关跳闸回路状态的检测一般采用检测回路电流方式，通过在控制回路中串入电子元器件，取样控制输出回路的电流，把电流转换成电压，利用此电压驱动光耦，通过采样光耦次级输出信号，从而判断前级的常闭触点接入开关跳闸回路的开关状态。
[0003]此方法的缺点是:1、此方法只能检测交流电，如果控制回路接入的是直流电，电路不能正常工作；2、控制回路中增加了许多器件，增加了控制回路失效风险，降低了系统的安全度；3、增加的电路元器件较多，不适合嵌入模块电路中，电路移植困难；4、电路灵敏度差，适用范围有限。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是针对现有的检测电路非常复杂且不能检测接入回路为直流电驱动的问题，提出一种集成度很高，且检测精度也非常高的解决方案。
[0005]本发明的技术方案是:
一种控制回路跳闸开关接入状态的监测系统，它包括继电器控制电路、CPU、监控电路和指示灯，所述的继电器控制电路与待监测状态的跳闸开关构成驱动回路，该继电器控制电路包括继电器和继电器驱动电路，所述继电器驱动电路的控制信号输入端作为继电器控制电路的输入与CPU的控制信号输出端相连，继电器驱动电路的控制信号输出通过控制继电器驱动跳闸开关的动合，CPU连接指示灯，监控电路的两信号采集端分别连接继电器的对应触点，用于采集跳闸开关的接入状态，所述的监控电路的信号输出端与CPU对应的监测信号端相连。
[0006]本发明的继电器控制电路包括常开触点接入开关跳闸回路和常闭触点接入开关跳闸回路，所述的常开触点接入开关跳闸回路包括控制继电器常开回路，跳闸开关的初级驱动绕组，所述的常闭触点接入开关跳闸回路包括控制继电器常闭回路，跳闸开关的初级驱动绕组。
[0007]本发明的继电器控制电路包括继电器K3以及由电阻R4、R5、R32、光电耦合器U3和二极管D3构成的继电器驱动电路，所述的电阻R5的一端作为继电器驱动电路的信号输入与CPU的控制信号输出端相连，电阻R5的另一端与光电稱合器U3的输入级相连,光电率禹合器U3的输出级电源与继电器初级线圈驱动电源连接，光电耦合器U3的输出级通过电阻R4与三极管Q7的基极相连，三极管Q7的发射极接地，发射极和基极之间并接电阻R32，所述的三极管Q7的集电极作为继电器驱动电路的输出连接继电器K3的控制信号输入端，所述的继电器K3的初级驱动绕组两脚之间反向并联二极管D3，所述的继电器的输出即常闭、常开和公共触点分别连接跳闸开关的对应被控信号端。
[0008]本发明的继电器控制电路还包括预跳闸控制电路，该预跳闸控制电路包括电阻R26、R27、R35、R36、R42、三极管Q9、光电耦合器U7和MOS管Q3，所述的电阻R26的一端作为预跳闸控制电路的信号输入与CPU的对应控制信号输出端相连，电阻R26的另一端与三极管Q9的基极相连，三极管Q9的发射极接地，发射极和基极之间并接电阻R42，所述的三极管Q9的集电极连接光电稱合器U7的输入级相连,光电稱合器U7的电源信号端与相应电源连接，光电耦合器U7的输出级一端接地，另一端通过电阻R35与MOS管Q3的栅极相连，MOS管Q3的源极接电源，源极和栅极之间并接电阻R36，MOS管Q3的漏极作为预跳闸控制电路的输出与继电器驱动电路的电源相连。
[0009]本发明的监控电路包括隔离型A/D芯片U8，电压采样电路和电流采样电路，所述的电压采样电路包括电阻1?39、1?43、1?44、1?45、电容026和稳压二极管08、09，所述的电阻1?39的一端作为电压采样电路的一采样信号端与继电器的常开触点相连，电阻R39的另一端依次串联电阻R43、R44，电阻R45、电容C26和稳压二极管D8、D9并联，其连接点的一端与电阻R44的另一端连接，并联的另一端作为电压采样电路的另一采样信号端与继电器的公共触点相连，电阻R44、R45、电容C26、稳压二极管D8和D9连接点作为电压采样电路的输出与隔离型A/D芯片U8的电压采样信号输入端相连，所述的电流采样电路包括并联的稳压二极管DlO和D11，两并联连接点均作为电流采样电路的采样信号端分别与继电器的常闭触电、公共触点相连，稳压二极管DlO和Dll的一连接点作为电流采样电路的输出与隔离型A/D芯片U8的电流采样信号输入端相连，所述的隔离型A/D芯片U8的监控信号输出端与CPU的对应信号输入端相连。
[0010]继电器的常开和常闭输出触点外接交流二次回路，用来驱动负载跳闸开关。若是继电器K2常开触点和公共触点驱动交流二次回路设备，继电器K2的常开触点和公共触点的驱动电压通过电阻网络的分压，输入到A/D芯片U8进行采样，单片机U5通过SPI串口总线从A/D芯片U8读取采样数据，进`行分析，判断常开触点接入开关回路状态，若是继电器K2常闭触点和公共触点驱动交流二次回路设备，继电器K2的常闭触点和公共触点的串入驱动回路中，回路中驱动电流在继电器的接触点产生的微弱电压可以直接用A/D芯片U8进行采样，单片机读取数据后即可判断当前跳闸回路的状态。此款A/D芯片为计量专用芯片(型号可为ADE7913/ADE7912)，对直流信号也可进行采样分析，数据分析时除去直流分量即可。
[0011]本发明的有益效果:
本发明采用计量采样用的隔离型A/D芯片进行信号采样，可以兼容驱动回路中采用交流驱动和直流驱动两种情况，24位的A/D采样分辨率，可以大大提高采样精度；
本发明采用的隔离型A/D芯片，内部自带隔离电压转换，初次级间隔离耐压5KV，所有信号采用A/D通道直接采样，大大简化了外部电路，增加了电路移植的灵活性。
[0012]
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是本发明的结构示意图。[0014]图2是本发明的继电器控制电路。
[0015]图3是本发明的CPU和指示灯电路。
[0016]图4是本发明的监控电路。
[0017]
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
[0019]如图1所示，一种控制回路跳闸开关接入状态的监测系统，它包括继电器控制电路、CPU、监控电路和指示灯，所述的继电器控制电路与待监测状态的跳闸开关构成驱动回路，该继电器控制电路包括继电器和继电器驱动电路，所述继电器驱动电路的控制信号输入端作为继电器控制电路的输入与CPU的控制信号输出端相连，继电器驱动电路的控制信号输出通过控制继电器驱动跳闸开关的动合，CPU连接指示灯，监控电路的两信号采集端分别连接继电器的对应触点，用于采集跳闸开关的接入状态，所述的监控电路的信号输出端与CPU对应的监测信号端相连。
[0020]如图2所示，为继电器控制电路，由单片机的I/O驱动控制继电器，实现对外部跳闸开关的控制。本发明的继电器控制电路包括常开触点接入开关跳闸回路和常闭触点接入开关跳闸回路，所述的常开触点接入开关跳闸回路包括控制继电器常开回路，跳闸开关的初级驱动绕组，所述的常闭触点接入开关跳闸回路包括控制继电器常闭回路，跳闸开关的初级驱动绕组。
[0021]本发明的继电器控制电路包括继电器K3以及由电阻R4、R5、R32、光电耦合器U3和二极管D3构成的继电器驱动电路，所述的电阻R5的一端作为继电器驱动电路的信号输入与CPU的控制信号输出端相连，电阻R5的另一端与光电稱合器U3的输入级相连,光电率禹合器U3的输出级电源与继电器初级线圈驱动电源连接，光电耦合器U3的输出级通过电阻R4与三极管Q7的基极相连，三极管Q7的发射极接地，发射极和基极之间并接电阻R32，所述的三极管Q7的集电极作为继电器驱动电路的输出连接继电器K3的控制信号输入端，所述的继电器K3的初级驱动绕组两脚之间反向并联二极管D3，所述的继电器的输出即常闭、常开和公共触点分别连接跳闸开关的对应被控信号端。
[0022]本发明的继电器控制电路还包括预跳闸控制电路，该预跳闸控制电路包括电阻R26、R27、R35、R36、R42、三极管Q9、光电耦合器U7和MOS管Q3，所述的电阻R26的一端作为预跳闸控制电路的信号输入与CPU的对应控制信号输出端相连，电阻R26的另一端与三极管Q9的基极相连，三极管Q9的发射极接地，发射极和基极之间并接电阻R42，所述的三极管Q9的集电极连接光电稱合器U7的输入级相连,光电稱合器U7的电源信号端与相应电源连接，光电耦合器U7的输出级一端接地，另一端通过电阻R35与MOS管Q3的栅极相连，MOS管Q3的源极接电源，源极和栅极之间并接电阻R36，MOS管Q3的漏极作为预跳闸控制电路的输出与继电器驱动电路的电源相连。
[0023]如图4所示，为监控电路，用一个隔离型A/D芯片同时监控继电器输出的两种开关跳闸回路的状态。本发明的监控电路包括隔离型A/D芯片U8，电压采样电路和电流采样电路，所述的电压采样电路包括电阻R39、R43、R44、R45、电容C26和稳压二极管D8、D9，所述的电阻R39的一端作为电压米样电路的一米样信号端与继电器的常开触点相连，电阻R39的另一端依次串联电阻R43、R44，电阻R45、电容C26和稳压二极管D8、D9并联，其连接点的一端与电阻R44的另一端连接，并联的另一端作为电压采样电路的另一采样信号端与继电器的公共触点相连，电阻R44、R45、电容C26、稳压二极管D8和D9连接点作为电压采样电路的输出与隔离型A/D芯片U8的电压采样信号输入端相连，所述的电流采样电路包括并联的稳压二极管DlO和D11，两并联连接点均作为电流采样电路的采样信号端分别与继电器的常闭触电、公共触点相连，稳压二极管DlO和Dll的一连接点作为电流采样电路的输出与隔离型A/D芯片U8的电流采样信号输入端相连，所述的隔离型A/D芯片U8的监控信号输出端与CPU的对应信号输入端相连。
[0024]具体实施时:
对于用控制继电器常开触点驱动的跳闸开关，根据跳闸开关的类型，驱动回路中会接入24120V的交流或直流的电压，用于驱动跳闸开关的初级线圈。在监控电路中，设置一个电阻网络，对接入的驱动电压进行分压，使分压后的最大电压信号幅度小于300mV，接入隔离型A/D芯片的采样通道。由于此隔离型A/D芯片可用作电能计量采样，对交流和直流电压信号均可进行采样处理。CPU通过串口与隔离型A/D芯片通信，读取电压采样的数据，进行处理分析，从而判断回路的状态。
[0025]对于用控制继电器常闭触点驱动的跳闸开关，由于是封闭回路，驱动跳闸开关通常采用电流的形式来进行，驱动电流一般为几十毫安至几百毫安。利用继电器的接触触点均有几十毫欧姆的接触电阻的特性，这样在继电器的常闭管脚上最低会产生有几个毫伏至十几个毫伏的电压，这个电压幅度范围是在隔离型A/D芯片的信号采样范围内，可直接进行电压信号采样。CPU读取隔离型A/D芯片的采样时间，进行处理分析，可判断出此接入回路的状态。
[0026]由于隔离型A/D芯片是可用作电能计量采样，交流采样信号的采样值即为实际值，可以直接进行处理，直流信号的采样值在处理时叠加有固定的直流偏置电压，在CPU进行采样信号分析时可以很容易判断出来，在进行数据处理时减去即可，这样就做到了驱动回路中采取交流和直流驱动均有效判断。
[0027]本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
【权利要求】
1.一种控制回路跳闸开关接入状态的监测系统，其特征是它包括继电器控制电路、CPU、监控电路和指示灯，所述的继电器控制电路与待监测状态的跳闸开关构成驱动回路，该继电器控制电路包括继电器和继电器驱动电路，所述继电器驱动电路的控制信号输入端作为继电器控制电路的输入与CPU的控制信号输出端相连,继电器驱动电路的控制信号输出通过控制继电器驱动跳闸开关的动合，CPU连接指示灯，监控电路的两信号采集端分别连接继电器的对应触点，用于采集跳闸开关的接入状态，所述的监控电路的信号输出端与CPU对应的监测信号端相连。
2.根据权利要求1所述的控制回路跳闸开关接入状态的监测系统，其特征是所述的继电器控制电路包括常开触点接入开关跳闸回路和常闭触点接入开关跳闸回路，所述的常开触点接入开关跳闸回路包括控制继电器常开回路，跳闸开关的初级驱动绕组，所述的常闭触点接入开关跳闸回路包括控制继电器常闭回路，跳闸开关的初级驱动绕组。
3.根据权利要求1所述的控制回路跳闸开关接入状态的监测系统，其特征是所述的继电器控制电路包括继电器K3以及由电阻R4、R5、R32、光电耦合器U3和二极管D3构成的继电器驱动电路，所述的电阻R5的一端作为继电器驱动电路的信号输入与CPU的控制信号输出端相连，电阻R5的另一端与光电I禹合器U3的输入级相连,光电I禹合器U3的输出级电源与继电器初级线圈驱动电源连接，光电耦合器U3的输出级通过电阻R4与三极管Q7的基极相连，三极管Q7的发射极接地，发射极和基极之间并接电阻R32，所述的三极管Q7的集电极作为继电器驱动电路的输出连接继电器K3的控制信号输入端，所述的继电器K3的初级驱动绕组两脚之间反向并联二极管D3，所述的继电器的输出即常闭、常开和公共触点分别连接跳闸开关的对应被控信号端。
4.根据权利要求3所述 的控制回路跳闸开关接入状态的监测系统，其特征是所述的继电器控制电路还包括预跳闸控制电路，该预跳闸控制电路包括电阻R26、R27、R35、R36、R42、三极管Q9、光电耦合器U7和MOS管Q3，所述的电阻R26的一端作为预跳闸控制电路的信号输入与CPU的对应控制信号输出端相连，电阻R26的另一端与三极管Q9的基极相连，三极管Q9的发射极接地，发射极和基极之间并接电阻R42，所述的三极管Q9的集电极连接光电率禹合器U7的输入级相连,光电稱合器U7的电源信号端与相应电源连接,光电稱合器U7的输出级一端接地，另一端通过电阻R35与MOS管Q3的栅极相连，MOS管Q3的源极接电源，源极和栅极之间并接电阻R36，MOS管Q3的漏极作为预跳闸控制电路的输出与继电器驱动电路的电源相连。
5.根据权利要求1所述的控制回路跳闸开关接入状态的监测系统，其特征是所述的监控电路包括隔离型A/D芯片U8，电压采样电路和电流采样电路，所述的电压采样电路包括电阻R39、R43、R44、R45、电容C26和稳压二极管D8、D9，所述的电阻R39的一端作为电压采样电路的一采样信号端与继电器的常开触点相连，电阻R39的另一端依次串联电阻R43、R44，电阻R45、电容C26和稳压二极管D8、D9并联，其连接点的一端与电阻R44的另一端连接，并联的另一端作为电压采样电路的另一采样信号端与继电器的公共触点相连，电阻R44、R45、电容C26、稳压二极管D8和D9连接点作为电压采样电路的输出与隔离型A/D芯片U8的电压采样信号输入端相连，所述的电流采样电路包括并联的稳压二极管DlO和Dl I，两并联连接点均作为电流采样电路的采样信号端分别与继电器的常闭触电、公共触点相连，稳压二极管DlO和Dll的一连接点作为电流采样电路的输出与隔离型A/D芯片U8的电流米样信号输入端相连，所述的隔离型A/D芯片U8的监控信号输出端与CPU的对应信号输入端相 连。
【文档编号】G01R31/327GK103439649SQ201310263318
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年6月28日 优先权日:2013年6月28日
【发明者】王猛, 马华超, 陆寒熹 申请人:江苏林洋电子股份有限公司, 南京林洋电力科技有限公司