一种开尔文连接故障检测电路及方法与流程

本发明涉及基本电子电路领域，具体为一种开尔文连接故障检测电路及方法。

背景技术：

开尔文四线检测（kelvinfour-terminalsensing），也被称之为四端子检测（4t检测，4tsensing）、四线检测或4点探针法，它是一种电阻抗测量技术，使用单独的对载电流和电压检测电极，相比传统的两个终端（2t）传感能够进行更精确的测量。四线开尔文测试的目的是扣除导线电阻带来的压降。一段30cm长导线的等效电阻大概是十毫欧姆到百毫欧姆，如果通过导线的电流足够大（比如是安培级的话），那么导线两端的压降就达到几十到上百mv。如想准确测量负载两端的电压就必须扣除导线电阻带来的压降。但开尔文四线检测必须保证高端和低端的端子在器件端短路，确保四线连接正常，故在进行开尔文检测时，需要进行开尔文故障检测，确保接触的可靠性。现有的开尔文故障检测方式，采用搭接内部环路，检测环路通断是否异常。但开尔文故障检测时通常会连接外接测试器件，现有方法会对器件端造成影响，严重情况下甚至打坏器件。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种开尔文连接故障检测电路及方法，在进行开尔文测量接触故障检测时，通过浮动电容充放电实现故障检测，保证器件端不会受到影响，确保安全性。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种开尔文连接故障检测电路，包括用于开尔文检测电路的被测组件和测试针床，测试针床的四个探针分为两组探触被测组件，开尔文检测电路的两组测试线路分别连接测试针床的两组探针，其中，针床的每一组探针分别连接有一个针床触点连接检测电路，所述针床触点连接检测电路包括一个限制容量的电容，电容通过连接在电容两端的两个换向开关的导向分别形成直流充电回路和放电回路，所述放电回路包括所述电容，电容串接放电电阻、光电耦合器输入端和所述一组探针，光电耦合器输出端连接信号输出电路，信号输出电路连接一个信号检测仪，通过信号检测仪判断针床触点的连接故障。

方案进一步是：所述电容的容量在30至50微法拉，电容充电后的电容两侧电压是3.5至5伏，所述放电电阻是150至200欧姆。

方案进一步是：所述开尔文检测电路的两组测试线路分别通过选择开关连接测试针床的两组探针，所述针床触点连接检测电路连接在选择开关的开尔文检测电路的两组测试线路端。

方案进一步是：在开尔文检测电路的两组测试线路与所述针床触点连接检测电路之间设置有通断关开关。

一种开尔文连接故障检测方法，包括用于开尔文检测电路的被测组件和测试针床，测试针床的四个探针分为两组探触被测组件，开尔文检测电路的两组测试线路分别连接测试针床的两组探针，所述检测方法是将一个针床触点连接检测电路连接所述针床的每一组探针，所述针床触点连接检测电路包括一个限制容量的电容，电容通过连接在电容两端的两个换向开关的导向分别形成直流充电回路和放电回路，所述放电回路包括所述电容，电容串接放电电阻、光电耦合器输入端和所述一组探针，光电耦合器输出端连接信号输出电路，将一个信号检测仪连接信号输出电路，其中，故障检测操作过程是：改变两个换向开关的导向形成电容充电回路，对电容充电，当电容充满电后改变两个换向开关的导向形成电容放电回路，观测信号检测仪，当信号检测仪检测到有信号输出时，证明被测针床的每一组探针接触无故障，开始开尔文测量，否则为有故障停止测量。

方案进一步是：所述电容的容量限制在30至50微法拉，电容充电后的电容两侧电压是3.5至5伏，所述放电电阻是150至200欧姆。

方案进一步是：所述开尔文检测电路的两组测试线路分别通过选择开关连接测试针床的两组探针，所述针床触点连接检测电路连接在选择开关的开尔文检测电路端。

方案进一步是：在开尔文检测电路的两组测试线路与所述针床触点连接检测电路之间设置有通关开关，在进行连接故障检测时，将通关开关断开，开尔文检测电路的两组测试线路与测试针床的两组探针之间断开，连接故障检测无故障后，操作两个换向开关使电容处于充电状态，将通关开关接通开始开尔文测量。

本发明与现有技术相比的优点在于：本发明采用浮动电容放电进行开尔文故障功能检测，且放电检测过程较短，可以有效的保护被测器件，防止被测器件被打坏，有效的提高了测试安全性和效率。

下面结合附图和实施例对本发明作一详细描述。

附图说明

图1为本发明连接故障检测逻辑电路基本示意图；

图2为本发明连接故障检测逻辑电路附加开关后的示意图。

具体实施方式

实施例1：

一种开尔文连接故障检测电路，参见附图1，所述电路包括用于开尔文检测电路的被测阻件和测试针床（图中未示出），测试针床有多个探针，作为开尔文检测，测试针床将四个探针用于一次开尔文检测，测试中将测试针床测试测探针组的四个探针分为两组1和2探触被测组件3（四个探针也可以相当于两组开关），开尔文检测电路4的两组测试线路分别连接测试针床的两组探针，其中，针床的每一组探针分别连接有一个针床触点连接检测电路，所述针床触点连接检测电路包括一个限制容量的电容c，电容通过连接在电容两端的两个换向开关5和6的导向分别形成直流充电回路和直流放电回路，此时的电容为了一种浮动电容，所述放电回路包括所述电容，电容串接放电电阻r1、光电耦合器q输入端和所述一组探针1或2，光电耦合器输出端连接由r2和直流电源e1组成的信号输出电路，信号输出电路连接一个信号检测仪7，通过信号检测仪判断针床触点的连接故障；其中：放电回路包括与电容两端连接的稳压管dw、限流电阻r3和直流电源e2，e1和e2可以是同一电源，也可以是两个分别设置的电源，如果是两个电源则光电耦合器q形成了一种信号隔离电路，可以减少干扰；信号检测仪7可以是示波器或者是由微处理器组成的信号识别电路，通过微处理器组成的信号识别电路显示有无信号输出。

由于是开尔文检测电路检测，因此被测组件应该是微值电阻，在放电回路中可以认为是零；作为连接故障检测，所述电容的电容值必须加以限制，如果过大，则检测的结果因为接触电阻的存在而产生误差，或者说不准确及不精确，如果过小则无法驱动光电耦合器，因此在本实施例中：所述电容的容量控制在在30至50微法拉，实际使用的是47微法的电解电容，电容充电后的电容两侧电压是3.5至5伏，所述放电电阻是150至200欧姆。

实施例中：如图2所示，所述开尔文检测电路的两组测试线路分别通过一组选择开关8和9以及10和11连接测试针床的两组探针，所述针床触点连接检测电路连接在选择开关的开尔文检测电路的两组测试线路端，这样所述针床触点连接检测电路可以随所述开尔文检测电路成为一个整体电路，一个整体电路随着选择开关可以针对针床探针同时连接的多个被测阻件逐一进行测量，在测量的过程中对连接故障检测。

实施例中：如图2所示，为了减少所述针床触点连接检测电路对开尔文检测中的干扰，在开尔文检测电路的两组测试线路与所述针床触点连接检测电路之间分别设置有通关开关12、13以及14和15。

实施例2：

一种开尔文连接故障检测方法，本实施例是在实施例1的基础上实现的，实施例1的内容适用于本实施例，本实施例中不再对器件做出标号说明；因此，本实施例方法包括如实施例1用于开尔文检测电路的被测组件和测试针床，测试针床的四个探针分为两组探触被测组件，开尔文检测电路的两组测试线路分别连接测试针床的两组探针，所述检测方法是将一个针床触点连接检测电路连接所述针床的每一组探针，如实施例1所述，所述针床触点连接检测电路包括一个限制容量的电容，电容通过在电容两端设置的两个换向开关的导向分别形成直流充电回路和放电回路，所述放电回路包括所述电容，电容串接放电电阻、光电耦合器输入端和所述一组探针，光电耦合器输出端连接信号输出电路，将一个信号检测仪连接信号输出电路，其中，故障检测操作过程是：改变两个换向开关的导向形成电容充电回路，对电容充电，当电容充满电后改变两个换向开关的导向形成电容放电回路，观测信号检测仪，当信号检测仪检测到有信号输出时，证明被测针床的每一组探针接触无故障，开始开尔文测量，否则为有故障停止测量。也可以是反复上述充放电过程，观测信号检测仪，当信号检测仪检测到有连续信号输出时，证明被测针床的每一组探针接触无故障。

由于是开尔文检测电路检测，因此被测组件应该是微值电阻，在放电回路中可以认为是零；作为连接故障检测，所述电容的电容值必须加以限制，如果过大，则检测的结果因为接触电阻的存在而产生误差，或者说不准确及不精确，如果过小则无法驱动光电耦合器，因此在本实施例中：所述电容的容量控制在在30至50微法拉，实际使用的是47微法的电解电容，电容充电后的电容两侧电压是3.5至5伏，所述放电电阻是150至200欧姆。

实施例中：所述开尔文检测电路的两组测试线路分别通过选择开关连接测试针床的两组探针，所述针床触点连接检测电路连接在选择开关的开尔文检测电路端。

实施例中：在开尔文检测电路的两组测试线路与所述针床触点连接检测电路之间设置有通关开关，所述方法进一步是：在进行连接故障检测时，将通关开关断开，开尔文检测电路的两组测试线路与测试针床的两组探针之间断开，连接故障检测无故障后，操作两个换向开关使电容处于充电状态，将通关开关接通开始开尔文测量。