用于检测接触器吸合情况的电路的制作方法

本实用新型涉及软启动接触器检测电路，更具体地说是指用于检测接触器吸合情况的电路。

背景技术：

接触器是指工业电中利用线圈流过电流产生磁场，使触头闭合，以达到控制负载的电器。传统的检测接触器是否吸合的方式，是通过直接判断接触器的辅助常开触点是否吸合，将该信号反馈给单片机控制芯片来判断。但是，在实际现场运行时，在防尘条件差的机柜中，接触器在时间长后会有灰尘积累填充在辅助触点，导致辅助触点吸合后并不能导通线路，导致单片机控制芯片检测不到吸合信号，误报与接触器连接的软启动器出现失败和故障的问题。

因此，有必要设计一种新的电路，实现彻底解决接触器辅助触点因为灰尘累积导致吸合不良而误报的问题，成本很低，检测可靠性高。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供用于检测接触器吸合情况的电路。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：用于检测接触器吸合情况的电路，包括电压采集单元、电压处理单元以及滞回比较单元，所述电压采集单元，用于采集与接触器连接的缓冲电阻两端电压；所述电压处理单元，用于接收电压采集单元输入的缓冲电阻两端电压，对缓冲电阻两端电压进行放大、限幅且电平提升处理；所述滞回比较单元，用于接收所述电压处理单元处理后的缓冲电阻两端电压，并与基准电压比较，获取比较结果，并输出与比较结果对应的信号。

其进一步技术方案为：所述电压采集单元包括端子J41。

其进一步技术方案为：所述电压处理单元包括依次连接的差分放大子单元、限幅子单元、反相放大子单元以及电平提升子单元，所述差分放大子单元与所述电压采集单元连接，所述电平提升子单元与所述滞回比较单元连接。

其进一步技术方案为：所述差分放大子单元包括放大器U66，所述放大器U66的反相输入端与输出端之间连接有反馈电阻R543、R473。

其进一步技术方案为：所述限幅子单元包括与放大器U66的输出端连接的限流电阻R596，所述限流电阻R596与所述反相放大子单元之间连接有一端接地的限流二极管D101。

其进一步技术方案为：所述反相放大子单元包括放大器U67，所述放大器U67的反相输入端与所述限流电阻R596连接，所述放大器U67的输出端与所述电平提升子单元连接。

其进一步技术方案为：所述电平提升子单元包括电平提升运放器U68、U69，其中，电平提升运放器U68的反相输入端以及所述电平提升运放器U69的反相输入端分别与所述放大器U67的输出端连接，且所述电平提升运放器U68的输出端与所述电平提升运放器U68的反相输入端连接，所述电平提升运放器U68的反相输入端与所述电平提升运放器U69的输出端，所述电平提升运放器U69的输出端与所述滞回比较单元连接。

其进一步技术方案为：所述滞回比较单元包括滞回比较器U71、U72，其中，所述滞回比较器U71的反相输入端与所述电平提升运放器U69的输出端连接，所述滞回比较器U72的同相输入端与所述电平提升运放器U69的输出端连接，所述滞回比较器U71的输出端与所述滞回比较器U72的输出端连接。

其进一步技术方案为：所述滞回比较器U71、U72的型号分别为LM2903DMR2。

其进一步技术方案为：所述滞回比较器U71的反相输入端与电平提升运放器U69的输出端之间连接有电阻R502，滞回比较器U71的同相输入端与滞回比较器U71的输出端通过电阻R603连接。

本实用新型与现有技术相比的有益效果是：本实用新型的通过设置采集与接触器并联的缓冲电阻的两端电压，对采集的电压进行差分放大、限幅处理、反向放大以及电平提升处理后，输入至滞回比较单元，将采集的两端电压与设定的基准电压进行对比，根据对比结果判断接触器是否吸合，以彻底解决接触器辅助触点因为灰尘累积导致吸合不良而误报的问题，成本很低，采用电压检测方式，可使得检测可靠性高。

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步描述。

附图说明

图1为本实用新型具体实施例提供的使用接触器的可控整流桥的具体电路原理图；

图2为本实用新型具体实施例提供的用于检测接触器吸合情况的电路的示意性框图；

图3为本实用新型具体实施例提供的用于检测接触器吸合情况的电路的具体电路原理图；

图4为本实用新型具体实施例提供的差分放大子单元的具体电路原理图(包括端子J41)；

图5为本实用新型具体实施例提供的限幅子单元的具体电路原理图；

图6为本实用新型具体实施例提供的反相放大子单元的具体电路原理图；

图7为本实用新型具体实施例提供的电平提升子单元的具体电路原理图；

图8为本实用新型具体实施例提供的滞回比较单元的具体电路原理图；

图9为本发明具体实施例提供的滞回比较器U72的比较值的波形示意图；

图10为本发明具体实施例提供的缓冲电阻的两端电压的波形示意图。

具体实施方式

为了更充分理解本实用新型的技术内容，下面结合具体实施例对本实用新型的技术方案进一步介绍和说明，但不局限于此。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本申请说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本申请。如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

如图1～10所示的具体实施例，本实施例提供的用于检测接触器吸合情况的电路，可以运用在与软启动器连接的接触器的吸合情况的判断过程中，以彻底解决接触器辅助触点因为灰尘累积导致吸合不良而误报的问题，成本很低，检测可靠性高。

请参阅图1，可控整流桥在整流工作状态将三相交流输入R、S、T整流成直流，在逆变工作状态将母线电能逆变为交流回馈到电网，上电缓冲环节包括一个三相交流接触器和两个限流电阻R1、R2，变频器上电后，接触器断开，通过限流电阻R1、R2限制流过整流桥和电容器的充电电流，当电解电容器C4、C5、C6、C7两端电压达到正常工作电压后，控制接触器吸合，限流电阻R1、R2被与之并联的接触器短接。如图1所示，接触器的两端会并联有缓冲电阻(如图1中的R8、R9)，当接触器没有吸合时，缓冲电阻上会有电流流过，缓冲电阻两端对应有电压；当接触器吸合后，缓冲电阻被短接，缓冲电阻两端电压接近于零，因此，可以检测这缓冲电阻的两端电压来判断接触器是否吸合，以彻底解决接触器辅助触点因为灰尘累积导致吸合不良而误报的问题，成本很低，检测可靠性高。

请参阅图2与图3，该用于检测接触器吸合情况的电路，包括电压采集单元1、电压处理单元2以及滞回比较单元3，电压采集单元1，用于采集与接触器连接的缓冲电阻两端电压；电压处理单元2，用于接收电压采集单元1输入的缓冲电阻两端电压，对缓冲电阻两端电压进行放大、限幅且电平提升处理；滞回比较单元3，用于接收所述电压处理单元2处理后的缓冲电阻两端电压，并与基准电压比较，获取比较结果，并输出与比较结果对应的信号。

具体地，在本实施例中，利用该电路检测缓冲电阻两端电压来判断短接上电缓冲电阻的接触器是否闭合，电压采集单元1检测的缓冲电阻两端电压经过电压处理单元2进行放大、限幅且电平提升处理后，送入滞回比较单元3；该电路设计缓冲电阻两端电压小于20V(也可以为其他设定基准电压数值)时认为接触器闭合，滞回比较单元3输出高电平；缓冲电阻两端电压大于20V(也可以为其他设定基准电压数值)时认为接触器断开，滞回比较单元3输出脉冲信号，根据滞回比较单元3输出的信号不同来判断接触器的吸合情况，将滞回比较单元3输出的信号输入至主控芯片，及时通知主控芯片该接触器的吸合情况，避免出现误报与接触器连接的软启动器出现失败和故障的问题。

在本实施例中，上述的电压采集单元1包括端子J41，当然，于其他实施例，上述的电压采集单元1可以为其他电压采集器采集。

在一实施例，如图2所示，该电压处理单元2包括依次连接的差分放大子单元21、限幅子单元22、反相放大子单元23以及电平提升子单元24，差分放大子单元21与电压采集单元1连接，电平提升子单元24与滞回比较单元3连接。对采集的电压进行放大、限幅和电平提升处理后，可以使得后期滞回比较单元3的比较更加准确。

在一实施例，如图4所示，该差分放大子单元21包括放大器U66，所述放大器U66的反相输入端与输出端之间连接有反馈电阻R543、R473。

另外，上述的放大器U66的同相输入端与端子J41之间连接有补偿电阻R478、R479、R474、R477，以减小或消除振荡；上述的放大器U66的反相输入端与端子J41之间连接有补偿电阻R480、R481、R475、R476，以减小或消除振荡；另外，上述的放大器U66的反相输入端与放大器U66的同相输入端之间还设有滤波电容C365，以对采集的缓冲电阻两端电压进行过滤。

另外，上述的放大器U66的同相输入端与放大器U66的反相输入端分别连接有二极管D93、D92，二极管D93、D92作为保护器件加在放大器U66输入端,防止静电放电以及输入电压超出放大器U66的最大输入电压范围而损坏放大器U66。

更进一步地，上述的放大器U66的同相输入端还连接有一阶低通滤波器，以抑制放大器U66噪声，该一阶低通滤波器包括滤波电容C356以及滤波电阻R472、R542。

上述的放大器U66的输出端与限幅子单元22之间还连接有补偿电阻R464，对放大器U66进行环内补偿，增加放大器U66带容性负载的能力。

上述的放大器U66的反相输入端还连接有滤波电容C353、C357，以抑制放大器U66噪声。

在本实施例中，该放大器U66的参数为

在一实施例中，如图5所示，该限幅子单元22包括与放大器U66的输出端连接的限流电阻R596，限流电阻R596与反相放大子单元23之间连接有一端接地的限流二极管D101。

具体地，上述的补偿电阻R464连接于上述的放大器U66的输出端与限流电阻R596之间，限流电阻R596和限流二极管D101构成限幅电路，只有输入信号电压幅值小于限流二极管D101的死区电压时，输出信号等于输入信号。在本实施例中，上述的限流二极管D101的型号为MMBD7000LT1，查器件资料，在25℃时，限流二极管D101的死区电压约为0.49V。

在一实施例中，如图6所示，上述的反相放大子单元23包括放大器U67，放大器U67的反相输入端与限流电阻R596连接，放大器U67的输出端与电平提升子单元24连接。

具体地，上述的限流电阻R596与放大器U67的反相输入端之间连接有电阻R353，放大器U67的反相输入端还连接有一端接地的滤波电容C398，上述的放大器U67的反相输入端与放大器U67的输出端之间连接有反馈电阻R595，以及电容C396，上述的放大器U67的同相输入端连接有一端接地的电阻R592。

在本实施例中，该放大器U67的参数为则若前级限幅-0.7V～+0.7V，放大后为+4.767V～-4.767V。

请参阅图7，该电平提升子单元24包括电平提升运放器U68、U69，其中，电平提升运放器U68的反相输入端以及电平提升运放器U69的反相输入端分别与放大器U67的输出端连接，且电平提升运放器U68的输出端与电平提升运放器U68的反相输入端连接，电平提升运放器U68的反相输入端与电平提升运放器U69的输出端，电平提升运放器U69的输出端与滞回比较单元3连接。

其中，上述的电平提升运放器U68提供5V电平提升电路，以对检测电压的正负半波进行比较，具体是将正负电压变化的+4.767V～-4.767V转换为0.223～9.767V范围内。

设缓冲电阻采集电压为Ui，电平提升电路后的输出电压为Uo，则对应关系为：

UO＝-(A1×A2×Ui-5)＝5-0.0681Ui(-70V≤Ui≤+70V)；

UO＝0.223V(Ui≥+70V)；

UO＝9.767V(Ui≤-70V)。

具体地，上述的电平提升运放器U68的同相输入端连接有电阻R536、R539；上述的电平提升运放器U68的反相输入端连接有电阻R545、R544；上述的电平提升运放器U69的反相输入端与放大器U67之间连接有补偿电阻R548、R546以及滤波电容C385。

在一实施例中，如图8所示，该滞回比较单元3包括滞回比较器U71、U72，其中，滞回比较器U71的反相输入端与电平提升运放器U69的输出端连接，滞回比较器U72的同相输入端与电平提升运放器U69的输出端连接，滞回比较器U71的输出端与所述滞回比较器U72的输出端连接。

在本实施例中，上述的滞回比较器U71、U72的型号分别为LM2903DMR2。

另外，上述的滞回比较器U71的反相输入端与电平提升运放器U69的输出端之间连接有电阻R502，滞回比较器U71的同相输入端与滞回比较器U71的输出端通过电阻R603连接，另外，滞回比较器U71的同相输入端还连接有电阻R604、R600以及电容C348，以抑制滞回比较器U71噪声。

上述的滞回比较器U71的输出端之间连接有补偿电阻R449以及滤波电容C386，以对输出的信号进行滤波和补偿处理。

更进一步地，上述的滞回比较器U72的同相输入端与电平提升运放器U69的输出端之间连接有电阻R559，滞回比较器U72的同相输入端与滞回比较器U72的输出端通过电阻R601连接，另外，滞回比较器U72的反相输入端还连接有电阻R598、R602以及电容C347，以抑制滞回比较器U72噪声。

上述的滞回比较器U72的输出端连接有电阻R566，上述的滞回比较器U72的输出端之间连接有补偿电阻R597以及滤波电容C413，以对输出的信号进行滤波和补偿处理。

另外，上述的补偿电阻R597一端还连接有芯片U69，以作为滞回比较器U72的翻转所用。该芯片U69的输出端还连接有补偿电阻R618以及滤波电容C419，以对输出的信号进行滤波和补偿处理。

在本实施例中，该电路设计当检测缓冲电阻的两端电压峰值绝对值小于20V时就认为接触器吸合。由UO＝-(A1×A2×Ui-5)＝5-0.0681Ui(-70V≤Ui≤+70V)得，

当Ui＝20V时，Uo＝3.638V；当Uo位于0V～3.638V时，Ui>20V,接触器吸合；反之，接触器断开。

当Ui＝－20V时，Uo＝6.362V，当Uo>6.362V时，Ui<－20V,接触器吸合；反之，接触器断开。

缓冲电阻的两端电压负半波采用反相输入的滞回比较器U71，该滞回比较器U71的参数如下：

缓冲电阻的两端电压正半波采用同相输入的滞回比较器U72。其中，反相端参考电压为：

当滞回比较器U72同相端输入电压大于或者小于3.47时滞回比较器U72输出发生翻转。

当滞回比较器U72输出低电平时，得UH2＝3.93V；

当滞回比较器U72输出高电平时，得UL2＝3.31V。

由式UO＝-(A1×A2×Ui-5)＝5-0.0681Ui(-70V≤Ui≤+70V)可得对应的缓冲电阻两端实际比较电压值如下表1所示：

表1.缓冲电阻的两端实际比较电压值

缓冲电阻正半波电压：U'H2＝15.7V，U'L2＝24.8V，即当缓冲电阻电压正半波小于15.7V发生电平上升沿跳转，恢复电平是24.8V。

缓冲电阻负半波电压：U'H1＝-24.7V，U'L1＝-19.7V。即当缓冲电阻电压负半波小于-24.7V发生电平下降沿跳转，恢复电平是-19.7V。

其中，UTH指的是滞回比较器U72的反向输入端的电压。

UH1、UL1、UH2、UL2是滞回比较器U72的比较值如图9所示，对应的缓冲电阻两端的电压如图10所示。

当接触器处于断开状态时，滞回比较单元3输出的是脉冲信号，当接触器处于吸合状态时，滞回比较单元3输出的是高电平信号，因此，主控芯片可以依据滞回比较单元3输出的信号的不同来判断接触器是否吸合，以彻底解决接触器辅助触点因为灰尘累积导致吸合不良而误报的问题，成本很低，由于采用电压检测，检测可靠性高。

上述的用于检测接触器吸合情况的电路，通过设置采集与接触器并联的缓冲电阻的两端电压，对采集的电压进行差分放大、限幅处理、反向放大以及电平提升处理后，输入至滞回比较单元3，将采集的两端电压与设定的基准电压进行对比，根据对比结果判断接触器是否吸合，以彻底解决接触器辅助触点因为灰尘累积导致吸合不良而误报的问题，成本很低，采用电压检测方式，可使得检测可靠性高。

上述仅以实施例来进一步说明本实用新型的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本实用新型的实施方式仅限于此，任何依本实用新型所做的技术延伸或再创造，均受本实用新型的保护。本实用新型的保护范围以权利要求书为准。