一种开关信号采集系统及其开关信号采集设备的制作方法

1.本发明涉及信号检测领域，特别是涉及一种开关信号采集设备，本发明还涉及一种开关信号采集系统。


背景技术：

2.开关信号也叫开关量信号，其本质为数字信号，开关信号通过其不同状态可以反馈不同的信息，现有技术中缺少一种成熟的开关信号采集设备，现有技术中的开关信号采集设备无法在实现开关信号检测的同时对自身故障诊断，从而导致开关信号检测的准确性较低。
3.因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种开关信号采集设备，在对于被测开关接收到的开关信号类型进行检测的基础上，实现了对于第一状态检测器件的故障诊断，可以及时发现第一状态检测器件的故障，有利于提高开关信号检测的准确性；本发明的另一目的是提供一种包括上述开关信号采集设备的开关信号采集系统，在对于被测开关接收到的开关信号类型进行检测的基础上，实现了对于第一状态检测器件的故障诊断，可以及时发现第一状态检测器件的故障，有利于提高开关信号检测的准确性。
5.为解决上述技术问题，本发明提供了一种开关信号采集设备，包括：
6.电源，用于提供电能；
7.第一端与所述电源连接的第一开关，用于通过其控制所述电源的电能输出；
8.第一端与所述第一开关的第二端连接的第一状态检测器件，用于通过自身状态反馈自身所在回路是否通电；
9.第一端分别与所述第一状态检测器件的第二端以及被测开关的第一端连接，第二端与所述被测开关的第二端共同接地的第二开关；
10.分别与所述第一状态检测器件、所述第一开关以及所述第二开关连接的控制装置，用于在控制所述第一开关闭合且所述第二开关断开的状态下，根据所述第一状态检测器件的状态确定所述被测开关接收到开关信号的类型；通过对所述第一开关以及所述第二开关的控制判断所述第一状态检测器件是否能够正常变换状态。
11.优选地，该开关信号采集设备包括第二状态检测器件、旁路电阻以及第一电阻；
12.所述旁路电阻的第一端与所述被测开关的第一端连接，所述旁路开关的第二端与所述被测开关的第二端连接，所述第二状态检测器件的第一端分别与所述第一状态检测器件的第二端、所述旁路电阻的第二端、所述被测开关的第二端以及所述第一电阻的第一端连接，所述第二状态检测器件的第二端与所述第一电阻的第二端共同接地；
13.所述控制装置还用于，在控制所述第一开关闭合，控制所述第二开关以及所述第
三开关均断开的状态下，根据所述第一状态检测器件以及所述第二状态检测器件的状态确定出所述被测开关的接线是否断线。
14.优选地，该开关信号采集设备包括三个信号采集装置；
15.每个所述信号采集装置包括所述第一开关、所述第一状态检测器件、所述第二状态检测器件、所述第一电阻以及所述第二开关，还包括第一二极管以及第二二极管；
16.所述第一二极管的正极分别与所述第一状态检测器件的第二端，以及所述第二开关的第一端连接，所述第一二极管的负极分别与所述旁路电阻的第一端以及所述被测开关的第一端连接，所述第二二极管的正极与所述第二开关的第二端连接，所述第二二极管的负极与所述第二状态检测器件的第一端连接；
17.则所述在控制所述第一开关闭合且所述第二开关断开的状态下，根据所述第一状态检测器件的状态确定所述被测开关接收到开关信号的类型具体为：在控制所述第一开关闭合且所述第二开关断开的状态下，根据各个所述第一状态检测器件的状态确定各个所述信号采集装置对应的所述被测开关接收到开关信号的类型，并将其中数量大于1的开关信号的类型作为开关信号的检测类型。
18.优选地，所述信号采集装置还包括第三开关；
19.所述第三开关并联于所述第二状态检测器件；
20.所述控制装置还用于，判断能否通过控制所述第三开关闭合将所述第二状态检测器件由通电状态转换为不通电状态，并得到判断结果。
21.优选地，所述信号采集装置还包括第三二极管；
22.所述第三二极管的正极与所述第二开关的第二端连接，所述第三二极管的负极分别与所述第三状态检测器件的第一端、所述第一电阻的第一端以及所述第三开关的第一端连接。
23.优选地，所述第一开关、所述第二开关以及所述第三开关均为三极管。
24.优选地，所述第一状态检测器件为光电耦合器。
25.优选地，该开关信号采集设备还包括提示器；
26.则所述控制装置还用于控制所述提示器提示所述第一状态检测器件是否能够正常变换状态的判断结果。
27.优选地，所述提示器为显示器。
28.为解决上述技术问题，本发明还提供了一种开关信号采集系统，包括多个如上所述的开关信号采集设备；
29.其中，每个所述开关信号采集设备对应一个被测开关，且各个所述开关信号采集设备共用一个所述控制装置；
30.则所述控制装置还用于，在控制相邻的所述被测开关对应的所述开关信号采集设备中的第一状态检测器件处于不同的状态时，根据各个所述第一状态检测器件的实际状态，判断相邻的所述被测开关对应的所述开关信号采集设备间是否存在串扰，并得到判断结果。
31.本发明提供了一种开关信号采集设备，在第一开关闭合且第二开关断开的情况下，第一状态检测器件可以利用自身的状态反馈被测开关的通断状态，因此可以实现对于被测开关接收到开关信号类型的检测，在此基础之上，可以通过对第一开关以及第二开关
的通断控制，来判断第一状态检测器件是否能够正常变换状态，也即实现了对于第一状态检测器件的故障诊断，可以及时发现第一状态检测器件的故障，有利于提高开关信号检测的准确性。
32.本发明还提供了一种开关信号采集系统，具有如上开关信号采集设备相同的有益效果。
附图说明
33.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。
34.图1为本发明提供的一种开关信号采集设备的结构示意图；
35.图2为本发明提供的另一种开关信号采集设备的结构示意图。
具体实施方式
36.本发明的核心是提供一种开关信号采集设备，在对于被测开关接收到的开关信号类型进行检测的基础上，实现了对于第一状态检测器件的故障诊断，可以及时发现第一状态检测器件的故障，有利于提高开关信号检测的准确性；本发明的另一核心是提供一种包括上述开关信号采集设备的开关信号采集系统，在对于被测开关接收到的开关信号类型进行检测的基础上，实现了对于第一状态检测器件的故障诊断，可以及时发现第一状态检测器件的故障，有利于提高开关信号检测的准确性。
37.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
38.请参考图1，图1为本发明提供的一种开关信号采集设备的结构示意图，该开关信号采集设备包括：
39.电源1，用于提供电能；
40.第一端与电源1连接的第一开关2，用于通过其控制电源1的电能输出；
41.第一端与第一开关2的第二端连接的第一状态检测器件3，用于通过自身状态反馈自身所在回路是否通电；
42.第一端分别与第一状态检测器件3的第二端以及被测开关的第一端连接，第二端与被测开关的第二端共同接地的第二开关4；
43.分别与第一状态检测器件3、第一开关2以及第二开关4连接的控制装置5，用于在控制第一开关2闭合且第二开关4断开的状态下，根据第一状态检测器件3的状态确定被测开关接收到开关信号的类型；通过对第一开关2以及第二开关4的控制判断第一状态检测器件3是否能够正常变换状态。
44.具体的，考虑到如上背景技术中的技术问题，申请人欲设计一种既可以实现开关信号检测，也可以对自身期间故障进行诊断的开关信号采集设备，首先可以设计开关信号
的检测电路，这里涉及到的器件可以包括电源1、第一开关2以及第一状态检测器件3，在第一开关2闭合的情况下电源1便能够输出电能，此种情况下若被测开关处于闭合状态，那么第一状态检测器件3便可反映出回路导通的状态，反之，若被测开关处于断开状态，那么第一状态检测器件3便可以表现出回路不同电的状态，也即通过第一状态检测器件3的状态便可确定出被测开关接收到开关信号的类型。
45.具体的，可以看出第一状态检测器件3是直接反应开关信号类型的器件，其是否故障直接影响到开关信号的检测结果，因此本发明实施例中欲设计其诊断电路，具体的，通过对于第一开关2以及第二开关4的控制判断第一状态检测器件3是否能够正常变换状态，也即判断第一状态检测器件3是否能在两种状态(回路通电状态以及回路不通电状态)间变换，如果能，则代表其正常，如不能则代表其故障。
46.其中，对于第一开关2以及第二开关4的控制的具体方式可以为多种，例如可以首先控制第一开关2以及第二开关4均闭合，然后再控制第一开关2断开，此时可以判断第一状态检测器件3是否由回路通电状态转变到回路不通电状态，相应的还可以再次将第一开关2闭合，再判断第一状态检测器件3是否能够由回路不通电状态转变到回路通电状态，也即只要至少证明第一状态检测器件3能在两种状态间变换即可确定其正常。
47.具体的，控制装置5在进行判断后可以生成判断结果，以便工作人员根据判断结果进行相应处理。
48.本发明提供了一种开关信号采集设备，在第一开关闭合且第二开关断开的情况下，第一状态检测器件可以利用自身的状态反馈被测开关的通断状态，因此可以实现对于被测开关接收到开关信号类型的检测，在此基础之上，可以通过对第一开关以及第二开关的通断控制，来判断第一状态检测器件是否能够正常变换状态，也即实现了对于第一状态检测器件的故障诊断，可以及时发现第一状态检测器件的故障，有利于提高开关信号检测的准确性。
49.为了更好地对本发明实施例进行说明，请参考图2，图2为本发明提供的另一种开关信号采集设备的结构示意图，在上述实施例的基础上：
50.作为一种优选的实施例，该开关信号采集设备包括第二状态检测器件、旁路电阻以及第一电阻；
51.旁路电阻的第一端与被测开关的第一端连接，旁路开关的第二端与被测开关的第二端连接，第二状态检测器件的第一端分别与第一状态检测器件3的第二端、旁路电阻的第二端、被测开关的第二端以及第一电阻的第一端连接，第二状态检测器件的第二端与第一电阻的第二端共同接地；
52.控制装置5还用于，在控制第一开关2闭合，控制第二开关4以及第三开关均断开的状态下，根据第一状态检测器件3以及第二状态检测器件的状态确定出被测开关的接线是否断线。
53.具体的，在图2中，24v为电源1，c1为第一开关2，d1以及r1共同组成第一状态检测器件3，r2、r3、r5以及r6为限流电阻，c2为第二开关4，d1为第一二极管，d2为第二二极管，d3为第三二极管，r7为旁路电阻，q为被测开关，d2为第二状态检测器件，r4为第一电阻，c3为第三开关。
54.具体的，考虑到被测开关与开关信号采集设备的接线存在断线可能，一旦发生断
线，那么代表开关信号采集设备采集到的开关信号的类型也是错误的，为了提升开关信号采集的准确性，本发明实施例中可以对被测开关进行断线检测，因此加入了上述的第二状态检测器件、旁路电阻以及第一电阻，具体的测量原理为：“在仅控制第一开关2闭合时，被测开关的闭合与断开，以及断线三种状态下，第一状态检测器件3以及第二状态检测器件会呈现出不同的状态组合”，因此在仅控制第一开关2闭合时，通过第一状态检测器件3以及第二状态检测器件的状态组合便可以确定出被测开关是否断线，其中，在仅控制第一开关2闭合且被测开关闭合时，第一状态检测器件3为“回路通电状态”，而由于此时电流流经第二状态检测器件，因此第二状态检测器件同样为“回路通电状态”，在仅控制第一开关2闭合且被测开关断开时，由于此时电流流经旁路电阻以及第一电阻(第二状态检测器件的内阻非常大)，因此此时仅有第一状态检测器件3呈现“回路通电状态”，而在仅控制第一开关2闭合且被测开关的接线断线时，由于此时回路根本不会导通，因此第一状态检测器件3以及第二状态检测器件均会呈现“回路不通电状态”。
55.具体的，通过本发明实施例中的断线检测可以迅速准确地确定出断线故障，有利于采取及时修理并提高开关信号检测的准确性。
56.其中，本发明实施例中的断线检测流程可以周期性地进行执行。
57.作为一种优选的实施例，该开关信号采集设备包括三个信号采集装置；
58.每个信号采集装置包括第一开关2、第一状态检测器件3、第二状态检测器件、第一电阻以及第二开关4，还包括第一二极管以及第二二极管；
59.第一二极管的正极分别与第一状态检测器件3的第二端，以及第二开关4的第一端连接，第一二极管的负极分别与旁路电阻的第一端以及被测开关的第一端连接，第二二极管的正极与第二开关4的第二端连接，第二二极管的负极与第二状态检测器件的第一端连接；
60.则在控制第一开关2闭合且第二开关4断开的状态下，根据第一状态检测器件3的状态确定被测开关接收到开关信号的类型具体为：在控制第一开关2闭合且第二开关4断开的状态下，根据各个第一状态检测器件3的状态确定各个信号采集装置对应的被测开关接收到开关信号的类型，并将其中数量大于1的开关信号的类型作为开关信号的检测类型。
61.具体的，考虑到对于一个被测开关来说，其对应的开关信号采集设备的故障诊断工作只能间歇性的去执行，因此很有可能无法及时发现开关信号采集设备中的故障，因此为了提高对于被测开关的开关信号检测的准确性，本发明实施例中设计了三个信号采集装置，也即每个被测开关包括三系冗余的信号采集装置，如此一来，由于三系冗余的信号采集装置中，多个信号采集装置同时发生故障的概率非常低，因此本发明实施例中的控制装置5将三系冗余的信号采集装置反映出的数量大于1的开关信号的类型作为开关信号类型的检测结果，提高了开关信号检测的准确性。
62.其中，考虑到在设计三系冗余的信号采集装置后，为了防止各系之间的电流倒灌，本发明实施例中涉及了第一二极管以及第二二极管，提高了整个开关信号采集设备的安全性。
63.其中，图2中的二极管d4同样能够起到防止电流倒灌的作用。
64.作为一种优选的实施例，信号采集装置还包括第三开关；
65.第三开关并联于第二状态检测器件；
66.控制装置5还用于，判断能否通过控制第三开关闭合将第二状态检测器件由通电状态转换为不通电状态，并得到判断结果。
67.具体的，考虑到在为每个被测开关设计三系冗余的开关信号采集装置后，其他系的电流便可以流入第二状态检测器件，因此单单通过第一开关2以及第二开关4的控制不利于对第二状态检测器件进行故障诊断，因此本发明实施例中还涉及了第三状态检测器件，通过判断能否通过控制第三开关闭合将第二状态检测器件由“通电状态”转换为“不通电状态”，便可以根据判断结果判定第二状态检测器件是否存在故障，当然，也可以通过第一开关2、第二开关4以及第三开关的控制判断第二状态检测器件是否可以由“不通电状态”转换为“通电状态”，本发明实施例在此不做限定。
68.其中，同样的，本发明实施例中对于第二状态检测器件的诊断过程也可以周期性地进行，本发明实施例在此不做限定。
69.作为一种优选的实施例，信号采集装置还包括第三二极管；
70.第三二极管的正极与第二开关4的第二端连接，第三二极管的负极分别与第三状态检测器件的第一端、第一电阻的第一端以及第三开关的第一端连接。
71.具体的，为了防止接地端因为各种原因产生的大电压对开关信号采集装置中的各个器件造成冲击损坏，本发明实施例中还设置了第三二极管，提高了整个开关信号采集设备的安全性。
72.作为一种优选的实施例，第一开关2、第二开关4以及第三开关均为三极管。
73.具体的，三极管具有体积小、结构简单以及成本低等优点。
74.当然，除了三极管外，第一开关2、第二开关4以及第三开关还分为可以为其他类型，本发明实施例在此不做限定。
75.作为一种优选的实施例，第一状态检测器件3为光电耦合器。
76.具体的，光电耦合器具有隔离性好，体积小以及成本低等优点。
77.其中，光电耦合器的通电状态为输出高电平，而不通电状态则为不输出高电平。
78.具体的，第二状态检测器件同样可以为光电耦合器。
79.当然，除了光电耦合器外，第一状态检测器件3以及第二状态检测器件还可以分别为其他多种类型，本发明实施例在此不做限定。
80.作为一种优选的实施例，该开关信号采集设备还包括提示器；
81.则控制装置5还用于控制提示器提示第一状态检测器件3是否能够正常变换状态的判断结果。
82.具体的，为了便于工作人员及时发现开关信号采集装置中的第一状态检测器件3状态的故障状态，本发明实施例中的控制装置5可以控制提示器对判断结果进行提示。
83.当然，控制装置5还可以控制提示器对前述的各种判断结果进行提示，甚至还可以在判断结果为故障时控制报警器进行报警，本发明实施例在此不做限定。
84.作为一种优选的实施例，提示器为显示器。
85.具体的，显示器具有提示效果持久以及提示效果直观等优点。
86.当然，除了显示器外，提示器还可以为其他多种类型，本发明实施例在此不做限定。
87.为解决上述技术问题，本发明还提供了一种开关信号采集系统，包括多个如上的
开关信号采集设备；
88.其中，每个开关信号采集设备对应一个被测开关，且各个开关信号采集设备共用一个控制装置5；
89.则控制装置5还用于，在控制相邻的被测开关对应的开关信号采集设备中的第一状态检测器件3处于不同的状态时，根据各个第一状态检测器件3的实际状态，判断相邻的被测开关对应的开关信号采集设备间是否存在串扰，并得到判断结果。
90.具体的，考虑到在通过多个开关信号采集设备对对应的被测开关进行开关信号检测的过程中，相邻的被测开关对应的开关信号采集设备也相邻，那么相邻的开关信号采集设备间便存在很大的串扰可能，也即某个开关信号采集设备的状态检测器件的状态影响相邻的另一个开关信号采集设备中状态检测器件的状态，因此本发明实施例中可以在控制相邻的被测开关对应的开关信号采集设备中的第一状态检测器件3处于不同的状态时，根据各个第一状态检测器件3的实际状态，判断相邻的被测开关对应的开关信号采集设备间是否存在串扰，并得到判断结果，例如在控制相邻的a以及b两个开关信号采集设备中的第一状态检测器件3分别处于“通电状态”(a)以及“不通电状态”(b)时，但是此时发现开关信号采集设备b中的所有第一状态检测器件3均处于通电状态，那么则说明ab之间存在串扰。
91.其中，为了提高检测效果，可以按照“组内不存在相邻的开关信号采集设备，组间存在相邻的开关信号采集设备”的分组原则将所有的开关信号采集设备分为两组，如此一来，控制装置5便可以直接控制两组开关信号采集设备中的第一状态检测器件3分别处于不同的状态，并通过观察两组开关信号采集设备中各个第一状态检测器件3的实际状态，便可以判断是否存在串扰现象，提高了工作效率。
92.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
93.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。