一种三相交流电的输出状态检测电路及检测方法与流程

1.本公开一般涉及电气领域，具体涉及航空电气领域，尤其涉及一种三相交流电的输出状态检测电路及检测方法。


背景技术：

2.三相交流电一般是负载的供电来源，通常需要通过电子设备对三相交流电进行接通、断开的控制，以实现负载特定的功能。当负载功能无法实现时，电子设备或者负载失效均可导致工作回路无法正常工作，由于负载和电子设备串接在工作回路中，无法快速判断哪一部分除了问题。
3.因此要求电子设备具备快速定位能力，帮助操作人员快速判断哪一部分出现问题，为下一步工作提供快速帮助，并且保证定位的准确性和可靠性。


技术实现要素：

4.鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种三相交流电的输出状态检测电路及检测方法。
5.第一方面，一种三相交流电的输出状态检测电路，包括：驱动电路，包括继电器k1和光mos继电器u4；其中，所述光mos继电器u4一端与cpu控制信号连接，所述光mos继电器u4另一端与继电器连接；所述继电器k1的输入端与三相交流电的输入连接；用于三相交流电的通断控制；电流采集电路，包括电流传感器，所述电流传感器输入端与继电器k1输出端连接，所述电流传感器与cpu连接；用于实时采集电路中的电流信号；电压采集电路，包括光电耦合器d1，所述光电耦合器d1输入端与电流传感器输出端连接，所述光电耦合器d1输出端与cpu连接；用于实时采集电路中的电压信号。
6.根据本技术实施例提供的技术方案，所述继电器k1的2、5、8脚分别与三相交流电输入连接；继电器k1的x1脚与整流二极管v7的2脚连接，继电器k1的x2脚与整流二极管v7的1脚连接；整流二极管v7的1脚与dc28v直流电源连接；整流二极管v7的2脚与光mos继电器u4的8脚连接，光mos继电器u4的8脚和5脚连接，光mos继电器u4的7脚和6脚连接，光mos继电器u4的6脚与dc28v直流地连接，光mos继电器u4的3脚与cpu发出的电压控制信号连接，光mos继电器u4的2脚与电阻r7的2脚连接，电阻r7的1脚与vcc连接。
7.根据本技术实施例提供的技术方案，所述电流采集电路包括电流传感器u1，电流传感器u2，电流传感器u3；电流传感器u1、电流传感器u2、电流传感器u3均为1脚与2脚连接，5脚与7脚连接，其中，继电器k1的1脚与电流传感器u3的1脚连接，继电器k1的4脚与电流传感器u2的1脚连接，继电器k1的7脚与电流传感器u1的1脚连接；电流传感器u1的12脚与cpu连接，电流传感器u2的12脚与cpu连接，电流传感器u3的12脚与cpu连接；电流传感器u1的10脚与电容c4的1脚连接，电流传感器u1的15脚与电容c4的2脚连接，电容c4的1脚与vcc连接，电容c6的2脚与信号地连接；电流传感器u2的10脚与电容c5的1脚连接，电流传感器u2的15脚与电容c5的2脚连接，电容c5的1脚与vcc连接，电容c5的2脚与信号地连接；电流传感器u3
的10脚与电容c6的1脚连接，电流传感器u3的15脚与电容c6的2脚连接，电容c6的1脚与vcc连接，电容c6的2脚与信号地连接。
8.根据本技术实施例提供的技术方案，所述电压采集单路还包括二极管v1～v6、电容c1～c3、电阻r1～r6、阻排rn1；其中，电流传感器u1的7脚与整流二极管v1的1脚连接，电流传感器u2的7脚与整流二极管v3的1脚连接，电流传感器u3的7脚与整流二极管v3的1脚连接；整流二极管v1的2脚与电阻r1的1脚连接，电阻r1的2脚与电容c1的1脚连接，电容c1的1脚与电阻r4的1脚连接，电阻r4的2脚与光电耦合器d1的1脚连接，光电耦合器d1的2脚与电容c1的2脚连接，电容c1的2脚与整流二极管v2的1脚连接，整流二极管v2的2脚与电压中线连接，光电耦合器d1的16脚与阻排rn1的2脚连接，光电耦合器d1的15脚与信号地连接；整流二极管v3的2脚与电阻r2的1脚连接，电阻r2的2脚与电容c2的1脚连接，电容c2的1脚与电阻r5的1脚连接，电阻r5的2脚与光电耦合器d1的3脚连接，光电耦合器d1的4脚与电容c2的2脚连接，电容c2的2脚与整流二极管v4的1脚连接，整流二极管v4的2脚与电压中线连接，光电耦合器d1的14脚与阻排rn1的3脚连接，光电耦合器d1的13脚与信号地连接；整流二极管v5的2脚与电阻r3的1脚连接，电阻r3的2脚与电容c3的1脚连接，电容c3的1脚与电阻r6的1脚连接，电阻r6的2脚与光电耦合器d1的5脚连接，光电耦合器d1的6脚与电容c3的2脚连接，电容c3的2脚与整流二极管v6的1脚连接，整流二极管v6的2脚与电压中线连接，光电耦合器d1的12脚与阻排rn1的4脚连接，光电耦合器d1的11脚与信号地连接；阻排rn1的1脚与+5v连接，阻排rn1的2脚与cpu连接，阻排rn1的3脚与cpu连接，阻排rn1的4脚与cpu连接。
9.根据本技术实施例提供的技术方案，所述三相交流电为ac115v三相交流电；所述电压中线为115v中线。
10.第二方面，提供一种三相交流电的输出状态检测方法，采用前文所述的三相交流电的输出状态检测电路完成检测，包括如下步骤：
11.采集电流信号和电压信号；所述电流信号包括a相电流信号(ai)，b相电流信号(bi)，c相电流信号(ci)；所述电压信号包括a相电压信号(au)，b相电压信号(bu)，c相电压信号(cu)；
12.定义输出状态为[ai,bi,ci,au,bu,cu]；
[0013]
将输出状态划分为第一状态、第二状态和第三状态；所述第一状态包括：
[0014]
[ai≠0,bi≠0,ci≠0,au＝0,bu＝0,cu＝0]，
[0015]
[ai＝0,bi＝0,ci＝0,au＝1,bu＝1,cu＝1]；
[0016]
所述第二状态包括:
[0017]
[ai＝0,bi≠0,ci≠0,au＝1,bu＝0,cu＝0]，
[0018]
[ai≠0,bi＝0,ci＝0,au＝0,bu＝1,cu＝1]，
[0019]
[ai≠0,bi＝0,ci≠0,au＝0,bu＝1,cu＝0]，
[0020]
[ai＝0,bi≠0,ci＝0,au＝1,bu＝0,cu＝1]，
[0021]
[ai≠0,bi≠0,ci＝0,au＝0,bu＝0,cu＝1]，
[0022]
[ai＝0,bi＝0,ci≠0,au＝1,bu＝1,cu＝0]；
[0023]
所述第三状态包括:
[0024]
[ai＝0,bi≠0,ci,au＝0,bu＝0,cu＝0]，
[0025]
[ai≠0,bi＝0,ci,au＝1,bu＝1,cu＝1]，
[0026]
[ai≠0,bi＝0,ci,au＝0,bu＝0,cu＝0]，
[0027]
[ai＝0,bi≠0,ci,au＝1,bu＝1,cu＝1]，
[0028]
[ai≠0,bi≠0,ci,au＝0,bu＝0,cu＝0]，
[0029]
[ai＝0,bi＝0,ci,au＝1,bu＝1,cu＝1]；
[0030]
判断当前输出状态，若为第一状态，则电子设备和负载均为正常工作状态；若为第二状态，则电子设备异常；若为第三状态，则负载异常。
[0031]
根据本技术提供的技术方案，若判断为第二状态，则对电子设备进行隔离；若判断为第三状态，则对负载进行隔离。
[0032]
根据本技术提供的技术方案，采集电流信号和电压信号的采集方式包括上电bit、周期bit以及维护bit；所述上电bit为一通电即开始采集；所述周期bit每隔预设时间采集一次；所述维护bit为工作人员检修时手动启动采集。
[0033]
本发明的有益效果：
[0034]
本发明设置了驱动电路，电流采集电路和电压采集电路，采集交流电的电流和电压，实现三相交流电输出状态自我检测，且电路涉及的计算过程简单可靠，无特殊元器件，适用范围比较广；采用交流电电流和交流电电压组合判断三相交流电的输出状态，快速判断故障位置是电子设备还是负载，帮助工作人员快速精确定位故障位置。
附图说明
[0035]
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0036]
图1为电子设备和负载串联结构示意图；
[0037]
图2为本技术所述的驱动电路的电路结构示意图；
[0038]
图3为本技术所述的电流采集电路的电路结构示意图；
[0039]
图4为本技术所述的电压采集电路的电路结构示意图。
具体实施方式
[0040]
下面结合附图和实施例对本技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
[0041]
需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
[0042]
实施例一
[0043]
ac115v三相交流电是机上负载的重要供电来源。
[0044]
如图1所示，电子设备包括控制设备、cpu以及检测电路。
[0045]
ac115v三相交流电输入与控制设备输入端连接，控制设备输出端与检测电路和负载连接，检测电路输出端与cpu连接，cpu控制信号通过控制设备与检测电路输入端连接。
[0046]
由于电子设备和负载串接在电路中，这就导致机组人员无法快速定位故障位置，随着飞机智能化要求的进一步提高，要求电子设备具备快速定位能力，为机组人员下一步操作提供快速帮助，并且该定位工作对准确性、可靠性等要求较高。
[0047]
一种三相交流电的输出状态检测电路，包括：驱动电路，包括继电器k1和光mos继电器u4；其中，所述光mos继电器u4一端与cpu控制信号连接，所述光mos继电器u4另一端与继电器连接；所述继电器k1的输入端与三相交流电的输入连接；用于三相交流电的通断控制；电流采集电路，包括电流传感器，所述电流传感器输入端与继电器k1输出端连接，所述电流传感器与cpu连接；用于实时采集电路中的电流信号；电压采集电路，包括光电耦合器d1，所述光电耦合器d1输入端与电流传感器输出端连接，所述光电耦合器d1输出端与cpu连接；用于实时采集电路中的电压信号。
[0048]
具体地，本发明应用于航空ac115v三相交流电的输出状态检测电路。可以理解的是，所述驱动电路为继电器驱动电路，所述电流采集电路为交流电电流采集电路，所述电压采集电路为交流电输出电压采集电路。采用交流电电流采集和输出电压采集组合判断实现ac115v三相交流电的输出状态自检测，正常状态包括两种：
①
交流电流为0，交流输出电压为0；
②
交流电流不为0，交流输出电压为115v。异常状态包括两种：
①
交流电流为0，交流输出电压为115v；
②
交流电流不为0，交流输出电压为0。通过上述判断逻辑可对ac115v三相交流电输出状态进行检测。且电路涉及的计算过程简单可靠，无特殊元器件，适用范围比较广。
[0049]
在本技术一实施方式中，所述继电器k1的2、5、8脚分别与三相交流电输入连接，继电器k1的x1脚与整流二极管v7的2脚连接，继电器k1的x2脚与整流二极管v7的1脚连接；整流二极管v7的1脚与dc28v直流电源连接；整流二极管v7的2脚与光mos继电器u4的8脚连接，光mos继电器u4的8脚和5脚连接，光mos继电器u4的7脚和6脚连接，光mos继电器u4的6脚与dc28v直流地连接，光mos继电器u4的3脚与cpu发出的115v控制信号连接，光mos继电器u4的2脚与电阻r7的2脚连接，电阻r7的1脚与vcc连接。
[0050]
请参考图2所示，所述继电器驱动电路包括继电器k1、二极管v7、电阻r7、光mos继电器u4，所述继电器k1为交流继电器，实现三相交流电的通断控制，所述二极管v7为整流二极管，在k1内部线圈断开时，可对其产生的反相电动势提供泄放回路。所述继电器u4为光mos继电器，可为k1提供控制信号，r7为电阻，用以为光mos继电器输入端导通进行限流。
[0051]
cpu向光mos继电器u4发出控制信号，光mos继电器u4输入端导通，进而使得其后端电路接通，向继电器k1线圈输出28vgnd信号，继电器k1线圈接通进而动作，ac115v电压成功接入。
[0052]
在本技术一实施方式中，所述电流采集电路包括电流传感器u1，电流传感器u2，电流传感器u3；电流传感器u1、电流传感器u2、电流传感器u3均为1脚与2脚连接，5脚与7脚连接，其中，继电器k1的1脚与电流传感器u3的1脚连接，继电器k1的4脚与电流传感器u2的1脚连接，继电器k1的7脚与电流传感器u1的1脚连接；电流传感器u1的12脚与cpu连接，电流传感器u2的12脚与cpu连接，电流传感器u3的12脚与cpu连接；电流传感器u1的10脚与电容c4的1脚连接，电流传感器u1的15脚与电容c4的2脚连接，电容c4的1脚与vcc连接，电容c6的2脚与信号地连接；电流传感器u2的10脚与电容c5的1脚连接，电流传感器u2的15脚与电容c5的2脚连接，电容c5的1脚与vcc连接，电容c5的2脚与信号地连接；电流传感器u3的10脚与电容c6的1脚连接，电流传感器u3的15脚与电容c6的2脚连接，电容c6的1脚与vcc连接，电容c6的2脚与信号地连接。
[0053]
请参考图3所示，交流电电流采集电路包括电流传感器u1～u3、电容c4～c6，所述
电容c4～c6分别为电流传感器u1～u3供电端口滤波电容，电流传感器u1～u3串接在交流电回路中，可对回路电流进行实时采集，并将采集结果进行调理后输出至cpu从而对交流电回路电流值进行判断。
[0054]
在本技术一实施方式中，所述电压采集单路还包括二极管v1～v6、电容c1～c3、电阻r1～r6、阻排rn1；其中，电流传感器u1的7脚与整流二极管v1的1脚连接，电流传感器u2的7脚与整流二极管v3的1脚连接，电流传感器u3的7脚与整流二极管v3的1脚连接；整流二极管v1的2脚与电阻r1的1脚连接，电阻r1的2脚与电容c1的1脚连接，电容c1的1脚与电阻r4的1脚连接，电阻r4的2脚与光电耦合器d1的1脚连接，光电耦合器d1的2脚与电容c1的2脚连接，电容c1的2脚与整流二极管v2的1脚连接，整流二极管v2的2脚与115v中线连接，光电耦合器d1的16脚与阻排rn1的2脚连接，光电耦合器d1的15脚与信号地连接；整流二极管v3的2脚与电阻r2的1脚连接，电阻r2的2脚与电容c2的1脚连接，电容c2的1脚与电阻r5的1脚连接，电阻r5的2脚与光电耦合器d1的3脚连接，光电耦合器d1的4脚与电容c2的2脚连接，电容c2的2脚与整流二极管v4的1脚连接，整流二极管v4的2脚与115v中线连接，光电耦合器d1的14脚与阻排rn1的3脚连接，光电耦合器d1的13脚与信号地连接；整流二极管v5的2脚与电阻r3的1脚连接，电阻r3的2脚与电容c3的1脚连接，电容c3的1脚与电阻r6的1脚连接，电阻r6的2脚与光电耦合器d1的5脚连接，光电耦合器d1的6脚与电容c3的2脚连接，电容c3的2脚与整流二极管v6的1脚连接，整流二极管v6的2脚与115v中线连接，光电耦合器d1的12脚与阻排rn1的4脚连接，光电耦合器d1的11脚与信号地连接；阻排rn1的1脚与+5v连接，阻排rn1的2脚与cpu连接，阻排rn1的3脚与cpu连接，阻排rn1的4脚与cpu连接。
[0055]
请参考图4所示，交流电输出电压采集电路包括光电耦合器d1、二极管v1～v6、电容c1～c3、电阻r1～r6、阻排rn1，所述二极管v1～v6为光电耦合器输入端整流二极管，与电容c1～c3充电电容和电阻r1～r6共同作用组成整流电路，使得在光电耦合器d1输入端产生电流，进而使输出端导通，通过阻排rn1上拉后，可将状态信号输出至cpu从而对输出电压状态进行判断。
[0056]
本发明应用在航空ac115v三相交流电输出状态检测中，检测效果良好，可对故障位置进行快速精确定位，有效隔离故障，为机组人员操作提供指导作用，具有良好的推广价值。
[0057]
实施例二
[0058]
一种三相交流电的输出状态检测方法，采用前文所述的三相交流电的输出状态检测电路完成检测，包括如下步骤：
[0059]
采集电流信号和电压信号；所述电流信号包括a相电流信号(ai)，b相电流信号(bi)，c相电流信号(ci)；所述电压信号包括a相电压信号(au)，b相电压信号(bu)，c相电压信号(cu)；
[0060]
定义输出状态为[ai,bi,ci,au,bu,cu]；
[0061]
将输出状态划分为第一状态、第二状态和第三状态；所述第一状态包括：
[0062]
[ai≠0,bi≠0,ci≠0,au＝0,bu＝0,cu＝0]，
[0063]
[ai＝0,bi＝0,ci＝0,au＝1,bu＝1,cu＝1]；
[0064]
所述第二状态包括:
[0065]
[ai＝0,bi≠0,ci≠0,au＝1,bu＝0,cu＝0]，
[0066]
[ai≠0,bi＝0,ci＝0,au＝0,bu＝1,cu＝1]，
[0067]
[ai≠0,bi＝0,ci≠0,au＝0,bu＝1,cu＝0]，
[0068]
[ai＝0,bi≠0,ci＝0,au＝1,bu＝0,cu＝1]，
[0069]
[ai≠0,bi≠0,ci＝0,au＝0,bu＝0,cu＝1]，
[0070]
[ai＝0,bi＝0,ci≠0,au＝1,bu＝1,cu＝0]；
[0071]
所述第三状态包括:
[0072]
[ai＝0,bi≠0,ci,au＝0,bu＝0,cu＝0]，
[0073]
[ai≠0,bi＝0,ci,au＝1,bu＝1,cu＝1]，
[0074]
[ai≠0,bi＝0,ci,au＝0,bu＝0,cu＝0]，
[0075]
[ai＝0,bi≠0,ci,au＝1,bu＝1,cu＝1]，
[0076]
[ai≠0,bi≠0,ci,au＝0,bu＝0,cu＝0]，
[0077]
[ai＝0,bi＝0,ci,au＝1,bu＝1,cu＝1]；
[0078]
判断当前输出状态，若为第一状态，则电子设备和负载均为正常工作状态；若为第二状态，则电子设备异常；若为第三状态，则负载异常。
[0079]
进一步的，若判断为第二状态，则对电子设备进行隔离；若判断为第三状态，则对负载进行隔离。
[0080]
进一步的，采集电流信号和电压信号的采集方式包括上电bit、周期bit以及维护bit；所述上电bit为一通电即开始采集；所述周期bit每隔预设时间采集一次；所述维护bit为工作人员检修时手动启动采集。
[0081]
因此可以自动设置为上电bit、周期bit，并确定周期bit的采集周期，例如每隔50ms运行一次检测程序；维护bit则方便工作人员检修，操作更加灵活。
[0082]
表1为航空ac115v三相交流电输出状态检测表，为安装好检测电路后，在航空ac115v三相交流电中即工作电压为115v下检测数值。
[0083]
表1中，ai,bi,ci输出为电压信号，2.5v对应10a；au,bu,cu输出为离散信号0或1。
[0084]
表1航空ac115v三相交流电输出状态检测表
[0085][0086]
第一状态即正常情况下，有交流电输出需求有输出，无交流电输出需求无输出；第二或者第三状态即异常情况下，有交流电输出需求却未输出，无交流电输出需求却有输出；采用交流电电流和交流电电压组合判断三相交流电的输出状态，快速判断故障位置是电子设备还是负载，帮助工作人员快速精确定位故障位置。
[0087]
以上描述仅为本技术的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本技术中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本技术中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。