[發明專利]無源觸點檢測裝置及方法

在審

• 申請號: 201210506497.5
• 申請日: 2012-11-30
• 公開（公告）號: CN103852676A
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發明（設計）人: 包章堯;陳嘉;張紅申;吳笛
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: G01R31/02
• 分類號: G01R31/02
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 李慧

技術領域

本發明涉及一種用于檢測無源觸點狀態的檢測裝置，尤其涉及一種用于無源觸點的隔離檢測裝置及方法。

背景技術

有源觸點（wet?contact）和無源觸點（dry?contact）是工業領域常見的應用。所謂有源觸點是指觸點的導通與否關系到回路中是否有電源供電。例如，墻壁上的開關即為有源觸點，當墻壁上的開關導通時即可為例如室內燈提供220V電源。相反，所謂無源觸點是指其導通與否與回路中是否有電源供電無關，其導通或關斷僅用于指示現場的某一開關量的狀態。這個現場開關量的狀態可由例如主系統通過檢測無源觸點的信號來獲得。例如，火警報警器的按鈕，當該按鈕被按下時其僅僅導通一個電回路而不為該回路提供電壓，且火警系統可檢測到按鈕是否被按下的開關狀態。

無源觸點在工業場合中的應用越來越多。例如，無源觸點可以包括但不限于限位開關、行程開關、腳踏開關、旋轉開關、溫度開關、液位開關、各種按鍵（例如即停按鈕），以及各種傳感器輸出（如：水浸傳感器、火災報警傳感器、玻璃破碎、振動、煙霧和凝結傳感器等等。無源觸點的另一個實際應用例子是在漏電保護器（RCD）中的外部觸發功能。也就是說，RCD提供一個外部輸入端，操作人員在必要（電氣故障預警）時可以利用該外部輸入端手動地觸發RCD執行脫扣動作，而不考慮RCD是否實際檢測到了漏電狀況，并由此人工斷開供電線路。

為了避免電氣故障對設備或人員的損傷，在大部分應用場合中都需要將無源觸點所在回路與供電回路隔離開來。這就需要無源觸點檢測裝置能夠實現可靠的隔離。

在申請號為201110108596.3的中國專利申請中公開了一種簡單的隔離檢測裝置100，如圖1所示。在圖1中，無源觸點S1所在回路的電源VCC1與帶MCU（微控制單元）的主系統的電源VCC2之間采用電源隔離部件110（例如，AC-DC隔離電源或DC-DC隔離電源等）。無源觸點S1所在回路與主系統所在回路之間通過光耦120實現了信號隔離。在運行時，圖1中的無源觸點S1導通，則按照圖1所示，主系統側的MCU檢測到例如低電平；無源觸點S1斷開，則主系統側的MCU檢測到例如高電平。這樣，無源觸點和主系統之間就通過電源隔離部件和光耦實現了較為可靠的電隔離。

發明內容

本發明的一個目的旨在提供一種無源觸點隔離檢測裝置，其能夠以較小的體積實現可靠的電隔離。本發明的另一個目的旨在提供一個更低成本、更小體積的無源觸點隔離檢測裝置。

為實現上述目的，本發明提出一種用于無源觸點的檢測裝置，包括：一隔離變壓器；一無源觸點，其串聯在所述隔離變壓器副邊的回路中；一驅動電路，其連接在所述隔離變壓器原邊的回路中，用于向所述隔離變壓器提供交替變化的直流電流；一檢測電路，耦合在所述隔離變壓器原邊，用于響應于所述隔離變壓器原邊的等效阻抗變化，輸出用于指示所述無源觸點是導通狀態，還是關斷狀態的電平。優選地，所述隔離變壓器連接有續流二極管，其連接在隔離變壓器的原邊兩端。

采用本發明提出的檢測裝置，可以用單個的隔離變壓器來替代之前所使用的電源隔離裝置和信號隔離裝置，而且由于隔離變壓器在體積上小于電源隔離裝置，因而本發明提出的檢測裝置在保證相同的可靠隔離的前提下在體積上具有明顯優勢。此外，由于本發明提出的檢測裝置沒有使用電源隔離裝置，因而在成本上也同樣具有優勢。

在本發明一個實施例中，所述檢測電路包括：閾值判斷電路，用于在檢測到所述隔離變壓器的原邊電壓的幅度大于一個預定閾值時輸出有效電平；指示電平輸出電路，響應于所述閾值判斷電路的所述有效電平，而輸出第一電平值，該第一電平值指示出所述無源觸點處于斷開狀態，否則輸出第二電平值，該第二電平值指示出所述無源觸點處于閉合狀態。

在本發明中，由于考慮到隔離變壓器副邊等效阻抗對原邊等效阻抗的影響，因而可以在提供交變方波電流的情況下，方便地采用判斷原邊電壓幅度的方式來確定原邊等效阻抗的變化。

在本發明另一個實施例中，所述檢測電路還包括：單向導通電路，其在隔離變壓器原邊電壓方向與所述單向導通電路同向時導通，否則截止；其中，所述閾值判斷電路連接在所述單向導通電路的下游；而且所述指示電平輸出電路包括：開關電路，用于響應于所述閾值判斷電路的所述有效電平而導通，否則截止。充放電電路，響應于所述開關電路的導通而放電，響應于所述開關電路的截止而充電，其中所述輸出的第一電平值和第二電平值為所述充放電電路的輸出，且所述充放電電路的放電時間快于充電時間。