[發(fā)明專利]一種開關(guān)通斷狀態(tài)隔離檢測裝置及方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310117167.1
• 申請日: 2013-04-07
• 公開（公告）號(hào): CN103235256A
• 公開（公告）日: 2013-08-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周金陵;顧倩;周林燕;王曉惠;褚澤帆;王東;盧苗;汪興岳
• 申請（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類號(hào): G01R31/327
• 分類號(hào): G01R31/327
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 朱小兵

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種新型的開關(guān)通斷狀態(tài)隔離檢測裝置及方法，適用于需要對開關(guān)通斷狀態(tài)進(jìn)行檢測的一般情況，屬于開關(guān)量信號(hào)的無源隔離檢測技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

開關(guān)信號(hào)是一種靜態(tài)狀態(tài)下的信號(hào)，與模擬信號(hào)不同的是，開關(guān)信號(hào)的信號(hào)變化不連續(xù)，只有0、1兩種狀態(tài)，是一種跳躍型的信號(hào)，故又稱之為脈沖信號(hào)，但其具有較好的抗干擾能力，所以廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代電子技術(shù)信號(hào)處理中。

在一般的工業(yè)現(xiàn)場中，距離較遠(yuǎn)的電氣設(shè)備、儀表、控制系統(tǒng)等之間進(jìn)行的信號(hào)傳輸往往存在著各類干擾，造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定甚至是誤操作。因此，在實(shí)際的測控系統(tǒng)應(yīng)用中，針對開關(guān)信號(hào)的狀態(tài)檢測，為了避免現(xiàn)場的干擾信號(hào)串入到系統(tǒng)中來，需要將開關(guān)通斷信號(hào)與電源進(jìn)行隔離。

目前常用的信號(hào)隔離技術(shù)主要分為磁隔離與光隔離兩大類，具體的應(yīng)用總的來講可以大致分為兩種情況：一、開關(guān)量信號(hào)采用光隔離；二、模擬量信號(hào)采用磁隔離。

光隔離在信號(hào)隔離上的應(yīng)用已經(jīng)比較成熟，常由光耦器件及其外圍電路組成。光耦合器能夠?qū)崿F(xiàn)信號(hào)的單向傳輸，抗干擾能力強(qiáng)，工作穩(wěn)定，傳輸效率高，適用于數(shù)字信號(hào)的隔離，但其主要缺點(diǎn)在于功耗比較大，且不能實(shí)現(xiàn)無源隔離。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有的開關(guān)信號(hào)隔離檢測技術(shù)的不足，消除對電源的依賴性，在無源情況下實(shí)現(xiàn)對開關(guān)通斷狀態(tài)的隔離檢測。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案：

一種開關(guān)通斷狀態(tài)隔離檢測裝置，包括信號(hào)發(fā)生器、適配電阻、單相變壓器、交流電壓表、待檢測開關(guān)，其中，所述信號(hào)發(fā)生器用于提供正弦交流信號(hào)源，該正弦交流信號(hào)源經(jīng)適配電阻輸出給單相變壓器；所述交流電壓表并聯(lián)于單相變壓器的一次側(cè)，并且與所述單相變壓器的一次側(cè)共接地；所述單相變壓器的二次側(cè)與待測開關(guān)并聯(lián)連接，待測開關(guān)的兩端與外圍電路連接。

作為本發(fā)明的一種開關(guān)通斷狀態(tài)隔離檢測裝置的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述信號(hào)發(fā)生器提供一振幅、頻率固定的正弦交流信號(hào)。

作為本發(fā)明的一種開關(guān)通斷狀態(tài)隔離檢測裝置的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述適配電阻用于調(diào)整信號(hào)發(fā)生器輸出給單相變壓器的電壓，其電阻值大小根據(jù)變壓器參數(shù)進(jìn)行適配選擇。

本發(fā)明還提出一種開關(guān)通斷狀態(tài)隔離檢測裝置的檢測方法，利用單相變壓器空載及短路時(shí)的電磁效應(yīng)，將開關(guān)通斷信號(hào)的狀態(tài)變化轉(zhuǎn)化為單相變壓器空載及短路時(shí)的典型電路情況，采用交流電壓表監(jiān)測單相變壓器一次側(cè)兩端的電壓大小，間接檢測出待測開關(guān)的通斷狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)開關(guān)通斷狀態(tài)的隔離檢測。

進(jìn)一步的，一種開關(guān)通斷狀態(tài)隔離檢測裝置的檢測方法，所述采用交流電壓表監(jiān)測單相變壓器一次側(cè)兩端的電壓大小，間接檢測出待測開關(guān)的通斷狀態(tài)具體表現(xiàn)為：

當(dāng)待測開關(guān)斷開時(shí)，單相變壓器的二次側(cè)空載，信號(hào)發(fā)生器輸入的電壓全部用于單相變壓器的一次側(cè)的功率消耗，單相變壓器的一次側(cè)兩端電壓為分壓后的電壓值；

當(dāng)待測開關(guān)閉合時(shí)，單相變壓器的二次側(cè)短路，由于單相變壓器的短路阻抗非常小，故而交流電壓表所測得單相變壓器的一次側(cè)兩端電壓值有明顯減小；

從觀察交流電壓表的示數(shù)變化即可知此時(shí)待測開關(guān)是處于斷開或者閉合狀態(tài)。

本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果：

本發(fā)明利用開關(guān)通斷信號(hào)的信號(hào)特性，通過電路等效來實(shí)現(xiàn)其信號(hào)的隔離檢測，系統(tǒng)功耗低且脫離光耦器件的束縛。同時(shí)在解決原有問題的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)無源隔離，減小干擾，提高了系統(tǒng)的可靠性，充分滿足現(xiàn)場實(shí)際測量的需要。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的原理框圖。

圖中標(biāo)號(hào)：1：信號(hào)發(fā)生器；2：適配電阻；3：單相變壓器；4：待檢測開關(guān)；5：交流電壓表；6：公共地。

圖2是本發(fā)明的當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)的電路等效圖。

圖3是本發(fā)明的當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)的電路簡化圖。

圖4是本發(fā)明的當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)的電路等效圖。

圖5是本發(fā)明的當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)的電路簡化圖。

圖6是本發(fā)明的當(dāng)開關(guān)斷開及閉合時(shí)變壓器一次側(cè)兩端的理想電壓變化圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說明：

如圖1所示，本發(fā)明的開關(guān)通斷狀態(tài)隔離檢測電路組成包括：信號(hào)發(fā)生器1、適配電阻2、單相變壓器3、待測開關(guān)4、交流電壓表5。其中：

信號(hào)發(fā)生器1，為系統(tǒng)提供正弦交流信號(hào)源。