[實用新型]一種開關信號的無源隔離檢測裝置

有效

• 申請號: 201320169076.8
• 申請日: 2013-04-07
• 公開（公告）號: CN203217053U
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 周林燕;周金陵;顧倩;王曉惠;褚澤帆;王東;盧苗;汪興岳
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01R31/327
• 分類號: G01R31/327
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 朱小兵

技術領域

本實用新型涉及一種新型的開關信號無源隔離檢測裝置，適用于需要對開關信號狀態進行檢測的一般情況，屬于開關量信號的無源隔離檢測技術領域。

背景技術

開關信號又叫做開光量信號，是一種數字信號，與模擬信號不同的是，開關信號的信號變化不連續，只有0、1兩種狀態，是一種跳躍型的信號，故又稱之為脈沖信號，但其具有較好的抗干擾能力，所以廣泛應用于現代電子技術信號處理中。

在一般的工業現場中，距離較遠的電氣設備、儀表、控制系統等之間進行的信號傳輸往往存在著各類干擾，造成系統的不穩定甚至是誤操作。因此，在實際的測控系統應用中，針對開關信號的狀態檢測，為了避免現場的干擾信號串入到系統中來，需要將開關信號與電源進行隔離。

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

光隔離在信號隔離上的應用已經比較成熟，常由光耦器件及其外圍電路組成。光耦合器能夠實現信號的單向傳輸，抗干擾能力強，工作穩定，傳輸效率高，適用于數字信號的隔離，但其主要缺點在于功耗比較大，且不能實現無源隔離。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是：克服現有的開關信號隔離檢測技術的不足，消除對電源的依賴性，在無源情況下實現對開關信號的隔離檢測。

本實用新型為解決上述技術問題采用以下技術方案：

一種開關信號的無源隔離檢測裝置，包括信號發生器、適配電阻、單相變壓器、交流電壓表、待檢測開關，其中，所述信號發生器用于提供正弦交流信號源，該正弦交流信號源經適配電阻輸出給單相變壓器；所述交流電壓表并聯于單相變壓器的一次側，并且與所述單相變壓器的一次側共接地；所述單相變壓器的二次側與待測開關并聯連接，待測開關的兩端與外圍電路連接。

作為本實用新型的一種開關信號的無源隔離檢測裝置的進一步優選方案，所述信號發生器提供一振幅、頻率固定的正弦交流信號。

作為本實用新型的一種開關信號的無源隔離檢測裝置的進一步優選方案，所述適配電阻用于調整信號發生器輸出給單相變壓器的電壓，其電阻值大小根據變壓器參數進行適配選擇。

本實用新型利用單相變壓器空載及短路時的電磁效應，將開關信號的狀態變化轉化為單相變壓器空載及短路時的典型電路情況，采用交流電壓表監測單相變壓器一次側兩端的電壓大小，間接檢測出待測開關的通斷狀態，實現開關信號的無源隔離檢測。

具體表現為：

當待測開關斷開時，單相變壓器的二次側空載，信號發生器輸入的電壓全部用于單相變壓器的一次側的功率消耗，單相變壓器的一次側兩端電壓為分壓后的電壓值；

當待測開關閉合時，單相變壓器的二次側短路，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兩端電壓值有明顯減??；

從觀察交流電壓表的示數變化即可知此時待測開關是處于斷開或者閉合狀態。

本實用新型采用以上技術方案與現有技術相比，具有以下技術效果：

本實用新型利用開關信號的信號特性，通過電路等效來實現其信號的隔離檢測，系統功耗低且脫離光耦器件的束縛。同時在解決原有問題的基礎上實現無源隔離，減小干擾，提高了系統的可靠性，充分滿足現場實際測量的需要。

附圖說明

圖1是本實用新型的原理框圖。

圖中標號：1：信號發生器；2：適配電阻；3：單相變壓器；4：待檢測開關；5：交流電壓表；6：公共地。

圖2是本實用新型的當開關斷開時的電路等效圖。

圖3是本實用新型的當開關斷開時的電路簡化圖。

圖4是本實用新型的當開關閉合時的電路等效圖。

圖5是本實用新型的當開關閉合時的電路簡化圖。

圖6是本實用新型的當開關斷開及閉合時變壓器一次側兩端的理想電壓變化圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型的技術方案做進一步的詳細說明：

如圖1所示，本實用新型的一種開關信號的無源隔離檢測裝置組成包括：信號發生器1、適配電阻2、單相變壓器3、待測開關4、交流電壓表5。其中：

信號發生器1，為系統提供正弦交流信號源。

適配電阻2，選用適合電路的電阻值，主要用于限制信號源輸出給單相變壓器的電壓，既保證單相變壓器3的正常工作又不致使變壓器中電流過大，損壞變壓器。

單相變壓器3，是系統的核心，利用其空載和短路時的電磁效應，實現開關狀態檢測。

待測開關4，與相關外圍電路連接。