電氣迴路接點故障檢測裝置的製作方法
2023-10-04 07:11:34
專利名稱：電氣迴路接點故障檢測裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電路故障檢測設備，特別涉及一種適於對電氣控制迴路接點異動故障進行檢測的裝置。
背景技術：
電氣控制迴路通常由若干開閉接點(例如各類開關的輔助觸點、繼電器的接點等)、電磁線圈(例如繼電器、接觸器等)以及控制電源構成，其中，開閉接點可通過串聯或並聯連接成不同的邏輯迴路，從而實現各類自動控制。
開閉接點異動故障是電氣控制系統中最為常見的故障，通常可分為硬故障和軟故障兩種類型。所謂硬故障，是指那些發生後故障點不會自動消除的故障，對於該類故障，只要利用萬用表之類的檢測設備對迴路的通斷情況、接點的開閉情況進行逐一檢查，即可查找到故障點，因此檢測難度較小，工作量也不大。所謂軟故障，是指那些發生後故障點自動消除的故障，該類故障又稱之為「幽靈」故障，對於該類故障，由於具有隨機發生的特點，因此故障點很難捕捉，給原因查找帶來很多的困難。
發明內容
本實用新型的目的是提供一種電氣迴路接點故障檢測裝置，該裝置通過對可能發生異動的接點或接點組進行監視和記錄，從而捕捉出發生軟硬異動故障的被檢測接點。
本實用新型的上述目的通過以下技術方案實現一種電氣迴路接點故障檢測裝置，包含JK觸發器，其J端和K端保持高電平信號輸入；第一與非門電路，其輸入端接收電氣迴路接點的異動信號；第一電子開關，其控制端連接至所述JK觸發器的Q端並且輸入端連接至所述第一與非門電路的輸出端；第二電子開關，其控制端連接至所述JK觸發器的Q非端並且輸入端連接至所述第一與非門的輸入端；RS觸發器，其S端連接至所述第一和第二電子開關的輸出端，R端連接至恆壓源並經第一復位開關接地，Q端輸出報警信號。
比較好的是，在上述電氣迴路接點故障檢測裝置中，進一步包含整流電路，其輸入端與待測的開閉接點相連；第一開關電路，其控制端與所述整流電路的輸出端正極相連；光電耦合電路，其輸入端連接至所述第一開關電路的輸出端，輸出端連接至所述第一與非門電路的輸入端。更好的是，所述整流電路為單向橋式整流器，所述第一開關電路包含三極體，其基極經電阻連接至所述單向橋式整流器的輸出端正極並經反接的穩壓二極體接地，其集電極連接至所述單向橋式整流器的所述輸出端正極，其發射極經一個二極體連接至光電耦合電路的輸入端。
比較好的是，在上述電氣迴路接點故障檢測裝置中，進一步包括時鐘脈衝信號發生電路，其輸出端連接至所述JK觸發器的CLK端，並且包含串聯在迴路內的第二復位開關。
比較好的是，在上述電氣迴路接點故障檢測裝置中，進一步包含第二與非門電路、第二開關電路和雙色發光二極體，所述第二與非門電路的輸入端連接至所述RS觸發器的S端，輸出端連接至所述第二開關電路的控制端，所述雙色發光二極體的其中一個連接至所述RS觸發器的Q端而另一個連接至所述第二開關電路的輸出端。
本實用新型的電氣迴路接點故障檢測裝置利用RS觸發器的鎖存功能，因此可以確保捕捉到被檢測接點的各種軟硬異動故障。此外，上述檢測裝置的結構緊湊，所需元器件數量少，因此一方面提高了檢測可靠性，另一方面又降低了檢測成本。
圖1為按照本實用新型較佳實施例的電氣迴路接點故障檢測裝置的電氣原理圖。
具體實施方式
根據電路理論和電磁原理，在二次迴路中，當迴路處於通路狀態時，額定電壓加載於繼電器線圈兩端，構成迴路的每個串聯接點都處於閉合狀態，此時每個閉合接點兩端的電位差都為零，當其中某一個接點開斷時，繼電器線圈將失去勵磁，與此同時開斷接點的兩端將產生一個上升沿的脈衝電壓。相反，當迴路處於斷路狀態時，繼電器線圈兩端就沒有電壓，此時迴路中至少有一個接點處於斷開狀態，如果某接點閉合動作能給線圈施加勵磁，則在該接點閉合前，接點兩端的電位差等於迴路控制電源的電壓值，當它由斷開變為閉合時，繼電器線圈將會得到勵磁，同時該接點兩端的電位差在瞬間變為零，相當於產生了一個下降沿的脈衝電壓。
由上可見，在二次迴路正常運行中，如果某個接點兩端的電壓發生突變，則說明該接點的開斷狀態發生了變化。本實用新型的檢測裝置針對上述特點，通過對上升沿或下降沿脈衝電壓信號的監測來確定發生故障的迴路接點。
以下藉助附圖描述本實用新型的較佳實施例。
如圖1所示，本較佳實施例的檢測裝置由三部分組成，其中，第I部分負責將被檢測開閉接點兩端的信號轉換為具有合適電平的電信號；第II部分負責使正常狀態下的開閉接點兩端信號恆定為高電平信號或低電平信號，並且在出現異動故障時使電平信號翻轉為低電平信號或高電平信號；第III部分負責在出現異動故障時相應地翻轉電平信號並且維持這種翻轉狀態不變。以下對這些部分逐一進行描述。
參見圖1，第I部分包括單向橋式整流器B1、三極體N3、穩壓二極體Z1、二極體一三極體光電耦合器IC1，其中，被檢測接點兩端的電壓信號接入單相橋式整流器B1的兩個輸入端，輸出端一個接地，另一個作為輸出端正極輸出整流信號，三極體N3相當於一個開關元件，其與穩壓二極體Z1、電阻R等構成第一開關電路，三極體N3的基極作為控制端一方面經電阻R1連接至單向橋式整流器B1的整流信號輸出端，另一方面經反接的穩壓二極體Z1接地，因此在接點處於正常狀態時基極具有恆定的電壓，三極體N3的集電極相當於輸入端，其直接連接至整流器的整流信號輸出端，三極體N3的發射極相當於輸出端，其連接至二極體一三極體光電耦合器IC1的輸入端，而光電耦合器IC1的輸出端連接至第一與非門電路IC2C的兩個輸入端。在這裡，光電耦合器IC1作為光電轉換元件並與其它輔助電路一起構成光電耦合電路。
在本實施例中，如果接點兩端為交流電壓信號，則只要將接點兩端接入單相橋式整流器B1的兩個輸入端即可，如果接點兩端為直流電壓信號，則只要將正極接至LP001端，負極接至LP002端即可。因此本實用新型的檢測裝置適於處理各種類型的電壓信號。此外，由於採用開關電路和光電耦合方式，因此可適應不同等級的電壓信號，輸入阻抗大，不會對被檢測系統產生影響。
對於開接點情形，接點兩端為高電壓，因此整流器B1輸出高電壓，穩壓二極體Z1正常工作(反向擊穿)，三極體N3導通，光電耦合器IC1正常工作，門電路IC2C的輸入端為高電平。此時，如果輸入信號由高電壓變為零電壓(相當於輸入信號產生了一個下降沿脈衝)，則光電耦合器IC1停止工作，導致與非門電路IC2C輸入端的電平立即由低電平翻轉為高電平。對於閉接點情形，接點兩端無電壓，因此整流器B1輸出零電壓，穩壓二極體Z1停止工作，三極體N3關斷，光電耦合器IC1停止工作，門電路IC2C的輸入端為高電平。此時，如果輸入信號由零電壓變為高電壓(相當於輸入信號產生了一個上升沿脈衝)，則門電路IC2C輸入端的電平將立即由高電平翻轉為低電平。
由上可見，當接點開閉狀態發生變化(故障)時，將導致門電路IC2C輸入端的電平隨之發生一次翻轉。
再次參見圖1，第II部分主要包括由第一與非門電路IC2C、JK觸發器IC7A、第一和第二電子開關IC3A、IC3C組成的信號處理電路，其中，與非門電路IC2C的輸入端和輸出端分別連接至第二電子開關IC3C的輸入端和第一電子開關IC3A的輸入端，第一和第二電子開關IC3A、IC3C的輸出端共接在一起，JK觸發器IC7A的Q端和Q非端分別連接至第一和第二電子開關IC3A和IC3C的控制端。
由於第一和第二電子開關IC3A、IC3C由同一個JK觸發器IC7A的Q端和Q非端控制，所以始終處於一個開通而另一個關斷的組合狀態，因此無論第一與非門電路IC2C的輸出電平如何，都可以通過選擇合適的電子開關通斷組合使得初始狀態下電子開關的輸出端始終輸出高電平。為此，JK觸發器IC7A的J端和K端共接於恆壓源從而使J＝K＝1(即J和K端保持高電平輸入信號)，並通過在CLK端輸入時鐘脈衝使JK觸發器翻轉以獲取所需的Q和Q非邏輯組合值。
在本實施例中，JK觸發器CLK端的時鐘脈衝信號由圖1下部所示的時鐘脈衝信號生成電路提供，如圖1所示，在該電路中，反向器IC1A、IC1B和電阻R19串聯在一起，而電容C1並聯在串聯元件的兩端，這些串並聯元件的一端經第二復位開關K2連接至恆壓源，另一端連接至JK觸發器IC7A的CLK端，當復位開關K2閉合時，經過串並聯元件的處理產生具有合適波形和幅度的輸出脈衝信號。值得指出的是，對於本領域內的普通技術人員來說，產生時鐘脈衝信號的各種電路都是公知的，因此本實施例所示時鐘脈衝信號生成電路僅具有示意性質，不應理解為對本實用新型精神和保護範圍的限制。
參見圖1，第III部分主要包括由兩個與非門IC2A、IC2B組成的基本RS觸發器，其中，與電子開關IC3A和IC3C輸出端相連接的與非門IC2A的輸入端相當於S端，其輸出端相當於Q端，與非門IC2B經電阻R15連接至恆壓源並經第一復位開關K1接地的輸入端相當於R端，其輸出端連接至與非門IC2A的另一輸入端，相當於Q非端。在初始狀態下，通過在R端加載一個負脈衝使RS觸發器置0，從而在Q端保持低電平輸出直到S端加載負脈衝信號；當出現異動故障而導致電子開關輸出端信號翻轉為低電平信號時，RS觸發器置1，從而使Q端保持輸出高電平輸出直到R端加載負脈衝信號。
在本實施例中，第III部分還包含第二與非門電路IC2D、三極體N2和雙色發光二極體D，其中，第二與非門電路IC2D的輸入端與上述RS觸發器的S端共接，三極體N2相當於一個開關元件，其與其它元件構成第二開關電路，三極體N2的基極作為控制端經電阻R14連接至與非門IC2D的輸出端，集電極相當於輸入端，其連接至恆壓源，發射極相當於輸出端，雙色發光二極體D用於指示迴路接點的狀態，其中綠色發光二極體與三極體N2相連以指示正常狀態，紅色發光二極體連接至上述RS觸發器的Q端以指示故障狀態。此外，為了對故障信號進行計算機處理，如圖1所示，與非門IC2A的輸出端與串聯的電阻R16和電容C4連接，從而通過接在電容C4與端子A之間的穩壓二極體Z2在端子A上輸出+5V電壓信號。
以下描述本實施例檢測裝置的工作原理。
在對迴路接點進行檢測之前首先進行初始化設置，即，使電子開關的輸出端為高電平，RS觸發器的Q端為低電平，第二與非門IC2D的輸出端為低電平，因此雙色發光二極體D的綠燈點亮而紅燈熄滅。
在檢測裝置接通工作電源後，與非門IC2D和IC2A輸入端以及與非門IC2A輸出端(即RS觸發器的Q端)的狀態是不確定的。如果與非門IC2D和IC2A的輸入端為低電平，則可按下復位開關K2使JK觸發器IC7A翻轉，從而將與非門IC2D和IC2A的輸入端置於高電平狀態；如果與非門IC2A的輸出端(即RS觸發器的Q端)為高電平，則可按下復位開關K1使上述RS觸發器置0，將Q端置於低電平狀態。
在完成初始化設置後即可對迴路接點進行檢測。當迴路接點出現異動故障時，經過第I部分的處理，在第一與非門IC2C的輸入端將出現翻轉信號，由於電子開關IC3A、IC3C的通斷組合狀態未變，因此與非門IC2D和IC2A輸入端(即RS觸發器的S端)上的高電平信號翻轉為低電平信號，由此使與非門IC2D輸出端的電平翻轉為高電平，三極體N2關斷，雙色發光二極體的綠燈熄滅；與非門IC2A輸出端(即RS觸發器的Q端)的電平翻轉為高電平且保持高電平狀態不變，雙色發光二極體的紅燈點亮；並且通過穩壓二極體Z2在A端輸出+5V電壓信號。
權利要求1.一種電氣迴路接點故障檢測裝置，其特徵在於，包含JK觸發器，其J端和K端保持高電平信號輸入；第一與非門電路，其輸入端接收電氣迴路接點的異動信號；第一電子開關，其控制端連接至所述JK觸發器的Q端並且輸入端連接至所述第一與非門電路的輸出端；第二電子開關，其控制端連接至所述JK觸發器的Q非端並且輸入端連接至所述第一與非門的輸入端；RS觸發器，其S端連接至所述第一和第二電子開關的輸出端，R端連接至恆壓源並經第一復位開關接地，Q端輸出報警信號。
2.如權利要求1所述的電氣迴路接點故障檢測裝置，其特徵在於，進一步包含整流電路，其輸入端與待測的開閉接點相連；第一開關電路，其控制端與所述整流電路的輸出端正極相連；光電耦合電路，其輸入端連接至所述第一開關電路的輸出端，輸出端連接至所述第一與非門電路的輸入端。
3.如權利要求2所述的電氣迴路接點故障檢測裝置，其特徵在於，所述整流電路為單向橋式整流器，所述第一開關電路包含三極體，其基極經電阻連接至所述單向橋式整流器的輸出端正極並經反接的穩壓二極體接地，其集電極連接至所述單向橋式整流器的所述輸出端正極，其發射極經一個二極體連接至光電耦合電路的輸入端。
4.如權利要求1～3中任意一項所述的電氣迴路接點故障檢測裝置，其特徵在於，進一步包括時鐘脈衝信號發生電路，其輸出端連接至所述JK觸發器的CLK端，並且包含串聯在迴路內的第二復位開關。
5.如權利要求4所述的電氣迴路接點故障檢測裝置，其特徵在於，進一步包含第二與非門電路、第二開關電路和雙色發光二極體，所述第二與非門電路的輸入端連接至所述RS觸發器的S端，輸出端連接至所述第二開關電路的控制端，所述雙色發光二極體的其中一個連接至所述RS觸發器的Q端而另一個連接至所述第二開關電路的輸出端。
專利摘要本實用新型提供一種電氣迴路接點故障檢測裝置，包含JK觸發器，其J端和K端保持高電平信號輸入；第一與非門電路，其輸入端接收電氣迴路接點的異動信號；第一電子開關，其控制端連接至所述JK觸發器的Q端並且輸入端連接至所述第一與非門電路的輸出端；第二電子開關，其控制端連接至所述JK觸發器的Q非端並且輸入端連接至所述第一與非門的輸入端；RS觸發器，其S端連接至所述第一和第二電子開關的輸出端，R端連接至恆壓源並經第一復位開關接地，Q端輸出報警信號。上述電氣迴路接點故障檢測裝置可確保捕捉到被檢測接點的各種軟硬異動故障。此外，上述檢測裝置的結構緊湊，所需元器件數量少，因此提高了檢測可靠性並且降低了檢測成本。
文檔編號G01R31/02GK2713481SQ200420036988
公開日2005年7月27日 申請日期2004年6月30日 優先權日2004年6月30日
發明者範耀德, 陳國生, 張昊 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司, 上海寶鋼安大電能質量有限公司