無(wú)源觸點(diǎn)檢測(cè)裝置及方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提出一種用于無(wú)源觸點(diǎn)的檢測(cè)裝置，包括：一隔離變壓器（210，310）；一無(wú)源觸點(diǎn)（S1），其串聯(lián)在所述隔離變壓器（210，310）副邊的回路中；一驅(qū)動(dòng)電路（220，320），其連接在所述隔離變壓器（220，320）原邊的回路中，用于向所述隔離變壓器（210，310）提供交替變化的直流電流；一檢測(cè)電路（230,330），耦合在所述隔離變壓器（210，310）原邊，用于響應(yīng)于所述隔離變壓器（210，310）原邊的等效阻抗變化，輸出用于指示所述無(wú)源觸點(diǎn)（S1）是導(dǎo)通狀態(tài)，還是關(guān)斷狀態(tài)的電平。
【專(zhuān)利說(shuō)明】無(wú)源觸點(diǎn)檢測(cè)裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于檢測(cè)無(wú)源觸點(diǎn)狀態(tài)的檢測(cè)裝置，尤其涉及一種用于無(wú)源觸點(diǎn)的隔離檢測(cè)裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]有源觸點(diǎn)(wet contact)和無(wú)源觸點(diǎn)(dry contact)是工業(yè)領(lǐng)域常見(jiàn)的應(yīng)用。所謂有源觸點(diǎn)是指觸點(diǎn)的導(dǎo)通與否關(guān)系到回路中是否有電源供電。例如，墻壁上的開(kāi)關(guān)即為有源觸點(diǎn)，當(dāng)墻壁上的開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)即可為例如室內(nèi)燈提供220V電源。相反，所謂無(wú)源觸點(diǎn)是指其導(dǎo)通與否與回路中是否有電源供電無(wú)關(guān)，其導(dǎo)通或關(guān)斷僅用于指示現(xiàn)場(chǎng)的某一開(kāi)關(guān)量的狀態(tài)。這個(gè)現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)關(guān)量的狀態(tài)可由例如主系統(tǒng)通過(guò)檢測(cè)無(wú)源觸點(diǎn)的信號(hào)來(lái)獲得。例如，火警報(bào)警器的按鈕，當(dāng)該按鈕被按下時(shí)其僅僅導(dǎo)通一個(gè)電回路而不為該回路提供電壓，且火警系統(tǒng)可檢測(cè)到按鈕是否被按下的開(kāi)關(guān)狀態(tài)。
[0003]無(wú)源觸點(diǎn)在工業(yè)場(chǎng)合中的應(yīng)用越來(lái)越多。例如，無(wú)源觸點(diǎn)可以包括但不限于限位開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)、腳踏開(kāi)關(guān)、旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)、溫度開(kāi)關(guān)、液位開(kāi)關(guān)、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(zāi)報(bào)警傳感器、玻璃破碎、振動(dòng)、煙霧和凝結(jié)傳感器等等。無(wú)源觸點(diǎn)的另一個(gè)實(shí)際應(yīng)用例子是在漏電保護(hù)器(RCD)中的外部觸發(fā)功能。也就是說(shuō)，RCD提供一個(gè)外部輸入端，操作人員在必要(電氣故障預(yù)警)時(shí)可以利用該外部輸入端手動(dòng)地觸發(fā)RCD執(zhí)行脫扣動(dòng)作，而不考慮RCD是否實(shí)際檢測(cè)到了漏電狀況，并由此人工斷開(kāi)供電線路。
[0004]為了避免電氣故障對(duì)設(shè)備或人員的損傷，在大部分應(yīng)用場(chǎng)合中都需要將無(wú)源觸點(diǎn)所在回路與供電回路隔離開(kāi)來(lái)。這就需要無(wú)源觸點(diǎn)檢測(cè)裝置能夠?qū)崿F(xiàn)可靠的隔離。
[0005]在申請(qǐng)?zhí)枮?01110108596.3的中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)中公開(kāi)了一種簡(jiǎn)單的隔離檢測(cè)裝置100，如圖1所示。在圖1中，無(wú)源觸點(diǎn)SI所在回路的電源VCCl與帶MCU (微控制單元)的主系統(tǒng)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(wú)源觸點(diǎn)SI所在回路與主系統(tǒng)所在回路之間通過(guò)光耦120實(shí)現(xiàn)了信號(hào)隔離。在運(yùn)行時(shí)，圖1中的無(wú)源觸點(diǎn)SI導(dǎo)通，則按照?qǐng)D1所示，主系統(tǒng)側(cè)的MCU檢測(cè)到例如低電平；無(wú)源觸點(diǎn)SI斷開(kāi)，則主系統(tǒng)側(cè)的MCU檢測(cè)到例如高電平。這樣，無(wú)源觸點(diǎn)和主系統(tǒng)之間就通過(guò)電源隔離部件和光耦實(shí)現(xiàn)了較為可靠的電隔離。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的一個(gè)目的旨在提供一種無(wú)源觸點(diǎn)隔離檢測(cè)裝置，其能夠以較小的體積實(shí)現(xiàn)可靠的電隔離。本發(fā)明的另一個(gè)目的旨在提供一個(gè)更低成本、更小體積的無(wú)源觸點(diǎn)隔離檢測(cè)裝置。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種用于無(wú)源觸點(diǎn)的檢測(cè)裝置，包括:一隔離變壓器；一無(wú)源觸點(diǎn)，其串聯(lián)在所述隔離變壓器副邊的回路中；一驅(qū)動(dòng)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(cè)電路，耦合在所述隔離變壓器原邊，用于響應(yīng)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(wú)源觸點(diǎn)是導(dǎo)通狀態(tài)，還是關(guān)斷狀態(tài)的電平。優(yōu)選地，所述隔離變壓器連接有續(xù)流二極管，其連接在隔離變壓器的原邊兩端。
[0008]采用本發(fā)明提出的檢測(cè)裝置，可以用單個(gè)的隔離變壓器來(lái)替代之前所使用的電源隔離裝置和信號(hào)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(fā)明提出的檢測(cè)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(yōu)勢(shì)。此外，由于本發(fā)明提出的檢測(cè)裝置沒(méi)有使用電源隔離裝置，因而在成本上也同樣具有優(yōu)勢(shì)。
[0009]在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，所述檢測(cè)電路包括:閾值判斷電路，用于在檢測(cè)到所述隔離變壓器的原邊電壓的幅度大于一個(gè)預(yù)定閾值時(shí)輸出有效電平；指不電平輸出電路，響應(yīng)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(wú)源觸點(diǎn)處于斷開(kāi)狀態(tài)，否則輸出第二電平值，該第二電平值指示出所述無(wú)源觸點(diǎn)處于閉合狀態(tài)。
[0010]在本發(fā)明中，由于考慮到隔離變壓器副邊等效阻抗對(duì)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(lái)確定原邊等效阻抗的變化。
[0011]在本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例中，所述檢測(cè)電路還包括:單向?qū)娐?，其在隔離變壓器原邊電壓方向與所述單向?qū)娐吠驎r(shí)導(dǎo)通，否則截止；其中，所述閾值判斷電路連接在所述單向?qū)娐返南掠?；而且所述指示電平輸出電路包?開(kāi)關(guān)電路，用于響應(yīng)于所述閾值判斷電路的所述有效電平而導(dǎo)通，否則截止。充放電電路，響應(yīng)于所述開(kāi)關(guān)電路的導(dǎo)通而放電，響應(yīng)于所述開(kāi)關(guān)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(shí)間快于充電時(shí)間。
[0012]在本發(fā)明實(shí)施例中，可以方便地僅檢測(cè)隔離變壓器單向(或正向)電平的幅度，就可以確定無(wú)源觸點(diǎn)的狀態(tài)，而對(duì)于負(fù)向電平采用更長(zhǎng)延時(shí)的方式，使其不會(huì)對(duì)輸出電平產(chǎn)生大的影響。
[0013]在本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例中，所述驅(qū)動(dòng)電路包括:受控電流源，用于響應(yīng)于一控制信號(hào)而輸出直流電流；控制電路，用于響應(yīng)于一外部的脈沖信號(hào)而輸出所述控制信號(hào)到所述受控電流源。優(yōu)選地，所述脈沖信號(hào)為50%占空比的方波信號(hào)。更為優(yōu)選地，所述脈沖信號(hào)為ΙΟΚΗζ。此驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于實(shí)現(xiàn)。
[0014]根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)方面，本發(fā)明還提出一種用于檢測(cè)無(wú)源觸點(diǎn)狀態(tài)的方法，包括:在一隔離變壓器的原邊提供交替變化的直流驅(qū)動(dòng)電流，其中該隔離變壓器的副邊回路中串聯(lián)有一無(wú)源觸點(diǎn)；響應(yīng)于所述隔離變壓器原邊的等效阻抗變化，輸出指示電平，用于指示所述無(wú)源觸點(diǎn)是導(dǎo)通狀態(tài)，還是關(guān)斷狀態(tài)。優(yōu)選地，所述輸出指示電平的步驟包括:比較所述隔離變壓器的原邊電壓的幅度是否大于一個(gè)預(yù)定閾值:在所述隔離變壓器的原邊電壓的幅度大于一個(gè)預(yù)定閾值時(shí)，輸出第一電平值，該第一電平值指示出所述無(wú)源觸點(diǎn)處于斷開(kāi)狀態(tài)，否則輸出第二電平值，該第二電平值指示出所述無(wú)源觸點(diǎn)處于閉合狀態(tài)。更為優(yōu)選地，所述比較步驟包括:比較所述隔離變壓器的原邊電壓的正向周期內(nèi)的電壓幅度，在所述隔離變壓器的原邊電壓的負(fù)向周期內(nèi)，延遲所述第二電平值的輸出。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】[0015]以下附圖僅旨在于對(duì)本發(fā)明做示意性說(shuō)明和解釋?zhuān)⒉幌薅ū景l(fā)明的范圍。其中，
[0016]圖1示出現(xiàn)有的一種無(wú)源觸點(diǎn)檢測(cè)裝置的示意圖；
[0017]圖2示例性地示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例無(wú)源觸點(diǎn)檢測(cè)裝置的原理圖；
[0018]圖3示例性地示出根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的無(wú)源觸點(diǎn)檢測(cè)裝置的原理圖；
[0019]圖4A和圖4B示例性地示出無(wú)源觸點(diǎn)斷開(kāi)和閉合情況下Tpl點(diǎn)和輸出端OUT的電壓波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]為了對(duì)本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)照【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0021]圖2示例性地示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的無(wú)源觸點(diǎn)檢測(cè)裝置200。檢測(cè)裝置200包括一個(gè)隔離變壓器210。隔離變壓器210副邊串聯(lián)有無(wú)源觸點(diǎn)SI。無(wú)源觸點(diǎn)SI的導(dǎo)通或關(guān)斷狀態(tài)反應(yīng)出該檢測(cè)裝置外部的狀態(tài)變化。在圖2中無(wú)源觸點(diǎn)SI連接成(優(yōu)選與至少一阻值較小的限流電阻串聯(lián)在副邊)在其導(dǎo)通時(shí)隔離變壓器210副邊的等效阻抗很小或幾乎為零，且無(wú)源觸點(diǎn)SI斷開(kāi)時(shí)隔離變壓器210副邊的等效阻抗很大或幾乎為斷路。隔離變壓器210的原邊連接有驅(qū)動(dòng)電路220，其用于為隔離變壓器210提供交替變換的直流電流，即，實(shí)際上為使得隔離變壓器耦合的直流激勵(lì)源。隔離變壓器210的原邊還耦合有檢測(cè)電路230。檢測(cè)電路230能夠檢測(cè)出隔離變壓器原邊的等效阻抗變化，并將該等效阻抗變化轉(zhuǎn)換為用于指示無(wú)源觸點(diǎn)SI狀態(tài)(開(kāi)或關(guān))的指示電平，送入主系統(tǒng)的MCU中。
[0022]在圖2所示的例子利用了隔離變壓器原邊和副邊之間等效阻抗的轉(zhuǎn)換特性，如以下公式所示:
[0023]Rl= (N~2)*R2,
[0024]公式中R2為副邊阻抗，Rl為原邊等效阻抗，N為原邊和副邊的匝數(shù)比。在圖2中，由于無(wú)源觸點(diǎn)SI與一個(gè)小電阻串聯(lián)在隔離變壓器210的副邊，當(dāng)無(wú)源觸點(diǎn)SI閉合時(shí)，副邊阻抗接近為零，其等效到原邊的等效阻抗Rl按照上述公式也近似為零；無(wú)源觸點(diǎn)SI斷開(kāi)時(shí)，副邊的阻抗接近為無(wú)窮大，則其等效到原邊的等效阻抗也為無(wú)窮大。由此，檢測(cè)電路230可利用這一特點(diǎn)通過(guò)檢測(cè)等效阻抗的變化來(lái)檢測(cè)無(wú)源觸點(diǎn)SI的狀態(tài)。
[0025]在圖2所示的例子中，為了使隔離變壓器210正常工作，驅(qū)動(dòng)電路220需要向隔離變壓器210施加交替變化的激勵(lì)電流。優(yōu)選地，直流激勵(lì)電流例如為直流脈沖方波。當(dāng)然其他能夠提供交替變化的直流激勵(lì)的方式也同樣適用在圖2所示的例子中。此外，檢測(cè)電路230同樣可以采用多種方式來(lái)檢測(cè)隔離變壓器210原邊的等效阻抗變化，再將這一等效阻抗變化轉(zhuǎn)換為例如高、低電平的變化，輸送給MCU。優(yōu)選地，在驅(qū)動(dòng)電路提供不變的直流脈沖電流的情況下，隔離變壓器210原邊的等效阻抗變化可反饋出原邊的電壓變化。當(dāng)隔離變壓器原邊的電壓幅度大于預(yù)定閾值時(shí)，表示無(wú)源觸點(diǎn)SI處于斷開(kāi)狀態(tài)，否則為閉合狀態(tài)。由此，優(yōu)選地，檢測(cè)電路230可通過(guò)閾值判斷電路確定出原邊電壓幅度是否滿(mǎn)足閾值，再經(jīng)指示電平輸出電路將原邊的閾值判斷電路的結(jié)果轉(zhuǎn)換為高、低電平來(lái)指示出無(wú)源觸點(diǎn)SI的開(kāi)、關(guān)狀態(tài)。
[0026]圖3為根據(jù)本發(fā)明又一個(gè)具體實(shí)施例的無(wú)源觸點(diǎn)檢測(cè)裝置300。如圖3所示，檢測(cè)裝置300包括隔離變壓器310。隔離變壓器310的副邊串聯(lián)有無(wú)源觸點(diǎn)SI。隔離變壓器310的原邊連接有驅(qū)動(dòng)電路320和檢測(cè)電路330。隔離變壓器310的原、副邊的匝數(shù)比為2:1。
[0027]在圖3所示的例子中，優(yōu)選地，隔離變壓器310在其原邊兩端之間優(yōu)選連接有雙向TVS管，以防止變壓器損壞。此外，如圖3所示，優(yōu)選限流電阻Rll連接在驅(qū)動(dòng)電路320和隔離變壓器310原邊的Tpl點(diǎn)之間，以達(dá)到限流保護(hù)的目的。二極管D4—端連接在電阻Rll與驅(qū)動(dòng)電路320的結(jié)合點(diǎn)上，另一端連接到隔離變壓器310的原邊的負(fù)端(地)上。二極管D4作用在于當(dāng)驅(qū)動(dòng)電路提供的交替變化的直流激勵(lì)處于負(fù)半周期時(shí)，使得變壓器原邊的電流能夠經(jīng)過(guò)D4續(xù)流。關(guān)于D4的操作將在后面詳述。
[0028]無(wú)源觸點(diǎn)SI與電阻R4串聯(lián)在隔離變壓器310的副邊。無(wú)源觸點(diǎn)SI的斷開(kāi)和導(dǎo)通反應(yīng)了外界信號(hào)的變化。電阻R3、R4為保護(hù)電阻，其中R4為小電阻。當(dāng)無(wú)源觸點(diǎn)SI閉合時(shí)，副邊等效阻抗接近為R4。按照上述公式，其等效到原邊的等效阻抗接近為4R4，由于R4很小，原邊的等效阻抗很小，隔離變壓器原邊的點(diǎn)TPl的電壓接近為零。這時(shí)，通過(guò)轉(zhuǎn)換TPl的電壓可獲得與此等效狀態(tài)對(duì)應(yīng)的檢測(cè)電平，例如高電平。相反，當(dāng)無(wú)源觸點(diǎn)SI斷開(kāi)時(shí)，副邊等效阻抗接近無(wú)窮大，則隔離變壓器近似等效為一個(gè)電感。這時(shí)，可利用交替變化的驅(qū)動(dòng)電流對(duì)該等效電感充電來(lái)獲得與此等效狀態(tài)對(duì)應(yīng)的電平，例如低電平。
[0029]圖3具體示出了一種優(yōu)選的驅(qū)動(dòng)電路320。如圖3所示，驅(qū)動(dòng)電路320可以為一個(gè)由脈沖信號(hào)P控制的電流源。在圖3所示的例子中，脈沖信號(hào)P為方波，其幅度例如為5V，頻率優(yōu)選為ΙΟΚΗζ，占空比為50%。脈沖信號(hào)的頻率、幅度以及占空比可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)定。脈沖信號(hào)P控制的電流源也可以有多種電路實(shí)現(xiàn)方式。圖3中僅示出了一種優(yōu)選的實(shí)現(xiàn)方式。
[0030]圖3所示的驅(qū)動(dòng)電路320包括三極管Ql和Q3。三極管Ql為受控電流源，用于提供驅(qū)動(dòng)電流。三極管Q3為控制電路，用于響應(yīng)于脈沖信號(hào)P來(lái)控制三極管Ql的導(dǎo)通時(shí)間。具體地，Ql為PNP型三極管其連接成共基極電路，基極由三極管Q3控制。也就是說(shuō)，Ql的射極連接到電源(例如18V)，Q1的集電極連接到隔離變壓器310。電阻R2為偏置電阻，電阻Rl為限流電阻。Q3連接成共射極電路，其基極接收脈沖信號(hào)P，射極接地，集電極經(jīng)限流電阻R7連接到三極管Ql的基極，電阻RlO為偏置電阻。圖3中驅(qū)動(dòng)電路320工作時(shí)，如果脈沖信號(hào)P為高電平，Q3導(dǎo)通，并進(jìn)而使得Ql導(dǎo)通，電流施加到隔離變壓器310上。如果脈沖信號(hào)P為低電平，Q3截止，并進(jìn)而導(dǎo)致Ql截止，驅(qū)動(dòng)電路320停止給隔離變壓器310提供驅(qū)動(dòng)電流，這時(shí)變壓器原邊電流可以通過(guò)二極管D4續(xù)流。
[0031]檢測(cè)電路330實(shí)際上可以是一個(gè)帶有閾值判斷的指示電平輸出電路。實(shí)際應(yīng)用中，檢測(cè)電路330可以檢測(cè)Tpl的電壓，并響應(yīng)于Tpl的變化而輸出相應(yīng)的電平。在圖3的例子中優(yōu)選地檢測(cè)電路330檢測(cè)Rll上的電壓。如果檢測(cè)到的電壓大于一個(gè)預(yù)定的閾值，則檢測(cè)電路330開(kāi)始進(jìn)行電平切換，即從例如高電平切換為低電平，以此表示無(wú)源觸點(diǎn)的一種狀態(tài)。如果檢測(cè)到的電壓低于一個(gè)預(yù)定的閾值，則檢測(cè)電路320保持輸出例如高電平，以此表示無(wú)源觸點(diǎn)的另一種狀態(tài)。
[0032]在圖3所示的具體例子中，檢測(cè)電路330主要包括二極管D1、穩(wěn)壓二極管D3、三極管Q2以及電容Cl。二極管Dl構(gòu)成一個(gè)單向?qū)娐?，其?yáng)極連接到待測(cè)電壓，且僅當(dāng)待測(cè)電壓為正電平時(shí)導(dǎo)通，否則截止。穩(wěn)壓二極管D3僅在待測(cè)電壓高于D3的穩(wěn)壓值時(shí)導(dǎo)通，并進(jìn)而使得連接成共射極電路的三極管Q2導(dǎo)通。所以D3構(gòu)成了閾值判斷電路。三極管Q2為指示電平輸出電路331的開(kāi)關(guān)電路。Q2的基極連接到穩(wěn)壓二極管D3的陽(yáng)極，射極連接到地，集電極經(jīng)上拉電阻R5連接的+5V電源。電阻R9為Q2的偏置電阻。Q2的集電極經(jīng)電阻R8輸出指示電平到MCU，指示電平輸出端OUT和地之間連接有充放電電容Cl。C1、R8和R5構(gòu)成充放電電路。由此，當(dāng)待測(cè)電壓為正電平且大于D3的穩(wěn)壓值時(shí)，Q2導(dǎo)通，電容Cl通過(guò)阻值較小的電阻R8放電，Vout為低電平。當(dāng)待測(cè)電壓V為負(fù)電平或者待測(cè)電壓低于D3的穩(wěn)壓值時(shí)，Q2截止，Cl經(jīng)過(guò)阻值較大的電阻R5充電。由于Cl的放電比充電速度快得多，因而當(dāng)待測(cè)電壓V的正電平的幅度大于D3的穩(wěn)壓值時(shí)，即使V存在正負(fù)電平的周期變化，輸出端OUT仍為低。相反，如果待測(cè)電壓V的幅度小于D3的穩(wěn)壓值，則Q2始終截止，輸出端OUT 一直保持高電平。
[0033]在圖3所示的例子中，當(dāng)無(wú)源觸點(diǎn)SI斷開(kāi)時(shí)，隔離變壓器310原邊的等效阻抗為無(wú)窮大，則隔離變壓器近似等效為一電感。這時(shí)，脈沖信號(hào)P為高電平時(shí)，Q3、Q1導(dǎo)通，對(duì)作為電感的變壓器310充電，其電流增加，Tpl點(diǎn)電壓迅速升高，電流增加，當(dāng)電壓達(dá)到最大值后慢慢下降，直至為零，電流達(dá)到最大值。Tpl點(diǎn)電壓在正電平時(shí)可推動(dòng)Dl導(dǎo)通。當(dāng)Tpl點(diǎn)電壓高于D3的穩(wěn)壓值時(shí)進(jìn)而導(dǎo)致Q2導(dǎo)通。由此Cl通過(guò)阻值較小的R8迅速放電，使得輸出端OUT為低電平。在脈沖信號(hào)P為低電平時(shí)，Q3和Ql截止。原邊電流經(jīng)過(guò)D4續(xù)流，感應(yīng)出反電動(dòng)勢(shì)，即Tpl點(diǎn)出現(xiàn)負(fù)電平，電流減小。在Tpl點(diǎn)為負(fù)電平時(shí)，Dl截止，進(jìn)而導(dǎo)致Q2截止，從而Cl通過(guò)阻值較大的電阻R5充電。但是如上所述，由于Cl放電比充電速度快，在下一個(gè)Tpl點(diǎn)正電平時(shí)，Q2又迅速導(dǎo)通，Cl放電。由此，輸出端OUT—直基本上保持低電平。在無(wú)源觸點(diǎn)SI斷開(kāi)情況下，Tpl點(diǎn)和輸出端OUT點(diǎn)的電壓波形請(qǐng)參見(jiàn)圖4A。
[0034]在圖3所示的例子中，當(dāng)無(wú)源觸點(diǎn)SI閉合時(shí)，隔離變壓器310副邊的等效阻抗近似為4*R4，由于R4的阻值很小，因而副邊等效阻抗近似為零。這樣，隔離變壓器原邊的等效阻抗也近似為零，從而Tpl點(diǎn)電壓很低，如圖4B的電壓波形所示。在此情況下，由于檢測(cè)電壓即使在正電平時(shí)其幅值也低于D3的穩(wěn)壓值，因而三極管Q2—直截止。由此，輸出端OUT一直基本上保持高電平。在無(wú)源觸點(diǎn)SI閉合情況下，Tpl點(diǎn)和輸出端OUT點(diǎn)的電壓波形請(qǐng)參見(jiàn)圖4B。
[0035]以上結(jié)合附圖2-4描述了本發(fā)明提出的無(wú)源觸點(diǎn)檢測(cè)裝置的電路結(jié)構(gòu)和工作原理。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，圖3中的驅(qū)動(dòng)電路和檢測(cè)電路還可以采用多種其它的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)以上所述的功能。例如，驅(qū)動(dòng)電路可以采用其他結(jié)構(gòu)的受控電流源來(lái)實(shí)現(xiàn)，而檢測(cè)電路也可以用比較器和非門(mén)等來(lái)實(shí)現(xiàn)。同樣的，無(wú)源觸點(diǎn)SI在隔離變壓器的副邊的連接方式同樣可以根據(jù)實(shí)際需求加以調(diào)整。這些對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言都是顯而易見(jiàn)的。
[0036]采用本發(fā)明提出的檢測(cè)裝置，可以用單個(gè)的隔離變壓器來(lái)替代之前所使用的電源隔離裝置和信號(hào)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(fā)明提出的檢測(cè)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(yōu)勢(shì)。此外，由于本發(fā)明提出的檢測(cè)裝置沒(méi)有使用電源隔離裝置，因而在成本上也同樣具有優(yōu)勢(shì)。
[0037]此外，本發(fā)明提出的檢測(cè)裝置可以應(yīng)用在多種場(chǎng)合。例如上述檢測(cè)裝置可以應(yīng)用在RCD漏電保護(hù)的外部操作按鈕上，也可以應(yīng)用在火警報(bào)價(jià)按鈕上，或限位開(kāi)關(guān)、開(kāi)關(guān)量傳感器等等。
[0038]本發(fā)明還提出了用于檢測(cè)無(wú)源觸點(diǎn)狀態(tài)的方法，包括:在一隔離變壓器的原邊提供交替變化的直流驅(qū)動(dòng)電流，其中該隔離變壓器的副邊回路中串聯(lián)有一無(wú)源觸點(diǎn)Si;響應(yīng)于所述隔離變壓器原邊的等效阻抗變化，輸出指示電平，用于指示所述無(wú)源觸點(diǎn)Si是導(dǎo)通狀態(tài)，還是關(guān)斷狀態(tài)。優(yōu)選地，所述輸出指示電平的步驟包括:比較所述隔離變壓器310的原邊電壓的幅度是否大于一個(gè)預(yù)定閾值:在所述隔離變壓器310的原邊電壓的幅度大于一個(gè)預(yù)定閾值時(shí)，輸出第一電平值，該第一電平值指示出所述無(wú)源觸點(diǎn)處于斷開(kāi)狀態(tài)，否則輸出第二電平值，該第二電平值指示出所述無(wú)源觸點(diǎn)處于閉合狀態(tài)。更為優(yōu)選地，所述比較步驟包括:比較所述隔離變壓器310的原邊電壓的正向周期內(nèi)的電壓幅度，在所述隔離變壓器310的原邊電壓的負(fù)向周期內(nèi)，延遲所述第二電平值的輸出。
[0039]應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說(shuō)明書(shū)是按照各個(gè)實(shí)施例描述的，但并非每個(gè)實(shí)施例僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說(shuō)明書(shū)的這種敘述方式僅僅是為清楚起見(jiàn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說(shuō)明書(shū)作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。
[0040]以上所述僅為本發(fā)明示意性的【具體實(shí)施方式】，并非用以限定本發(fā)明的范圍。任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和原則的前提下所作的等同變化、修改與結(jié)合，均應(yīng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于無(wú)源觸點(diǎn)的檢測(cè)裝置(200，300)，包括: 一隔離變壓器(210, 310)； 一無(wú)源觸點(diǎn)(SI)，其串聯(lián)在所述隔離變壓器(210，310)副邊的回路中； 一驅(qū)動(dòng)電路(220，320)，其連接在所述隔離變壓器(220，320)原邊的回路中，用于向所述隔離變壓器(210，310)提供交替變化的直流電流； 一檢測(cè)電路(230，330)，耦合在所述隔離變壓器(210，310)原邊，用于響應(yīng)于所述隔離變壓器(210，310)原邊的等效阻抗變化，輸出用于指示所述無(wú)源觸點(diǎn)(SI)是導(dǎo)通狀態(tài)，還是關(guān)斷狀態(tài)的電平。
2.如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)裝置，其中，所述檢測(cè)電路包括: 閾值判斷電路，用于在檢測(cè)到所述隔離變壓器(310)的原邊電壓的幅度大于一個(gè)預(yù)定閾值時(shí)輸出有效電平； 指示電平輸出電路，響應(yīng)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(wú)源觸點(diǎn)處于斷開(kāi)狀態(tài)，否則輸出第二電平值，該第二電平值指示出所述無(wú)源觸點(diǎn)處于閉合狀態(tài)。
3.如權(quán)利要求2所述的檢測(cè)裝置，其中，所述檢測(cè)電路(330)還包括: 單向?qū)娐?D1)，其在隔離變壓器原邊電壓方向與所述單向?qū)娐吠驎r(shí)導(dǎo)通，否則截止； 其中，所述閾值判斷電路(D3)連接 在所述單向?qū)娐?Dl)的下游； 所述指示電平輸出電路(331 )，包括: 開(kāi)關(guān)電路(Q2)，用于響應(yīng)于所述閾值判斷電路的所述有效電平而導(dǎo)通，否則截止。 充放電電路(Cl，R8，R5)，響應(yīng)于所述開(kāi)關(guān)電路(Q2)的導(dǎo)通而放電，響應(yīng)于所述開(kāi)關(guān)電路(Q2)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(Cl，R8，R5)的輸出，且所述充放電電路的放電時(shí)間快于充電時(shí)間。
4.如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)裝置，其中，所述隔離變壓器(310)連接有續(xù)流二極管(D4)，其連接在隔離變壓器(310)的原邊兩端。
5.如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)裝置，其中，所述驅(qū)動(dòng)電路(320)包括: 受控電流源(Q1)，用于響應(yīng)于一控制信號(hào)而輸出直流電流； 控制電路(Q3),用于響應(yīng)于一外部的脈沖信號(hào)(P)而輸出所述控制信號(hào)到所述受控電流源(Q1)。
6.如權(quán)利要求5所述的檢測(cè)裝置，其中，所述脈沖信號(hào)為50%占空比的方波信號(hào)。
7.如權(quán)利要求5所述的檢測(cè)裝置，其中，所述脈沖信號(hào)為ΙΟΚΗζ。
8.一種用于檢測(cè)無(wú)源觸點(diǎn)狀態(tài)的方法，包括: 在一隔離變壓器的原邊提供交替變化的直流驅(qū)動(dòng)電流，其中該隔離變壓器的副邊回路中串聯(lián)有一無(wú)源觸點(diǎn)(SI)； 響應(yīng)于所述隔離變壓器原邊的等效阻抗變化，輸出指示電平，用于指示所述無(wú)源觸點(diǎn)(SI)是導(dǎo)通狀態(tài)，還是關(guān)斷狀態(tài)。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述輸出指示電平的步驟包括: 比較所述隔離變壓器(310)的原邊電壓的幅度是否大于一個(gè)預(yù)定閾值: 在所述隔離變壓器(310)的原邊電壓的幅度大于一個(gè)預(yù)定閾值時(shí)，輸出第一電平值，該第一電平值指示出所述無(wú)源觸點(diǎn)處于斷開(kāi)狀態(tài)，否則輸出第二電平值，該第二電平值指示出所述無(wú)源觸點(diǎn)處于閉合狀態(tài)。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述比較步驟包括: 比較所述隔離變壓器(310)的原邊電壓的正向周期內(nèi)的電壓幅度， 在所述隔離變壓器 (310)的原邊電壓的負(fù)向周期內(nèi)，延遲所述第二電平值的輸出。
【文檔編號(hào)】G01R31/02GK103852676SQ201210506497
【公開(kāi)日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2012年11月30日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月30日
【發(fā)明者】包章堯, 陳嘉, 張紅申, 吳笛 申請(qǐng)人:西門(mén)子公司