CN103792458A - 断开检测装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种断开检测装置和方法，该断开检测装置用于检测在电流信号输出设备与接收PLC模拟电流输出模块的电流信号的外部设备之间是否存在断开。根据实施例的断开检测装置包括：监控单元，其根据从所述电流信号输出设备输入的电流信号是否被施加至所述外部设备而生成不同的电压；基准电压生成单元，其生成基准电压；比较单元，其根据通过比较从所述监控单元生成的电压与所述基准电压而得到的结果来输出电压；以及切换单元，其基于从所述比较单元输出的电压来输出断开检测信号。

Description

断开检测装置和方法
技术领域
本公开涉及一种断开检测装置和方法，并且更特别地涉及一种用于检测诸如PLC模拟电流输出模块的电流信号输出设备与接收电流信号的外部设备之间是否存在断开的装置和方法。
背景技术
各种电流信号输出设备正用于传送电流信号至其他设备。用在可编程逻辑控制器（PLC）中的模拟电流输出模块是电流信号输出设备的示例，其将范围从大约0mA至大约20mA或从大约4mA至大约20mA的直流电流传送至外部设备。
然而，如果电流信号输出设备与外部设备之间的接线状态差，则电流不在两者之间流动。
如果操作者用肉眼检查接线状态，则通常很难准确地检测到断开。断开可能由于各种因素而发生，例如，当其护套不合要求地脱落的电线被连接至模拟电流输出模块的接线板或外部设备的接线板时，或者当导电状态由于电线与接线板的引脚之间引入的异物而变差时。
此处，如果操作者不能够准确地检查接线状态并且不能够确定模拟电流输出模块自身具有问题，则这会造成操作者花费大量的时间和成本用于故障查找。
发明内容
实施例提供一种能够检测诸如PLC模拟电流输出模块的所有种类的电流信号输出设备与外部设备之间的连接状态的断开检测装置。
实施例还提供一种根据实施例的断开检测装置，包括：监控单元，其根据从电流信号输出设备输入的电流信号是否被施加至外部设备而生成不同的电压；基准电压生成单元，其生成基准电压；比较单元，其根据通过比较从所述监控单元生成的电压与所述基准电压而得到的结果来输出电压；以及切换单元，其基于从所述比较单元输出的电压来输出断开检测信号。
附图说明
图1是图示出根据实施例电流信号输出设备与外部设备之间的连接的框图。
图2是图示出根据实施例的断开检测装置的示例的框图。
图3是根据实施例的断开检测装置的等效电路图。
图4是示出根据实施例的断开检测装置的操作状态的示例性表格。
具体实施方式
在本说明书和权利要求书中使用的术语和词语不应当被解释为限于公认的或词典的意思，而是应当由发明人基于他/她能够定义术语以便以被其他人明白的最好方式来描述他/她的发明而被理解为适当的概念。
因此，在此描述的实施例和附图只是示例性的并且是非无遗漏的，并且将理解的是，可以作出各种改进和等同方案来取代这些实施例。
在下文中，下面将参照附图更详细地描述优选实施例。
图1是图示出根据实施例电流信号输出设备与外部设备之间的连接的框图。
参照图1，电流信号输出设备13（诸如在可编程逻辑控制器（PLC）中使用的模拟电流输出模块），输出电流信号至与其连接的外部设备11。
外部设备11可以是各种类型的设备。从电流信号输出设备13输出的电流信号被传送至外部设备11，并且根据电流信号来操作外部设备11。外部设备11可以具有各种负载值。例如，根据国际电子技术委员会的标准（IEC6113），最大的负载电阻值是大约600Ω或小于600Ω。
断开检测装置20可以检测电流信号输出设备13与外部设备11之间的电线是否被切断。
图2是图示出根据实施例的断开检测装置的示例的框图。
参照图2，断开检测装置20包括监控单元21、基准电压生成单元22、比较单元23以及切换单元24。
监控单元21根据从电流信号输出设备13输入的电流信号是否流经外部设备11而生成不同的电压。基准电压生成单元22生成具有特定电平的基准电压。
例如，当电流信号不流经外部设备11时，监控单元21可以生成大于基准电压的电压。而且，当电流信号流经外部设备11时，监控单元21可以生成小于基准电压的电压。
可替代地，当电流信号不流经外部设备11时，监控单元21可以生成小于基准电压的电压。而且，当电流信号流经外部设备11时，监控单元21可以生成大于基准电压的电压。
因此，当电流信号不流经外部设备11时，监控单元21可以生成大于或小于基准电压的电压。而且，当电流信号流经外部设备11时，监控单元21可以生成小于或大于基准电压的电压。
比较单元23可以根据从监控单元21生成的电压与基准电压之间的差来输出正（+）电压或负（-）电压。
例如，当从监控单元21生成的电压大于从基准电压生成单元22生成的基准电压时，比较单元23可以输出负电压。而且，当从监控单元21生成的电压小于从基准电压生成单元22生成的基准电压时，比较单元23可以输出正电压。
可替代地，当从监控单元21生成的电压大于从基准电压生成单元22生成的基准电压时，比较单元23可以输出正电压。而且，当从监控单元21生成的电压小于从基准电压生成单元22生成的基准电压时，比较单元23可以输出负电压。
切换单元24可以通过使用从比较单元23输出的电压来输出断开检测信号。此处，断开检测信号被称为表示电线是否断开的信号。
也就是说，断开检测装置20可以根据电线断开和连接时的状态而输出不同的电压，从而通过使用不同的电压来通知操作者电线是否断开。
图3是根据实施例的断开检测装置的等效电路图。
参照图3，比较单元23使用运算放大器（OP Amp）23-1进行配置。OP Amp23-1自身接收大约-12V和大约+18v的电压。反相输入端（IN-）接收从监控单元21生成的电压，而非反相输入端（IN+）接收从基准电压生成单元22生成的基准电压。
监控单元21可以使用连接在电源（例如，18V电压）与OP Amp23-1的反相输入端（IN-）之间的电阻器元件R11而进行配置。而且，连接至OP Amp23-1的反相输入端（IN-）的电阻器元件的接点可以连接至电流信号被输出到外部设备11所通过的接点。也就是说，从电流信号输出设备13输入的电流信号经过电阻器元件R11的接点被传送到外部设备11。
基准电压生成单元22可以通过使用连接在电源（例如，大约18V的电压）与地之间的分压电阻器元件R21和R22而进行配置。
分压电阻器元件的公共接点被连接至OP Amp23-1的非反相输入端（IN+）。大约+18V的电压被分压电阻器元件划分以被施加至分压电阻器元件R21和R22的公共接点，因此划分后的电压被定义为基准电压。
切换单元24可以使用晶体管FET1和电阻器元件R41进行配置，晶体管FET1的栅极端连接至OP Amp23-1的输出端OUT，电阻器元件R41连接在电源（例如，大约5V的电压）与晶体管FET1的源极端之间。可使用各种类型的晶体管，例如，可以使用场效应晶体管（FET）。
晶体管FET1的漏极端连接至地AGND，并且晶体管FET1根据OP Amp23-1的输出电压而被导通/关断。
此处，被施加至晶体管FET1的源极端的电压可以起到表示电线是否断开的断开检测信号的作用。
图4是示出根据实施例的断开检测装置的操作状态的示例性表格。
现在将参照图4描述根据图3中实施例的断开检测装置的操作。
此处，假定分压电阻器元件R21和R22的电阻值分别为49.9KΩ和147KΩ，外部设备11的负载电阻值为大约600Ω或小于600Ω，并且晶体管FET1为P型沟道晶体管。
如果电流信号输出设备与外部设备之间的电线被断开，则+18V的电压被施加至OP Amp23-1的反相输入端（IN-）。而且，+13.44V的电压被施加至非反相输入端（IN+）。因此，OP Amp23-1输出供应至其的+18V电压与-12V电压之间的-12V电压。
因此，因为OP Amp23-1的输出电压为负，所以晶体管FET1被导通以输出接地电压（ground voltage）作为断开检测信号。
然而，如果电流信号输出设备与外部设备之间的接线状态为正常，则施加至OP Amp23-1的反相输入端（IN-）的电压为10mV或小于10mV（当电流未被输出时）或者12V或小于12V（当最大输出电流值为20mA时）。而且，+13.44V的电压被施加至非反相输入端（IN+）。因此，OP Amp23-1输出供应至其的+18V电压与-12V电压之间的+18V电压。
因此，因为OP Amp23-1的输出电压为正，所以晶体管FET1被关断以输出5V电压作为断开检测信号。
从切换单元24输出的断开检测信号可以被传送至例如电流信号输出设备13的微处理器单元（MPU）以通知操作者电线是否断开。在实施例中，当断开检测信号具有接地电压时，MPU识别出外部电线被断开。
如必要，可以对OP Amp23-1的输入方法和切换单元24的晶体管的类型进行不同地配置。
例如，当正电压被输入至晶体管FET1的栅极端时，晶体管FET1被导通。在这种情况下，监控单元21可以被连接至OP Amp23-1的非反相端，并且基准电压可以被连接至反相输入端。
尽管已经参照其多个示例性实施例描述了多个实施例，但是应当理解的是，本领域的技术人员可以设想将落在本公开原理的精神和范围内的许多其他修改和实施例。更特别地，在本公开、附图和所附的权利要求书的范围内，可以对主题组合布置的部件部分和/或布置方式进行各种变化和修改。除了部件部分和/或布置方式的变化和修改之外，替代使用也将对本领域的技术人员是显而易见的。

Claims (10)

1.一种断开检测装置，其用于检测将电流信号输出设备连接至外部设备的电线的状态，所述装置包括：
监控单元，其根据从所述电流信号输出设备输入的电流信号是否被施加至所述外部设备而生成不同的电压；
基准电压生成单元，其生成基准电压；
比较单元，其根据通过比较从所述监控单元生成的电压与所述基准电压而得到的结果来输出电压；以及
切换单元，其基于从所述比较单元输出的电压来输出断开检测信号。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述比较单元包括运算放大器（OP Amp），所述运算放大器通过其反相输入端（IN-）接收从所述监控单元生成的电压并且通过其非反相输入端（IN+）接收从所述基准电压生成单元生成的基准电压。
3.根据权利要求2所述的装置，其中所述比较单元将分别通过所述反相输入端和所述非反相输入端输入的电压进行比较，其中当通过所述非反相输入端输入的电压大于通过所述反相输入端输入的电压时，所述比较单元输出负电压。
4.根据权利要求3所述的装置，其中所述切换单元通过从所述比较单元输出的所述负电压而被导通以输出切断信号。
5.根据权利要求2所述的装置，其中所述监控单元包括连接在电源与所述反相输入端之间的电阻器元件，所述电阻器元件的连接至所述反相输入端的接点被连接至电流信号被输出至所述外部设备所通过的接点。
6.根据权利要求5所述的装置，其中当从所述电流输出设备施加的电流信号不流入所述外部设备时，所述监控单元生成大于所述基准电压的电压，并且当电流信号流经所述外部设备时，所述监控单元生成小于所述基准电压的电压。
7.根据权利要求2所述的装置，其中所述基准电压生成单元包括连接在电源与地之间的多个分压电阻器元件，所述分压电阻器元件的公共接点连接至所述非反相输入端。
8.根据权利要求2所述的装置，其中所述切换单元包括：
晶体管，其根据所述运算放大器的输出电压而被导通或关断；以及
电阻器元件，其连接在电源与所述晶体管的源极端之间。
9.根据权利要求8所述的装置，其中所述晶体管具有连接至地的漏极端，并且通过其所述源极端输出所述断开检测信号。
10.根据权利要求8所述的装置，其中当正电压被输入到所述晶体管的栅极端时，所述切换单元被导通，并且所述监控单元被连接至所述运算放大器的所述非反相输入端，并且所述基准电压被连接至所述反相输入端。
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