CN106449274B - 一种带自诊断报警功能的继电器输出装置及其诊断报警方法 - Google Patents

Abstract

一种带自诊断报警功能的继电器输出装置，包括继电器输出装置外壳和内部电路；所述的内部电路包括前端电压采集电路、后端电压采集电路、多个继电器电路、控制电路、通信电路、报警电路和外部继电器电路；所述的继电器输出装置的外壳包括背板和“凹”形盖板，所述的盖板与背板通过螺栓固定，在所述的盖板的顶部和底部分别设置有接线端子排，所述的接线端子排与继电器电路相连；在盖板的正面设置有指示灯，指示灯与控制电路相连；在盖板的两侧分别设置有鱼鳞状通风孔，本发明还提供了一种带自诊断报警功能的继电器输出装置的自诊断报警方法。本发明能够实现自诊断功能，并将故障信息进行上报且报警，及时减少重大事故的发生。

Description

一种带自诊断报警功能的继电器输出装置及其诊断报警方法

技术领域

本发明涉及继电器技术领域，具体地说是一种带自诊断报警功能的继电器输出装置及其诊断报警方法。

背景技术

现有的继电器大多为一路继电器，并且占用空间大，如果出现故障后并不能判断是何种故障，也不能及时报警通知，如果继电器触点发生粘连或合不上，则会造成重大人身安全和经济损失。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带自诊断报警功能的继电器输出装置及其诊断报警方法，用于解决现有的继电器不能自诊断和报警的问题。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种带自诊断报警功能的继电器输出装置，其特征是，包括继电器输出装置外壳和内部电路；所述的内部电路包括前端电压采集电路、后端电压采集电路、多个继电器电路、控制电路、通信电路、报警电路和外部继电器电路；所述的前端电压采集电路的输入端和继电器电路的输入端与控制源相连，继电器电路的输出端分别与后端电压采集电路的输入端和被控用电装置相连，前端电压采集电路的输出端和后端电压采集电路的输出端与控制电路的信号输入端相连，控制电路的输出端与通信电路和报警电路相连，控制电路的控制端与外部继电器电路的线圈相连，外部继电器电路的触点与电源总闸相连；

所述的继电器输出装置外壳包括背板和“凹”形盖板，所述的盖板与背板通过螺栓固定，在所述的盖板的顶部和底部分别设置有接线端子排，所述的接线端子排与继电器电路相连；在盖板的正面设置有指示灯，指示灯与控制电路相连；在盖板的两侧分别设置有鱼鳞状通风孔。

进一步地，所述的接线端子排上的接线柱采用磁性金属结构件。

进一步地，所述的指示灯包括报警指示灯。

进一步地，所述的前端电压采集电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电容C1、电容C2、二极管D1、二极管D2、运算放大器A1和运算放大器A2；电阻R1的一端与控制源相连，电阻R1的另一端分别与运算放大器A1的同相输入端、电阻R3的一端和电阻R4的一端相连，运算放大器A1的反相输入端与电阻R2的一端相连，电阻R2的另一端接地，电阻R3的另一端与二极管D1的正极相连，二极管D1的负极和二极管D2的正极与运算放大器A1的输出端相连，二极管D2的负极和电阻R4的另一端分别与运算放大器A2的同相输入端、电阻R6的一端和电容C1的一端相连，运算放大器A2的反相输入端与电阻R5的一端相连，电阻R5的另一端接地，电阻R6的另一端、电容C1的另一端和运算放大器A2的输出端与电阻R7的一端相连，电阻R7的另一端和电容C2的一端与控制电路的输入端相连，电容C2的另一端接地；

所述的后端电压采集电路与前端电压采集电路的电路结构相同；

所述的继电器电路包括电阻R15、电阻R16、二极管D5、二极管D6、三极管Q1、线圈K1和触点开关k1；所述电阻R15的一端和三极管Q1的基极与控制源相连，三极管Q1的发射极分别与线圈K1的一端、二极管D5的负极和二极管D6的正极相连，线圈K1的另一端、二极管D5的正极和电阻R16的一端相连并接24V电压，电阻R16的另一端与二极管D6的负极相连，三极管Q1的集电极接地；

所述的外部继电器电路的电路结构与继电器电路的电路结构相同；

所述的控制电路包括AT89S51单片机电路；

所述的通信电路包括485通信电路，或/和无线通信电路，所述的485通信电路包括MAX485芯片、电阻R17、电阻R18、电阻R19和电阻R20；MAX485芯片的RO引脚与AT89S51单片机电路的10号引脚相连，MAX485芯片的DI引脚与AT89S51单片机电路的11号引脚相连，MAX485芯片的RE引脚和DE引脚与AT89S51单片机电路的1号引脚相连；MAX485芯片的B引脚与电阻R17的一端相连，MAX485芯片的A引脚与电阻R18的一端相连，电阻R17的另一端分别与扎针J1和电阻R19的一端相连，电阻R18的另一端分别与扎针J1和电阻R20的一端相连，电阻R19的另一端接地，电阻R20的另一端接12V电压；

所述的无线通信电路包括zigbee无线通信电路，所述的zigbee无线通信电路包括JF24C芯片双向通信电路，JF24C芯片与AT89S51单片机电路的I/O端相连；

所述的报警电路包括电阻R21、电阻R22、报警指示灯D7、三极管Q2和蜂鸣器；所述的电阻R21的一端和电阻R22的一端与AT89S51单片机电路的38号引脚相连，电阻R21的另一端与报警指示灯D7的负极相连，电阻R22的另一端与三极管Q2的基极相连，三极管Q2的集电极与蜂鸣器的一端相连，蜂鸣器的另一端接12V电源，三极管Q2的发射极和报警指示灯D7的正极相连并接地。

一种带自诊断报警功能的继电器输出装置的诊断报警方法，利用一种带自诊断报警功能的继电器输出装置，其特征是，具体包括以下步骤：

步骤1）、前端电压采集电路采集电压信号，发送给控制电路；

步骤2）、后端电压采集电路采集电压信号，发送给控制电路；

步骤3）、控制电路将两个电压信号进行对比，如果继电器电路动作后，前端的电压信号和后端的电压信号没有变化，且均为0，则表示继电器触点粘连如果继电器电路动作后，前端的电压信号为0，后端的电压信号变化幅度较大，则表示继电器触点合不上；如果继电器电路进行合闸分闸操作后，前端电压信号和后端电压信号无变化，则表示继电器线圈烧坏；

步骤4）、控制电路通过通信电路将继电器触点粘连、继电器触点合不上和继电器线圈烧坏的故障信息发送给上位机，同时蜂鸣器和报警指示灯进行报警，控制电路通过外部继电器电路控制总电源分闸。

本发明的有益效果是：本发明提供的一种带自诊断报警功能的继电器输出装置，设置有多路继电器电路，多路继电器电路构成的继电器输出装置相比于多个继电器极大地减小了体积，节省空间。

现有的接线柱为金属件，由于接线柱较小，在接线时容易脱落；本发明的接线柱采用磁性金属结构件，当接导线时，由于磁力的作用先吸住导线，当拧紧接线柱时导线不容易脱落。

本发明在外壳的两侧设置有通风孔，便于散热，通风孔采用鱼鳞孔，便于遮挡灰尘进入。

本发明在继电器电路的进线端和出线端分别设置有电压采集电路，电压采集电路将采集到的电压信号发送给控制电路，控制电路进行对比，从而得出是由于什么原因而出现的故障，并将故障信号和故障原因通过通信电路发送给上位机，本发明采用了多种通信方式，能够有适应不同的现实情况，给用户提供多种选择；同时设置有报警指示灯和蜂鸣器，如出现故障，会及时通知。

本发明如出现故障，则控制电路通过外部继电器电路控制电源总开关分闸，避免重大事故的发生。

附图说明

图1为本发明的模块结构连接图；

图2为本发明继电器输出装置外壳的正视图；

图3为本发明继电器输出装置外壳的左视图；

图4为本发明的前端电压采集电路图；

图5为本发明的后端电压采集电路图；

图6为本发明继电器电路图；

图7为本发明外部继电器电路图；

图8为本发明控制电路图；

图9为本发明485通信电路图；

图10为本发明zigbee无线通信电路图；

图11为本发明的报警电路图；

图中：1、背板，2、盖板，3、接线端子排，31、接线柱，4、通风孔，5、报警指示灯。

具体实施方式

如图1至图11所示，一种带自诊断报警功能的继电器输出装置，包括继电器输出装置外壳和内部电路。

内部电路包括前端电压采集电路、后端电压采集电路、多个继电器电路、控制电路、通信电路、报警电路和外部继电器电路。

如图1所示，前端电压采集电路的输入端和继电器电路的输入端与控制源相连，继电器电路的输出端分别与后端电压采集电路的输入端和被控用电装置相连，前端电压采集电路的输出端和后端电压采集电路的输出端与控制电路的信号输入端相连，控制电路的输出端与通信电路和报警电路相连，控制电路的控制端与外部继电器电路的线圈相连，外部继电器电路的触点与电源总闸相连。

如图2和图3所示，继电器输出装置的外壳包括背板1和“凹”形盖板2，所述的盖板2与背板1通过螺栓固定，在所述的盖板2的顶部和底部分别设置有接线端子排3，所述的接线端子排3与继电器电路相连；在盖板2的正面设置有指示灯，指示灯与控制电路相连；为了使继电器输出装置散热快，而且防止灰尘进入，在盖板的两侧分别设置有鱼鳞状通风孔4。

为了更方便接线，在接线时使导线不易脱落，接线端子排3上的接线柱31采用磁性金属结构件，指示灯包括报警指示灯5。

如图4所示，前端电压采集电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电容C1、电容C2、二极管D1、二极管D2、运算放大器A1和运算放大器A2；电阻R1的一端与控制源相连，电阻R1的另一端分别与运算放大器A1的同相输入端、电阻R3的一端和电阻R4的一端相连，运算放大器A1的反相输入端与电阻R2的一端相连，电阻R2的另一端接地，电阻R3的另一端与二极管D1的正极相连，二极管D1的负极和二极管D2的正极与运算放大器A1的输出端相连，二极管D2的负极和电阻R4的另一端分别与运算放大器A2的同相输入端、电阻R6的一端和电容C1的一端相连，运算放大器A2的反相输入端与电阻R5的一端相连，电阻R5的另一端接地，电阻R6的另一端、电容C1的另一端和运算放大器A2的输出端与电阻R7的一端相连，电阻R7的另一端和电容C2的一端与控制电路的输入端相连，电容C2的另一端接地。

如图5所示，后端电压采集电路与前端电压采集电路的电路结构相同。后端电压采集电路包括电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电容C3、电容C4、二极管D3、二极管D4、运算放大器A3和运算放大器A4；电阻R8的一端与控制源相连，电阻R8的另一端分别与运算放大器A3的同相输入端、电阻R10的一端和电阻R11的一端相连，运算放大器A3的反相输入端与电阻R9的一端相连，电阻R9的另一端接地，电阻R10的另一端与二极管D3的正极相连，二极管D3的负极和二极管D4的正极与运算放大器A3的输出端相连，二极管D4的负极和电阻R11的另一端分别与运算放大器A4的同相输入端、电阻R13的一端和电容C3的一端相连，运算放大器A4的反相输入端与电阻R12的一端相连，电阻R12的另一端接地，电阻R13的另一端、电容C3的另一端和运算放大器A4的输出端与电阻R14的一端相连，电阻R14的另一端和电容C4的一端与控制电路的输入端相连，电容C4的另一端接地。

如图6所示，继电器电路包括电阻R15、电阻R16、二极管D5、二极管D6、三极管Q1、线圈K1和触点开关k1；所述电阻R15的一端和三极管Q1的基极与控制源相连，三极管Q1的发射极分别与线圈K1的一端、二极管D5的负极和二极管D6的正极相连，线圈K1的另一端、二极管D5的正极和电阻R16的一端相连并接24V电压，电阻R16的另一端与二极管D6的负极相连，三极管Q1的集电极接地。

如图7所示，外部继电器电路的电路结构与继电器电路的电路结构相同。

如图8所示，控制电路包括AT89S51单片机电路。

通信电路包括485通信电路，或/和无线通信电路。

如图9所示，485通信电路包括MAX485芯片、电阻R17、电阻R18、电阻R19和电阻R20；MAX485芯片的RO引脚与AT89S51单片机电路的10号引脚相连，MAX485芯片的DI引脚与AT89S51单片机电路的11号引脚相连，MAX485芯片的RE引脚和DE引脚与AT89S51单片机电路的1号引脚相连；MAX485芯片的B引脚与电阻R17的一端相连，MAX485芯片的A引脚与电阻R18的一端相连，电阻R17的另一端分别与扎针J1和电阻R19的一端相连，电阻R18的另一端分别与扎针J1和电阻R20的一端相连，电阻R19的另一端接地，电阻R20的另一端接12V电压。

无线通信电路包括zigbee无线通信电路；

如图10所示，zigbee无线通信电路包括JF24C芯片双向通信电路，JF24C芯片与AT89S51单片机电路的I/O端相连。

如图11所示，报警电路包括电阻R21、电阻R22、报警指示灯D7、三极管Q2和蜂鸣器；电阻R21的一端和电阻R22的一端与AT89S51单片机电路的38号引脚相连，电阻R21的另一端与报警指示灯D7的负极相连，电阻R22的另一端与三极管Q2的基极相连，三极管Q2的集电极与蜂鸣器的一端相连，蜂鸣器的另一端接12V电源，三极管Q2的发射极和报警指示灯D7的正极相连并接地。

一种带自诊断报警功能的继电器输出装置的诊断报警方法，利用一种带自诊断报警功能的继电器输出装置，具体包括以下步骤：

步骤1）、前端电压采集电路采集电压信号，发送给控制电路；

步骤2）、后端电压采集电路采集电压信号，发送给控制电路；

步骤3）、控制电路将两个电压信号进行对比，如果继电器电路动作后，前端的电压信号和后端的电压信号没有变化，且均为0，则表示继电器触点粘连如果继电器电路动作后，前端的电压信号为0，后端的电压信号变化幅度较大，则表示继电器触点合不上；如果继电器电路进行合闸分闸操作后，前端电压信号和后端电压信号无变化，则表示继电器线圈烧坏；

步骤4）、控制电路通过通信电路将继电器触点粘连、继电器触点合不上和继电器线圈烧坏的故障信息发送给上位机，同时蜂鸣器和报警指示灯进行报警，控制电路通过外部继电器电路控制总电源分闸。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (2)

1.一种带自诊断报警功能的继电器输出装置，其特征是，包括继电器输出装置外壳和内部电路；所述的内部电路包括前端电压采集电路、后端电压采集电路、多个继电器电路、控制电路、通信电路、报警电路和外部继电器电路；所述的前端电压采集电路的输入端和继电器电路的输入端与控制源相连，继电器电路的输出端分别与后端电压采集电路的输入端和被控用电装置相连，前端电压采集电路的输出端和后端电压采集电路的输出端与控制电路的信号输入端相连，控制电路的输出端与通信电路和报警电路相连，控制电路的控制端与外部继电器电路的线圈相连，外部继电器电路的触点与电源总闸相连；所述的继电器输出装置外壳包括背板和“凹”形盖板，所述的盖板与背板通过螺栓固定，在所述的盖板的顶部和底部分别设置有接线端子排，所述的接线端子排与继电器电路相连；在盖板的正面设置有指示灯，指示灯与控制电路相连；在盖板的两侧分别设置有鱼鳞状通风孔；所述的接线端子排上的接线柱采用磁性金属结构件；所述的指示灯包括报警指示灯；所述的前端电压采集电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电容C1、电容C2、二极管D1、二极管D2、运算放大器A1 和运算放大器A2；电阻R1 的一端与控制源相连，电阻R1的另一端分别与运算放大器A1 的同相输入端、电阻R3的一端和电阻R4 的一端相连，运算放大器A1 的反相输入端与电阻R2 的一端相连，电阻R2 的另一端接地，电阻R3 的另一端与二极管D1 的正极相连，二极管D1的负极和二极管D2的正极与运算放大器A1的输出端相连，二极管D2的负极和电阻R4的另一端分别与运算放大器A2的同相输入端、电阻R6的一端和电容C1的一端相连，运算放大器A2 的反相输入端与电阻R5的一端相连，电阻R5的另一端接地，电阻R6的另一端、电容C1的另一端和运算放大器A2的输出端与电阻R7的一端相连，电阻R7的另一端和电容C2的一端与控制电路的输入端相连，电容C2的另一端接地；所述的后端电压采集电路与前端电压采集电路的电路结构相同；所述的继电器电路包括电阻R15、电阻R16、二极管D5、二极管D6、三极管Q1、线圈K1和触点开关k1；所述电阻R15的一端和三极管Q1的基极与控制源相连，三极管Q1的发射极分别与线圈K1的一端、二极管D5的负极和二极管D6的正极相连，线圈K1的另一端、二极管D5的正极和电阻R16的一端相连并接24V电压，电阻R16的另一端与二极管D6的负极相连，三极管Q1的集电极接地；所述的外部继电器电路的电路结构与继电器电路的电路结构相同；所述的控制电路包括AT89S51单片机电路；所述的通信电路包括485通信电路，或/和无线通信电路，所述的485通信电路包括MAX485芯片、电阻R17、电阻R18、电阻R19和电阻R20；MAX485芯片的RO引脚与AT89S51单片机电路的10号引脚相连，MAX485芯片的DI引脚与AT89S51单片机电路的11号引脚相连，MAX485芯片的RE引脚和DE引脚与AT89S51单片机电路的1号引脚相连；MAX485芯片的B引脚与电阻R17的一端相连，MAX485 芯片的A引脚与电阻R18的一端相连，电阻R17的另一端分别与扎针J1和电阻R19的一端相连，电阻R18的另一端分别与扎针J1和电阻R20的一端相连，电阻R19的另一端接地，电阻R20的另一端接12V 电压；所述的无线通信电路包括zigbee无线通信电路，所述的zigbee无线通信电路包括JF24C 芯片双向通信电路，JF24C芯片与AT89S51单片机电路的I/O端相连；所述的报警电路包括电阻R21、电阻R22、报警指示灯D7、三极管Q2和蜂鸣器；所述的电阻R21的一端和电阻R22 的一端与AT89S51单片机电路的38号引脚相连，电阻R21的另一端与报警指示灯D7的负极相连，电阻R22的另一端与三极管Q2的基极相连，三极管Q2的集电极与蜂鸣器的一端相连，蜂鸣器的另一端接12V电源，三极管Q2的发射极和报警指示灯D7的正极相连并接地。

2.一种带自诊断报警功能的继电器输出装置的诊断报警方法，利用权利要求1所述的一种带自诊断报警功能的继电器输出装置，其特征是，具体包括以下步骤：

步骤1、前端电压采集电路采集电压信号，发送给控制电路；

步骤2、后端电压采集电路采集电压信号，发送给控制电路；

步骤3、控制电路将两个电压信号进行对比，如果继电器电路动作

后，前端的电压信号和后端的电压信号没有变化，且均为0，则表示继电器触点粘连；如果继电器电路动作后，前端的电压信号为0，后端的电压信号变化幅度较大，则表示继电器触点合不上；如果继电器电路进行合闸分闸操作后，前端电压信号和后端电压信号无变化，则表示继电器线圈烧坏；

步骤4、控制电路通过通信电路将继电器触点粘连、继电器触点合

不上和继电器线圈烧坏的故障信息发送给上位机，同时蜂鸣器和报警指示灯进行报警，控制电路通过外部继电器电路控制总电源分闸。