CN112505534A - 一种继电器粘连及输出短路检测电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种继电器粘连及输出短路检测电路，主要用于检测继电器是否出现粘连从而无法正常断开电路，继而出现安全隐患的情况，以及避免输出短路时闭合继电器造成短路事故。本发明特别适用于充电桩的输出控制检测。所述检测电路主要由检测控制继电器、限流电阻、整流二极管、光耦及用于控制所述检测控制器继电器和识别所述光耦输出信号的单片机组成。本发明能够实现对继电器粘连状态进行快速而安全的检测，还能检测继电器输出是否短路，方案电路简单，成本低廉，便于推广实施。

Description

一种继电器粘连及输出短路检测电路

技术领域

本发明属于强电检测领域，主要解决继电器等类似产品在大电流环节中使用时，可能出现的意外粘连，进而导致安全隐患出现的问题。

背景技术

随着电力设备的大量普及使用，越来越多的强电设备需要通过智能控制来实现电路的通断，继电器是个非常好的选择。但由于继电器的特性，使得在大电流应用场景下，有一定可能不能正常断开的情况，这种情况就叫继电器粘连，这会给设备带来安全隐患。另外在继电器闭合前，输出端线路短路的情况会导致继电器闭合时造成短路事故，因此有必要在继电器闭合前检测输出电路是否正常。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够检测在强电环境中使用的继电器粘连检测，以及继电器输出电路短路检测功能，从而确保继电器电路的安全使用。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

待检测的两个继电器分别控制AC电源的火线（L线）和零线（N线）的导通，控制L线的继电器两端分别为L线输入端和L线输出端，控制N线的继电器两端分别为N线的输入端和N线输出端。

所述L线输出端连接二极管（L线二极管）正极，所述L线二极管负极连接光耦（L线光耦）输入侧正极，所述L线光耦输入侧负极连接限流电阻（L线限流电阻）一端，所述L线限流电阻另一端连接检测控制继电器（L线检测控制继电器）输出回路，所述L线检测控制继电器输出回路另一端连接所述N线输入端；

所述L线输入端连接二极管（N线二极管）正极，所述N线二极管负极连接光耦（N线光耦）输入侧正极，所述N线光耦输入侧负极连接限流电阻（N线限流电阻）一端，所述N线限流电阻另一端连接检测控制继电器（N线检测控制继电器）输出回路，所述N线检测控制继电器输出回路另一端连接所述N线输出端；

连接情况见说明书附图1所示。

说明书附图说明：

附图1是本发明核心原理图，描述电路结构及工作原理。

附图2是具体实施例中所使用的电路原理图，

附图1中：K1、K2为待检测继电器，网络标记L_in为所述L线输入端，网络标记L_out为所述L线输出端，网络标记N_in为所述N线输入端，网络标记N_out为所述N线输出端；K1、K2的激励信号（K1、K2的引脚3、引脚4）从略；检测控制继电器K3、K4的激励信号（K3、K4的引脚1、引脚2）由单片机产生，所述单片机及所述检测控制继电器的激励信号电路不在本发明权利要求范围内，因此省略；网络标记Det1、Det2分别为光耦U1、U2的输出，分别通过弱上拉电阻R3、R4连接至所述检测用单片机弱电电源3V3上，所述检测用单片机通过检测Det1、Det2的电平信号来判定光耦U1、U2的输入端是否通电。

判定附图1中待检测继电器K1是否粘连的方法：

闭合L线检测控制继电器K3，断开N线检测控制继电器K4，若所述继电器K1粘连，则L_in通过K1、D1、U1、R1、K3与N_in形成回路，电路导通，则光耦U1输出导通，检测点Det1的电平拉低到地，表现为低电平；若所述继电器K1正常断开，则无法形成L_in至N_in的回路，检测点Det1表现为高电平；所述检测用单片机根据检测点Det1的电平来判定继电器K1是否粘连。

断开L线检测控制继电器K3，闭合N线检测控制继电器K4，若所述继电器K2粘连，则L_in通过D2、U2、R2、K4、K2与N_in形成回路，电路导通，则光耦U2输出导通，检测点Det2的电平拉低到地，表现为低电平；若所述继电器K2正常断开，则无法形成L_in至N_in的回路，检测点Det2表现为高电平；所述检测用单片机根据检测点Det2的电平来判定继电器K2是否粘连。

在确定K1、K2正常断开的情况下，闭合L线检测控制继电器K3，同时闭合N线检测控制继电器K4，若L_out与N_out短路，则L_in通过D2、U2、R2、K4、D1、U1、R1、K3与N_in形成回路，此时光耦U1、U2输出均导通，检测点Det1、Det2均表现为低电平；若L_out与N_out正常开路，则无法形成L_in至N_in的回路，检测点Det1、Det2均表现为高电平；依次来判断L_out与N_out是否短路。

若将此电路用于直流电路，则直流正极应连接到所述网络节点L_in，直流负极连接到所述网络节点N_in，此时D1、D2可以省略。判断继电器粘连及输出短路的方法不变。

由于上述技术方案运用，本发明能够实现对继电器粘连状态的检测，由于采用光耦隔离了强弱电，使得检测电路安全可靠，同时又实现了对继电器输出负载的短路的检测，总体电路简单，器件少，成本低，容易实现。

具体实施方式

下面结合附图2所示的实施例对本发明作进一步描述。

附图2中K1、K2为交流充电桩输出控制的两个继电器，分别控制火线（L线）和零线（N线）的通断。

工作回路继电器K1的输出L_out连接二极管D1的正极，D1的负极连接光耦U1输入侧正极（U1的引脚1），U1输入侧负极（引脚2）连接电阻R1，R1的另一端连接继电器K3的输出端（引脚3），K3的输出的另一个引脚4连接到电源输入N_in；电源输入L_in连接二极管D2的正极，D2的负极连接光耦U2输入侧正极（U2的引脚1），U2输入侧负极（引脚2）连接电阻R2，R2的另一端连接继电器K4的输出端（引脚3），K4的输出的另一个引脚4连接到工作回路继电器K2的输出N_out。

继电器K3、继电器K4的激励为+12V直流电，分别连接到K3引脚1和K4引脚1，K3的引脚2连接三极管Q1的集电极，K4的引脚2连接三极管Q2的集电极，Q1、Q2的发射极接地，Q1、Q2的基极分别通过电阻R5、R6连接到单片机的IO口，这样单片机可以通过控制IO口的高低电平来控制继电器K3、K4的通断。

光耦U1、U2输出侧发射极（引脚3）连接到地，光耦U1、U2输出侧的集电极（引脚4）分别通过电阻R3、R4连接到单片机电源3V3，并在所述引脚4与地之间接入一个滤波电容来稳定所述引脚4的反馈信号Det1、Det2，所述引脚4信号Det1、Det2分别连接到单片机的IO口，这样所述单片机可以通过读取对应IO口的电平来获取光耦输出侧的导通状态。

下表为所述单片机控制与读取及判定的方法：

	Ctrl1 （IO写）	Ctrl2 （IO写）	Det1 （IO读）	Det2 （IO读）	结论
						1	高电平	低电平	低电平	-	K1粘连
2	高电平	低电平	高电平	-	K1断开
						3	低电平	高电平	-	低电平	K2粘连
4	低电平	高电平	-	高电平	K2断开
						5	高电平	高电平	低电平	低电平	K1K2输出短路
6	高电平	高电平	高电平	高电平	K1K2输出正常

表1

说明：当Ctrl1为高电平时，Q1导通，则K3闭合，此时若K1粘连（导通），则L_in至N_in电路导通，则光耦U1输出导通，故Det1为低电平。光耦U2所在回路同理。

电源L_in、N_in为交流电的情况下，光耦输入侧反向击穿电压不高，因此加入二极管D1、D2用来整流，保护光耦在电源负半周期不被击穿。在交流电负半周期，即使K1或K2粘连，所述L_in、N_in之间的电路也不能导通，光耦的输出也是断开状态。在这种情况下，如果K1粘连，实际Det1的信号为一个方波，因此所述单片机在读取Det1信号时采用下降沿中断捕获的方式，以出现中断代替表1中低电平的判断依据，以无中断代替表1中高电平的判断依据。Det2同理。

若电源L_in、N_in为直流电源，则L_in为正极、N_in为负极，此时所述二极管D1和D2可以省略。

所述电路同样可以应用于三相交流电的场景，只需要在增加的相线L2、L3上添加所述L线上同样的电路即可，判定方法类似。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够 了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质 所作的等效变化、裁剪或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种继电器粘连及输出短路检测电路，其特征在于：所述检测电路主要由L线检测控制继电器、N线检测控制继电器、L线限流电阻、N线限流电阻、L线整流二极管、N线整流二极管、L线光耦、N线光耦及用于产生控制信号及判别检测结果的单片机电路组成；

所述L线检测控制继电器、L线限流电阻、L线整流二极管、L线光耦以串联的方式连接成L线电路，所述L线电路的两端定义为L线正极和L线负极，L线正极为所述L线整流二极管正极方向，L线负极为所述L线整流二极管负极方向，则L线正极连接L线待检测的L线继电器的输出端，L线负极连接N线输入端；

所述N线检测控制继电器、N线限流电阻、N线整流二极管、N线光耦以串联的方式连接成N线电路，所述N线电路的两端定义为N线正极和N线负极，N线正极为所述N线整流二极管正极方向，N线负极为所述N线整流二极管负极方向，则N线正极连接到L线输入端，N线负极连接到待检测的N线继电器的输出端。

2.根据权利要求1所述的一种继电器粘连及输出短路检测电路，其特征在于：闭合所述L线检测控制继电器，同时断开所述N线检测控制继电器，此时所述L线光耦输出端导通则判断所述L线待检继电器粘连，否则判断所述L线待检继电器正常断开；

闭合所述N线检测控制继电器，同时断开所述L线检测控制继电器，此时所述N线光耦输出端导通则判断所述N线待检继电器粘连，否则判断所述N线待检继电器正常断开；

在确认L线、N线待检继电器正常断开的情况下，同时闭合所述L线检测控制继电器和N线检测控制继电器，若此时所述L线光耦或N线光耦输出导通，则判断待检测的L线继电器及N线继电器输出短路。

3.根据权利要求1、2所述的一种继电器粘连及输出短路检测电路，其特征在于：

所述L线检测控制继电器、N线检测控制继电器由单片机控制通断状态，并由所述同一个单片机对所述L线光耦及N线光耦的输出状态进行检测。

4.根据权利要求1所述的一种继电器粘连及输出短路检测电路，其特征在于：在直流应用场景中，所述L线输入端为直流电正极，N线输入端为直流电负极，此时所述D1、D2可以省略。

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