專利名稱：一種電平型信號斷線故障的檢測裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于電平型信號的故障檢測技術，尤其涉及一種電平型信號斷線故障的檢 測裝置。
背景技術：
對于輸出信號為電平型信號的工業(yè)控制系統(tǒng)中，有時會因控制系統(tǒng)內(nèi)部發(fā)生斷線 等故障，導致電平型信號的輸出不正常，例如低于預定的電壓值等。為此，需要對電平型信 號進行斷線檢測。電平型信號的斷線檢測是各類檢測系統(tǒng)的重要安全指標，在工業(yè)控制系 統(tǒng)中，斷線檢測是最基本也是最重要的技術指標，在自動化行業(yè)和其他檢測系統(tǒng)中，對電平 型信號和觸點傳感器的配電電壓信號的斷線檢測比較普遍。目前對電平型信號的檢測主要采用AD采樣和使用集成電路等技術。AD采樣技術 采集速度較慢，而且成本偏高，不適合大范圍推廣使用。為了降低成本，現(xiàn)有技術中采用集 成比較器電路的電平型信號檢測電路，但是比較器的處理速度也很慢，而且在臨近比較值 比較時容易產(chǎn)生振蕩，檢測結果的可靠性低。
發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種電平型信號的斷線故障檢測裝置，該裝置 檢測速度快，而且可靠性高。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種電平型信號斷線故障的檢測裝置，包括被測電 平型信號通過順向二極管D1、分壓電阻R1、限流電阻R3連接到所述NPN型三極管的基極 上，所述分壓電阻Rl和限流電阻R3之間設置采樣參考點，所述采樣參考點通過分壓電阻 R2接地，所述采樣參考點還通過抗干擾電容Cl接地，所述NPN型三極管的基極通過補償電 阻R4接地，所述NPN型三極管的發(fā)射極接地，所述NPN型三極管的集電極通過電阻R5連接 外接電源，所述NPN型三極管的集電極作為檢測輸出端，還包括判斷單元，用于接收從所述 NPN型三極管的集電極端輸出的電壓信號，判斷所述NPN型三極管集電極端電壓信號是否 大于預設的第一閾值，如果大于，則輸出電平型信號發(fā)生斷線故障的結果。優(yōu)選地，所述電平型信號的斷線檢測裝置的采樣參考點處電平幅值是根據(jù)實際情 況自行設定的。優(yōu)選地，所述電平型信號的斷線檢測裝置的第一閾值可根據(jù)實際情況自行設定， 但必須大于NPN型三級管集電極_發(fā)射極飽和曲線電壓Vce的最大值。優(yōu)選地，所述順向二極管的正向?qū)妷菏歉鶕?jù)選擇的二極管的技術指標進行確 定的。優(yōu)選地，正常時所述待測電平型信號幅值設定為5V，斷線時所述電平型信號幅值 設定為小于2. 5V ；所述第一閾值設定為0. 8V。優(yōu)選地，正常時所述待測電平型信號幅值設定為12V，斷線時所述電平型信號幅值 設定為小于9V ；所述第一閾值設定為0. 8V。
3
優(yōu)選地，正常時所述待測電平型信號幅值設定為24V，斷線時所述電平型信號幅值 設定為小于15V ；所述第一閾值設定為0. 8V。優(yōu)選地，正常時所述待測電平型信號幅值設定為48V，斷線時所述電平型信號幅值 設定為小于30V ；所述第一閾值設定為0. 8V。優(yōu)選地，正常時所述待測電平型信號幅值設定為110V，斷線時所述電平型信號幅 值設定為小于70V ；所述第一閾值設定為0. 8V。本發(fā)明實施例提供的斷線故障檢測裝置相對于現(xiàn)有技術中采用A/D采樣和集成 比較器電路的方案，結構相對簡單，而且采用的如二極管、電阻等常規(guī)元器件的可靠性和靈 敏度都很高，這就使得本發(fā)明實施例提供的斷線故障檢測裝置在檢測速度和可靠性方面相 對于現(xiàn)有技術都得到了極大的改善。另外，與現(xiàn)有技術中斷線檢測裝置都采用結構復雜、成 本昂貴的器件相比，本發(fā)明實施例中的斷線檢測裝置由成本較低的常規(guī)器件組成，降低了 整個裝置的成本。
為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明 的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù) 這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本發(fā)明實施例提供的一種電平型信號的斷線檢測裝置的示意圖；圖2是采用電平型信號直接作為輸入的接線配置電路與本發(fā)明實施例提供的電 平型信號斷線檢測裝置的連接示意圖；圖3是采用觸點型傳感器的配電信號作為電平型信號輸入的接線配置電路與本 發(fā)明實施例提供的電平型信號的斷線檢測裝置的連接示意圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本發(fā)明實施例 中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是 本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員 在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。本發(fā)明實施例提供一種電平型信號的斷線檢測裝置，當被檢測的電路電壓低于一 定幅值時，即認為被檢測電平型信號斷路，可以根據(jù)被測電平型信號跌落幅度來判斷被測 電路的通斷情況。本發(fā)明檢測電路可以應用于各種以電平型信號為輸入信號的系統(tǒng)中，也 可應用于各種以觸點型傳感器為輸入信號的系統(tǒng)中。在前一種系統(tǒng)中，可檢測待測電平型 信號低于第一幅值時即認為電平型信號斷線，在后一種系統(tǒng)中，可檢測觸點型傳感器配電 信號電壓值低于一定幅值時即認為觸點型傳感器配電斷線。圖1示出了本發(fā)明實施例提供的電平型信號斷線故障檢測裝置的示意圖。在圖1 中，點A為輸入待測電平型信號的采樣參考點，該采樣參考點設置在分壓電阻Rl和限流電 阻R3之間。該檢測裝置具體包括一 NPN型三極管Q1，該NPN型三極管Ql的基極通過限流 電阻R3連接至采樣參考點，采樣參考點通過分壓電阻R2接地，采樣參考點還通過抗干擾電容Cl接地。NPN型三極管Ql的發(fā)射極接地。NPN型三極管Ql的基極通過補償電阻R4接 地，NPN型三極管Ql的發(fā)射極接地，NPN型三極管Ql的集電極通過電阻R5連接外接電源； 另外，NPN型三極管Ql的集電極作為檢測輸出端，另外，本實施例中的故障檢測裝置還包括 判斷單元101，該判斷單元101用于接收從NPN型三極管Ql的集電極端輸出的電壓信號，判 斷NPN型三極管Ql的集電極端電壓信號是否大于預設的第一閾值，如果大于，則輸出電平 型信號發(fā)生斷線故障的結果。另外，為了防止被檢測電平型信號反接時損壞被檢測電路，在采樣參考點與被檢 測電路之間還串聯(lián)設置順向二極管Dl和分壓電阻R1，其中順向二極管Dl的輸入端為二極 管的陽極，也是被檢測的電平型信號的輸入端，順向二極管Dl的輸出端為二極管的陰極， 順向二極管Dl的輸出端連接分壓電阻Rl的一端，分壓電阻Rl的另一端連接采樣參考點。根據(jù)被檢測的電平型信號的來源不同，即被檢測電路的類型不同，將采用不同的 接線配置電路。圖2示出了采用電平型信號直接作為輸入的接線配置電路與本發(fā)明實施例 提供的電平型信號斷線檢測裝置的連接示意圖。圖3示出了采用觸點型傳感器的配電信號 作為電平型信號輸入情況下接線配置電路與本發(fā)明實施例提供的電平型信號的斷線檢測 裝置的連接示意圖。在實際應用中，根據(jù)被檢測電路的實際情況，可以對本實施例中的電平型信號斷 線故障檢測裝置的電路參數(shù)進行設計和選擇，包括各個電阻的阻值、電容的電容值、二極管 和三極管的具體性能參數(shù)。以下詳細說明本發(fā)明實施例的檢測裝置對電平型信號的斷線故障檢測的原理。請同時參見圖2和圖3，在被檢測電路正常工作時，圖2和圖3中的三極管Ql處于 飽和狀態(tài)，此時，即NPN型三極管Ql的集電極和基極之間正偏，基極和發(fā)射極之間也正偏， 此時作為斷線檢測裝置的檢測輸出端(即NPN型三極管Ql的集電極)輸出的電壓為Vce(即 三極管集電極_發(fā)射極飽和曲線電壓)，V。E —般很小，約為0. IV 0. 3V，輸出結果可以看 成是低電平。當發(fā)生斷線故障時，NPN型三極管Ql處于截止狀態(tài)，此時作為斷線檢測裝置 的檢測輸出端輸出的電壓為V-I。M*R5，其中I (即三極管集電極-基極關斷電流)約為0， V為斷線檢測裝置中的外接電源的電壓，可以認為是高電平。在圖2和圖3中虛線框表示的為接線配置電路。對于以電平型信號直接作為輸入 的情況，采用圖2中所示的接線配置電路，此時V1為電平型信號，配置電阻R，為方便描述， 其阻值也表示為R。對于以觸點型傳感器配電信號為輸入信號的情況，接線配置電路采用 圖3中虛線框內(nèi)表示的結構，其中V1為觸點型傳感器的配電電平信號，R為配置電阻，配置 電阻R與觸點型傳感器并聯(lián)。當觸點型傳感器為無源觸點型傳感器時，V1為另外配電的電 平信號；當觸點型傳感器為有源觸點型傳感器時，V1為有源觸點型傳感器自帶的配電電平 信號。以下說明對圖2和圖3中的電平型信號斷線故障檢測裝置中的各個器件參數(shù)的設 計過程。根據(jù)實際選取順向二極管Dl和NPN型三極管Ql，則順向二極管Dl的正向壓降VD、 NPN型三極管Ql的直流增益Hfe、三極管Ql的集電極最大電流1。_、三極管Ql基極_發(fā)射 極開啟電壓Vbe，三極管Ql集電極-發(fā)射極飽和曲線電壓Vce、三極管Ql發(fā)射極-基極關斷 電流Iem、三極管集電極-基極關斷電流I·均為已知且可查詢。電平型信號幅值為V1，斷
5線檢測裝置額定電流為I，采集點A的電壓為VA，三極管Ql的基極電壓為Vb，三極管基極電 流為Ib，三極管Ql集電極電壓為V。，三極管Ql集電極電流為I。。對于斷線檢測裝置，則有
權利要求
一種電平型信號斷線故障的檢測裝置，其特征在于，被測電平型信號通過順向二極管D1、分壓電阻R1、限流電阻R3連接到所述NPN型三極管的基極上，所述分壓電阻R1和限流電阻R3之間設置采樣參考點，所述采樣參考點通過分壓電阻R2接地，所述采樣參考點還通過抗干擾電容C1接地，所述NPN型三極管的基極通過補償電阻R4接地，所述NPN型三極管的發(fā)射極接地，所述NPN型三極管的集電極通過電阻R5連接外接電源，所述NPN型三極管的集電極作為檢測輸出端，還包括判斷單元，用于接收從所述NPN型三極管的集電極端輸出的電壓信號，判斷所述NPN型三極管集電極端電壓信號是否大于預設的第一閾值，如果大于，則輸出電平型信號發(fā)生斷線故障的結果。
2.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述電平型信號的斷線檢測裝置的采樣 參考點處電平幅值是根據(jù)實際情況自行設定的。
3.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述電平型信號的斷線檢測裝置的第一 閾值可根據(jù)實際情況自行設定，并且大于NPN型三級管集電極_發(fā)射極飽和曲線電壓Vce的 最大值。
4.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述順向二極管的正向?qū)妷菏歉鶕?jù) 選擇的二極管的技術指標進行確定的。
5.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于，正常時所述待測電平型信號幅值設定為 5V，斷線時所述電平型信號幅值設定為小于2. 5V ；所述第一閾值設定為0. 8V。
6.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于，正常時所述待測電平型信號幅值設定為 12V，斷線時所述電平型信號幅值設定為小于9V ；所述第一閾值設定為0. 8V。
7.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于，正常時所述待測電平型信號幅值設定為 24V，斷線時所述電平型信號幅值設定為小于15V ；所述第一閾值設定為0. 8V。
8.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于，正常時所述待測電平型信號幅值設定為 48V,斷線時所述電平型信號幅值設定為小于30V ；所述第一閾值設定為0. 8V。
9.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于，正常時所述待測電平型信號幅值設定為 110V，斷線時所述電平型信號幅值設定為小于70V ；所述第一閾值設定為0. 8V。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電平型信號斷線故障的檢測裝置，包括被測電平型信號通過順向二極管D1、分壓電阻R1、限流電阻R3連接到所述NPN型三極管的基極上，分壓電阻R1和限流電阻R3之間設置采樣參考點，采樣參考點通過分壓電阻R2接地，所述采樣參考點還通過抗干擾電容C1接地，NPN型三極管的基極通過補償電阻R4接地，NPN型三極管的發(fā)射極接地，所述NPN型三極管的集電極通過電阻R5連接外接電源，NPN型三極管的集電極作為檢測輸出端，還包括判斷單元，用于接收從NPN型三極管的集電極端輸出的電壓信號，判斷NPN型三極管集電極端電壓信號是否大于預設的第一閾值，如果大于，則輸出電平型信號發(fā)生斷線故障的結果。
文檔編號G01R31/02GK101949988SQ20101026388
公開日2011年1月19日 申請日期2010年8月24日 優(yōu)先權日2010年8月24日
發(fā)明者楊汶佼, 胡斌 申請人:浙江中控技術股份有限公司