[实用新型]一种开关信号的无源隔离检测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种新型的开关信号无源隔离检测装置，适用于需要对开关信号状态进行检测的一般情况，属于开关量信号的无源隔离检测技术领域。

背景技术

开关信号又叫做开光量信号，是一种数字信号，与模拟信号不同的是，开关信号的信号变化不连续，只有0、1两种状态，是一种跳跃型的信号，故又称之为脉冲信号，但其具有较好的抗干扰能力，所以广泛应用于现代电子技术信号处理中。

在一般的工业现场中，距离较远的电气设备、仪表、控制系统等之间进行的信号传输往往存在着各类干扰，造成系统的不稳定甚至是误操作。因此，在实际的测控系统应用中，针对开关信号的状态检测，为了避免现场的干扰信号串入到系统中来，需要将开关信号与电源进行隔离。

目前常用的信号隔离技术主要分为磁隔离与光隔离两大类，具体的应用总的来讲可以大致分为两种情况：一、开关量信号采用光隔离；二、模拟量信号采用磁隔离。

光隔离在信号隔离上的应用已经比较成熟，常由光耦器件及其外围电路组成。光耦合器能够实现信号的单向传输，抗干扰能力强，工作稳定，传输效率高，适用于数字信号的隔离，但其主要缺点在于功耗比较大，且不能实现无源隔离。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：克服现有的开关信号隔离检测技术的不足，消除对电源的依赖性，在无源情况下实现对开关信号的隔离检测。

本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种开关信号的无源隔离检测装置，包括信号发生器、适配电阻、单相变压器、交流电压表、待检测开关，其中，所述信号发生器用于提供正弦交流信号源，该正弦交流信号源经适配电阻输出给单相变压器；所述交流电压表并联于单相变压器的一次侧，并且与所述单相变压器的一次侧共接地；所述单相变压器的二次侧与待测开关并联连接，待测开关的两端与外围电路连接。

作为本实用新型的一种开关信号的无源隔离检测装置的进一步优选方案，所述信号发生器提供一振幅、频率固定的正弦交流信号。

作为本实用新型的一种开关信号的无源隔离检测装置的进一步优选方案，所述适配电阻用于调整信号发生器输出给单相变压器的电压，其电阻值大小根据变压器参数进行适配选择。

本实用新型利用单相变压器空载及短路时的电磁效应，将开关信号的状态变化转化为单相变压器空载及短路时的典型电路情况，采用交流电压表监测单相变压器一次侧两端的电压大小，间接检测出待测开关的通断状态，实现开关信号的无源隔离检测。

具体表现为：

当待测开关断开时，单相变压器的二次侧空载，信号发生器输入的电压全部用于单相变压器的一次侧的功率消耗，单相变压器的一次侧两端电压为分压后的电压值；

当待测开关闭合时，单相变压器的二次侧短路，由于单相变压器的短路阻抗非常小，故而交流电压表所测得单相变压器的一次侧两端电压值有明显减小；

从观察交流电压表的示数变化即可知此时待测开关是处于断开或者闭合状态。

本实用新型采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

本实用新型利用开关信号的信号特性，通过电路等效来实现其信号的隔离检测，系统功耗低且脱离光耦器件的束缚。同时在解决原有问题的基础上实现无源隔离，减小干扰，提高了系统的可靠性，充分满足现场实际测量的需要。

附图说明

图1是本实用新型的原理框图。

图中标号：1：信号发生器；2：适配电阻；3：单相变压器；4：待检测开关；5：交流电压表；6：公共地。

图2是本实用新型的当开关断开时的电路等效图。

图3是本实用新型的当开关断开时的电路简化图。

图4是本实用新型的当开关闭合时的电路等效图。

图5是本实用新型的当开关闭合时的电路简化图。

图6是本实用新型的当开关断开及闭合时变压器一次侧两端的理想电压变化图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明：

如图1所示，本实用新型的一种开关信号的无源隔离检测装置组成包括：信号发生器1、适配电阻2、单相变压器3、待测开关4、交流电压表5。其中：

信号发生器1，为系统提供正弦交流信号源。

适配电阻2，选用适合电路的电阻值，主要用于限制信号源输出给单相变压器的电压，既保证单相变压器3的正常工作又不致使变压器中电流过大，损坏变压器。

单相变压器3，是系统的核心，利用其空载和短路时的电磁效应，实现开关状态检测。

待测开关4，与相关外围电路连接。