一种继电器输出回路的检测装置的制作方法

1.本发明涉及电路检测技术领域，尤其涉及一种继电器输出回路的检测装置。


背景技术：

2.在带有继电器和负载的继电器输出回路中，供电电源为负载供电，继电器是导通或断开输出回路的开关器件。在带有继电器和负载的输出回路使用过程中，由于现场环境的灰尘等原因可能导致负载的阻抗发生变化、供电电源不稳定或欠压均可能导致回路中电子元件损坏；同时，输出回路中的电流可能出现过流或不稳定等导致回路故障的问题；如此，负载阻抗突变、供电电源不稳定和回路电流不稳定均会使输出回路存在安全隐患；另外，输出回路的继电器往往采用开环方式，其触点粘连或接触不良，也是影响输出回路的安全问题。继电器输出回路中的上述安全问题，通常需要工作人员主动检查人为发现，若输出回路出现故障而不能被及时发现，则可能造成极大的危害。


技术实现要素：

3.本发明实施例提供了一种继电器输出回路的检测装置，可实时诊断继电器输出回路的供电电压、回路电流和负载阻抗是否存在故障，实现继电器输出回路的主动监测、及时诊断处理，提高安全性。
4.本发明实施例提供了一种继电器输出回路的检测装置，用于对继电器输出回路进行检测，所述继电器输出回路包括供电电源以及串联于所述供电电源的第一端和第二端之间的负载和继电器，所述继电器输出回路的检测装置包括：
5.负载阻抗检测电路，分别与所述负载的第一端和第二端电连接，用于在所述继电器处于断开状态时，获取所述负载的第一端的电位，并根据所述负载的第一端的电位生成阻抗检测结果；
6.供电电源检测电路，分别与所述供电电源的第一端和第二端电连接，用于获取所述供电电源的第一端和第二端的电压信号，并根据所述电压信号生成电压检测结果；
7.回路电流检测电路，包括采样模块，所述采样模块与所述继电器和所述负载串联连接；所述回路电流检测电路用于在所述继电器处于导通状态时，通过所述采样模块获取所述继电器和所述负载的串联回路中的电流信号，并根据所述电流信号生成电流检测结果。
8.本发明实施例提供的继电器输出回路的检测装置包括负载阻抗检测电路、供电电源检测电路和回路电流检测电路，分别用于对由供电电源、继电器和负载组成的继电器输出回路的负载阻抗、供电电源和回路电流进行实时检测；负载阻抗检测电路与负载的两端电连接，可以在继电器断开的状态下采集负载第一端的电位，并生成阻抗检测结果；供电电源检测电路与供电电源的两端电连接，无论在继电器断开或导通的状态下均可以采集供电电源的电压，并生成电压检测结果；回路电流检测电路的采样模块串联在继电器和负载的输出回路中，可以在继电器导通的状态下采集输出回路中的电流，并生成电流检测结果。本
发明实施例提供的继电器输出回路的检测装置，可实时诊断继电器输出回路的供电电压、回路电流和负载阻抗是否存在故障，实现继电器输出回路的主动监测、及时诊断处理，提高安全性。
附图说明
9.图1是本发明实施例提供的一种继电器输出回路的检测装置的结构框图；
10.图2是本发明实施例提供的一种继电器输出回路的检测系统的结构框图；
11.图3是本发明实施例提供的一种负载阻抗检测电路的结构示意图；
12.图4是本发明实施例提供的一种供电电源检测电路的结构示意图；
13.图5是本发明实施例提供的一种回路电流检测电路的结构示意图；
14.图6是本发明实施例提供的另一种继电器输出回路的检测系统的结构框图；
15.图7是本发明实施例提供的一种信号处理反馈电路的结构示意图。
具体实施方式
16.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
17.本发明实施例提供了一种继电器输出回路的检测装置，用于对继电器输出回路进行检测，图1是本发明实施例提供的一种继电器输出回路的检测装置的结构框图。如图1所示，该继电器输出回路10包括供电电源11以及串联于供电电源11的第一端l和第二端n之间的负载12和继电器13，该继电器输出回路的检测装置20包括：负载阻抗检测电路21、供电电源检测电路22和回路电流检测电路23；负载阻抗检测电路21分别与负载12的第一端p121和第二端p122电连接，用于在继电器13处于断开状态时，获取负载12的第一端p121的电位，并根据负载12的第一端p121的电位生成阻抗检测结果；供电电源检测电路22分别与供电电源11的第一端l和第二端n电连接，用于获取供电电源11的第一端l和第二端n的电压信号，并根据电压信号生成电压检测结果；回路电流检测电路23包括采样模块231，该采样模块231与继电器13和负载12串联连接，回路电流检测电路23用于在继电器13处于导通状态时，通过采样模块231获取继电器13和负载12的串联回路中的电流信号，并根据电流信号生成电流检测结果。
18.其中，继电器输出回路10可以是任何带有继电器13和负载12的电路，其中，供电电源11用于为负载12供电，供电电源11可以是直流电源，也可以是交流电源，当供电电源11为直流电源时，其第一端l为正极端，第二端n为负极端，当供电电源11为交流电源时，其第一端l为火线端，第二端为零线端；负载12是任何连接在电路两端的电子元件；继电器13可以是任何用于导通或断开输出回路的开关器件。在带有继电器和负载的输出回路使用过程中，由于现场环境的灰尘等原因可能导致负载的阻抗发生变化、供电电源不稳定或欠压均可能导致回路中电子元件的损坏；同时，输出回路中的电流可能出现过流或不稳定等导致回路故障等问题；如此，负载阻抗突变、供电电源不稳定和回路电流不稳定均会使输出回路存在安全隐患；另外，输出回路的继电器往往采用开环方式，其触点粘连或接触不良，也是影响输出回路的安全问题。
19.针对上述安全问题，本发明实施例提出了一种继电器输出回路的检测装置20，该继电器输出回路的检测装置20的负载阻抗检测电路21能够在继电器13处于断开的状态下，检测负载12的阻抗是否满足要求，即是否在预设的阻抗区间内，并生成一阻抗检测结果。无论在继电器13导通还是在继电器13断开的状态下，供电电源检测电路22均可以检测供电电源11的第一端l和第二端n的供电电压是否满足要求，即是否在预设的电压区间内，并生成一电压检测结果。回路电流检测电路23能够在继电器13处于导通的状态下，通过串联在继电器输出回路10中的采样模块231检测回路电流是否满足要求，即是否在预设的电流区间内，并生成一电流检测结果。
20.图2是本发明实施例提供的一种继电器输出回路的检测系统的结构框图。如图2所示，该继电器输出回路的检测系统1包括上级系统30，驱动电路40以及上述实施例所述的继电器输出回路的检测装置20；上级系统30通过驱动电路40与继电器13电连接。继电器输出回路的检测装置20中的负载阻抗检测电路21、供电电源检测电路22和回路电流检测电路23均与上级系统30电连接，用于根据阻抗检测结果、电压检测结果和电路检测结果中的至少一个，反馈一回路检测结果至上级系统30。上级系统30还可以控制继电器输出回路10工作状态，该上级系统30可以为但不限于可编程逻辑控制器(programmable logic controller，plc)。驱动电路40是任何可以根据上级系统30提供的驱动指令发送驱动信号以控制继电器13导通或断开的电路。如此，上级系统30可以控制继电器输出回路的检测装置20中各检测电路的使能状态，还可以向驱动电路40发送驱动指令，以使驱动电路40驱动继电器13，控制继电器13的断开或导通，从而控制继电器输出回路10的启动或停止；同时，上级系统30还可以根据继电器输出回路的检测装置20反馈的回路检测结果，在负载12、供电电源11或回路电流等出现故障时，控制继电器13断开。
21.表1是本发明实施例提供的一种继电器输出回路的检测装置的检测情况表。参考图2和表1所示，当上级系统30通过驱动电路40控制继电器13的线圈不得电时，继电器13的触点处于断开状态，继电器输出回路10处于停止状态，同时控制回路电流检测电路23处于非使能状态，控制负载阻抗检测电路21和供电电源检测电路22均处于使能状态，即在继电器13断开的状态下，检测负载阻抗和供电电压是否出现故障；当上级系统30控制继电器13的线圈得电时，继电器13的触点处于闭合状态，以导通继电器输出回路10，同时控制负载阻抗检测电路21处于非使能状态，控制供电电源检测电路22和回路电流检测电路23均处于使能状态，即在继电器13导通的状态下，检测供电电压和回流电流是否出现故障。负载阻抗检测电路21连接在负载12的两端，可以通过分压的方式将负载12串联在负载阻抗检测电路22中，并采集负载12第一端p121的电位，来间接诊断阻抗是否在预设的阻抗区间内，当负载12的阻抗不在预设的阻抗区间内时，可输出负载阻抗故障的阻抗检测结果至上级系统30；供电电源检测电路22连接于供电电源11的两端，可以通过获取供电电源11的第一端l和第二端n的电压信号来诊断供电电压是否在预设的电压区间内，当供电电压不在预设的电压区间内时，可输出供电电压故障的电压检测结果至上级系统30；回路电流检测电路23可以通过采样模块231串联在继电器输出回路10中，获取回路中的电流来诊断回路电流是否在预设的电流区间内，当回路电流不在预设的电流区间内时，可输出回路电流故障的电流检测结果至上级系统30；综上，继电器输出回路的检测装置20只要诊断出一个故障，即负载阻抗故障、供电电压故障或回路电流故障中至少一个，就可反馈一个输出回路故障的回路检测
结果至上级系统30，上级系统30就可以及时控制继电器13断开，排除安全隐患。
22.表1本发明实施例提供的一种继电器输出回路的检测装置的检测情况表
[0023][0024]
需要说明的是，本发明实施例提供的继电器输出回路的检测系统1还可以通过间接方式判断出继电器13是否发生故障。比如，上级系统30没有向继电器13给出驱动信号，而继电器输出回路10启动，则可以判断出继电器13发生故障，如粘连等；在确定负载阻抗、供电电源和回路电流均正常的情况下，上级系统30向继电器13给出驱动信号，而继电器输出回路10不启动，也可判断出继电器13发生故障，如接触不良等。另外，本发明实施例提供的继电器检测装置20既可以适用于带有继电器和负载的输出回路，还可以适用于其他电路，在符合检测条件的情况下，本发明实施例提供的继电器检测装置20可以检测任何电路的负载阻抗、供电电源和回路电流中的至少一种。
[0025]
本发明实施例提供的继电器输出回路的检测装置包括负载阻抗检测电路、供电电源检测电路和回路电流检测电路，分别用于对由供电电源、继电器和负载组成的继电器输出回路的负载阻抗、供电电源和回路电流进行实时检测，实时诊断继电器输出回路的供电电压、回路电流和负载阻抗是否存在故障，实现继电器输出回路的主动监测、及时诊断处理，提高安全性。
[0026]
可选的，图3是本发明实施例提供的一种负载阻抗检测电路的结构示意图。如图3所示，负载阻抗检测电路21可以包括第一供电电压vcc1、第一基准电压模块211、电位采集模块212、第一比较模块213和阻抗检测模块214；第一基准电压模块211分别与第一供电电压vcc1和第一比较模块213的第一输入端电连接；第一基准电压模块211用于将第一供电电压转换为第一基准电压后输入至第一比较模块213；第一比较模块213的第二输入端通过电位采集模块212与负载12的第一端p121电连接，第一比较模块213的输出端与阻抗检测模块214电连接；负载12的第二端p122接地；负载12的第一端p121还通过电位采集模块212与第一供电电压vcc1电连接；第一比较模块213用于通过电位采集模块212获取负载12的第一端p121的电位，并比较第一基准电压与负载12的第一端p121的电位，输出阻抗比较结果至阻
抗检测模块214；阻抗检测模块214用于根据阻抗比较结果，生成阻抗检测结果。
[0027]
可选的，继续参考图3所示，第一基准电压模块211可以包括第一电阻r1、第二电阻r2和第三电阻r3；电位采集模块212可以包括第四电阻r4；第一比较模块213可以包括第一比较器u1和第二比较器u2；阻抗检测模块214可以包括第一光电二极管op1a；第一比较器u1的反相输入端u1-通过第一电阻r1与第一供电电压vcc1电连接；第二比较器u2的同相输入端u2 依次通过第二电阻r2和第一电阻r1与第一供电电压vcc1电连接，第二电阻r2还通过第三电阻r3接地；第一比较器u1的同相输入端u1 与第二比较器u2的反相输入端u2-均与负载12的第一端p121电连接，负载12的第一端p121通过第四电阻r4与第一供电电压vcc1电连接；第一比较器u1的输出端和所述第二比较器u2的输出端均与第一光电二极管op1a的输入端电连接，第一光电二极管op1a的输出端接地。
[0028]
可选的，继续参考图3所示，负载阻抗检测电路21还可以包括保险丝fl、开关j1和第五电阻r5；保险丝fl串联连接于第四电阻r4与负载12的第一端p121之间；开关j1电连接于负载12的第二端p122与接地端gnd之间；第一比较器u1的同相输入端u1 和第二比较器u2的反相输入端u2-均通过第五电阻r5与负载12的第一端p121电连接。
[0029]
如图3所示，负载12串联于负载阻抗检测电路21中，在上级系统30的控制下，继电器13断开，开关j1闭合，负载阻抗检测电路21处于使能状态。第一电阻r1、第二电阻r2和第三电阻r3串联于第一供电电压vcc1和接地端gnd之间，可以提供两个不同的第一基准电压，一个位于第一电阻r1和第二电阻r2之间，为第一比较器u1的反相输入端u1-提供第一基准电压，另一个位于第二电阻r2和第三电阻r3之间，为第二比较器u2的同相输入端u2 提供第一基准电压。第四电阻r4与负载12串联于第一供电电压vcc1和开关j1之间，在开关j1闭合的情况下，第四电阻r4和负载12分压，负载12的第一端p121的电位可以根据如下公式一计算得出：
[0030][0031]
其中，u为负载12的第一端p121的电位，v为第一供电电压vcc1的电压，ω
r4
为第四电阻r4的电阻，ω
rl
为负载12的阻抗。第一比较器u1的同相输入端u1 和第二比较器u2的反相输入端u2-通过第五电阻r5获得负载12的第一端p121的电位。
[0032]
第一比较模块213的第一比较器u1和第二比较器u2通过比较第一基准电压和负载12的第一端p121的电位得到一个阻抗比较结果，进而第一光电二极管op1a可以生成一个阻抗检测结果。通过控制第一电阻r1、第二电阻r2和第三电阻r3的电阻阻值，可以确定预设的阻抗区间，示例性的，第一供电电压vcc1的电压为5v，位于第一电阻r1和第二电阻r2之间、为第一比较器u1的反相输入端u1-提供的第一基准电压为2.5v，位于第二电阻r2和第三电阻r3之间、为第二比较器u2的同相输入端u2 提供的第一基准电压为2.4v，则可以确定预设的阻抗区间为(2.4v，2.5v)，若第一比较器u1的同相输入端u1 和第二比较器u2的反相输入端u2-通过第五电阻r5获得负载12的第一端p121的电位在该预设的阻抗区间范围内，如2.45v，则第一比较器u1的输出端为低电平，第二比较器u2的输出端为低电平，第一光电二极管op1a不发光，则说明负载12的阻抗正常，阻抗检测结果为负载阻抗无故障；若获得负载12的第一端p121的电位不在该预设的阻抗区间范围内，如2.6v，则第一比较器u1的输出端为高电平，第二比较器u2的输出端为低电平，第一光电二极管op1a发光，则说明负载12的阻
抗异常，阻抗检测结果为负载阻抗出现故障；当获得负载12的第一端p121的电位为2.3v，则第一比较器u1的输出端为低电平，第二比较器u2的输出端为高电平，则第一光电二极管op1a可以得电发光，则说明负载12的阻抗异常，阻抗检测结果为负载阻抗出现故障。
[0033]
可选的，继续参考图3，负载阻抗电路21还可以包括二极管d1、二极管d2和分压电阻r211，二极管d1的阳极与第一比较器u1的输出端电连接，二极管d2的阳极与第二比较器u2的输出端电连接，二极管d1的阴极和二极管d2的阴极均通过分压电阻r211与第一光电二极管op1a的输入端电连接。二极管d1和二极管d2用于将第一比较器u1和第二比较器u2的输出信号进行“或”逻辑运算，分压电阻r211用于对输入至第一光电二极管op1a的信号进行分压。
[0034]
需要说明的是，在进行负载阻抗检测的过程中，上级系统30需要控制继电器13断开，以及控制开关j1闭合，使得继电器输出回路10处于开路状态，负载阻抗检测电路21处于使能状态，采用第四电阻r4和负载12分压的方式检测负载12的阻抗；当需要进行回路电流检测时，或需要继电器输出回路10正常工作时，上级系统30需要控制继电器13闭合，控制开关j1断开，使得继电器输出回路10处于导通状态，负载阻抗检测电路21处于非使能状态，负载阻抗检测电路21不进行采集负载12的第一端的电位，在开关j1和保险丝fl保护下，能够防止供电电源11的电压过大或是输出回路10电流过大，烧坏或击穿负载阻抗检测电路21的第一比较器u1和第二比较器u2；另外第五电阻r5用于防止大电流进入第一比较器u1和第二比较器u2，起到限流和保护的作用。
[0035]
本发明实施例提供的负载阻抗检测电路可以检测负载的阻抗是否在预设的阻抗区间内，示例性的，预设的阻抗区间为(30ω，30000ω)，若负载阻抗高于预设的负载阻抗区间，则说明负载阻抗过大；若负载阻抗低于预设的负载阻抗区间，则说明负载阻抗过小。
[0036]
可选的，图4是本发明实施例提供的一种供电电源检测电路的结构示意图。如图4所示，供电电源检测电路22可以包括第二供电电压vcc2、第二基准电压模块221、电压采集模块222、第二比较模块223和电压检测模块224；第二基准电压模块221分别与第二供电电压vcc2和第二比较模块223的第一输入端电连接；第二基准电压模块221用于将第二供电电压转换为第二基准电压后输入至第二比较模块223；第二比较模块223的第二输入端通过电压采集模块222分别与供电电源11的第一端l和第二端n电连接，第二比较模块223的输出端与电压检测模块224电连接；第二比较模块223用于通过电压采集模块222获取供电电源11的电压信号，并比较第二基准电压与供电电源11的电压信号，输出电压比较结果至电压检测模块224；电压检测模块224用于根据电压比较结果，生成电压检测结果。
[0037]
可选的，继续参考图4，第二基准电压模块221可以包括第六电阻r6、第七电阻r7、第八电阻r8和第九电阻r9；电压采集模块222可以包括第十电阻r10和第十一电阻r11；第二比较模块223可以包括第三比较器u3和第四比较器u4；第三比较器u3的反相输入端u3-通过第六电阻r6与第二供电电压vcc2电连接；第四比较器u4的同相输入端u4 依次通过第八电阻r8、第七电阻r7和第六电阻r6与第二供电电压vcc2电连接，第八电阻r8还通过第九电阻r9接地；第三比较器u3的同相输入端u3 和第四比较器u4的反相输入端u4-均通过第十电阻r10与供电电源11的第一端l电连接，第三比较器u3的同相输入端u3 和第四比较器u4的反相输入端u4-均还通过第十一电阻r11与供电电源11的第二端n电连接；第三比较器u3的输出端和第四比较器u4的输出端均与电压检测模块224电连接。
[0038]
可选的，继续参考图4，电压检测模块224可以包括第一晶体管q1、第二晶体管q2、第十二电阻r12、第十三电阻r13和第二光电二极管op2a；第一晶体管q1的栅极通过第十二电阻r12与第二比较模块223的输出端电连接，第一晶体管q1的第一极通过第十三电阻r13与第二供电电压vcc2电连接，第一晶体管q1的第二极接地；第二晶体管q2的栅极与第一晶体管q1的第一极电连接，第二晶体管q2的第一极通过第二光电二极管op2a与第二供电电压vcc2电连接，第二晶体管q2的第二极接地。
[0039]
在上级系统30的控制下，继电器13可处于断开状态，也可处于闭合状态，供电电源检测电路22均处于使能状态。如图4所示，供电电源检测电路22直接与供电电源11的第一端l和第二端n电连接，通过第十电阻r10和第十一电阻r11获得基于基准电压net-vre的电压信号，第三比较器u3的同相输入端u3 和第四比较器u4的反相输入端u4-就可以获得供电电源11的供电电压；第六电阻r6、第七电阻r7、第八电阻r8和第九电阻r9串联于第二供电电压vcc2和接地端gnd之间，可以提供两个不同的第二基准电压，一个位于第六电阻r6和第七电阻r7之间，为第三比较器u3的反相输入端u3-提供第二基准电压，另一个位于第八电阻r8和第九电阻r9之间，为第四比较器u4的同相输入端u4 提供第二基准电压。
[0040]
第二比较模块223的第三比较器u3和第四比较器u4通过比较第二基准电压和供电电源11的供电电压得到一个电压比较结果，进而电压检测模块224可以根据电压比较结果进一步控制第二光电二极管op2a生成一个电压检测结果。本发明实施例中，通过控制第六电阻r6、第七电阻r7、第八电阻r8和第九电阻r9的电阻阻值，可以确定预设的电压区间；通过第三比较器u3和第四比较器u4的双路设计，可以检测直流供电电源的供电电压，也可以检测交流供电电源的供电电压；当检测直流供电电源的供电电压时，主要通过第三比较器u3诊断供电电压是否低于预设的电压下限；当检测交流供电电源的供电电压，通过第三比较器u3和第四比较器u4诊断供电电压是否低于预设的电压下限。下面以供电电源检测电路22检测的是直流供电电源的供电电压为例，来说明供电电源检测电路22的检测原理。
[0041]
示例性的，第二供电电压vcc2的电压为5v，位于第六电阻r6和第七电阻r7之间，为第三比较器u3的反相输入端u3-提供的第二基准电压为2.58v，位于第八电阻r8和第九电阻r9之间，为第四比较器u4的同相输入端u4 提供第二基准电压为2.42v，位于第七电阻r7、第八电阻r8和第十一电阻r11之间的基准电压net-vre为2.5v，则可以确定预设的电压下限为2.58v，而且第三比较器u3的同相输入端u3 和第四比较器u4的反相输入端u4-获取的供电电源11的供电电压必然要大于2.5v。若实际获得供电电源11的供电电压高于预设的电压下限，如2.7v，则第三比较器u3的输出端为高电平，第二比较器u2的输出端为低电平，则第一晶体管q1的栅极输入高电平，第一晶体管q1导通，第二晶体管q2的栅极电位被拉低，第二晶体管q2截止，第二光电二极管op2a不发光，则说明供电电源11的供电电压正常，供电电压检测结果为供电电压11无故障；若实际获得供电电源11的供电电压低于预设的电压下限，如2.56v，则第三比较器u3的输出端为低电平，第四比较器u4的输出端为低电平，则第一晶体管q1的栅极输入低电平，第一晶体管q1截止，第二晶体管q2的栅极电位处于高电位，第二晶体管q2导通，第二光电二极管op2a发光，则说明供电电源11的供电电压异常，供电电压检测结果为供电电压11故障。
[0042]
可选的，供电电源检测电路22还可以包括二极管d3、二极管d4、分压电阻r221、滤波电容c1和下拉电阻r222；二极管d3的阳极与第三比较器u3的输出端电连接，二极管d4的
阳极与第四比较器u4的输出端电连接，二极管d3的阴极和二极管d4的阴极均通过第十二电阻r12与第一晶体管q1的栅极电连接；分压电阻r221电连接于第二供电电压vcc2和第二光电二极管op2a之间，滤波电容c1并联于第一晶体管q1的栅极和第二极之间，下拉电阻r222设置于第一晶体管q1的栅极与接地端gnd之间。二极管d3和二极管d4用于将第三比较器u3和第四比较器u4的输出信号进行“或”逻辑运算，分压电阻r221用于对输入至第二光电二极管op2a的信号进行分压，滤波电容c1和第十二电阻r12组成滤波电路，用于对输入至第一晶体管q1的信号进行滤波和去抖，下拉电阻r222用于稳定第一晶体管q1的栅极电平。
[0043]
本发明实施例的供电电源检测电路可以检测直流供电电源的供电电压是否低于预设的电压下限，即可用于检测直流供电电源是否稳定、是否欠压状态，示例性的，预设的电压下限为20vdc；供电电源检测电路还可以检测交流供电电源的供电电压是否低于预设的电压下限，示例性的，预设的电压下限为15vac若交流供电电压低于15vac，则说明交流供电电源的供电电压不足，即交流供电电源处于欠压状态。
[0044]
可选的，图5是本发明实施例提供的一种回路电流检测电路的结构示意图。结合参考图1和图5，回路电流检测电路23还可以包括电流上限检测支路232、电流下限检测支路233和电流检测模块234；采样模块231与负载12和继电器13串联连接；采样模块231用于采集负载12和继电器13组成回路的电流信号；电流上限检测支路232可以包括第一运算放大模块2321和第三比较模块2322；第一运算放大模块2321的反相输入端和同相输入端分别与采样模块231的第一端p2311和第二端p2312电连接；第一运算放大模块2321的输出端与第三比较模块2322的第一输入端电连接，第三比较模块2322的第二输入端接收第三基准电压，第三比较模块2322的输出端与电流检测模块234电连接；第一运算放大模块2321用于对采样模块231采集的电流信号进行放大后输出上限采样电压至第三比较模块2322；第三比较模块2322用于比较上限采样电压和第三基准电压，并输出上限电流比较结果至电流检测模块234；电流下限检测支路233可以包括第二运算放大模块2331和第四比较模块2332；第二运算放大模块2331的反相输入端和同相输入端分别与采样模块231的第一端p2311和第二端p2312电连接；第二运算放大模块2331的输出端与第四比较模块2332的第一输入端电连接，第四比较模块2332的第二输入端接收第四基准电压，第四比较模块2332的输出端与电流检测模块234电连接；第二运算放大模块2331用于对采样模块231采集的电流信号进行放大后输出下限采样电压至第四比较模块2332；第四比较模块2332用于比较下限采样电压和第四基准电压，并输出下限电流比较结果至电流检测模块234；电流检测模块234用于根据上限电流比较结果和下限电流比较结果，生成电流检测结果。
[0045]
可选的，继续参考图5，第三比较模块2322可以包括第十四电阻r14、第十五电阻r15、第十六电阻r16、第十七电阻r17、第十八电阻r18、第五比较器u5、第六比较器u6和第三供电电压vcc3；第五比较器u5的同相输入端u5 和第六比较器u6的反相输入端u6-通过第十四电阻r14与第一运算放大模块2321的输出端电连接；第五比较器u5的反相输入端u5-通过第十五电阻r15与第三供电电压vcc3电连接；第六比较器u6的同相输入端u6 依次通过第十七电阻r17、第十六电阻r16和第十五电阻r15与第三供电电压vcc3电连接，第十七电阻r17还通过第十八电阻r18接地；第四比较模块2332可以包括第十九电阻r19、第二十电阻r20、第二十一电阻r21、第二十二电阻r22、第二十三电阻r23、第七比较器u7、第八比较器u8和第四供电电压vcc4；第七比较器u7的同相输入端u7 和第八比较器u8的反相输入端u8-通过第
十九电阻r19与第二运算放大模块2331的输出端电连接；第七比较器u7的反相输入端u7-通过第二十电阻r20与第四供电电压vcc4电连接；第八比较器u8的同相输入端u8 依次通过第二十二电阻r22、第二十一电阻r21和第二十电阻r20与第四供电电压vcc4电连接，第二十二电阻r22还通过第二十三电阻r23接地；第五比较器u5的输出端、第六比较器u6的输出端、第七比较器u7的输出端和第八比较器u8的输出端均与电流检测模块234的输入端电连接。
[0046]
可选的，继续参考图5，回路电流检测电路23还可以包括第五供电电压vcc5；电流检测模块234可以包括第二十四电阻r24、第二十五电阻r25、第二十六电阻r26、第三晶体管q3、第四晶体管q4、第五晶体管q5和第三光电二极管op3a；第三晶体管q3的栅极通过第二十四电阻r24与第三比较模块2322的输出端电连接，第三晶体管q3的第一极通过第三发光二极管op3a与第五供电电压vcc5电连接，第三晶体管q3的第二极接地；第四晶体管q4的栅极通过第二十五电阻r25与第四比较模块2332的输出端电连接，第四晶体管q4的第一极通过第二十六电阻r26与第五供电电压vcc5电连接，第四晶体管q4的第二极接地；第五晶体管q5的栅极与第四晶体管q4的第一极电连接，第五晶体管q5的第一极通过第三光电二极管op3a与第五供电电压vcc3电连接，第五晶体管q5的第二极接地。
[0047]
具体的，采样模块231可以是串联于继电器输出回路10中的采样电阻，回路电流检测电路23可以通过获取采样模块231两端的电压间接判断回路电流是否出现故障，即回路电流是否在预设的电流区间内，具体的，可以通过合理的设置第一运算放大模块2321的放大倍数和第三基准电压，来确定预设的电流区间的上限值，合理的设置第二运算放大模块2331的放大倍数和第四基准电压，来确定预设的电流区间的下限值，进一步的，第三基准电压的电压值可以通过合理的设置第三供电电压vcc3的电压、第十五电阻r15、第十六电阻r16、第十七电阻r17和第十八电阻r18的阻值来调节，第四基准电压的电压值可以通过合理的设置第四供电电压vcc4的电压、第二十电阻r20、第二十一电阻r21、第二十二电阻r22、第二十三电阻r23的阻值来调节，优选的，可以使得第三供电电压vcc3和第四供电电压vcc4为相同的供电电压，仅控制第十五电阻r15、第十六电阻r16、第十七电阻r17和第十八电阻r18的阻值，以及第二十电阻r20、第二十一电阻r21、第二十二电阻r22、第二十三电阻r23的阻值来实现第三基准电压和第四基准电压的不同。另外，通过第五比较器u5和第六比较器u6的双路设计，以及第七比较器u7和第八比较器u8的双路设计，可以检测直流回路电流，也可以检测交流回路电流。下面以回路电流检测电路23检测直流回路电流为例，进行检测原理说明。
[0048]
如图5所示，在第一运算放大模块2321的同相输出端和第二运算放大模块2331的同相输入端的第一节点p1可以设置有一基准电压net-vre，控制第十六电阻r16和第十七电阻r17之间的第二节点p2的电压与第一节点p1的基准电压net-vre相等，以及控制第二十一电阻r21和第二十二电阻r22之间的第三节点p3的电压与第一节点p1的基准电压net-vre相等。示例性的，第三供电电压vcc3和第四供电电压vcc4均为5v，第一节点处的基准电压net-vre为2.5v，则第二节点p2的电压和第三节点p3的电压均为2.5v，同时可以调节第五比较器u5的反相输入端u5-输入的第三基准电压为3.6v，第六比较器u6的同相输入端u6 输入的第三基准电压为1.4v，调节第七比较器u7的反相输入端u7-输入的第四基准电压为2.55v，第八比较器u8的同相输入端u8 输入的第四基准电压为2.45v；另外，第一运算放大模块2321的放大倍数为10倍，第二运算放大模块2331的放大倍数为400倍，第一运算放大模块2321和
第二运算放大模块2331均为负反馈放大。当获取的直流回路电流在预设的电流区间范围内时，经过第一运算放大模块2321将所采集的电流信号转换为电压信号并进行幅值调节后输出的电压在(1.4v，3.6v)内，经过第二运算放大模块2331将所采集的电流信号转换为电压信号并进行幅值调节后输出的电压小于2.45v，因此，第五比较器u5的输出端、第六比较器u6的输出端均输出低电平，第七比较器u7的输出端输出高电平，第八比较器u8的输出端输出低电平，第三晶体管q3截止，第四晶体管q4导通，第五晶体管q5截止，由于第三晶体管q3和第五晶体管q5均截止，所以第三光电二极管op3a不发光，回路电流检测电路23生成的电流检测结果为回路电流无故障；当获取的直流回路电流高于预设的电流区间范围内时，即超过电流上限值8a，经过第一运算放大模块2321进行转换和幅值调节后输出的电压小于1.4v，经过第二运算放大模块2331进行转换和幅值调节后的输出电压近似为0v，因此，第五比较器u5的输出端输出高电平，第六比较器u6的输出端输出低电平，第七比较器u7的输出端输出高电平，第八比较器u8的输出端输出低电平，进而第三晶体管q3和第四晶体管q4均导通，第五晶体管q5截止，由于第三晶体管q3的导通，所以第三光电二极管op3a发光，回路电流检测电路23生成的电流检测结果为回路电流故障；当获取的直流回路电流低于预设的电流区间范围内时，即低于电流下限值0.01a，可以近似回路电流为0a，经过第一运算放大模块2321进行转换和幅值调节后的电压和经过第二运算放大模块2331进行转换和幅值调节后的电压均可以近似为2.5v，因此，第五比较器u5的输出端和第六比较器u6的输出端输出低电平，第七比较器u7的输出端和第八比较器u8的输出端输出低电平，进而第三晶体管q3和第四晶体管q4均截止，第五晶体管q5导通，由于第五晶体管q5的导通，所以第三光电二极管op3a发光，回路电流检测电路23生成的电流检测结果为回路电流故障。综上，只要确保第一运算放大模块2321的放大倍数较小，第二运算放大模块2331的放大倍数较大，同时保证第一节点p1、第二节点p2和第三节点p3处的电压相等，另外，第五比较器u5的反相输入端u5-的第三基准电压和第六比较器u6的同相输入端u6 的第三基准电压的电压差值较大，第七比较器u7的反相输入端u7-的第四基准电压和第八比较器u8的同相输入端u8 的第四基准电压的电压差值较小，就可以实现预设的电流区间调节，实现回路电流的检测。
[0049]
可选的，继续参考图5所示，回路电流检测电路23还可以包括二极管d5、二极管d6、二极管d7、二极管d8、分压电阻r231、滤波电容c2、滤波电容c3、下拉电阻r232和下拉电阻r233。二极管d5设置于第五比较器u5和第二十四电阻r24之间，二极管d6设置于第六比较器u6和第二十四电阻r24之间，二极管d7设置于第七比较器u7和第二十五电阻r25之间，二极管d8设置于第八比较器u8和第二十五电阻r25之间，第五二极管d5和第六二极管d6用于将第五比较器u5和第六比较器u6的输出信号进行“或”逻辑运算，第七二极管d7、第八二极管d8用于将第七比较器u7和第八比较器u8的输出信号进行“或”逻辑运算；分压电阻r231设置于第五供电电压vcc5和第三光电二极管op3a之间，用于对第五供电电压vcc5输入至第三光电二极管op3a的信号进行分压；滤波电容c2并联于第三晶体管q3的栅极和第二极之间，滤波电容c2和第二十四电阻r24组成滤波电路，用于对输入至第三晶体管q3的栅极的信号进行滤波和去抖；滤波电容c3并联于第四晶体管q4的栅极和第二极之间，滤波电容c3和第二十五电阻r25组成滤波电路，用于对输入至第四晶体管q4的栅极的信号进行滤波和去抖；下拉电阻r232设置于第三晶体管q3的栅极和接线端gnd之间，用于稳定第三晶体管q3的栅极电平；下拉电阻r233设置于第四晶体管q4的栅极与接地端gnd之间，用于稳定第四晶体管q4
的栅极电平。
[0050]
本发明实施例的回路电流检测电路，可以检测直流回路电流是否在预设电压区间范围内，示例性的，直流回路的预设电流区间为(0.01adc，8adc)，还可以检测交流回路电流是否在预设的电流区间范围内，示例性的，交流回路的预设电流区间为(0.01aac，5.5aac)，若回路电流不在预设的电流范围内时，说明回路电流故障，当获取的电流信号高于预设的电流区间上限值时，说明回路电流出现过流故障；当获取的电流信号低于预设的电流区间下限值时，说明回路电流欠流故障。
[0051]
可选的，如图6所示，继电器输出回路的检测系统1中的继电器输出回路的检测装置20在生成阻抗检测结果、电压检测结果或电流检测结果中的至少一种时，还可以通过信号处理反馈电路24生成回路检测结果并反馈至上级系统30；即图6是本发明实施例提供的另一种继电器输出回路的检测系统的结构框图。继电器输出回路的检测装置20还可以包括：信号处理反馈电路24，分别与负载阻抗检测电路21、供电电源检测电路22和回路电流检测电路23电连接，用于根据阻抗检测结果、电压检测结果和电流检测结果中的至少一个，反馈回路检测结果至上级系统30。
[0052]
信号处理反馈电路24还可以与上级系统30电连接，可以接收负载阻抗电路21发送的阻抗检测结果，供电电源检测电路22发送的电压检测结果以及回路电流检测电路23发送的电流检测结果，并进行时序/逻辑运算，产生回路检测结果反馈至上级系统30，使得上级系统30在检测到继电器输出回路10存在阻抗突变、供电电压不稳定或回路电流不稳定等故障时，及时控制继电器13断开，以控制继电器输出回路10开路停止工作，保护用电设备。
[0053]
可选的，图7是本发明实施例提供的一种信号处理反馈电路的结构示意图。结合参考图1至图7，当负载阻抗检测电路21包括第一光电二极管op1a，供电电源检测电路22包括第二光电二极管op2a以及回路电流检测电路23包括第三光电二极管op3a时，信号处理反馈电路24可以包括第六供电电压vcc6、第一光电开关op1b、第二光电开关op2b、第三光电开关op3b、第一分压电阻r1'、第二分压电阻r2'、第三分压电阻r3'、限流电阻r241、第六晶体管q6、第七晶体管q7、第四光电二极管op4和电磁继电器开关j2；第一光电开关op1b的第一极、第二光电开关op2b的第一极以及第三光电开关op3b的第一极均通过第一分压电阻r1'与第六供电电压vcc6电连接，第一光电开关op1b的第二极、第二光电开关op2b的第二极以及第三光电开关op3b的第二极均通过限流电阻r241接地；第一光电开关op1b用于在第一光电二极管op1a的控制下导通或断开；第二光电开关op2b用于在第二光电二极管op2a的控制下导通或断开；第三光电开关op3b用于在第三光电二极管op3a的控制下导通或断开；第六晶体管q6的栅极通过第二分压电阻r2'分别与第一光电开关op1b的第二极、第二光电开关op2b的第二极以及第三光电开关op3b的第二极电连接；第六晶体管q6的第一极依次通过第四光电二极管op4和第三分压电阻r3'与第六供电电压vcc6电连接；第六晶体管q6的第二极接地；第七晶体管q7的栅极与第六晶体管q6的第一极电连接，第七晶体管q7的第一极与电磁继电器开关j2的第一电源端电连接，第七晶体管q7的第二极接地；电磁继电器开关j2的第二电源端与第六供电电压vcc6电连接；电磁继电器开关j2的开关触点作为回路检测结果的反馈触点与上级系统30电连接。
[0054]
当负载阻抗检测电路21生成的阻抗检测结果为负载阻抗故障时，第一光电二极管op1a点亮，第一光电开关op1b导通，使得第六供电电压vcc6通过导通的第一光电开关op1b与
接地端gnd之间形成回路，第六供电电压vcc6依次通过第一分压电阻r1'、导通的第一光电开关op1b以及第二分压电阻r2'传输至第六晶体管q6的栅极，使得第六晶体管q6导通，第四光电二极管op4点亮，第七晶体管q7栅极的电位被拉低，第七晶体管q7截止，电磁继电器开关j2的线圈不再得电，电磁继电器开关j2的开关触点断开，上级系统30通过这一反馈触点得知继电器输出回路10故障，即可控制继电器13断开，进而控制继电器输出回路10开路，停止工作；同理，当供电电源检测电路22生成的电压检测结果为供电电压故障时，第二光电二极管op2a点亮，第二光电开关op2b导通，使得第六供电电压vcc6通过导通的第二光电开关op2b与接地端gnd之间形成回路，第六供电电压vcc6依次通过第一分压电阻r1'、导通的第二光电开关op2b以及第二分压电阻r2'传输至第六晶体管q6的栅极，使得第六晶体管q6导通，上级系统30可得知继电器输出回路10故障；当回路电流检测电路23生成的电流检测结果为回路电流故障时，第三光电二极管op3a点亮，第三光电开关op3b导通，使得第六供电电压vcc6通过导通的第三光电开关op3b与接地端gnd之间形成回路，第六供电电压vcc6依次通过第一分压电阻r1'、导通的第三光电开关op3b以及第二分压电阻r2'传输至第六晶体管q6的栅极，使得第六晶体管q6导通，上级系统30可得知继电器输出回路10故障。本发明提供的继电器输出回路的检测装置20，负载阻抗检测电路21、供电电源检测电路22和回路电流检测电路23，只要有一路电路检测到故障，信号出路反馈电路24即可生成回路检测结果为输出回路故障，并发送至上级系统30，使得上级系统30及时控制输出回路10停止工作。
[0055]
可选的，第一光电二极管op1a和第一光电开关op1b可以是第一光耦合器件，第二光电二极管op2a和第二光电开关op2b可以是第二光耦合器件，第三光电二极管op3a和第三光电开关op3b可以是第三光耦合器件。当检测到负载阻抗故障时，第一光耦合器件处于工作状态；当检测到供电电压故障时，第二光耦合器件处于工作状态；当检测到回路电流故障时，第三光耦合器件处于工作状态。可以理解的是，本发明实施例中，还可以采用其他耦合器件，如电荷耦合器件等，优选的，本发明实施例采用光耦合器件，可以达到电气绝缘隔离的效果，提高安全性。
[0056]
可选的，继续参考图7，信号处理反馈电路24还可以包括二极管d9、二极管d10、二极管d11、下拉电阻r242、滤波电容c4以及滤波电容c5。二极管d9设置于第一光电开关op1b的第二极与第二分压电阻r2'之间，二极管d10设置于第二光电开关op2b的第二极与第二分压电阻r2'之间，二极管d11设置于第三光电开关op3b的第二极与第二分压电阻r2'之间，各二极管(d9、d10、d11)用于将第一光电开关op1b、第二光电开关op2b和第三光电开关op3b的状态进行“或”逻辑运算；滤波电容c4并联于第六晶体管q6的栅极和第二极之间，滤波电容c4与第二分压电阻r2'组成滤波电路，用于对输入至第六晶体管q6的栅极的信号进行滤波和去抖；滤波电容c5并联于第七晶体管q7的栅极和第二极之间，用于对输入至第七晶体管q7的栅极的信号进行滤波和去抖；下拉电阻r242设置于第六晶体管q6的栅极与接地端gnd之间，用于稳定第六晶体管q6的栅极电平。
[0057]
最后需要说明的是，参考图1至图7，本发明实施例所采用的第一供电电压vcc1、第二供电电压vcc2、第三供电电压vcc3、第四供电电压vcc4、第五供电电压vcc5和第六供电电压vcc6可以是不同的直流供电电源，也可以相同的直流供电电源，优选的，第一供电电压vcc1至第六供电电压vcc6采用相同的直流供电电源，如此，供电电源检测电路22的第七电阻r7、第八电阻r8和第十一电阻r11之间所示的基准电压net-vre，回路电流检测电路23的
第一节点p1、第二节点p2和第三节点p3所示的基准电压net-vre，均可以选择相同的基准电压，如此，可以避免电阻之间的误差，进而提高继电器输出回路检测装置20检测的准确性。
[0058]
本发明实施例的继电器输出回路的检测系统包括上级系统，驱动电路以及继电器输出回路的检测装置，该继电器输出回路的检测装置包括负载阻抗检测电路、供电电源检测电路、回路电流检测电路和信号处理反馈电路，分别用于对由供电电源、继电器和负载组成的继电器输出回路的负载阻抗、供电电源和回路电流进行实时检测，以及根据三条检测电路的检测结果反馈回路检测结果至上级系统；上级系统在接收到的回路检测结果为输出回路故障时，可通过驱动电路控制继电器输出回路的继电器及时断开，以及时控制继电器输出回路停止工作；另外，该继电器输出回路的检测系统还可以间接判断出继电器是否发生故障，在上级系统没有向继电器发出驱动信号而继电器输出回路启动，则可判断出继电器发生故障如粘连等，在确定负载阻抗、供电电源和回路电流均正常的情况下，上级系统向继电器给出驱动信号而继电器输出回路不启动，也可判断出继电器发生故障，如接触不良等。本发明实施例提供的继电器输出回路的检测装置，可实时诊断继电器输出回路的供电电压、回路电流和负载阻抗是否存在故障，实现继电器输出回路的主动监测、及时诊断处理，提高安全性。
[0059]
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。