用于检测开关的状态的设备制造技术

本公开的实施例涉及用于检测开关的状态的设备。该用于检测开关的状态的设备包括：变压器，所述变压器的原边绕组被电耦合至所述开关；以及触发器，被电耦合至所述变压器的副边绕组，并且被配置成响应于触发信号，生成与所述开关的开关状态相关联的响应信号。该设备还包括控制器，被配置成生成所述触发信号，并且基于所述响应信号，生成表示所述开关的状态的开关信号。

【技术实现步骤摘要】

本公开的实施例涉及电力检测领域，并且更具体地涉及用于检测开关的状态的设备。
技术介绍
在电力检测领域，通常需要确定各种开关(特别是湿节点开关)的状态。例如，对于断路器，可能需要确定OF、SD等状态。常规开关状态检测方法和设备通常使用光耦合器将待测开关与检测电路之间进行隔离。然而，这种方法通常需要与待测开关串联的电阻器，以便进行检测。电阻器通常会产生较大的功耗，并且转化成的热量对设备的性能和操作造成不利影响。此外，常规方法还有其他诸多问题，例如，不利于宽电压范围的检测(例如，SD状态的情形)，互锁的开关信号没法同时检测，检测速度慢，响应慢，消耗ADC端口，消耗CPU资源等等。
技术实现思路
本公开的实施例旨在提供至少部分地解决上述问题的设备。根据本公开的实施例，提供了一种用于检测开关的状态的设备，包括：变压器，所述变压器的原边绕组被电耦合至所述开关；以及触发器，被电耦合至所述变压器的副边绕组，并且被配置成响应于触发信号，生成与所述开关的开关状态相关联的响应信号。所述设备还包括控制器，被配置成生成所述触发信号，并且基于所述响应信号，生成表示所述开关的状态的开关信号。在一些实施例中，所述设备还包括比较器，被配置成将所述响应信号与门限信号进行比较以生成量化信号；以及其中所述控制器被配置成基于所述量化信号，生成表示所述开关的状态的开关信号。在一些实施例中，所述设备还包括门限生成器，被配置成生成所述门限信号。在一些实施例中，所述门限生成器被配置成使得所述门限信号响应于来自所述控制器的控制信号而被调整。在一些实施例中，所述控制器被进一步配置成：在预定时间段内，根据预定时间间隔从所述比较器接收所述量化信号，以生成数字信号；对所述数字信号中的各个值进行累加，以生成计数值；以及将所述计数值与门限值进行比较，以生成表示所述开关的开关状态的所述开关信号。在一些实施例中，所述变压器包括脉冲变压器。在一些实施例中，所述触发器包括触发开关，所述触发开关被配置成响应于所述触发信号而闭合，以生成所述响应信号。在一些实施例中，所述控制器包括微控制器单元。在一些实施例中，所述触发信号包括脉宽调制信号。本公开的实施例可以降低功耗，并且发热小，避免温升的问题。此外，一些实施例还可以不使用ADC端口，而仅使用GPIO端口即可，检测速度快，去抖动时间可以显著降低。此外，一些实施例还更加节省CPU资源，并且一些实施例能够同时进行多路检测，减少例如微控制器单元(MCU)的端口的占用。附图说明此处所说明的附图用来提供对本公开的进一步理解，构成本申请的一部分，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定，其中：图1示出了根据本公开的实施例的检测设备及其应用场景；图2示出了根据本公开的实施例的确定开关状态的方法的流程图；图3示出了根据本公开的实施例的检测设备的电路图；以及图4示出了图3所示的实施例的检测设备中的信号的仿真曲线；
以及图5示出了图3所示的实施例的检测设备中的信号的仿真曲线。具体实施方式下面将参考附图中示出的若干示例性实施方式来描述本公开的原理和精神。应当理解，描述这些实施方式仅仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本公开，而并非以任何方式限制本公开的范围。图1示出了根据本公开的实施例的检测设备10及其应用场景。如图1所示，电源(例如，AC电源)通过断路器2对负载1进行供电。检测设备10可以与断路器2中的开关连接，以确定开关的状态，从而对OF、SD、SDE等状态进行检测。通过变压器代替常规电阻分压检测方式，大大降低了功耗，并且降低了设备的发热量，减少了设备的成本，增加了设备的耐用性。在一些实施例中，变压器3可以是脉冲变压器。与常规变压器相比，脉冲变压器更加适用于瞬变过程(也称为暂态过程)，与响应信号的检测更加兼容。检测设备10包括变压器3，如由两个点线所示，变压器3的原边绕组可以连接在断路器2中的开关两端。此外，检测设备10还包括触发器4，其被电耦合至变压器3的副边绕组。触发器4可以从控制器6接收触发信号，并且响应于触发信号而生成响应信号。在一些实施例中，触发器4可以包括触发开关，其响应于触发信号而闭合，从而生成响应信号。响应信号是随时间变化的瞬变信号，其响应快慢与待检测开关的开关状态相关联。因此，控制器6可以通过对响应信号随时间变化的分析，来确定待测开关的开关状态，即是开还是关。例如，在待测开关处于开状态的情况下，响应信号随着时间的变化相对缓慢；相反，在待测开关处于关状态的情况下，响应信号随着时间的变化相对迅速。在一些实施例中，控制器6可以是微控制器单元(MCU)等，其可以生成触发信号，触发信号可以是脉宽调制(PWM)信号等。此外，为了更方便地检测响应信号并且减轻控制器5的资源占用(例如，降低CPU的运算量)，还可以将响应信号从模拟量转化为数字量，以生成数字信号。通常，通过模拟-数字转换器(ADC)来完成这个操作。ADC通常通过对模拟信号依次进行采样、量化从而生成数字信号。然而，ADC的使用存在通道占用、无法进行宽电压范围检测等问题。可选地，检测设备10还包括比较器5，比较器5将所述响应信号与门限信号进行比较，以生成量化信号，然后，控制器6基于该量化信号来确定开关的状态。量化信号是二值信号，即具有高和低两个信号水平。因此，响应信号经过比较器5之后所得到的量化信号类似于阶跃信号。通过对量化信号的分析，可以更容易地确定响应信号的衰减速度，从而确定开关状态。由于避免了ADC的使用，从而解决了ADC通道占用、无法进行宽电压范围检测的问题。可选地，检测设备10还包括门限生成器7，用来生成用于比较器5的门限信号。门限生成器7可以接收来自控制器5的控制信号，以根据控制信号来调整门限信号的数值。由于门限信号的值可以通过控制器调整，因此检测设备10可以更好地适配各种开关的检测。为了更好地检测开关状态，进一步减轻控制器6的资源占用(例如，降低CPU的运算量)，在一些实施例中，控制器6在预定时间段内，根据预定时间间隔从比较器5接收量化信号，从而将量化信号离散化，生成数字信号，例如，高低电平的时间序列(类似于0和1的时间序列)。然后，控制器6可以对数字信号中的各个值(例如，0和1的序列)进行累加，以生成计数值。最后，控制器6可以将计数值与门限值进行比较，从而生成开关信号。由此，可以看出，该方法通过比较器实现模拟信号的量化过程，并且继而通过控制器来实现量化信号的离散化过程，从而获得数字信
号，这与ADC的模拟-数字转换过程中的先离散再量化的步骤完全相反。在PWM作为触发信号的情况下，预定时间段可以是小于一个脉冲时间长度内的适当时间值，这可以根据具体需要进行设置。此外，门限值也可以根据具体需要进行设置。这些参数的设置使得量化信号的阶跃点处于预定时间段的适当范围内，否则可能导致最终得到的计数值过大，或者过小，从而与相应的较大或较小的门限值比较，使得计算复杂度和精度都可能降低。图2示出了根据本公开的实施例的确定开关状态的方法200的详细流程图。如图2所示，该方法可以由图1中的控制器6来实施。在一些实施例中，该方法在控制器中通过固件来实施。方法200在步骤201开始之后，在步骤202生成触发信号，触发信号发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于检测开关的状态的设备，其特征在于，所述设备包括：变压器，所述变压器的原边绕组被电耦合至所述开关；触发器，被电耦合至所述变压器的副边绕组，并且被配置成响应于触发信号，生成与所述开关的开关状态相关联的响应信号；以及控制器，被配置成生成所述触发信号，并且基于所述响应信号，生成表示所述开关的状态的开关信号。

【技术特征摘要】
1.一种用于检测开关的状态的设备，其特征在于，所述设备包括：变压器，所述变压器的原边绕组被电耦合至所述开关；触发器，被电耦合至所述变压器的副边绕组，并且被配置成响应于触发信号，生成与所述开关的开关状态相关联的响应信号；以及控制器，被配置成生成所述触发信号，并且基于所述响应信号，生成表示所述开关的状态的开关信号。2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括比较器，被配置成将所述响应信号与门限信号进行比较以生成量化信号；以及其中所述控制器被配置成基于所述量化信号，生成表示所述开关的状态的开关信号。3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述设备还包括门限生成器，被配置成生成所述门限信号。4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述门限生成器被配置成使得所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈加敏，刘凯，石莹，王舜尧，赵海军，吴蔚，A·雷特，
申请(专利权)人：施耐德电气工业公司，
类型：新型
国别省市：法国;FR