CN219936044U - 一种继电器通断电检测电路及家电产品 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种继电器通断电检测电路及家电产品，继电器通断电检测电路包括第一限流单元、第一整流单元、光电耦合器、上拉电阻和瞬时储能单元；第一限流单元的第一端用于连接继电器驱动电路的电压输出端，第二端与第一整流单元的输入端连接；第一整流单元的输出端与光电耦合器的第一输入端连接；光电耦合器的第二输入端用于连接零线；上拉电阻的第一端用于连接第一低压电源，第二端分别与光电耦合器的第一输出端、瞬时储能单元的第一端连接，上拉电阻的第二端还用于输出通断电检测电平；瞬时储能单元的第二端和光电耦合器的第二输出端用于接地。本实用新型能够通过构建纯硬件组成的继电器通断电检测电路来确定继电器的通断电情况。

Description

一种继电器通断电检测电路及家电产品

技术领域

本实用新型涉及电学领域，尤其是涉及一种继电器通断电检测电路及家电产品。

背景技术

现有家电产品中存在很多大功率的负载，例如冰箱压缩机、空调压缩机、带加热功能洗衣机的加热丝等等，这些都是家电产品中重要的部件，而继电器正是控制这些大功率负载电源接通与否的关键器件，如果继电器出现黏连故障，将会导致大功率负载不受控的长时间工作，会减少器件使用寿命，甚至存在安全隐患；如果继电器出现断路故障，将会导致负载不能启动工作，给用户体验感带来负面的影响，因此有必要对继电器的工作状态进行监测。

实用新型内容

本实用新型提供一种继电器通断电检测电路及家电产品，能够通过构建纯硬件组成的继电器通断电检测电路来确定继电器的通断电情况。

为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种继电器通断电检测电路，包括：

第一限流单元，其第一端用于连接继电器驱动电路的电压输出端，第二端与第一整流单元的输入端连接；

所述第一整流单元，其输出端与光电耦合器的第一输入端连接；

所述光电耦合器，其第二输入端用于连接零线，第一输出端用于接地，第二输出端通过上拉电阻与第一低压电源连接，所述光电耦合器的第二输出端还用于输出通断电检测电平；

瞬时储能单元，其第一端与所述光电耦合器的第一输出端连接，第二端与所述光电耦合器的第二输出端连接。

作为上述方案的改进，所述继电器通断电检测电路还包括第二整流单元；

所述第二整流单元，其输入端与所述光电耦合器的第二输入端连接，输出端与所述光电耦合器的第一输入端连接。

作为上述方案的改进，所述继电器通断电检测电路还包括第二限流单元；

所述第二限流单元的第一端分别与所述第二整流单元的输入端、所述光电耦合器的第二输入端连接，第二端用于连接零线。

作为上述方案的改进，所述第一限流单元为第一电阻，所述第二限流单元为第二电阻，所述第一整流单元为第一整流二极管，所述第二整流单元为第二整流二极管，所述瞬时储能单元为储能电容。

作为上述方案的改进，所述第一电阻的阻值为100千欧，所述第二电阻的阻值为100千欧，所述储能电容的容值为2.2微法，所述上拉电阻的阻值为100千欧，所述第一低压电源的电压为5伏。

作为上述方案的改进，所述光电耦合器的第二输出端还用于输出通断电检测电平，包括：所述光电耦合器的第二输出端还用于输出通断电检测电平至微控制器的信号输入端；

所述微控制器的控制端用于与所述继电器驱动电路的受控端连接。

作为上述方案的改进，所述继电器驱动电路包括第三限流单元、反馈电阻、开关管、续流单元和继电器；

所述第三限流单元，其第一端与所述继电器驱动电路的受控端连接，第二端分别与所述开关管的控制输入端、所述反馈电阻的第一端连接；

所述开关管，其信号输出端分别与所述继电器的第一端、所述续流单元的输入端连接，接地端用于接地；

所述续流单元的输出端分别连接第二低压电源、所述继电器的第二端连接；

所述反馈电阻，其第二端用于接地；

所述继电器，其第三端用于连接火线，第四端用于与所述继电器驱动电路的输出端的电压输出端连接；

所述继电器驱动电路的电压输出端还用于连接负载。

作为上述方案的改进，所述第三限流单元为第四电阻，所述续流单元为续流二极管，所述开关管为NPN型三极管，所述开关管的控制输入端为基极，所述开关管的信号输出端为集电极，所述开关管的接地端为发射集；

所述继电器驱动电路还包括RC保护单元，所述RC保护单元包括串联连接的保护电阻和保护电容；所述RC保护单元的一端用于连接火线，另一端用于连接所述电压输出端。

作为上述方案的改进，所述第四电阻的阻值为4.7千欧，所述反馈电阻的阻值为10千欧，所述第二低压电源的电压为12伏。

本实用新型实施例还提供一种家电产品，包括如上述任一实施例所述的继电器通断电检测电路。

相比于现有技术，本实用新型实施例的有益效果在于，本实用新型实施例提供了一种继电器通断电检测电路及家电产品，继电器通断电检测电路包括：第一限流单元、第一整流单元、光电耦合器、上拉电阻和瞬时储能单元，第一限流单元的第一端用于连接继电器驱动电路的电压输出端，第二端与第一整流单元的输入端连接；第一整流单元的输出端与光电耦合器的第一输入端连接；光电耦合器的第二输入端用于连接零线；上拉电阻的第一端用于连接第一低压电源，第二端分别与光电耦合器的第一输出端、瞬时储能单元的第一端连接，上拉电阻的第二端还用于输出通断电检测电平；瞬时储能单元的第二端和光电耦合器的第二输出端用于接地。本实施例的继电器通断电检测电路由第一限流单元、第一整流单元、光电耦合器、上拉电阻和瞬时储能单元各个硬件模块组成，由继电器通断电检测电路输出的电平的高低即可确定继电器的工作状态，适用于各种家电产品。

附图说明

图1是本实用新型优选实施例提供的一种继电器通断电检测电路的结构示意图；

图2是本实用新型优选实施例提供的一种继电器通断电检测电路的结构示意图；

图3是本实用新型优选实施例提供的一种继电器通断电检测电路的结构示意图；

图4是本实用新型优选实施例提供的一种继电器通断电检测电路的结构示意图；

图5是本实用新型优选实施例提供的一种继电器通断电检测电路的结构示意图；

图6是本实用新型优选实施例提供的一种MCU相关信号流向示意图；

图7是本实用新型优选实施例提供的一种MCU的判断逻辑示意图；

图8是本实用新型优选实施例提供的一种继电器驱动电路的结构示意图；

图9是本实用新型优选实施例提供的一种继电器驱动电路的结构示意图；

图10是本实用新型优选实施例提供的一种负载接口示意图；

图11是本实用新型优选实施例提供的一NPN型三极管的结构示意图；

其中；11、第一限流单元；12、第一整流单元；13、瞬时储能单元；14、第二整流单元；15、第二限流单元；16、第三限流单元；17、续流单元；18、开关管IC1、光电耦合器；K1、继电器；R1、第一电阻；R2、第二电阻；R3、上拉电阻；R4、第三电阻；R5、反馈电阻；D1、第一整流二极管；D2、第二整流二极管；D3、续流二极管；N1、NPN型三极管；C1、储能电容；RC1、RC保护单元；R6、保护电阻；C2、保护电容；L：火线；N、零线。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参见图1，本实用新型优选实施例提供了一种继电器通断电检测电路，包括第一限流单元11、第一整流单元12、光电耦合器IC1、上拉电阻R3和瞬时储能单元13；

所述第一限流单元11，其第一端用于连接继电器驱动电路的电压输出端，第二端与第一整流单元12的输入端连接；

所述第一整流单元12，其输出端与所述光电耦合器IC1的第一输入端连接；

所述光电耦合器IC1，其第二输入端用于连接零线N；

所述光电耦合器IC1，其第二输入端用于连接零线N，第一输出端用于接地，第二输出端通过上拉电阻R3与第一低压电源连接，所述光电耦合器IC1的第二输出端还用于输出通断电检测电平；

瞬时储能单元13，其第一端与所述光电耦合器IC1的第一输出端连接，第二端与所述光电耦合器IC1的第二输出端连接。

具体地，继电器通断电检测电路的主要功能为检测继电器K1的通断状态，继电器通断电检测电路主要包括第一限流单元11、第一整流单元12、光电耦合器IC1、上拉电阻R3和瞬时储能单元13。第一限流单元11的第一端作为继电器通断电检测电路的输入端，用于与继电器驱动电路的电压输出端连接，实际上也是与负载的电压输入端LOAD1连接，用于接收继电器驱动电路输出的电平信号,光电耦合器IC1的第二输出端作为继电器通断电检测电路的输出端，用于与微控制器(Microcontroller Unit，MCU)的信号输入端detection连接，微控制器可以根据接收的通断电检测电平的高低来确定继电器K1的运行状态。

电路工作原理如下：当继电器K1开关断开时，负载的电压输入端LOAD1与零线NN之间无电压，光电耦合器IC1不导通，光电耦合器IC1的第二输出端为高电平。当继电器K1闭合时，LOAD1与零线NN导通220V交流电，继电器驱动电路的电压输出端输出的电压为市电电压，经过第一限流单元11进行限流后输入第一整流单元12进行整流，正向电压通过，反向电压截止，在交流电正半周期，光电耦合器IC1导通，光电耦合器IC1的3脚和4脚近似短路，相当于第一低压电源(+5V)接地，此时detection引脚为低电平，在交流点负半周期，光电耦合器IC1不导通，此时由于光电耦合器IC1的充电的原因，detection引脚仍然为低电平，综上所述，当光电耦合器IC1输入端有交流电通过时，detection引脚输出低电平；当光电耦合器IC1输入端无交流电通过时，detection引脚输出高电平。

现有技术通过用PWM信号作为检测信号来判断继电器K1是否黏连或断路的检测方式较为复杂，占用MCU软件资源较大，代码量大也容易出现较多的BUG，本实用新型实施例通过构建纯硬件组成的继电器通断电检测电路,通过单一的高低电平就能反馈继电器K1的通断状态,无需占用大量的MCU软件资源，能够准确判断继电器K1的通断状态。

参见图2，图2是本实用新型优选实施例提供的一种继电器通断电检测电路的结构示意图，所述继电器通断电检测电路还包括第二整流单元14；所述第二整流单元14，其输入端与所述光电耦合器IC1的第二输入端连接，输出端与所述光电耦合器IC1的第一输入端连接。

可以理解的是，第二整流单元14的并联在光电耦合器IC1的输入端，作用为在反向电压时保护光电耦合器IC1不被反向击穿，提高了继电器K1通电检测电流的可靠性。

参见图3，图3是本实用新型优选实施例提供的一种继电器通断电检测电路的结构示意图，所述继电器通断电检测电路还包括第二限流单元15；所述第二限流单元15的第一端分别与所述第二整流单元14的输入端、所述光电耦合器IC1的第二输入端连接，第二端用于连接零线N。

参见图4，图4是本实用新型优选实施例提供的一种继电器通断电检测电路的结构示意图，所述第一限流单元11为第一电阻R1，所述第二限流单元15为第二电阻R2，所述第一整流单元12为第一整流二极管D1，所述第二整流单元14为第二整流二极管D2，所述瞬时储能单元13为储能电容C1。

示例性的，储能电容C1充电的公式为：其中U为第一低压电源的电压(5V)，Uc为电容两端的电压，t为充电时间，τ为时间常数，此处τ＝R3·C1，交流电的频率为50Hz，负半轴周期只有0.01s，即t＝0.01s，把U＝5V，R3＝100KΩ，C1＝2.2uF带入得Uc值约为0.22V，在MCU电源为5V的情况下，判断为低电平，所以光电耦合器IC1不导通时，detection引脚仍然为低电平。

值得说明的是，上述对于第一限流单元11、第二限流单元15、第一整流单元12、第二整流单元14和瞬时储能单元13的具体结构的描述仅为举例，可根据实际情况进行具体设计。

参见图5，图5是本实用新型优选实施例提供的一种继电器通断电检测电路的结构示意图，所述第一电阻R1的阻值为100千欧，所述第二电阻R2的阻值为100千欧，所述储能电容C1的容值为2.2微法，所述上拉电阻R3的阻值为100千欧，所述第一低压电源的电压为5伏。

值得说明的是，上述第一电阻R1、第二电阻R2、上拉电阻R3、储能电容C1电压、第一低压电源的具体数值并不局限于上述具体设置，可根据实际情况进行器件选用。

在一种优选的实施方式中，所述光电耦合器IC1的第二输出端还用于输出通断电检测电平，包括：所述光电耦合器IC1的第二输出端还用于输出通断电检测电平至微控制器的信号输入端；所述微控制器的控制端用于与所述继电器驱动电路的受控端连接。

具体地，参见图6所示的MCU相关信号流向示意图，微控制器的工作原理如下：微控制器用于对继电器驱动电路的控制，微控制器的控制端向继电器驱动电路的受控端发送控制信号以控制继电器K1的通断。MCU接收通断检测电路(继电器通断电检测电路)的检测信号(通断电检测电平)，当通断电检测电平为低电平时，判定继电器K1闭合，当通断电检测电平为高电平时，判定继电器K1断开。

整个系统由三部分组成：继电器驱动电路、MCU、通断检测电路。具体工作原理如图6所示，整个系统以MCU为控制电路，当负载需要接入电源进行工作时，MCU向继电器驱动电路发送开启信号，接着MCU读取通断检测电路的输入电平，根据预设的判断逻辑判断继电器K1是否存在断开故障，当负载需要断开电源不工作时，MCU向继电器驱动电路发送关闭信号，接着MCU读取检测电路的输入电平，根据软件中预设的判断逻辑判断继电器K1是否存在黏连故障。具体判断逻辑如图7所示，电路板上电后，系统运行过程中判断是否需要该负载进行工作，当需要该负载进行工作时，MCU发送闭合继电器K1信号，然后MCU进行通断信号(通断电检测电平)的检测，若检测的信号为高电平则向MCU发送继电器K1断路故障信号；若检测信号为低电平，则表示继电器K1状态正常，等待关闭负载的指令，当收到关闭负载的指令时，MCU发送断开继电器K1信号，然后MCU进行通断信号的检测，若信号为低电平则向MCU发送继电器K1黏连故障信号，若检测为高电平，则表示继电器K1状态正常，系统继续正常进行工作。

参见图8，图8是本实用新型优选实施例提供的一种继电器驱动电路的结构示意图，所述继电器驱动电路包括第三限流单元16、反馈电阻R5、开关管18、续流单元17和继电器K1；

所述第三限流单元16，其第一端与所述继电器驱动电路的受控端连接，第二端分别与所述开关管18的控制输入端、所述反馈电阻R5的第一端连接；

所述开关管18，其信号输出端分别与所述继电器K1的第一端、所述续流单元17的输入端连接，接地端用于接地；

所述续流单元17的输出端分别连接第二低压电源、所述继电器K1的第二端连接；

所述反馈电阻R5，其第二端用于接地；

所述继电器K1，其第三端用于连接火线L，第四端用于与所述继电器驱动电路的输出端的电压输出端连接；

所述继电器驱动电路的输出端的电压输出端还用于连接负载。

参见图9，图9是本实用新型优选实施例提供的一种继电器驱动电路的结构示意图，在一种优选的实施方式中，所述第三限流单元16为第三电阻R4，所述续流单元17为续流二极管D3，所述开关管18为NPN型三极管N1，所述开关管18的控制输入端为基极，所述开关管18的信号输出端为集电极，所述开关管18的接地端为发射集；

所述继电器驱动电路还包括RC保护单元RC1，所述RC保护单元RC1包括串联连接的保护电阻R6和保护电容C2；所述RC保护单元RC1的一端用于连接火线L，另一端用于连接所述电压输出端。

在一种优选的实施方式中，参见图9，所述第三电阻R4的阻值为4.7千欧，所述反馈电阻R5的阻值为10千欧，所述第二低压电源的电压为12伏。

具体地，MCU通过发送高低电平控制继电器K1的吸合，以此来控制负载电源的通断，达到MCU控制强电负载工作的目的。SIGNAL为继电器驱动电路的受控端，用于连接MCU的控制端(可以是任意IO端口)，MCU输出高电平或低电平；第三电阻R4的阻值为4.7K，用来限制NPN型三极管N1基极端的电流；NPN型三极管N1基极与发射极的反馈电阻R5的阻值为10K；D1为续流二极管D3；根据负载的类型选择是否使用RC保护单元RC1，当负载为感性负载时需要使用RC保护单元RC1，保护电容C2在电磁继电器K1触点断开时起到控制放电的效果，保护电阻R6在下次接通时起到限制电流的效果，当负载为阻性负载时则不需要RC保护单元RC1；+12V为电路板上的直流12V电源，作为第二低压电源；继电器K1开关部分一端连接市电的火线L，另一端连接负载电压输入端LOAD1，负载另一个接口连接零线N，可参见图10。优选的，零线N为市电零线N，NPN型三极管N1的结构可参见图11所示。

继电器驱动电路的工作原理为当SIGNAL引脚输出高电平，NPN型三极管N1导通，继电器K1线圈通电，继电器K1常开触点闭合，负载通电工作；当SIGNAL引脚输出低电平时，NPN型三极管N1截止，继电器K1线圈断电，继电器K1常开触点断开，负载断电停止工作。

本实用新型实施例还提供一种家电产品，包括如上述任一实施例所述的继电器通断电检测电路。进一步地，所述家电产品还包括家电产品本体。

值得说明的是，家电产品可以是冰箱、空调器或者洗衣机等，在此不作限定。负载可以是冰箱压缩机、空调压缩机、带加热功能洗衣机的加热丝等，在此不作限定。

相比于现有技术，本实用新型实施例的有益效果在于，本实用新型实施例提供了一种继电器通断电检测电路及家电产品，继电器通断电检测电路包括：第一限流单元11、第一整流单元12、光电耦合器IC1、上拉电阻R3和瞬时储能单元13，第一限流单元11的第一端用于连接继电器驱动电路的电压输出端，第二端与第一整流单元的输入端连接；第一整流单元12的输出端与光电耦合器IC1的第一输入端连接；光电耦合器IC1的第二输入端用于连接零线N；上拉电阻R3的第一端用于连接第一低压电源，第二端分别与光电耦合器IC1的第一输出端、瞬时储能单元13的第一端连接，上拉电阻R3的第二端还用于输出通断电检测电平；瞬时储能单元13的第二端和光电耦合器IC1的第二输出端用于接地。本实施例的继电器通断电检测电路由第一限流单元11、第一整流单元12、光电耦合器IC1、上拉电阻R3和瞬时储能单元13各个硬件模块组成，由继电器通断电检测电路输出的电平的高低即可确定继电器K1的工作状态，适用于各种家电产品。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种继电器通断电检测电路，其特征在于，包括：

第一限流单元，其第一端用于连接继电器驱动电路的电压输出端，第二端与第一整流单元的输入端连接；

所述第一整流单元，其输出端与光电耦合器的第一输入端连接；

所述光电耦合器，其第二输入端用于连接零线，第一输出端用于接地，第二输出端通过上拉电阻与第一低压电源连接，所述光电耦合器的第二输出端还用于输出通断电检测电平；

瞬时储能单元，其第一端与所述光电耦合器的第一输出端连接，第二端与所述光电耦合器的第二输出端连接。

2.如权利要求1所述的继电器通断电检测电路，其特征在于，还包括：

第二整流单元，其输入端与所述光电耦合器的第二输入端连接，输出端与所述光电耦合器的第一输入端连接。

3.如权利要求2所述的继电器通断电检测电路，其特征在于，还包括：

第二限流单元，其第一端分别与所述第二整流单元的输入端、所述光电耦合器的第二输入端连接，第二端用于连接零线。

4.如权利要求3所述的继电器通断电检测电路，其特征在于，所述第一限流单元为第一电阻，所述第二限流单元为第二电阻，所述第一整流单元为第一整流二极管，所述第二整流单元为第二整流二极管，所述瞬时储能单元为储能电容。

5.如权利要求4所述的继电器通断电检测电路，其特征在于，所述第一电阻的阻值为100千欧，所述第二电阻的阻值为100千欧，所述储能电容的容值为2.2微法，所述上拉电阻的阻值为100千欧，所述第一低压电源的电压为5伏。

6.如权利要求1～5任一所述的继电器通断电检测电路，其特征在于，所述光电耦合器的第二输出端还用于输出通断电检测电平，包括：所述光电耦合器的第二输出端还用于输出通断电检测电平至微控制器的信号输入端；

所述微控制器的控制端用于与所述继电器驱动电路的受控端连接。

7.如权利要求6所述的继电器通断电检测电路，其特征在于，所述继电器驱动电路包括第三限流单元、反馈电阻、开关管、续流单元和继电器；

所述第三限流单元，其第一端与所述继电器驱动电路的受控端连接，第二端分别与所述开关管的控制输入端、所述反馈电阻的第一端连接；

所述开关管，其信号输出端分别与所述继电器的第一端、所述续流单元的输入端连接，接地端用于接地；

所述续流单元的输出端分别连接第二低压电源、所述继电器的第二端连接；

所述反馈电阻，其第二端用于接地；

所述继电器，其第三端用于连接火线，第四端用于与所述继电器驱动电路的输出端的电压输出端连接；

所述继电器驱动电路的电压输出端还用于连接负载。

8.如权利要求7所述的继电器通断电检测电路，其特征在于，所述第三限流单元为第四电阻，所述续流单元为续流二极管，所述开关管为NPN型三极管，所述开关管的控制输入端为基极，所述开关管的信号输出端为集电极，所述开关管的接地端为发射集；

所述继电器驱动电路还包括RC保护单元，所述RC保护单元包括串联连接的保护电阻和保护电容；所述RC保护单元的一端用于连接火线，另一端用于连接所述电压输出端。

9.如权利要求8所述的继电器通断电检测电路，其特征在于，所述第四电阻的阻值为4.7千欧，所述反馈电阻的阻值为10千欧，所述第二低压电源的电压为12伏。

10.一种家电产品，其特征在于，包括如权利要求1～9任一所述的继电器通断电检测电路。