安全保护装置和方法、电气设备

技术领域

本公开涉及控制领域，特别涉及一种安全保护装置和方法、电气设备。

背景技术

在相关技术中，模拟输出电路可输出0-10V的电压信号或0-20mA的电流信号，通过将模拟输出电路输出的电压信号或电流信号提供给外接负载，以便负载正常工作。

发明内容

发明人通过研究发现，在外接负载在插拔或上电的瞬间，可能会产生一个比较大的反冲电压或反冲电流。在反冲电压或反冲电流超过模拟输出电路中的电子元器件所承受范围的情况下，会导致电子元器件的损坏。从而导致模拟输出电路的输出不正常，负载无法正常工作。

据此，本公开提供一种安全保护方案，能够对模拟输出电路进行有效保护。

根据本公开实施例的第一方面，提供一种安全保护装置，包括：常开开关，设置在模拟输出电路和负载端子之间的线路上；信号检测电路，被配置为检测所述负载端子处的电参数值，并将所述电参数值发送给安全控制电路；所述安全控制电路，被配置为在所述电参数值不大于预设门限的情况下，给开关控制电路提供驱动电信号；开关控制电路，被配置为利用所述驱动电信号控制所述常开开关闭合。

在一些实施例中，所述安全控制电路还被配置为在所述电参数值大于预设门限的情况下，停止给开关控制电路提供所述驱动电信号。

在一些实施例中，在所述模拟输出电路的输出信号为电压信号的情况下，所述电参数值为电压值；在所述模拟输出电路的输出信号为电流信号的情况下，所述电参数值为电流值。

在一些实施例中，所述信号检测电路包括：选择电路，包括输入端子、控制端子和第一输出端子，所述输入端子与所述负载端子电连接，所述选择电路根据所述控制端子接收到的由所述安全控制电路提供的第一选择信号，将所述输入端子接收到的电信号提供给所述第一输出端子；电压检测子电路，被配置为根据所述第一输出端子提供的电信号生成所述电压值，并将所述电压值提供给所述安全控制电路。

在一些实施例中，所述电压检测子电路包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的第一端和所述第一输出端子电连接，所述第一电阻的第二端分别和所述第二电阻的第一端、所述安全控制电路电连接，所述第二电阻的第二端接地，所述电压值为所述第一电阻的第二端处的电压值。

在一些实施例中，所述选择电路还包括第二输出端子，所述选择电路根据所述控制端子接收到的由所述安全控制电路提供的第二选择信号，将所述输入端子接收到的电信号提供给所述第二输出端子；所述信号检测电路还包括：电流检测子电路，分别与所述第二输出端子和所述安全控制电路电连接，被配置为根据所述第二输出端子提供的电信号生成所述电流值，并将所述电流值提供给所述安全控制电路。

在一些实施例中，所述电流检测子电路包括第三电阻，所述第三电阻的第一端分别和所述第二输出端子、所述安全控制电路电连接，所述第一电阻的第二端接地，所述电流值为所述第一电阻的第一端处的电流值。

在一些实施例中，所述开关控制电路包括线圈，所述线圈的第一端与所述安全控制电路电连接，所述线圈的第二端施加预定电压值，其中所述线圈在所述安全控制电路提供所述驱动电信号的情况下控制所述常开开关闭合。

在一些实施例中，所述安全控制电路还被配置为向所述模拟输出电路发送输出控制信号，以便所述模拟输入电路根据所述输出控制信号输出相应的电压信号或电流信号。

根据本公开实施例的第二方面，提供一种电气设备，包括：如上述任一实施例所述的安全保护装置；模拟输出电路，被配置为根据所述安全保护装置发送的输出控制信号输出电压信号或电流信号，以及负载端子，其中所述安全保护装置设置在所述模拟输出电路和所述负载端子之间的线路上。

根据本公开实施例的第三方面，提供一种安全保护方法，用于上述任一实施例所述的安全保护装置，所述方法包括：信号检测电路检测负载端子处的电参数值；安全控制电路检测所述电参数值是否大于预设门限；在所述电参数值不大于预设门限的情况下，所述安全控制电路给开关控制电路提供驱动电信号；开关控制电路利用所述驱动电信号控制所述常开开关闭合。

在一些实施例中，所述安全控制电路在所述电参数值大于预设门限的情况下，停止给开关控制电路提供所述驱动电信号。

在一些实施例中，所述电参数值为电压值或电流值。

通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：

图1是根据本公开一个实施例的安全保护装置的结构示意图；

图2是根据本公开另一个实施例的安全保护装置的结构示意图；

图3是根据本公开又一个实施例的安全保护装置的结构示意图；

图4是根据本公开一个实施例的电气设备的结构示意图；

图5是根据本公开一个实施例的安全保护方法的流程示意图。

应当明白，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。此外，相同或类似的参考标号表示相同或类似的构件。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。

本公开中使用的“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。

本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

图1是根据本公开一个实施例的安全保护装置的结构示意图。如图1所示，安全保护装置包括常开开关11、信号检测电路12、安全控制电路13和开关控制电路14。

常开开关11设置在模拟输出电路1和负载端子2之间的线路上。

信号检测电路12检测负载端子处的电参数值，并将电参数值发送给安全控制电路13。

在一些实施例中，在模拟输出电路1的输出信号为电压信号的情况下，电参数值为电压值。在模拟输出电路1的输出信号为电流信号的情况下，电参数值为电流值。

在一些实施例中，安全控制电路13向模拟输出电路1发送输出控制信号，以便模拟输入电路1根据输出控制信号输出相应的电压信号或电流信号。也就是说，模拟输入电路1根据安全控制电路13的控制输出相应的电压信号或电流信号。

安全控制电路13在电参数值不大于预设门限的情况下，给开关控制电路14提供驱动电信号。开关控制电路14利用驱动电信号控制常开开关11闭合。在这种情况下，负载端子2利用模拟输出电路1提供的电压信号或电流信号进行工作。

在一些实施例中，安全控制电路13在电参数值大于预设门限的情况下，停止给开关控制电路14提供驱动电信号。由于开关控制电路14在没有驱动电信号的情况下无法控制常开开关11闭合，即常开开关11恢复到开启状态。在这种情况下，负载端子2和模拟输出电路1之间的线路处于断开状态。

在本公开上述实施例提供的安全保护装置中，在负载端子处检测到的电参数值不大于预设门限的情况下控制常开开关闭合，而在负载端子处检测到的电参数值大于预设门限的情况下控制常开开关开启，从而有效避免在负载端子处产生的反冲电压或反冲电流对模拟输出电路中的电子元器件造成损坏。

图2是根据本公开另一个实施例的安全保护装置的结构示意图。图2与图1的不同之处在于，在图2所示实施例中，信号检测电路12包括选择电路21、电压检测子电路22和电流检测子电路23。

选择电路21包括输入端子211、控制端子212、第一输出端子213和第二输出端子214。输入端子211与负载端子1电连接，选择电路21根据控制端子212接收到的由安全控制电路13提供的第一选择信号，将输入端子211接收到的电信号提供给第一输出端子213。

电压检测子电路22根据第一输出端子213提供的电信号生成电压值，并将电压值提供给安全控制电路13，以便安全控制电路13在电压检测子电路22提供的电压值不大于预设门限的情况下，给开关控制电路14提供驱动电信号，以便控制常开开关11闭合。

在一些实施例中，选择电路21根据控制端子212接收到的由安全控制电路13提供的第二选择信号，将输入端子211接收到的电信号提供给第二输出端子214。

电流检测子电路23分别与第二输出端子214和安全控制电路13电连接。电流检测子电路23根据第二输出端子214提供的电信号生成电流值，并将电流值提供给安全控制电路13，以便安全控制电路13在电流检测子电路23提供的电流值不大于预设门限的情况下，给开关控制电路14提供驱动电信号，以便控制常开开关11闭合。

这里需要说明的是，选择电路21为多通道电路。例如，若安全控制电路13给选择电路21的控制端子212发送选择信号“10”，则选择电路21将输入端子211接收到的电信号提供给第一输出端子213。若安全控制电路13给选择电路21的控制端子212发送选择信号“01”，则选择电路21将输入端子211接收到的电信号提供给第二输出端子214。

在一些实施例中，如图2所示，开关控制电路14包括线圈141。线圈141的第一端与安全控制电路13电连接，线圈141的第二端施加预定电压值。线圈141在安全控制电路13提供驱动电信号的情况下产生磁场，从而通过磁场作用控制常开开关11闭合。

图3是根据本公开又一个实施例的安全保护装置的结构示意图。在图3所述实施例中，给出了电压检测子电路22和电流检测子电路23的一种具体结构。

如图3所示，电压检测子电路22包括第一电阻R1和第二电阻R2。第一电阻R1的第一端和第一输出端子213电连接，第一电阻R2的第二端分别和第二电阻R2的第一端、安全控制电路13电连接，第二电阻R2的第二端接地，电压检测子电路22所得到的电压值为第一电阻R1的第二端处的电压值。

例如，利用下列公式(1)计算电压值U。

U＝(R1/(R1+R2)×a×b)/c (1)

其中a、b和c为计算参数。例如a为10，b为4095，c为5(安全控制电路13的基准电压)。

在一些实施例中，如图3所示，在电压检测子电路22中还包括第一电容C1。第一电容C1的第一端和第二电阻R2的第一端电连接，第一电容C1的第二端和第二电阻R2的第二端电连接。通过设置第一电容C1以去除外界干扰对电压值的影响。

在一些实施例中，如图3所示，电流检测子电路23包括第三电阻R3，第三电阻R3的第一端分别和第二输出端子214、安全控制电路13电连接，第一电阻R1的第二端接地，电流检测子电路23所得到的电流值为第一电阻R1的第一端处的电流值。

例如，利用下列公式(2)计算电压值I。

I＝(d×R3×e)/f (1)

其中d、e和f为计算参数。例如d为20，e为4095，f为5(安全控制电路13的基准电压)。

在一些实施例中，如图3所示，在电流检测子电路23中还包括第二电容C2。第二电容C2的第一端和第三电阻R3的第一端电连接，第二电容C2的第二端和第三电阻R3的第二端电连接。通过设置第二电容C2以去除外界干扰对电流值的影响。

图4是根据本公开一个实施例的电气设备的结构示意图。如图4所示，电气设备包括模拟输出电路41、安全保护装置42和负载端子43。安全保护装置42设置在模拟输出电路41和负载端子43之间的线路上。安全保护装置42为图1至图3中任一实施例涉及的安全保护装置。

模拟输出电路41根据安全保护装置42发送的输出控制信号输出电压信号或电流信号。

图5是根据本公开一个实施例的安全保护方法的流程示意图。在一些实施例中，下列的安全保护方法步骤用于图1至图3中涉及的安全保护装置。

在步骤501，信号检测电路检测负载端子处的电参数值。

在一些实施例中，电参数值为电压值或电流值。

在步骤502，安全控制电路检测电参数值是否大于预设门限。

在步骤503，在电参数值不大于预设门限的情况下，安全控制电路给开关控制电路提供驱动电信号。

在步骤504，开关控制电路利用驱动电信号控制常开开关闭合。在这种情况下，负载端子利用模拟输出电路提供的电压信号或电流信号进行工作。

在一些实施例中，安全控制电路在电参数值大于预设门限的情况下，停止给开关控制电路提供驱动电信号。在这种情况下，负载端子和模拟输出电路之间的线路处于断开状态，从而有效避免在负载端子处产生的反冲电压或反冲电流对模拟输出电路中的电子元器件造成损坏。

在一些实施例中，上述开关控制电路可以实现为用于执行本公开所描述功能的通用处理器、可编程逻辑控制器(Programmable LogicController，简称：PLC)、数字信号处理器(Digital Signal Processor，简称：DSP)、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，简称：ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，简称：FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件或者其任意适当组合。

至此，已经详细描述了本公开的实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。

虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。本公开的范围由所附权利要求来限定。