技术领域
[0001] 本发明涉及固态继电器漏流检测领域。
相关背景技术
[0002] 信号机是轨道交通领域联锁系统中的一种重要设备，需要对其进行安全可靠的驱动以及亮灯状态的采集。我国原有广泛使用的6502电气集中的继电联锁方式，其电路主要构成组件都是重力继电器，配线复杂，占地面积大。信号灯的驱动主要靠驱动不同组合的重力继电器，其点亮状态通过灯丝继电器的状态来判断。
[0003] 目前随着全电子联锁技术的发展，因其具有占地面积小，更容易控制，更安全可靠等优点已有逐步取代传统的6502电气集中继电联锁系统。信号灯控制单元为全电子联锁产品的一个控制板卡，信号灯一般由板载的交流固态继电器和安全导向继电器控制点亮。现有的交流固态继电器主要的失效模式为漏流，当漏流大于一定值后，断开交流固态继电器就无法保证灭灯的操作。为防止其发生漏流导致信号灯误点亮，有必要对使用的交流固态继电器进行实时有效的漏流检测。
[0004] 现有已知检测交流固态继电器的方法为通过CPU/FPGA读取信号灯驱动回路中的模拟转换芯片的值,实时性不强，对小信号的检测的精度不高。
具体实施方式
[0021] 下面将结合附图对本发明作进一步说明。
[0022] 现有信号灯控制单元驱动回路检测交流固态继电器漏流一般采用电流互感器隔离缩放灯丝电流信号，经过模数转换芯片变成数字信号，上传给FPGA或CPU(中央处理器)进行信号处理。而一般的电流互感器在电流小于10mA的情况下精度不高，加上需要FPGA或CPU处理经过模数转换芯片后的数字信号，实时性也变差。
[0023] 请参阅图1，本发明的用于检测交流固态继电器漏流的电路，外接交流电源的L端和N端，包括：固态继电器U1、信号灯、第一电阻R1、第二电阻R2、双向稳压管Z1、光耦U3和处理器FPGA。
[0024] 信号灯的一端通过固态继电器U1连接L端，另一端连接N端；第一电阻R1的一端通过固态继电器U1连接L端，另一端通过串接的第二电阻R2和双向稳压管Z1连接光耦U3的初级侧第一端；光耦U3的初级侧第二端连接N端；光耦U3的次级侧的两端连接处理器FPGA。具体地，光耦U3次级侧内部三极管的集电极一端与处理器FPGA相连，同时通过上拉电阻R3与VCC数字电源相连；光耦U3次级侧内部三极管的发射级一端与数字地相连，此数字地与处理器FPGA为同一个地。
[0025] TVS管U2的一端连接第一电阻R1和第二电阻R2的相接端，另一端连接N端。
[0026] 固态继电器U1用于控制信号灯开关，是被检测的对象。
[0027] 第一电阻R1、第二电阻R2用于分压。第一电阻R1是大电阻。第二电阻R2是小电阻。双向稳压管Z1用于产生反向稳定电压。
[0028] 光耦U3为高增益光耦，用于强弱电隔离并通过流过的初级电流I大小通断。
[0029] TVS管U2用于防护后级电路过压损坏。
[0030] 处理器FPGA用于处理采集光耦U3输出信号。
[0031] 第一电阻R1的阻抗远大于信号灯的阻抗，使得检测电路输入电阻呈现高阻抗特性。
[0032] 处理器FPGA根据捕获到的来自光耦U3次级侧的输入信号，进行计数，计算其频率和占空比，判断固态继电器U1漏流的情况。处理器FPGA捕获输入信号的管脚配置为施密特触发，可过滤部分系统引入的噪声信号。
[0033] 处理器FPGA将检测到的数据发送给上位机，上位机根据数据将板卡导向安全侧，并发出更换固态继电器的报警信号。
[0034] 当发生大于等于3mA RMS固态继电器漏流时,光耦U3可靠导通,将输出处理器FPGA的信号拉低。由于电路在50Hz，AC220V/AC110V的电源下工作，通过光耦U3初级侧的电流为正弦波信号，在一个周期内(20ms)处理器FPGA捕获到的光耦U3次级侧输出信号为脉冲信号，计算得出的0占空比已经超过阈值，并且此时固态继电器U1的控制命令为断开时，可判断为固态继电器U1发生漏流失效故障。
[0035] 本实施例中当固态继电器U1发生大于等于3mA RMS漏流时,检测电路初级侧承受的电压基本为漏流和信号灯阻抗的乘积，使得光耦U3在一个周期内部分导通，处理器FPGA可正确采集到预期的脉冲波形。并且电路在固态继电器U1正常闭合点亮信号灯的状态下，光耦U3初级侧电路在承受AC220V/AC110V电压时，需可靠工作。
[0036] 本发明一组实施例的元器件关键推荐参数为：固态继电器U1的额定工作电压需大于等于260V RMS，通流需大于等于1A RMS。分压第一电阻R1的阻值需足够大，推荐为信号灯阻值的50倍，使得检测电路的输入电阻呈现高阻性，此例可选为100k。第二电阻R2阻值推荐为1.5k。双向稳压管Z1稳压值为2.4V。TVS管U2的VR＝8V。光耦U3的最小CTR为800。上拉电阻R3阻值为4.7k。
[0037] 通过本发明的技术方案，能够有效地检测出大于等于3mA RMS的固态继电器漏流情况，提高了检测交流固态继电器漏流的实时性和可靠性，使得固态继电器及时在发生漏电流会导致误点亮信号灯前将电路导向安全侧，提前预警更换板卡，保证了轨道车辆的行车安全。
[0038] 以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。
