專利名稱：非易失性狀態(tài)指示器開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及繼電器在飛行器電子系統(tǒng)中的使用，更具體地說，涉及用于保 存和指示在繼電器中檢測(cè)到的故障的狀態(tài)的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
飛行器電子系統(tǒng)的主要功能是在整個(gè)飛行器中產(chǎn)生、調(diào)節(jié)和分配電力。飛行器上 有一些不同的電源用于向飛行器電子系統(tǒng)供電。這些電源可以包括引擎驅(qū)動(dòng)的AC發(fā)電機(jī)、 輔助供電單元、外部電源以及沖壓空氣渦輪。飛行器電子組件既使用AC又使用DC以諸多 不同的電壓電平運(yùn)行。然而，大部分飛行器系統(tǒng)使用400Hz的115V AC或28V DC。進(jìn)一步 地，26V AC也在一些飛行器中用于照明目的。DC電力通常由包含電磁體的“自勵(lì)”發(fā)電機(jī) 提供，其中由對(duì)28V DC的輸出電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)的換向器產(chǎn)生電力。相電壓通常為115V的AC 電力由交流發(fā)電機(jī)一般在三相系統(tǒng)中以400Hz的頻率產(chǎn)生。繼電器在飛行器電子系統(tǒng)中一般用于控制給各種負(fù)載的電力供應(yīng)。典型的繼電器 包括連接至電源的觸頭和連接至負(fù)載的觸頭。機(jī)電式觸頭由線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)閉合。線圈由 通過控制輸入向繼電器提供的控制電流激勵(lì)。觸頭閉合允許負(fù)載電流流動(dòng)。飛行器電子系統(tǒng)中的故障很危險(xiǎn)。具體來說，諸如燃料泵之類的電子負(fù)載中的故 障會(huì)導(dǎo)致爆炸。飛行器電子系統(tǒng)中會(huì)發(fā)生的故障實(shí)例包括接地故障(與地線的短路)和電 弧故障(電力線之間的短路)。接地故障導(dǎo)致凈電流不平衡，而電弧故障不會(huì)導(dǎo)致凈電流不 平衡。各種故障斷續(xù)器被用于飛行器電子系統(tǒng)。這些故障斷續(xù)器可以包括現(xiàn)在通常安裝 在駕駛座中的通用故障斷續(xù)器(UFI)、電弧故障電路斷續(xù)器(AFCI)、和熱觸發(fā)斷路器(CB)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種非易失性狀態(tài)指示器開關(guān)。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明涉及一種飛 行器電子系統(tǒng)，包括連接至繼電器的故障檢測(cè)電路和連接至所述故障檢測(cè)電路并連接至所 述繼電器的控制輸入端的故障指示器電路，其中所述故障指示器電路包括非易失性存儲(chǔ)器 元件；其中所述故障檢測(cè)電路被配置為檢測(cè)故障并且向所述故障指示器電路提供指示故障 的信號(hào)；并且其中所述故障指示器電路被配置為，通過向所述繼電器提供預(yù)定的控制信號(hào)， 并將指示檢測(cè)到故障的信息存儲(chǔ)在所述非易失性存儲(chǔ)器元件中，來響應(yīng)所述指示故障的信 號(hào)。在另一實(shí)施例中，本發(fā)明涉及一種用于控制飛機(jī)電子系統(tǒng)中的繼電器的方法，所 述方法包括檢測(cè)至少一個(gè)故障；使用固態(tài)非易失性存儲(chǔ)器存儲(chǔ)所述至少一個(gè)故障的記 錄；在失去電力時(shí)維持所述至少一個(gè)故障的所述記錄；在接收到復(fù)位信號(hào)時(shí)，清除所述至 少一個(gè)故障的所述記錄；以及在所述至少一個(gè)故障被存儲(chǔ)時(shí)，斷開繼電器以阻止電力流向 所述飛機(jī)電子系統(tǒng)中的負(fù)載。在又一實(shí)施例中，本發(fā)明涉及一種故障指示器電路，包括輸入邏輯電路，被配置為接收指示檢測(cè)到故障的故障信號(hào)和指示復(fù)位所述故障的請(qǐng)求的復(fù)位信號(hào)；以及機(jī)電式開 關(guān)，連接至所述輸入邏輯電路的輸出端，其中所述輸入邏輯電路的輸出根據(jù)所述故障信號(hào) 和所述復(fù)位信號(hào)得到，其中所述機(jī)電式開關(guān)被配置為，響應(yīng)于所述輸入邏輯電路的輸出而 控制繼電器；并且其中所述機(jī)電式開關(guān)被屏蔽材料包圍，所述屏蔽材料減少外部磁場(chǎng)對(duì)所 述機(jī)電式開關(guān)的操作的影響。


圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的飛行器電子系統(tǒng)的示意圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的故障保護(hù)繼電器的示意圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的故障指示器電路的示意圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的可用于向故障指示器電路供電的電源的示意圖。圖5是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的響應(yīng)于故障的檢測(cè)而控制繼電器操作的方法的 流程圖。圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的可用在故障指示器電路中的輸入邏輯電路和非易失 性存儲(chǔ)器的示意圖。圖7是示出圖6的輸入邏輯電路和非易失性存儲(chǔ)器元件存儲(chǔ)故障的操作的時(shí)序圖。圖8是示出圖6的輸入邏輯電路和非易失性存儲(chǔ)器元件清除所存儲(chǔ)的故障的操作 的時(shí)序圖。圖9是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于故障指示器電路的驅(qū)動(dòng)電路的示意圖。圖10是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于故障指示器電路的繼電器控制開關(guān)的示意圖。圖11是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于故障指示器電路的視覺指示器的示意圖。圖12是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的故障指示器電路的電路圖。圖13是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的與故障指示器電路一起使用的電源組件的電路圖。圖14是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的包括具有電磁屏蔽的機(jī)電式開關(guān)的故障指示器電路 的示意性框圖。圖15A是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的包括指示非故障狀況的視覺指示器的故障指示器 電路的示意性框圖。圖15B是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的包括指示故障狀況的視覺指示器的故障指示器電 路的示意性框圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在參考附圖，附圖示出根據(jù)本發(fā)明的故障指示器電路的實(shí)施例，其可以被包括 在用于飛行器電子系統(tǒng)的繼電器中。故障指示器電路可用于在檢測(cè)到故障狀況的情況下中 斷向繼電器提供的控制信號(hào)?？刂菩盘?hào)的中斷可以使繼電器斷開負(fù)載的電力。在本發(fā)明的 一些實(shí)施例中，故障指示器電路包括用于存儲(chǔ)指示故障存在的信息的非易失性存儲(chǔ)器。當(dāng) 移除故障指示器的電力時(shí)，非易失性存儲(chǔ)器保存故障狀態(tài)信息。當(dāng)恢復(fù)繼電器的電力時(shí)，故 障指示器電路可以防止繼電器在故障被清除并且所監(jiān)控的器件被手動(dòng)復(fù)位之前被激活。在多個(gè)實(shí)施例中，利用固態(tài)電路組件實(shí)現(xiàn)故障指示器電路。例如，多種固態(tài)非易失 性存儲(chǔ)器元件可以用于存儲(chǔ)故障狀態(tài)。在其它實(shí)施例中，利用機(jī)電式開關(guān)實(shí)現(xiàn)故障指示器
5電路。電磁屏蔽材料可以用于屏蔽磁場(chǎng)對(duì)機(jī)電式開關(guān)的干擾。固態(tài)故障指示器電路和機(jī)電式故障指示器電路通常各自被提供有來自于故障檢 測(cè)電路的指示檢測(cè)到故障的信號(hào)，其中故障檢測(cè)電路監(jiān)控與故障指示器開關(guān)相關(guān)聯(lián)的繼電 器。然后故障指示器將故障存儲(chǔ)在其非易失性存儲(chǔ)器中，并響應(yīng)于故障而中斷繼電器的控 制。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的故障指示器電路還包括可以用于清除非易失性存儲(chǔ)器的復(fù)位機(jī) 構(gòu)。對(duì)于固態(tài)故障指示器電路，復(fù)位機(jī)構(gòu)可以包括提示非易失性存儲(chǔ)器清除所存儲(chǔ)的故障 的復(fù)位信號(hào)。對(duì)于機(jī)電式故障指示器開關(guān)，復(fù)位機(jī)構(gòu)可以包括例如通過按壓按鈕改變機(jī)電 式開關(guān)的物理位置。故障指示器電路的諸多實(shí)施例包括用于警告操作員或維護(hù)人員故障存在的感官 指示器。感官指示器可以包括視覺指示器或聽覺指示器。固態(tài)故障指示器電路的實(shí)施例可 以包括發(fā)光二極管(LED)作為視覺指示器。使用機(jī)電式開關(guān)的故障指示器電路的實(shí)施例可 以包括指示故障存在的彈出式按鈕。圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的飛行器電子系統(tǒng)100的示意圖。飛行器電子系統(tǒng)100 包括通過故障保護(hù)繼電器105連接至負(fù)載103的電源101。故障保護(hù)繼電器包括連接至故 障指示器電路120和繼電器140的故障檢測(cè)電路110。故障指示器電路120還連接至繼電 器140。故障保護(hù)繼電器105包括外部控制輸入端152、接地輸入端154和復(fù)位輸入端155。繼電器140控制電力從電源到負(fù)載的流動(dòng)。繼電器通常由控制輸入端152處提供 的外部控制信號(hào)控制。在平常的操作期間，故障指示器電路120將外部控制信號(hào)傳遞至繼 電器控制輸入端142。在故障檢測(cè)電路檢測(cè)到故障的情況下，故障指示器電路120通過忽略 外部控制信號(hào)轉(zhuǎn)而向繼電器控制輸入端提供斷開繼電器電路的信號(hào)來中斷繼電器的操作。在圖示的實(shí)施例中，故障檢測(cè)電路110針對(duì)飛行器電子系統(tǒng)中的故障指示對(duì)繼電 器進(jìn)行監(jiān)控。根據(jù)本發(fā)明的故障檢測(cè)電路可以檢測(cè)各種不同故障中的一種或多種。在故障 檢測(cè)電路110檢測(cè)到故障的情況下，故障檢測(cè)電路向故障指示器電路120提供故障信號(hào)。故 障信號(hào)包括指示存在或不存在當(dāng)前發(fā)生的故障的信息。在故障檢測(cè)電路110檢測(cè)到故障的情況下，故障指示器電路120中斷控制繼電器 140的信號(hào)并將故障存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器中。非易失性存儲(chǔ)器在失去電力的情況下保存 故障的存在。在一些實(shí)施例中，復(fù)位信號(hào)用于清除非易失性存儲(chǔ)器中的故障。復(fù)位信號(hào)可 以由飛行器維護(hù)人員在確認(rèn)繼電器電路準(zhǔn)備好安全操作之后提供。繼電器140可以利用商業(yè)上可用的任何類型的繼電器或?yàn)樘囟w行器電子系統(tǒng) 100專門設(shè)計(jì)的繼電器來實(shí)現(xiàn)。故障指示器電路120可以利用連接至指示器的邏輯電路或 微處理器來實(shí)現(xiàn)。在諸多實(shí)施例中，指示器是發(fā)光二極管(LED)或諸如彈出式開關(guān)之類的 另一類型的視覺指示器。故障檢測(cè)電路110可以利用諸如接地故障檢測(cè)電路和/或電弧故 障檢測(cè)電路之類的電流不平衡檢測(cè)電路來實(shí)現(xiàn)。其它合適的電路包括過流檢測(cè)電路和諸如 使用電流和/或功率分布圖檢測(cè)故障的電路之類的更復(fù)雜的電路。在諸多情況下，故障檢 測(cè)電路可以利用能夠檢測(cè)飛行器電子系統(tǒng)100內(nèi)的異常操作的任何電路來實(shí)現(xiàn)。圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的故障保護(hù)繼電器200的示意圖。故障保護(hù)繼電器200 包括故障檢測(cè)電路210、故障指示器電路220、電源230和繼電器240?？刂凭€252連接至故 障保護(hù)繼電器200，承載到故障保護(hù)繼電器的控制信號(hào)。故障保護(hù)繼電器200的輸出端256 連接至負(fù)載(未示出)。故障檢測(cè)電路210連接至故障指示器電路220和繼電器240。繼電器240還連接至故障指示器電路220。電源230連接至承載控制信號(hào)的控制線252、地線 255和故障指示器電路220。故障保護(hù)繼電器200與圖1中的繼電器105類似地操作，并且利用繼電器240控 制從電源到負(fù)載的電力流動(dòng)。繼電器240通過故障指示器電路220接收外部控制信號(hào)。流 過繼電器的電流由通過輸出端253向故障指示器電路220提供指示故障狀態(tài)的信號(hào)的故障 檢測(cè)電路210監(jiān)控。在檢測(cè)到故障時(shí)，故障指示器電路220產(chǎn)生禁止繼電器240向負(fù)載供 電的控制信號(hào)。在諸多實(shí)施例中，故障指示器電路220通過斷開或閉合激勵(lì)繼電器線圈的電流回 路來控制繼電器240的操作。故障指示器電路被配置為從故障檢測(cè)電路接收指示故障的信 號(hào)。依賴于故障的不存在或存在，故障指示器電路使電流回路完整或中斷。在一些實(shí)施例 中，故障指示器電路在故障不存在時(shí)使電流回路完整。外部控制信號(hào)252也控制繼電器的 操作。外部控制信號(hào)響應(yīng)于飛行員嘗試打開飛行器中由繼電器控制的電子組件而產(chǎn)生。一 旦檢測(cè)到故障，故障指示器電路就中斷電流回路。在一些實(shí)施例中，故障指示器電路提供預(yù) 定控制信號(hào)作為外部控制信號(hào)的替代。故障指示器電路繼續(xù)提供預(yù)定的控制輸出信號(hào)，直 到其接收到復(fù)位指令。復(fù)位信號(hào)254可以由已確認(rèn)繼電器電路準(zhǔn)備好安全操作的維護(hù)人員 提供。在一個(gè)實(shí)施例中，復(fù)位信號(hào)由另一電路提供。電源230向故障指示器電路220中使用的組件供電。電源從外部控制信號(hào)252接 收相對(duì)小量的電流，并將該電力提供給故障指示器電路。繼電器240和故障檢測(cè)電路210可以利用商業(yè)上可用的任何類型的電路或根據(jù)已 知原理專門設(shè)計(jì)的電路來實(shí)現(xiàn)。下面討論根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的可以用于實(shí)現(xiàn)故障指示器電 路的電路圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的故障指示器電路320的示意圖。故障指示器電路320 包括串聯(lián)連接在一起的輸入邏輯電路322、非易失性存儲(chǔ)器元件324和驅(qū)動(dòng)電路326。故障 指示器電路還包括都連接至驅(qū)動(dòng)電路326的開關(guān)328和視覺指示器329。故障指示器電路 的故障輸入350和復(fù)位輸入354被提供給輸入邏輯電路322。故障指示器開關(guān)的控制輸入 端352和控制輸出端356連接至開關(guān)328。故障指示器電路320被配置為從故障輸入端350接收故障信號(hào)、從復(fù)位輸入端354 接收復(fù)位信號(hào)以及從控制輸入端352接收控制輸入信號(hào)，并且被配置為通過控制輸出端 356輸出控制輸出信號(hào)。依賴于輸入信號(hào)的值，故障指示器電路320可以確定故障存在，在 視覺上指示這種故障的存在和/或斷開繼電器。下面進(jìn)一步詳細(xì)地描述這些操作。在圖示說明的實(shí)施例中，輸入邏輯電路322連接至提供復(fù)位信號(hào)和故障信號(hào)的線 路。故障信號(hào)指示當(dāng)前故障的存在性。復(fù)位輸入端354提供復(fù)位信號(hào)，該復(fù)位信號(hào)指示故 障指示器電路320的存儲(chǔ)器中指示在前故障的任何記錄應(yīng)當(dāng)被清除。輸入邏輯電路322利 用這些信號(hào)確定是否報(bào)告當(dāng)前故障以及是否應(yīng)當(dāng)保留或清除存儲(chǔ)器中以前的故障。輸入邏 輯電路322的輸出被提供給非易失性存儲(chǔ)器元件324，非易失性存儲(chǔ)器元件324被配置為提 供指示系統(tǒng)的故障狀態(tài)的信號(hào)。非易失性存儲(chǔ)器元件324存儲(chǔ)系統(tǒng)的故障狀態(tài)，并對(duì)從輸入邏輯電路322中接收 的信號(hào)作出響應(yīng)。非易失性存儲(chǔ)器元件的非易失特性允許該元件在失去電力的情況下維持 故障狀態(tài)。結(jié)果，一旦故障的存在性被保存在非易失性存儲(chǔ)器中，非易失性存儲(chǔ)器元件324就持續(xù)向故障指示器電路320的下游元件指示故障存在。存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器元件中的 故障狀態(tài)由輸入邏輯電路322接收的信號(hào)確定。如果輸入邏輯電路向非易失性存儲(chǔ)器元件 指示應(yīng)當(dāng)復(fù)位存儲(chǔ)器中保存的故障，則非易失性存儲(chǔ)器元件清除保存的任何故障。無故障 狀態(tài)被維持并被傳送給故障指示器電路320的下游元件，直到輸入邏輯電路322隨后指示 檢測(cè)到故障。驅(qū)動(dòng)電路326從非易失性存儲(chǔ)器元件324接收指示故障存在或不存在的信號(hào)。該 信號(hào)可以表示當(dāng)前故障或之前未解決的故障。驅(qū)動(dòng)電路326向開關(guān)328提供防止控制輸入 信號(hào)被提供在控制輸出線上的輸入來響應(yīng)于故障存在。另外，驅(qū)動(dòng)電路通過激活視覺指示 器329指示故障存在。在一些實(shí)施例中，故障指示器電路320接收復(fù)位輸入，導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)電路 326去激活視覺指示器，并閉合開關(guān)328以向控制輸出線傳遞控制輸入線上的信號(hào)。在其它 實(shí)施例中，視覺指示器被手動(dòng)復(fù)位。在一些實(shí)施例中，當(dāng)視覺指示器被手動(dòng)復(fù)位時(shí)復(fù)位輸入 被提供給故障指示器電路320。開關(guān)328基于從驅(qū)動(dòng)電路326接收的信號(hào)被接通和斷開。開關(guān)328連接至承載到 開關(guān)的控制輸入信號(hào)和來自開關(guān)的控制輸出信號(hào)的控制線。開關(guān)328被配置為斷開或閉合 控制輸入端352與控制輸出端356之間的電路。簡而言之，開關(guān)可以中斷控制信號(hào)。當(dāng)控 制輸出端連接至繼電器的控制輸入端時(shí)，控制信號(hào)的不存在可以使繼電器斷開并且防止電 流從電源流向負(fù)載。如上所述，視覺指示器329可以由從驅(qū)動(dòng)電路326接收的信號(hào)激活和去激活。非 易失性存儲(chǔ)器元件存儲(chǔ)故障，并且驅(qū)動(dòng)電路326的輸出激活視覺指示器以向操作員指示故 障存在。在圖示說明的實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)電路326同時(shí)操作開關(guān)328和視覺指示器329。這 樣，在驅(qū)動(dòng)電路326從非易失性存儲(chǔ)器接收到故障指示的情況下，驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)開關(guān)斷開， 并同時(shí)驅(qū)動(dòng)視覺指示器向人類操作員顯示故障存在。在使用電子電路指示器的實(shí)施例中， 驅(qū)動(dòng)電路在輸入邏輯電路接收到復(fù)位信號(hào)時(shí)去激活視覺指示器。在使用機(jī)電式視覺指示器 的實(shí)施例中，視覺指示器必須由操作員手動(dòng)復(fù)位。輸入邏輯電路322可以利用諸如邏輯門之類的器件的組合來實(shí)現(xiàn)。濾波器元件和 開關(guān)也可以包括在邏輯電路322。非易失性存儲(chǔ)器元件324可以利用多種一比特非易失性 存儲(chǔ)器元件來實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例使用電位計(jì)作為非易失性存儲(chǔ)器元件324。電位計(jì) 可以是數(shù)字電位計(jì)。驅(qū)動(dòng)電路326可以利用諸如晶體管和邏輯門之類的器件來實(shí)現(xiàn)。開關(guān) 328可以利用諸如晶體管和濾波器之類的器件來實(shí)現(xiàn)。視覺指示器329可以利用連接至LED 或機(jī)電彈出式指示器的晶體管或其它類型的開關(guān)來實(shí)現(xiàn)。故障指示器電路的元件可以包括 用于濾出諸如高頻電流之類的噪聲的濾波器組件。在一些實(shí)施例中，故障指示器電路的組 件可以利用適當(dāng)配置的微處理器、門陣列或?qū)Ｓ眉呻娐?ASIC)來實(shí)現(xiàn)。圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的可用于向故障指示器電路供電的電源430的示意圖。 在圖示說明的實(shí)施例中，電源430連接在控制線與地線之間。連接至電源的控制線和地線 還連接至諸如故障指示器電路的其它元件。在諸多實(shí)施例中，來自于電源的至少一條引出 線可以用于提供電壓信號(hào)。在諸多實(shí)施例中，電源使用控制線中流動(dòng)的部分電流，并將該電 流轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的電壓信號(hào)。電源所產(chǎn)生的電壓信號(hào)可以用于驅(qū)動(dòng)故障指示器電路的各種組 件。在圖示說明的實(shí)施例中，電源電壓Vcc由電源430產(chǎn)生，其可以由故障指示器電路中的 器件使用。在諸多實(shí)施例中，Vcc的值是5V。在其它實(shí)施例中，提供其它輸出電壓。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電源430可以利用商業(yè)上可用的任何類型的電源或已知的電源電路配置來 實(shí)現(xiàn)。圖5是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的響應(yīng)于故障檢測(cè)而控制繼電器的操作的方法的 流程圖。方法500包括確定(510)是否檢測(cè)到當(dāng)前故障。如果檢測(cè)到當(dāng)前故障，則存儲(chǔ) (520)故障存在的記錄并斷開(530)繼電器。如果確定(510)未檢測(cè)到當(dāng)前故障，則確定 (540)是否存在在前故障。如果未檢測(cè)到當(dāng)前故障并且在前故障不存在，則復(fù)位(或清除) (550)存儲(chǔ)器，并允許(560)繼電器執(zhí)行正常操作。如果確定(540)存在在前故障，則進(jìn)一步確定(570)在前故障是否已被糾正。如果 還沒有糾正(570)該故障，則維持(520)故障存在的記錄并斷開(530)繼電器。另一方面， 如果確定該故障已被糾正(570)，則復(fù)位(550)存儲(chǔ)器并允許繼電器正常操作(560)。為了 連續(xù)檢查故障或復(fù)位，在斷開繼電器(530)或允許正常操作(560)之后，該方法循環(huán)回確定 (510)是否檢測(cè)到當(dāng)前故障。判定表可以用于說明根據(jù)圖5的實(shí)施例控制繼電器操作的方法。以下圖示說明的 表1顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的故障指示器電路的輸入和輸出。輸入變量包括故障狀態(tài)、當(dāng) 前的存儲(chǔ)器狀態(tài)和復(fù)位信號(hào)。輸出變量包括存儲(chǔ)器的下一狀態(tài)以及向繼電器供電的開關(guān)的 斷開或閉合狀態(tài)。在表1中，故障=0指示無當(dāng)前故障，而故障=1指示故障；存儲(chǔ)器=0 指示未存儲(chǔ)故障，而存儲(chǔ)器=1指示存儲(chǔ)的故障；復(fù)位=0指示無當(dāng)前復(fù)位信號(hào)，而復(fù)位= 1指示請(qǐng)求復(fù)位過去的故障；以及開關(guān)=0是斷開的開關(guān)，而開關(guān)=1指示閉合的開關(guān)。表 1 在開始的兩行中，無當(dāng)前故障并且無過去故障的記錄。因此，不考慮復(fù)位變量的 值，存儲(chǔ)器的下一狀態(tài)不變。在圖示說明的表中，開關(guān)的輸出是存儲(chǔ)器輸出的反轉(zhuǎn)。因此， 在存儲(chǔ)器被清除時(shí)，開關(guān)被閉合并且允許繼電器向負(fù)載輸送電力。在第三行中，無當(dāng)前故障 但有存儲(chǔ)的故障，并且無復(fù)位。因此，維持存儲(chǔ)的故障并斷開開關(guān)。在第四行中，無當(dāng)前故 障、有存儲(chǔ)的故障和復(fù)位請(qǐng)求。因此，清除存儲(chǔ)器以顯示無故障情形并閉合開關(guān)。在最后四 行中，檢測(cè)到當(dāng)前故障。因此，不考慮存儲(chǔ)器或復(fù)位的在前狀態(tài)，存儲(chǔ)器顯示故障存在并且 斷開開關(guān)。表1中總結(jié)的操作可以通過使用邏輯電路和非易失性存儲(chǔ)器元件根據(jù)本發(fā)明實(shí) 施例來實(shí)現(xiàn)，其中邏輯電路用于結(jié)合指示故障和復(fù)位的輸入信號(hào)并且向存儲(chǔ)器元件提供合 適的輸入以維持故障狀態(tài)。如以上所討論的，故障檢測(cè)電路可以用于檢測(cè)繼電器裝置中故障的存在，并且故 障指示器電路可以用于存儲(chǔ)故障。非易失性存儲(chǔ)器元件可以用于在失去電力時(shí)維持故障的 記錄。非易失性存儲(chǔ)器元件的一個(gè)可能選擇是包括非易失性存儲(chǔ)器的電位計(jì)。電位計(jì)可以 是數(shù)字電位計(jì)。電位計(jì)的電阻可以響應(yīng)于控制信號(hào)而改變，并被存儲(chǔ)在電位計(jì)的非易失性 存儲(chǔ)器內(nèi)?？梢栽O(shè)置故障存在與一電阻值對(duì)應(yīng)，并且可以設(shè)置故障不存在與另一電阻值對(duì) 應(yīng)。在其它實(shí)施例中，使用其它類型的非易失性存儲(chǔ)器元件。在一個(gè)實(shí)施例中，EEPROM用 作非易失性存儲(chǔ)器元件。邏輯電路可以用于響應(yīng)于邏輯電路的故障輸入和復(fù)位輸入而向非易失性存儲(chǔ)器 元件提供合適的輸入。邏輯電路的特性依賴于非易失性存儲(chǔ)器元件的特性。例如，如果使 用電位計(jì)作為非易失性存儲(chǔ)器元件，則故障的存在可以從邏輯電路中產(chǎn)生將電位計(jì)推至高 阻值的輸出。復(fù)位信號(hào)的接收可以使邏輯電路產(chǎn)生將電位計(jì)設(shè)置為低阻值的輸出。圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的可以用于故障指示器電路的輸入邏輯電路622和非易 失性存儲(chǔ)器元件624的示意圖。如以上所討論的，輸入邏輯電路622的特性依賴于非易失 性存儲(chǔ)器元件624的特性。在圖示說明的實(shí)施例中，非易失性存儲(chǔ)器元件624是具有存儲(chǔ) 器和計(jì)數(shù)器的數(shù)字電位計(jì)。電位計(jì)具有三個(gè)輸入，包括指示電位計(jì)器件是否被選擇的信號(hào) (低有效片選)、指示計(jì)數(shù)器是否應(yīng)當(dāng)向上加(高)還是向下減(低)的信號(hào)以及指示是否 增加計(jì)數(shù)器低有效增量的信號(hào)。增量計(jì)數(shù)器信號(hào)經(jīng)常作為“脈沖串”出現(xiàn)。電位計(jì)僅在被 選擇時(shí)可以改變。進(jìn)一步，對(duì)于脈沖串中的每個(gè)脈沖，計(jì)數(shù)器會(huì)依賴于加/減信號(hào)的狀態(tài)而 向上加或向下減。存儲(chǔ)器在脈沖串結(jié)束時(shí)維持計(jì)數(shù)器值。該值被存儲(chǔ)，直到再次選擇該器 件并且接收到另一脈沖串。在一些實(shí)施例中，高計(jì)數(shù)用于指示故障，而低計(jì)數(shù)用于指示無故 障。在使用電位計(jì)作為非易失性存儲(chǔ)器元件624的實(shí)施例中，邏輯電路622被配置為 通過產(chǎn)生給電位計(jì)的使電位計(jì)存儲(chǔ)適當(dāng)信息的輸入來響應(yīng)故障輸入信號(hào)和復(fù)位輸入信號(hào)。 在圖示說明的實(shí)施例中，輸入邏輯電路使用故障輸入和復(fù)位輸入產(chǎn)生器件選擇信號(hào)、向上 加/向下減的信號(hào)以及脈沖串。在其它實(shí)施例中，非易失性存儲(chǔ)器具有不同的輸入，并且輸 入邏輯電路產(chǎn)生合適的信號(hào)以供應(yīng)這些輸入。在圖6圖示說明的實(shí)施例中，非易失性存儲(chǔ)器元件624利用加州米爾皮塔斯市的 Intersil美國有限公司制造的Intersil X9315數(shù)控電位計(jì)來實(shí)現(xiàn)。該電位計(jì)操作的說 明書和原理在上期為2005年9月15日的數(shù)據(jù)單表FN8179. 1中描述，該數(shù)據(jù)單表通過引用合并到本申請(qǐng)中。Intersil 電位計(jì)也包括計(jì)數(shù)器和非易失性存儲(chǔ)器。另外，Intersil 電 位計(jì)還包括第一輸入端子1、第二輸入端子2、第三輸入端子7以及輸出端5。盡管未示出， 但非易失性存儲(chǔ)器元件624還可以包括連接至Vcc和Vss工作電壓的端子。Intersil 電位計(jì)通常以上面概述的方式工作。在輸入端子1處提供增量信號(hào)， 在輸入端子2處提供加/減信號(hào)，并且在輸入端子7處提供器件選擇信號(hào)。增量信號(hào)控制 數(shù)字電位計(jì)的增加或減少。加/減信號(hào)指示是否應(yīng)當(dāng)增大非易失性存儲(chǔ)器元件的電阻以指 示故障，還是反過來減小該電阻以指示無故障。器件選擇信號(hào)使能電位計(jì)操作。只要取消 選定該器件，計(jì)數(shù)器的值就被存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器中。這在低有效器件選擇信號(hào)過渡到 高并且增量信號(hào)也是高時(shí)發(fā)生。在圖6所圖示說明的實(shí)施例中，輸入邏輯電路622產(chǎn)生利用Intersil X9315數(shù)控 電位計(jì)存儲(chǔ)和清除故障信息所必須的輸入。輸入邏輯電路622包括兩個(gè)輸入端(602，603)、 三個(gè)輸出端(631,632,633) ,NOR 門 60UNAND 門(611，612，613，614)、反相器 605 以及延遲 元件(604，606，607)。輸入端602和603連接至NOR門601的輸入端，并分別連接至復(fù)位 輸入信號(hào)和故障輸入信號(hào)。輸入端602還連接至輸出端632，輸出端632是數(shù)字電位計(jì)624 的連接管腳2 (在低時(shí)向下減的加/減輸入)。NOR門601的輸出端連接至NAND 611 (事實(shí)上充當(dāng)反相器)的兩個(gè)輸入端。NAND 611的輸出端(節(jié)點(diǎn)A)連接至NAND 612的一個(gè)輸入端。NAND612的輸出通過延遲元件604 連接至NAND 612的第二輸入端(即反饋)，并連接至NAND 613的第一輸入端。NAND 613 的輸出端連接至與數(shù)字電位計(jì)624的管腳1 (低有效增量輸入)相連的輸出端631。節(jié)點(diǎn)A 還連接至與反相器605相連的延遲元件606。反相器605的輸出端連接至NAND 613的第 二輸入端，并連接至延遲元件607。延遲元件607的輸出端連接至NAND614的第一輸入端。 節(jié)點(diǎn)A還連接至NAND 614的第二輸入端。NAND 614的輸出端連接至與數(shù)字電位計(jì)624的 管腳7 (低有效片選或者器件選擇)相連的輸出633。在操作中，節(jié)點(diǎn)A是復(fù)位信號(hào)(R)輸入和故障信號(hào)(F)輸入的邏輯組合，等于 “R+F”(即R或F)。假定典型的穩(wěn)定狀態(tài)操作，即復(fù)位輸入和故障輸入都不為高以指示無 故障并且無復(fù)位請(qǐng)求，則“R+F”或節(jié)點(diǎn)A為低。如果節(jié)點(diǎn)A為低，則NAND 612的輸出將是 高的穩(wěn)定狀態(tài)，并且反相器605的輸出也將是高的穩(wěn)定狀態(tài)。所以在由故障或復(fù)位不存在 (即節(jié)點(diǎn)A為低)所定義的穩(wěn)定狀態(tài)操作期間，NAND 613的輸出連同輸出631和數(shù)字電位 計(jì)624的管腳1(低有效增量輸入)一起都為低。另外，在節(jié)點(diǎn)A為低的穩(wěn)定狀態(tài)操作期間， NAND 614的輸出連同輸出633和數(shù)字電位計(jì)624的管腳7 (低有效片選輸入)一起都為高。 因此，在節(jié)點(diǎn)A為低的穩(wěn)定狀態(tài)操作期間，數(shù)字電位計(jì)器件不會(huì)被選擇，并且不對(duì)增量輸入 (管腳1)和加/減輸入(管腳2)的改變作出響應(yīng)。如果故障輸入從低過渡到高以指示當(dāng)前故障，則節(jié)點(diǎn)A從低過渡到高。由于NAND 612的輸出之前是穩(wěn)定狀態(tài)操作下的高，因此延遲元件604的輸出為高。然后，由于兩個(gè)輸 入都為高，因此NAND 612的輸出變?yōu)榈?。延遲之后，延遲元件604的輸出變?yōu)榈?，結(jié)果NAND 612的輸出再次變?yōu)楦摺Ｒ虼?，在?jié)點(diǎn)A從低過渡到高之后，NAND 612的輸出以一定頻率振 蕩，該頻率依賴于延遲元件604提供的延遲的持續(xù)時(shí)間。在一個(gè)實(shí)施例中，NAND 612振蕩輸 出(類似于時(shí)鐘)的頻率是延遲元件604的延遲持續(xù)時(shí)間的兩倍。由于節(jié)點(diǎn)A從低過渡到 高，因此反相器605的輸出在延遲元件606引起的延遲之后變?yōu)榈?。在反相?05的輸出變?yōu)榈椭?即在延遲元件606引起的延遲期間)，NAND 613的輸出(增量信號(hào))是NAND 612的振蕩輸出(時(shí)鐘)的反轉(zhuǎn)。一旦延遲元件606的延遲持續(xù)時(shí)間過去，反相器605的輸 出就變?yōu)榈?，結(jié)果NAND 613的輸出(增量信號(hào))保持為高。在節(jié)點(diǎn)A自穩(wěn)定狀態(tài)從低過渡到高之前，延遲元件607的輸出為高，并且NAND 614 的輸出為高。因此，只要節(jié)點(diǎn)A從低過渡到高，NAND 614的輸出就變?yōu)榈?，并且在兩個(gè)延遲 元件606和607的延遲持續(xù)時(shí)間內(nèi)保持為低。在某一時(shí)刻，延遲元件607的輸出變?yōu)榈停?因此NAND 614的輸出再次達(dá)到高。因此，當(dāng)節(jié)點(diǎn)A從低過渡到高時(shí)，NAND 614的輸出提供 低有效脈沖作為片選或器件選擇。低有效片選脈沖的持續(xù)時(shí)間由延遲元件606和延遲元件 607引起的延遲之和確定。圖7圖示說明指示圖6的輸入邏輯電路和非易失性存儲(chǔ)器元件在故障期間的操作 的時(shí)序圖。從頂部到底部，該示說明復(fù)位輸入信號(hào)(602)、故障輸入信號(hào)(603)、節(jié)點(diǎn) A(R+F) ,NAND門612、613、614的輸出以及數(shù)字電位計(jì)624管腳5處的輸出。如以上所討論 的，對(duì)于復(fù)位和故障為低的穩(wěn)定狀態(tài)操作，節(jié)點(diǎn)A為低，NAND 612的輸出為高，NAND 13的輸 出為低，并且NAND 14的輸出為高。數(shù)字電位計(jì)(管腳5)的輸出指示無故障，其中穩(wěn)定狀 態(tài)下電位計(jì)的內(nèi)阻和對(duì)應(yīng)的輸出電壓高到足以供應(yīng)驅(qū)動(dòng)電路326 (參見圖3)。由于故障信號(hào)從低過渡到高以指示當(dāng)前故障，因此節(jié)點(diǎn)A變?yōu)楦?，NAND612開始在 延遲元件604所確定的周期內(nèi)振蕩，NAND 13(到數(shù)字電位計(jì)624的低有效增量輸入的輸 入)在延遲元件606所確定的持續(xù)時(shí)間內(nèi)輸出NAND612的反轉(zhuǎn)，并且NAND 614 (到數(shù)字電 位計(jì)624的低有效片選輸入的輸入)在延遲元件606和607所確定的持續(xù)時(shí)間內(nèi)變?yōu)榈汀?作為響應(yīng)，在片選信號(hào)為低時(shí)，數(shù)字電位計(jì)624在增量信號(hào)的每個(gè)下降沿降低內(nèi)阻和管腳5 處的相應(yīng)輸出電壓。圖7中圖示說明的管腳5的信號(hào)軌跡顯示導(dǎo)致輸出電壓降低的四個(gè)這 種過渡。當(dāng)增量信號(hào)為高時(shí)，數(shù)字電位計(jì)624在片選信號(hào)的上升沿實(shí)際上通過存儲(chǔ)電位計(jì) 的電阻設(shè)置來存儲(chǔ)管腳5處的輸出電壓值，從而使該值在數(shù)字電位計(jì)失去電力時(shí)不會(huì)丟 失。如果在故障發(fā)生之后但在故障被清除之前發(fā)生復(fù)位，則復(fù)位對(duì)數(shù)字電位計(jì)的輸出沒有 影響，如圖7中所示。在一些實(shí)施例中，輸入邏輯電路和非易失性存儲(chǔ)器的操作與上面示出 的表1 一致。圖8是圖示說明圖6的輸入邏輯電路和非易失性存儲(chǔ)器元件響應(yīng)于復(fù)位而清除 故障的操作的時(shí)序圖。從頂部到底部，該示說明了復(fù)位輸入信號(hào)(602)、故障輸入信號(hào) (603)、節(jié)點(diǎn)A(R+F) ,NAND門612、613、614的輸出以及數(shù)字電位計(jì)624管腳5處的輸出。如 以上所討論的，對(duì)于復(fù)位和故障為低的穩(wěn)定狀態(tài)操作，節(jié)點(diǎn)A為低，NAND 612的輸出為高， NAND 13的輸出為低，并且NAND 14的輸出為高。數(shù)字電位計(jì)(管腳5)的輸出指示在前的 故障，其中穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)電位計(jì)的內(nèi)阻和對(duì)應(yīng)的輸出電壓與初始默認(rèn)位置相比為低(參見圖 7)。在復(fù)位信號(hào)從低過渡到高以指示清除故障的請(qǐng)求時(shí)，除了如圖所示加/減信號(hào) (復(fù)位)指令數(shù)字電位計(jì)增加管腳5處的輸出電壓之外，輸入邏輯電路與以上針對(duì)指示故障 的圖7所述一樣地工作。當(dāng)增量信號(hào)為高時(shí)，數(shù)字電位計(jì)624在片選信號(hào)的上升沿實(shí)際上 通過存儲(chǔ)電位計(jì)的電阻設(shè)置再次存儲(chǔ)管腳5處的輸出電壓值。這里，數(shù)字電位計(jì)存儲(chǔ)指示 無故障的高值，實(shí)際上已清除了存在的故障。
在一些實(shí)施例中，延遲元件606的持續(xù)時(shí)間被設(shè)置為，使得向數(shù)字電位計(jì)624的低 有效增量輸入端傳遞預(yù)定整數(shù)個(gè)振蕩。在一個(gè)實(shí)施例中，預(yù)定整數(shù)個(gè)振蕩等于或超過數(shù)字 電位計(jì)的最大計(jì)數(shù)值。在一個(gè)實(shí)施例中，延遲元件604產(chǎn)生的振蕩以71KHz的頻率發(fā)生，延 遲元件606的延遲周期是10ms，并且延遲元件607的延遲周期是0. Ims0輸入邏輯電路622中使用的各種邏輯門可以利用商業(yè)上可用的NOR、NAND以 及NOT門來實(shí)現(xiàn)。NOR門可以利用華盛頓哥倫比亞特區(qū)的飛利浦半導(dǎo)體有限公司制造 的Philips Semiconductor 74LVC1G57低功率可配置多功能門來實(shí)現(xiàn)。NAND門可以 利用德克薩斯州達(dá)拉斯市的德州儀器有限公司制造的具有施密特觸發(fā)器輸入端的Texas Instrument SN74LVC2G132雙2-輸入NAND門來實(shí)現(xiàn)。NOT門可以利用具有5V容許輸入 的PhilipsSemiconductor 74LVC3G14三重反相施密特觸發(fā)器來實(shí)現(xiàn)。延遲元件604的延 遲周期可以利用電阻為20ΚΩ且電容為500pF的RC電路產(chǎn)生。延遲元件606的延遲可以 利用電阻為49. 9ΚΩ且電容為0. 1 μ F的RC電路在10V下實(shí)現(xiàn)。延遲元件607的延遲可以 利用電阻為100Κ Ω且電容為0. 01 μ F的RC電路在10V下實(shí)現(xiàn)。在圖6圖示說明的實(shí)施例中，具有復(fù)位輸入信號(hào)和故障輸入信號(hào)的輸入邏輯電路 與數(shù)字電位計(jì)協(xié)同工作以存儲(chǔ)和清除故障狀況。在其它實(shí)施例中，可以使用具有存儲(chǔ)器的 其它數(shù)字電位計(jì)或傳統(tǒng)的非數(shù)字電位計(jì)。在一個(gè)實(shí)施例中，輸入邏輯電路可以與EEPROM或 其它的非易失性存儲(chǔ)器協(xié)同使用。在一個(gè)實(shí)施例中，觸發(fā)器型組件可以用作與合適的輸入 邏輯電路協(xié)同工作的非易失性存儲(chǔ)器。在一個(gè)實(shí)施例中，觸發(fā)器型或一比特非易失性存儲(chǔ) 器組件以ASIC實(shí)現(xiàn)。在另一實(shí)施例中，觸發(fā)器型組件以可編程邏輯器件實(shí)現(xiàn)。在又一實(shí)施 例中，輸入邏輯電路和觸發(fā)器型組件都利用可編程邏輯器件(即PLD、CPLD及FPGA)和/或 ASIC來實(shí)現(xiàn)。圖9是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于故障指示器電路的驅(qū)動(dòng)電路726的示意圖。驅(qū)動(dòng) 電路726包括串聯(lián)連接在一起的兩個(gè)反相器。驅(qū)動(dòng)電路726包括一個(gè)輸入端和兩個(gè)輸出端。 輸入端給驅(qū)動(dòng)電路726提供低或高信號(hào)。低信號(hào)可以用于傳達(dá)故障不存在，而高信號(hào)可以 用于傳達(dá)故障存在，反之亦然。在所示出的實(shí)施例中，輸入信號(hào)和輸入信號(hào)的反轉(zhuǎn)作為輸出 信號(hào)被提供給開關(guān)328和視覺指示器329。在一個(gè)實(shí)施例中，反相器是具有5V容許輸入的 PhilipsSemiconductor 74LVC3G14三重反相施密特觸發(fā)器反相器。在另一實(shí)施例中，可 以使用被配置為反相器的NAND門。在另一實(shí)施例中，可以使用其它合適的反相器。圖10是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于故障指示器電路的繼電器控制開關(guān)828的示意 圖。繼電器控制開關(guān)828包括以漏-柵配置連接在一起的NMOS晶體管830和PMOS晶體管 831。電阻R8將NMOS晶體管830的漏極連接至PMOS晶體管831的源極。在其它實(shí)施例中 可以包括諸如附加電阻器和濾波器組件之類的其它組件。繼電器控制開關(guān)828包括兩個(gè)輸 入端子和一個(gè)輸出端子。第一輸入信號(hào)對(duì)應(yīng)于驅(qū)動(dòng)電路提供的開/關(guān)信號(hào)。第一輸入信號(hào) 被提供給晶體管830的柵極，并且可以斷開或接通晶體管830。當(dāng)晶體管830接通時(shí)，晶體 管830的漏極電流給第二晶體管831的柵極提供合適的開關(guān)電壓，以接通或斷開第二晶體 管。第二輸入信號(hào)可以是用于控制繼電器的外部控制信號(hào)。當(dāng)晶體管831接通時(shí)，在 晶體管831的源極處接收外部控制信號(hào)。當(dāng)?shù)诙w管831接通時(shí)，第二晶體管831閉合 用于承載從繼電器控制開關(guān)828的控制輸入端到控制輸出端的外部控制信號(hào)所對(duì)應(yīng)的電
13流的電路?？刂戚斎胄盘?hào)還為晶體管830提供漏極電壓。繼電器控制開關(guān)可以利用NMOS晶體管或PMOS晶體管的不同布置來實(shí)現(xiàn)。在其它 實(shí)施例中，機(jī)電式開關(guān)可以用于代替晶體管。在一些實(shí)施例中，第一晶體管利用緬因州南波 特蘭市的飛兆半導(dǎo)體有限公司制造的FairchiIdSemiconductor 2N7002N溝道增強(qiáng)型FET DMOS晶體管來實(shí)現(xiàn)，并且第二晶體管是Philips Semiconductor BSH202P溝道增強(qiáng)型MOS
晶體管。圖11是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的包括用于故障指示器電路的電子視覺指示器的視覺 指示器電路929的示意圖。視覺指示器電路929包括連接至發(fā)光二極管(LED)的NMOS晶 體管。NMOS晶體管的漏極連接至LED的陰極。NMOS的源極接地。LED的陽極連接至電源。 電阻R9連接在電源與LED的陽極之間。在其它實(shí)施例中，可以替代使用PMOS晶體管，其源 極連接至LED。還可以使用另一類型的開關(guān)代替NMOS晶體管。在其它實(shí)施例中，視覺指示 器電路可以包括諸如電阻器或?yàn)V波器之類的其它組件。在晶體管的柵極處向視覺指示器提供來自于驅(qū)動(dòng)電路的輸入信號(hào)。在圖示說明的 實(shí)施例中，高輸入信號(hào)接通NMOS晶體管。當(dāng)晶體管接通時(shí)，它允許電流從電源流過發(fā)光的 LED。LED提供故障的視覺指示。視覺指示器中使用的開關(guān)可以利用NMOS晶體管、PMOS晶體管或機(jī)電式開關(guān)實(shí)現(xiàn)。 例如，晶體管可以被實(shí)現(xiàn)為Fairchild Semiconductor 2N7002N溝道增強(qiáng)型FET DMOS晶 體管或Philips Semiconductor BSH202P溝道增強(qiáng)型MOS晶體管。在另一實(shí)施例中，使用 適于驅(qū)動(dòng)LED的其它類型的開關(guān)。圖12是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的故障指示器電路1000的電路圖。故障指示器電路 1000包括與圖6的輸入邏輯電路和非易失性存儲(chǔ)器元件、圖7的驅(qū)動(dòng)電路、圖8的繼電器控 制開關(guān)以及圖9的視覺指示器相對(duì)應(yīng)的子電路。這些子電路可以如以上針對(duì)每個(gè)相應(yīng)子電 路所述的那樣操作。包括多個(gè)并聯(lián)的RC濾波器，用于過濾輸入信號(hào)中的高頻部分，并防止高頻部分與 故障指示器電路1000的其它部分相互作用。多個(gè)串聯(lián)的RC組件被用作延遲元件。復(fù)位開關(guān)1002在該開關(guān)被閉合時(shí)向故障指示器電路1000提供復(fù)位信號(hào)。復(fù)位信 號(hào)由來自于電源1001的高電壓電平提供。在所示出的實(shí)施例中，當(dāng)復(fù)位開關(guān)1002被閉合 時(shí)，電源向故障指示器電路1000的輸入端提供5V。輸入端1005向故障指示器電路1000提 供故障信號(hào)。故障信號(hào)可以在飛行器電子系統(tǒng)的任意位置產(chǎn)生，并且通過輸入端1005提供 給故障指示器電路1000。圖13是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的可以用于向故障指示器電路供電的電源組件1400的 電路圖。電源組件1400包括通過電阻器1431連接至電源1430的控制線1401。電源1430 通過連接至電源1430輸入端1402的第一旁路電容器1432接地，并且通過連接至電源1430 輸出端1403的第二旁路電容器1434接地。電源1430具有都接地的兩個(gè)其它端子。二極 管1435跨接在電源1435的輸入端1402與輸出端1403之間。電源組件1400作為一個(gè)整 體從控制線1401接收輸入并且還連接至地線。電源組件1400具有一個(gè)輸出端1403。電源1430從控制線1401接收小量的電流并通過其輸出端1403向故障指示器電 路1000的各個(gè)元件提供穩(wěn)定的電力供應(yīng)。二極管1435防止直流電流從控制線1401流到電源的輸出端1403，但允許電流的反向流動(dòng)。第一旁路電容器1432和第二旁路電容器1434 過濾電流和電壓的高頻分量以防止損壞電源1430。在一個(gè)實(shí)施例中，控制線1401承載15V， 并且電源組件1430使用足以在輸出端1403產(chǎn)生穩(wěn)定的5V電壓供應(yīng)的電流。電源電壓可 以作為Vcc信號(hào)被提供給故障指示器電路1000的各個(gè)晶體管和其它組件。在可替代的實(shí) 施例中，控制線可以提供AC電壓，并且電源可以被相應(yīng)地配置。在一個(gè)實(shí)施例中，微功率小外形晶體管(SOT)用于實(shí)現(xiàn)電源1430。在一個(gè)實(shí)施 例中，使用加州米爾皮塔斯市的線性技術(shù)有限公司制造的LinearTechnology LT1790 微功率S0T-23低回動(dòng)基準(zhǔn)電源。二極管可以利用高電導(dǎo)快速二極管，例如Fairchild Semiconductor 的1N4148來實(shí)現(xiàn)。輸入端處的第一旁路電容器1432可以使用0. 1 μ F的 電容器(25V)來實(shí)現(xiàn)。輸出端處的第二旁路電容器1434可以使用IyF的電容(IOV)來實(shí) 現(xiàn)。電阻器可以是2.43ΚΩ的電阻器。圖14是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的包括電磁屏蔽的故障指示器電路的示意圖。故障指 示器電路1100連接至繼電器1110的線圈，該線圈連接至負(fù)載1120。故障指示器電路1100 包括輸入邏輯電路1103、機(jī)電式開關(guān)1105和電磁屏蔽1140。故障指示器電路1100接收故障信號(hào)和控制輸入信號(hào)，并產(chǎn)生控制輸出信號(hào)。輸 入邏輯電路1103接收故障信號(hào)和復(fù)位信號(hào)，且控制故障指示器電路1100內(nèi)的機(jī)電式開關(guān) 1105。輸入邏輯電路在故障信號(hào)指示故障存在時(shí)觸發(fā)機(jī)電式開關(guān)1105。作為響應(yīng)，機(jī)電式 開關(guān)105斷開向繼電器1110提供電流的電流回路。機(jī)電式開關(guān)用作非易失性存儲(chǔ)器，并且 通過維持故障指示器電路的狀態(tài)來維持該故障的記錄，直到故障指示器電路被復(fù)位。復(fù)位 信號(hào)或者刺激也被提供給故障指示器電路1100。機(jī)電式開關(guān)通過在適當(dāng)時(shí)機(jī)中斷(即斷 開)控制繼電器的外部控制信號(hào)來控制繼電器。故障指示器電路1100的復(fù)位清除故障，并 指令機(jī)電式開關(guān)1105允許控制信號(hào)通過。復(fù)位信號(hào)清除過去的故障，而故障信號(hào)指示當(dāng)前 故障。在諸多實(shí)施例中，復(fù)位信號(hào)由開關(guān)提供。在諸多實(shí)施例中，開關(guān)是彈出式故障指示器 的部件。在其它實(shí)施例中，開關(guān)與任何故障指示電路分離。機(jī)電式開關(guān)可能會(huì)由于例如繼電器線圈所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)的影響而不經(jīng)意地被觸 發(fā)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，電磁屏蔽1140降低對(duì)故障指示器電路1100內(nèi)部的機(jī)電式開關(guān) 的操作產(chǎn)生干擾的電磁場(chǎng)的電勢(shì)。故障指示器電路1100和繼電器1110可以利用多種商業(yè)上可用的產(chǎn)品來實(shí)現(xiàn)。電 磁屏蔽1140可以利用與電磁場(chǎng)相互作用、吸收或者破壞電磁場(chǎng)的任意類型的材料來實(shí)現(xiàn)。 在一個(gè)實(shí)施例中，金屬材料用于電磁屏蔽。在某些實(shí)施例中，利用具有高磁導(dǎo)率的鐵合金形成磁屏蔽。這些材料的一些實(shí)例 包括冷軋鋼、低碳鋼、電烙鐵(electric iron)、軟鋼、硅鋼以及歸為具有高磁導(dǎo)率水平(mu) 的一類合金的HyMu合金?？梢杂糜趯?shí)現(xiàn)磁屏蔽的一些材料的實(shí)例包括鎳鐵鉬超導(dǎo)磁合 金(Supermalloy)、Hymu 800、SilectronZ、鐵鈷釩磁性合金材料(Supermendur)、坡莫合金 (Permalloy) ,Hy-Ra 80、0rthanol、德爾塔馬克斯高導(dǎo)磁率鐵鎳合金(Deltamax)、海波尼克 高導(dǎo)磁率鐵鎳合金(Hypernik)以及μ磁性合金(Mu-metal)。機(jī)電式開關(guān)1105可以利用簧片開關(guān)或簧片繼電器來實(shí)現(xiàn)?；善_關(guān)是通過施加 磁場(chǎng)而操作的電開關(guān)。可以利用永磁體或由電磁體施加磁場(chǎng)。簧片開關(guān)的一種類型包括由 采用密封玻璃封裝的磁材料制造的一對(duì)觸頭。觸頭正常是斷開的，而在磁場(chǎng)存在時(shí)閉合，或者正常是閉合的，而在施加磁場(chǎng)時(shí)斷開?；善^電器通常包括由電磁體控制的一個(gè)或多個(gè) 簧片開關(guān)?；善_關(guān)和簧片繼電器被形成為使得可以利用磁場(chǎng)來觸發(fā)，并且不需要實(shí)際的機(jī) 械或電觸發(fā)?；善_關(guān)由其對(duì)應(yīng)的電磁體操作。然而，簧片開關(guān)易受可能存在于該開關(guān)周 圍環(huán)境中的寄生磁場(chǎng)的影響。依賴于簧片開關(guān)的靈敏度，附近的多種磁場(chǎng)會(huì)干擾簧片開關(guān)， 并且在不打算通過操作邏輯電路觸發(fā)時(shí)觸發(fā)簧片開關(guān)。機(jī)電式開關(guān)的一個(gè)重要性質(zhì)是其靈敏度，它是激勵(lì)開關(guān)所需的磁能量的量。例如， 在利用線圈電磁體激勵(lì)機(jī)電式開關(guān)時(shí)，采用安培_匝數(shù)的單位測(cè)量靈敏度，安培_匝數(shù)對(duì)應(yīng) 于線圈的電流乘以匝數(shù)。用于保護(hù)機(jī)電式開關(guān)免受非計(jì)劃觸發(fā)的電磁屏蔽被選擇為匹配機(jī) 電式開關(guān)的靈敏度。例如，具有低靈敏度的簧片開關(guān)需要高磁場(chǎng)來激勵(lì)，并且可以使用一薄 片含鐵材料來保護(hù)。類似地，容易觸發(fā)的高靈敏度簧片開關(guān)需要甚至不允許寄生電磁場(chǎng)的 一小部分通過的較厚的屏蔽。—旦故障被清除，就向故障指示器電路提供復(fù)位刺激。圖15a圖示說明了與故障 指示器電路1100' —起使用的視覺指示器和手動(dòng)復(fù)位機(jī)構(gòu)。故障指示器電路1100'包括 彈出式指示器1210，其可以是彈出式按鈕。故障信號(hào)觸發(fā)故障指示器電路1100'內(nèi)的機(jī)電 式開關(guān)1105'。機(jī)電式開關(guān)斷開電流回路，并將彈出式指示器1210從位置1220向上推到 位置1230 (參見圖15B)。機(jī)電式開關(guān)的彈出式指示器1210實(shí)際上將故障的記錄維持在上 位置(1230)處。一旦故障被清除，將彈出式指示器從上位置1230向下推回到下位置1220 就使故障指示器電路1100'復(fù)位，并使機(jī)電式開關(guān)1105'將控制信號(hào)傳遞給繼電器。在圖15A和15B的實(shí)施例中，彈出式指示器響應(yīng)于故障而彈出，并提供故障的視覺 指示，同時(shí)還用作故障的非易失性存儲(chǔ)器，一直到復(fù)位。在圖示說明的實(shí)施例中，在彈出式 指示器被壓下時(shí)，故障指示器電路被手動(dòng)復(fù)位。在其它實(shí)施例中，可以利用不同的手動(dòng)復(fù)位 機(jī)構(gòu)來手動(dòng)復(fù)位機(jī)電式開關(guān)。盡管已參考某些示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明，但應(yīng)當(dāng)理解，可以在不背離所附權(quán) 利要求書及其等同物所限定的本發(fā)明的精神或范圍的情況下，對(duì)本發(fā)明做出各種修改和變 化。
權(quán)利要求
一種飛行器電子系統(tǒng)，包括故障檢測(cè)電路，連接至繼電器；以及故障指示器電路，連接至所述故障檢測(cè)電路，并連接至所述繼電器的控制輸入端；其中所述故障指示器電路包括非易失性存儲(chǔ)器元件；其中所述故障檢測(cè)電路被配置為檢測(cè)故障，并向所述故障指示器電路提供指示故障的信號(hào)；并且其中所述故障指示器電路被配置為，通過向所述繼電器提供預(yù)定的控制信號(hào)，并將指示檢測(cè)到故障的信息存儲(chǔ)在所述非易失性存儲(chǔ)器元件中，來響應(yīng)所述指示故障的信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛行器電子系統(tǒng)，其中所述故障指示器電路被配置為接收復(fù) 位信號(hào)，并基于所述復(fù)位信號(hào)清除所述非易失性存儲(chǔ)器元件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛行器電子系統(tǒng)，其中所述故障指示器電路被配置為接收外部控制信號(hào)；在所述非易失性存儲(chǔ)器元件不包含指示檢測(cè)到故障的信息時(shí)，允許所述外部控制信號(hào) 通過所述故障指示器電路到達(dá)所述繼電器的控制輸入端；并且在所述非易失性存儲(chǔ)器元件包含指示檢測(cè)到故障的信息時(shí)，防止所述外部控制信號(hào)傳 遞到所述繼電器的控制輸入端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛行器電子系統(tǒng)，其中所述故障指示器電路包括輸入邏輯電路，被配置為接收指示故障的信號(hào)，并接收指示對(duì)所述非易失性存儲(chǔ)器元 件進(jìn)行復(fù)位的請(qǐng)求的信號(hào)；以及開關(guān)，連接至所述輸入邏輯電路的輸出端，所述開關(guān)被配置為，在所述非易失性存儲(chǔ)器 元件包含指示檢測(cè)到故障的信息時(shí)，防止所述控制信號(hào)流向所述繼電器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的飛行器電子系統(tǒng)，其中所述開關(guān)包括至少一個(gè)晶體管。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的飛行器電子系統(tǒng)，其中所述開關(guān)是機(jī)電式開關(guān)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的故障指示器電路，其中所述輸入邏輯電路被配置為，產(chǎn)生指 示故障存在的第一輸出信號(hào)，其中所述第一輸出信號(hào)根據(jù)復(fù)位信號(hào)和故障信號(hào)得到。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的故障指示器電路，其中所述輸入邏輯電路和所述非易失性存 儲(chǔ)器元件被實(shí)現(xiàn)為可編程邏輯器件和ASIC中的至少一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛行器電子系統(tǒng)，其中所述故障指示器電路進(jìn)一步包括視覺 指示器，用于提供所存儲(chǔ)的故障的視覺指示。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的飛行器電子系統(tǒng)，其中所述視覺指示器包括至少一個(gè)LED。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的飛行器電子系統(tǒng)，其中所述視覺指示器是彈出式按鈕。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的飛行器電子系統(tǒng)，其中所述故障指示器電路進(jìn)一步包括手動(dòng)復(fù)位機(jī)構(gòu)，所述手動(dòng)復(fù)位機(jī)構(gòu)被配置為接收 復(fù)位刺激并響應(yīng)于所述復(fù)位刺激而產(chǎn)生復(fù)位請(qǐng)求信號(hào)；并且其中所述彈出式按鈕在被壓下時(shí)提供所述復(fù)位刺激。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛行器電子系統(tǒng)，其中所述非易失性存儲(chǔ)器元件利用彈出 式按鈕存儲(chǔ)信息。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛行器電子系統(tǒng)，其中所述繼電器控制電流從電源到負(fù)載 的流動(dòng)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的故障指示器電路，其中所述非易失性存儲(chǔ)器元件包括具有 非易失性存儲(chǔ)器的電位計(jì)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的故障指示器電路，其中所述電位計(jì)是具有至少一個(gè)高電阻 位置和至少一個(gè)低電阻位置的數(shù)字電位計(jì)，其中所述故障指示器電路被配置為，將故障存 儲(chǔ)為所述至少一個(gè)高電阻位置和所述至少一個(gè)低電阻位置中之一。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的故障指示器電路，其中所述非易失性存儲(chǔ)器元件包括一比 特存儲(chǔ)器元件。
18.一種用于控制飛機(jī)電子系統(tǒng)中的繼電器的方法，所述方法包括 檢測(cè)至少一個(gè)故障；使用固態(tài)非易失性存儲(chǔ)器存儲(chǔ)所述至少一個(gè)故障的記錄；在失去電力時(shí)維持所述至少一個(gè)故障的所述記錄；在接收到復(fù)位信號(hào)時(shí)，清除所述至少一個(gè)故障的所述記錄；以及在所述至少一個(gè)故障被存儲(chǔ)時(shí)，斷開繼電器以阻止電力流向所述飛機(jī)電子系統(tǒng)中的負(fù)載。
19.一種故障指示器電路，包括輸入邏輯電路，被配置為接收指示檢測(cè)到故障的故障信號(hào)和指示復(fù)位所述故障的請(qǐng)求 的復(fù)位信號(hào)；以及機(jī)電式開關(guān)，連接至所述輸入邏輯電路的輸出端，其中所述輸入邏輯電路的輸出根據(jù) 所述故障信號(hào)和所述復(fù)位信號(hào)得到；其中所述機(jī)電式開關(guān)被配置為，響應(yīng)于所述輸入邏輯電路的輸出而控制繼電器；并且 其中所述機(jī)電式開關(guān)被屏蔽材料包圍，所述屏蔽材料減少外部磁場(chǎng)對(duì)所述機(jī)電式開關(guān) 的操作的影響。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的故障指示器電路，其中所述機(jī)電式開關(guān)是簧片開關(guān)。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的故障指示器電路，其中所述屏蔽材料的屏蔽能力大于所述 機(jī)電式開關(guān)的磁靈敏度。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的故障指示器電路，其中所述屏蔽由磁鐵材料構(gòu)成。
全文摘要
提供了一種非易失性狀態(tài)指示器開關(guān)。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明涉及一種飛行器電子系統(tǒng)，包括連接至繼電器的故障檢測(cè)電路和連接至所述故障檢測(cè)電路并連接至所述繼電器的控制輸入端的故障指示器電路，其中所述故障指示器電路包括非易失性存儲(chǔ)器元件；其中所述故障檢測(cè)電路被配置為檢測(cè)故障，并向所述故障指示器電路提供指示故障的信號(hào)；并且其中所述故障指示器電路被配置為，通過向所述繼電器提供預(yù)定的控制信號(hào)，并將指示檢測(cè)到故障的信息存儲(chǔ)在所述非易失性存儲(chǔ)器元件中，來響應(yīng)所述指示故障的信號(hào)。
文檔編號(hào)H02H3/00GK101911417SQ200880123964
公開日2010年12月8日 申請(qǐng)日期2008年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月4日
發(fā)明者伊姆蒂亞茲·可汗, 羅伯特·C·馬倫 申請(qǐng)人:李持國際有限公司