一種帶接線有效性檢測功能的端子排探討

摘 要：針對工作人員在接線過程中無法直接判斷接線的有效性，以及日常接線自然松動無法及時發現這一現實問題，設計了一種帶接線有效性檢測功能的端子排，有效避免了接線過程中因螺絲未擰緊或絕緣皮接入端子排而造成的接觸不良，同時維修中緊端子排螺絲的工序可以省去，提高了工作效率，保證了回路的可靠性，具有廣闊的應用前景。

關鍵詞：接線有效性；透光柱；導軌；端子排

中圖分類號：TM774 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 20-0000-01

一、新型端子排的構成

帶接線有效性檢測功能的端子排，包括若干個端子本體和用于固定、安裝端子本體的導軌。端子本體包括位于底部的連接座，安裝在連接座上方的若干個接線端子，設在接線端子兩側的帶放大功能透光柱，以及用于檢測接線端子接線有效性的檢測電路，檢測電路包括壓力傳感器、指示燈、放大器、與非門、光耦和電源模塊等，電路板放置在兩個接線端子中間，電路板通過導線與接觸電極相連，這樣設計即節省空間，又不影響接線。

透光柱采用透明有機玻璃材料，其頂面為凸面形狀，形成凸透鏡，實現放大功能，使工作人員能更清楚的觀察到接線插入情況，如導線絕緣皮是否被接入接線端子。端子排本體的連接座與透光柱底部的連接處設有一凹槽，用于放置指示燈，這樣設計的優點是，指示燈既能指示接線情況，又能通過透光柱照亮接線端子，即使在暗光環境下也能看清接線插入情況。

壓力傳感器采用壓阻式壓力傳感器，其主要組成部件為應變片，應變片安裝在接線端子底部的連接片和緩沖墊片下方，當緩沖墊片受力發生應力變化時，應變片也一起產生形變，使應變片的阻值發生改變，從而使加在電阻上的電壓發生變化，應變片受到拉力時電阻值變大，受到壓力時阻值變小。

二、新型端子的電路設計

端子接線檢測電路（圖1）包括壓阻式壓力傳感器Rx1、壓阻式壓力傳感器Rx2、電阻R1～R10、放大器U3A、放大器U3B、與非門U2、光耦U1A、光耦U1B、指示燈DS1和指示燈DS2；壓阻式壓力傳感器Rx1和電阻R1、R2、R3組成平衡橋，壓阻式壓力傳感器Rx2和電阻R6、R7、R8組成平衡橋，兩組平衡器并聯在電源模塊上，電壓信號輸出端分別與放大器U3A、放大器U3B輸入端相連，兩個放大器的輸出端與非門U2的兩個輸入端1、2相連，與非門的2個輸出端分別與光耦U1A、光耦U1B相連，光耦U1A的輸出接限流電阻R5和指示燈DS1；同理；光耦U1B的輸出接限流電阻R7和指示燈DS2。2個光耦選擇的型號為TLP521，與非門U2選擇74HC00，2個放大器選擇型號為LM324，電阻R4、R5、R6、R7均為100歐，指示燈為LED指示燈，壓力傳感器選擇型號為BF350，其應變片典型輸出電阻值為350歐姆，承受壓力時電阻值變小，電阻R1、R2、R3、R8、R9、R10取值均為350歐姆，兩個端子兩側對稱。取一側分析，當壓阻式壓力傳感器Rx1承受壓力為0時，電橋平衡，輸出信號為0，放大器U3A輸出為0，再經過與非門U2電路后為高電平，光耦U1A開通，因而指示燈DS1被點亮；當壓阻式壓力傳感器Rx1承受壓力后，Rx阻值變小，電橋不平衡，輸出電壓經過放大器U3A放大后，輸出高電平5V，其輸出接與非門U2其中一組的一個輸入端，與非門這一組的另一輸入端接高電平5V，則與非門U2輸出低電平，從而關斷第一光耦U1A，使得第一指示燈DS1熄滅。

電源模塊包括220V交流電轉5V直流電單元、9V直流電轉5V直流電單元，以及用于切換上述兩個供電單元的開關，220V交流電為電網電源，9V直流電為干電池供電；兩個供電單元可以相互備用，既保證接線端子排的可靠性，又可以使其在多個環境中靈活應用。

三、型端子排的應用

帶接線有效性檢測功能的端子排使用時，先將各個端子本體通過連接座安裝在導軌上，打開電源模塊，電源通過導軌電極、接觸電極為檢測電路供電，此時，各個指示燈為打開狀態，方便工作人員接線，當工作人員接入導線后，擰緊接線端子，壓力傳感器因為受到壓力，電阻變小，電橋不平衡，輸出電壓經過放大器放大后，輸出高電平，而此時與非門輸出低電平，從而關斷光耦，使得指示燈熄滅。根據指示燈的狀態，能直觀辨明端子排接線是否擰緊，對于因端子排接線松動而造成的故障，排查效率大大提高，也能有效保證新安裝接線的質量，提高安裝效率；通過帶放大鏡功能的透光柱，可以直觀觀察接線的插入位置，避免插入深度不夠、壓皮等現象出現。

參考文獻：

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