权利要求
1.一种应用于磁粉探伤仪的工作开关检测电路，包括单片机U1，单片机U1控制磁轭线圈驱动，单片机U1和磁轭线圈均设置在磁轭探头内部，其特征在于：所述的单片机U1连接有开关检测电路，所述的开关检测电路包括电源
芯片U2，所述的电源芯片U2连接有限流电阻R2，所述的限流电阻R2分别电气连接有工作开关SW1和滤波电路，所述的工作开关SW1接地;所述的滤波电路连接至单片机U1的AD采集模块KEY_AD。
2.根据权利要求1所述的应用于磁粉探伤仪的工作开关检测电路，其特征在于：所述的滤波电路包括滤波电阻R1和电容C1,滤波电阻R1一端电气连接于限流电阻R2，另一端电气连接于电容C1，限流电阻R2还连接于单片机U1的AD采集模块KEY_AD。
3.根据权利要求2所述的应用于磁粉探伤仪的工作开关检测电路，其特征在于：所述的滤波电路两端并联有稳压二极管D1。
4.根据权利要求1所述的应用于磁粉探伤仪的工作开关检测电路，其特征在于：所述的单片机U1通过通信接口TX通信连接有磁轭驱动电源，磁轭驱动电源控制磁轭线圈通电。
5.一种应用于磁粉探伤仪的工作开关检测电路的判断方法，其特征在于：使用权利要求1-4任意一项所述的应用于磁粉探伤仪的工作开关检测电路，其工作开关SW1开启的判断方法步骤包括：
S1、单片机U1输出检测信号KEY_V给电源芯片U2;
S2、电源芯片U2得到检测信号KEY_V后输出电压VREF;
S3、单片机U1的AD采集模块KEY_AD检测滤波电阻R1与电容C1连接处的电平KEY+，并判断电平KEY+纹波是否稳定，进而确定开关是否处于稳态;
S4、根据稳态电平KEY+数值计算出工作开关SW1处的导通电阻R_KEY数值，进而判断工作开关SW1是否闭合。
6.根据权利要求5所述的应用于磁粉探伤仪的工作开关检测电路的判断方法，其特征在于：所述的步骤S4中，如果导通电阻R_KEY数值在软件设置参数的有效范围内，则视为开关闭合有效;导通电阻R_KEY的数值在软件设置参数的有效范围之外，视为工作开关SW1未闭合。
7.根据权利要求6所述的应用于磁粉探伤仪的工作开关检测电路的判断方法，其特征在于：判断工作开关SW1闭合有效时，通过通讯接口TX向磁轭驱动电源发送启动信号，磁轭驱动电源启动磁轭线圈的磁化工作;判断工作开关SW1未闭合时，通过通讯接口TX向磁轭驱动电源发送停止信号，磁轭驱动电源停止磁轭线圈的磁化工作。
8.根据权利要求5所述的应用于磁粉探伤仪的工作开关检测电路的判断方法，其特征在于：还包括磁轭探头内部是否漏电的判断方法，KEY_V输出低电平时，电源芯片U2关闭，其输出为高阻态，AD采集模块KEY_AD仍持续检测电平KEY+，若电平KEY+大于软件设定参数，则可判定为磁轭线圈漏电，单片机U1关闭磁轭驱动电源并报警处理。
9.根据权利要求8所述的应用于磁粉探伤仪的工作开关检测电路的判断方法，其特征在于：还包括磁轭探头内部是否进水的判断方法，KEY_V输出低电平时，电源芯片U2关闭，其输出为高阻态，AD采集模块KEY_AD仍持续检测电平KEY+，根据电平KEY+的波形来判断是否进水。
说明书
技术领域
[0001]本发明涉及磁粉探伤技术领域，具体地说，尤其涉及一种应用于磁粉探伤仪的工作开关检测电路及其判断方法。
背景技术
[0002]工作开关是磁轭启动、停止磁化的控制开关，为便于操作一般装配在磁粉探伤仪的磁轭的把手上。工作开关作为磁轭的重要配件，也是磁轭的易损件。易损原因是，磁粉探伤过程中一般需要用到磁悬液。磁悬液是磁粉和媒介液按一定的比例混合形成的悬浮液体。通常媒介液为水或煤油。水会导电影响电路工作。工作开关进水可能会出现误动作，长时间泡水开关内部还容易锈蚀，最终导致工作开关的损坏。即便采用了含银触点的开关也不可避免损坏。经过长期的测试分析，确定了磁轭工作开关的主要损坏原因是：进水后，加载在工作开关上的检测电压使开关内部的触点成为电极，发生了
电化学反应;银触点的开关也不能抵抗电化学反应的侵蚀，而在不通电的状态下即便是普通铜电极的开关长期泡水也不易损坏。根据测试研究的结论，降低磁轭工作开关上的检测电压使电极电势差低于磁悬液等电解质溶液的分解电压，分解电压是电解质在电极上分解生成电解产物所需施加的最小电压，低于分解电压就能避免电解反应，就可以避免开关在进水后触点被快速腐蚀。实测用低于0.9V的电压去检测开关的通断状态，开关泡在水中仍能长期正常工作。但通常的开关检测电压为5V或3.3V，降低检测电压后，不能直接在原有电路上作为开关信号使用，并且较低的电压信号更容易受到磁轭工作的干扰。
[0003]如公告号为CN110213867B的申请公开的一种多功能开关电路、开关切换方法及磁粉探伤仪，其简化磁粉探伤仪的机械结构，来提高磁粉探伤仪的防水能力。但磁粉探伤常用的磁悬液中还有用煤油，煤油具有一定的溶剂作用，与硅胶等常用的防水胶件材料会产生溶胀反应。溶胀是高分子聚合物在溶剂中体积发生膨胀的现象，会破坏防水结构。另外，磁粉探伤时有时还会用到有机溶剂作为清洗剂处理探伤表面，同样会沾染到磁轭，会对壳体的密封胶产生破坏、开胶等不良影响。这也是磁轭进水的原因之一。但受磁轭应用的限制，工作开关需要与磁轭在一起，方便操作人员的使用，这就不可避免会接触到水或煤油等液体。而防水、防油又防有机溶剂的成品开关暂时没有可靠的货源，所以磁轭工作开关的易损问题一直不能有效解决。
发明内容
[0004]本发明的目的，在于提供一种应用于磁粉探伤仪的工作开关检测电路及其判断方法，以解决现有技术中工作开关因进水造成接触不良，使用寿命短的问题。
[0005]本发明是通过以下技术方案实现的：
一种应用于磁粉探伤仪的工作开关检测电路，包括单片机U1，单片机U1控制磁轭线圈驱动，单片机U1和磁轭线圈均设置在磁轭探头内部，所述的单片机U1连接有开关检测电路，所述的开关检测电路包括电源芯片U2，所述的电源芯片U2连接有限流电阻R2，所述的限流电阻R2分别电气连接有工作开关SW1和滤波电路,滤波电路接地，所述的工作开关SW1接地;所述的滤波电路连接至单片机U1的AD采集模块KEY_AD。
[0006]进一步地，所述的滤波电路包括滤波电阻R1和电容C1, 滤波电阻R1一端电气连接于限流电阻R2，另一端电气连接于电容C1，限流电阻R2还连接于单片机U1的AD采集模块KEY_AD，电容C1接地。
[0007]进一步地，所述的滤波电路两端并联有稳压二极管D1，通过在滤波电路中加入稳压二极管D1，可以有效地钳位电压波动，保证了电路工作的稳定性。稳压二极管D1可替换为TVS二极管或ESD二极管。
[0008]进一步地，所述的单片机U1通过通信接口TX通信连接有磁轭驱动电源，磁轭驱动电源控制磁轭线圈通电。
[0009]一种应用于磁粉探伤仪的工作开关检测电路的判断方法，其工作开关SW1开启的判断方法步骤包括：
S1、单片机U1输出检测信号KEY_V给电源芯片U2;
S2、电源芯片U2得到检测信号KEY_V后输出电压VREF;
S3、单片机U1的AD采集模块KEY_AD检测滤波电阻R1与电容C1连接处的电平KEY+，并判断电平KEY+纹波是否稳定，进而确定开关是否处于稳态;
S4、根据稳态电平KEY+数值计算出工作开关SW1处的数值，进而判断工作开关SW1是否闭合。
[0010]进一步地，所述的步骤S4中，如果导通电阻R_KEY数值在软件设置参数的有效范围内，则视为开关闭合有效;导通电阻R_KEY的数值在软件设置参数的有效范围之外，视为工作开关SW1未闭合。
[0011]进一步地，判断工作开关SW1闭合有效时，通过通讯接口TX向磁轭驱动电源发送启动信号，磁轭驱动电源启动磁轭线圈的磁化工作;判断工作开关SW1未闭合时，通过通讯接口TX向磁轭驱动电源发送停止信号，磁轭驱动电源停止磁轭线圈的磁化工作。
[0012]进一步地，还包括磁轭探头内部是否漏电的判断方法，KEY_V输出低电平时，电源芯片U2关闭，其输出为高阻态，AD采集模块KEY_AD仍持续检测电平KEY+，若电平KEY+大于软件设定参数，则可判定为磁轭线圈漏电，单片机U1关闭磁轭驱动电源并报警处理。根据电平KEY+的电平数值进行识别，可判断是否漏电。
[0013]进一步地，还包括磁轭探头内部是否进水的判断方法，KEY_V输出低电平时，电源芯片U2关闭，其输出为高阻态，AD采集模块KEY_AD仍持续检测电平KEY+，根据电平KEY+的波形来判断是否进水。根据电平KEY+的波形进行识别。可判断进水的程度，以及是否漏电。通过电平KEY+波形识别过程的处理，例如软件滤波，可有效的解决低压信号易受干扰的问题。
[0014]与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、工作开关作为易损件，开关寿命最一定程度上影响磁轭的使用寿命。工作开关老化后，易出现接触不良的情况，本申请通过将开关量转变为模拟量进行处理，采用AD采集模块KEY_AD检测开关状态，并通过计算导通电阻R_KEY的数值来判断开关是否被闭合，这种方法能够提供更加准确的开关动作识别，确保了磁粉探伤过程中工作开关的可靠性，可延长开关实际的使用寿命。
[0015]2、本申请的工作开关检测电路，可在完成开关检测工作的同时，还可以根据不通电状态下的电平KEY+的波形进行判断磁粉探伤仪是否进水、漏电检测，当检测到异常情况时，单片机U1会及时关闭磁轭驱动电源并发出警报，这不仅保护了设备本身，也保障了使用者的安全。
附图说明
[0016]图1是本发明的电路示意图;
图2是本发明的正常存在感应电压时电平KEY+模拟图;
图3是本发明的进水存在感应电压时电平KEY+模拟图;
图4是本发明的轻微漏电时电平KEY+模拟图;
图5是本发明的严重漏电时电平KEY+模拟图。
具体实施方式
[0017]为了使本领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。此外，以下实施例中提到的方向用词，例如“上”“下”“左”“右”等仅是参考附图的方向，因此，使用的方向用词是用来说明而非限制本发明创造。
[0018]下面结合附图对本发明作进一步地描述说明。
[0019]实施例1、一种应用于磁粉探伤仪的工作开关检测电路，如图1所示，包括单片机U1，单片机U1控制磁轭线圈驱动，单片机U1和磁轭线圈均设置在磁轭探头内部，所述的单片机U1连接有开关检测电路，所述的开关检测电路包括电源芯片U2，所述的电源芯片U2连接有限流电阻R2，所述的限流电阻R2分别电气连接有工作开关SW1和滤波电路，滤波电路接地，所述的工作开关SW1接地;所述的滤波电路连接至单片机U1的AD采集模块KEY_AD。
[0020]磁轭探伤仪使用方式一般为磁化1～3秒后停止磁化，然后调整磁轭探头位置后再次磁化，工作开关为频繁触发的状态，在磁粉探伤作业中，每日工作开关的触发次数可达到上千次。即便采用了长寿命的工作开关，但也不可避免的出现老化。一般开关老化、损坏的表现为导通电阻R_KEY变大，开关闭合后，不能有效导通，开关失效。本申请采用模拟量检测，单片机U1可计算出开关闭合后的导通电阻R_KEY，即便开关老化阻值变大，也可以识别开关的状态，可大幅度提升开关的使用寿命。
[0021]一种应用于磁粉探伤仪的工作开关检测电路的判断方法，其工作开关SW1开启的判断方法步骤包括：
S1、单片机U1输出检测信号KEY_V给电源芯片U2;
S2、电源芯片U2得到检测信号KEY_V后输出电压VREF;
S3、单片机U1的AD采集模块KEY_AD检测滤波电阻R1与电容C1连接处的电平KEY+，并判断电平KEY+纹波是否稳定，进而确定开关是否处于稳态;
S4、根据稳态电平KEY+数值计算出工作开关SW1处的导通电阻R_KEY数值，进而判断工作开关SW1是否闭合。通过稳态时的电平KEY+与输入电压VREF以及限流电阻R2的阻值，由单片机U1计算工作开关SW1的导通电阻R_KEY，导通电阻R_KEY数值在软件设置参数的有效范围之内，判断为工作开关闭合，通过通讯接口TX向主机发送工作开关SW1使能状态;导通电阻R_KEY数值在软件设置参数的有效范围之外，判断为工作开关没有闭合，通过TX通讯向主机发送工作开关释放状态。
[0022]检测信号KEY_V是工作开关SW1的检测信号，仅在检测工作开关SW1状态时输出高电平启动电源芯片U2输出电压VREF通过限流电阻R2加载在工作开关SW1上，尽量减少工作开关的带电时间，电压VREF为固定值，其范围大于0V且小于1.2V。
[0023]工作开关SW1没有闭合，KEY+的电压>0V;工作开关SW1闭合时会有一定的导通电阻R_KEY，实际检测到的电平KEY+，相当于导通电阻R_KEY和限流电阻R2并联之后与滤波电阻R1的分压。工作开关SW1老化越严重导通电阻R_KEY的阻值就会越大。
[0024]通过对磁轭探伤仪中现有开关做老化测试，测得正常开关闭合时的接触电阻约为50mΩ。开关触点老化后逐渐增大至几Ω到几百Ω时，但每次闭合时接触电阻基本稳定。当接触电阻大于1kΩ以上时，每次闭合时接触电阻会变动，有不稳定的状态。因此可留一定余量选取500Ω作为开关导通电阻R_KEY有效范围的参数上限。
[0025]实施例2、一种应用于磁粉探伤仪的工作开关检测电路，所述的滤波电路包括滤波电阻R1和电容C1, 滤波电阻R1一端电气连接于限流电阻R2，另一端电气连接于电容C1，限流电阻R2还连接于单片机U1的AD采集模块KEY_AD;所述的滤波电路两端并联有稳压二极管D1，通过在滤波电路中加入稳压二极管D1，可以有效地钳位电压波动，保证了电路工作的稳定性，稳压二极管D1可替换为TVS二极管或ESD二极管;所述的单片机U1通过通信接口TX通信连接有磁轭驱动电源，磁轭驱动电源控制磁轭线圈通电。
[0026]步骤S4中，所述的步骤S4中，如果导通电阻R_KEY数值在软件设置参数的有效范围内，则视为开关闭合有效;导通电阻R_KEY的数值在软件设置参数的有效范围之外，视为工作开关SW1未闭合。所述的判断工作开关SW1闭合有效时，通过通讯接口TX向磁轭驱动电源发送启动信号，磁轭驱动电源启动磁轭线圈的磁化工作;所述的判断工作开关SW1未闭合时，通过通讯接口TX向磁轭驱动电源发送停止信号，磁轭驱动电源停止磁轭线圈的磁化工作。
[0027]磁轭探头内部是否漏电的判断方法，KEY_V输出低电平时，电源芯片U2关闭，其输出为高阻态，AD采集模块KEY_AD仍持续检测电平KEY+，若电平KEY+大于软件设定参数，则可判定为磁轭线圈漏电，单片机U1关闭磁轭驱动电源并报警处理。根据电平KEY+的电平数值进行识别，可判断是否漏电。
[0028]磁轭探头内部是否进水的判断方法，KEY_V输出低电平时，电源芯片U2关闭，其输出为高阻态，AD采集模块KEY_AD仍持续检测电平KEY+，根据电平KEY+的波形来判断是否进水。根据电平KEY+的波形进行识别。可判断进水的程度，以及是否漏电。通过电平KEY+波形识别过程的处理，例如软件滤波，可有效的解决低压信号易受干扰的问题。
[0029]其它与实施例1相同。
[0030]工作开关SW1是磁轭探伤仪手持时直接触碰的位置，而且其装配结构会直接贯穿磁轭外壳，是磁轭探伤仪壳体上的主要进水点，并且靠近磁轭线圈，所以在此处通过工作开关的线路进行漏电检测基本合理。
[0031]由于是感应电压，波形始终是有波动的。在磁轭内部没有进水时，电平KEY+幅度较低，如图2所示。磁轭壳体内部进水后，由于水比空气的介电常数高，加在电平KEY+上的感应电压也会升高，如图3所示。当设备轻微漏电时，电平KEY+的幅度将更高，如图4所示;当设备严重漏电时，电平KEY+的幅度如图5所示。具体单片机U1AD采集模块KEY_AD得到的电压波形，还与磁轭驱动电压的波形以及滤波电路的参数有关。滤波电路的截止频率越低，波形越趋于平坦。采集到的电压波形的峰值，则与D1的参数有关。
[0032]以上已将本发明做了详细说明，以上所述，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能限定本发明实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖范围内。
说明书附图(5)
声明：
“应用于磁粉探伤仪的工作开关检测电路及其判断方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
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编辑：中冶有色技术网
来源：济宁鲁科检测科技有限公司, 济宁鲁科检测器材有限公司
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2025年03月21日 ~ 23日 
