CN102069717B - 一种机动车防失火装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机动车防失火装置，该装置包括检测电路、比较电路、延时电路、控制电路、主控开关和复位开关，检测电路将线路中的电流信号放大并传递到比较电路，比较电路通过与设定值进行比较，经延时电路将信号传递到控制电路，检测电路、比较电路和延时电路由四运算放大器集合而成，主控开关是常闭继电器。本发明提供的机动车防失火装置与现有车辆电器及线路系统完全兼容，选用了四运算放大器，不仅减小体积，安装方便，还提高了电路的可靠性，采用常闭继电器可承受当机动车辆出现故障时产生的高达上万伏的电火花，减少继电器动作引起的烧蚀，进一步提高系统的稳定性。

Description

一种机动车防失火装置

技术领域

本发明属于过电流保护装置，具体的说是一种机动车防火装置。

背景技术

目前，大部分机动车辆的自燃其原因主要由电器和线路故障引起，因为常温下没有超导体，电流通过的时候就会产生热量，当热量过多且散热不够的时候，温度升高到超过附近可燃物的燃点，从而引发车辆自燃。消防部门曾对车辆自燃事故进行过分析，机动车行驶状态下发生火灾居多，占70％左右；其火灾原因以车辆线路短路居多，在60％以上。机动车辆自燃是油路、电路及机动车改装部件损坏造成，和车的新旧没有直接关系。机动车电气故障的发生，主要由以下三方面引起：1、车主会给车辆配备防盗器、换装高档音响、改进造型、添加其它电器装置等，没有分析车辆的线路布置和具体结构，也不考虑将不同线路的功率进行计算而随便引电线，负荷大的地方不加保险，易摩擦处也未有效固定等，自燃事故不可避免。2、高温天气，机动车长途行驶，超负荷装载、运输等，使发动机各部件、线路在长时间内不停地运转，造成温度升高，加上发动机通风条件不好，相互碰撞、产生火花，也会造成电源线短路，引起自燃起火。3、未经改装的合格车，从蓄电池出来的每一条支路都是有保险丝（熔断器）的，超过设计电流会自动熔断，切断电流。但是，所有车辆的启动系统线路中是没有自动熔断器的，这是因为此线路启动电机瞬间堵转电流较大（小轿车瞬间最大堵转电流在550~600A，轻型助力车或摩托车瞬间最大堵转电流在200~400A），现有熔断器无法承受如此大的电流冲击，如果启动电机、启动系统线路、开关等部件的损坏，也必然会引起车辆的自燃。

发明内容

发明目的：为了保护机动车和车主的安全，防止线路故障引起火灾，本发明提供一种简单、性能稳定的机动车防失火装置，当机动车出现电器及线路故障时，过电流信号经检测、比较、延时，通过控制电路控制主控开关作用，当故障排除后，可使电路复位。

技术方案：为实现上述目的，本发明的机动车防失火装置包括检测电路、比较电路、延时电路、控制电路、主控开关和复位开关，检测电路将线路中的电流信号放大并传递到比较电路，比较电路通过与设定值进行比较，经延时电路将信号传递到控制电路，检测电路、比较电路和延时电路由一个四运算放大器U1集合而成，四运算放大器U1的每个运算放大器的正电源端与三相稳压电源的电源输出端连接，负电源端接地。

检测电路包括运算放大器U1A和检测电阻Rs，运算放大器U1A设置为线性放大器，运算放大器U1A的正相输入端分别与常闭继电器K的触点和检测电阻Rs连接，检测电阻Rs的另一端与电瓶负接地，检测电路设置有偏置电阻R1和R2。

比较电路包括设置为比较器的运算放大器U1B和运算放大器U1C，运算放大器U1B和运算放大器U1C的正相输入端连接U1A的输出端，运算放大器U1B通过设置分压电阻R3和R4得到比较电压U1，运算放大器U1C的反相输入端通过设置分压电阻R5、R6得到比较电压U2，运算放大器U1B的输出端通过电阻R7连接到控制电路。

延时电路包括运算放大器U1D、电容C1、电阻R8、电阻R9和二极管D1，运算放大器U1D设置为比较器，运算放大器U1D的正相输入端通过电阻R8连接运算放大器U1C的输出端，二极管D1的阳极连接运算放大器U1D的正相输入端，二极管D1的阴极连接运算放大器U1C的输出端，电容C1的一端连接运算放大器U1D的正相输入端，电容C1的另一端接地，运算放大器U1D的输出端通过电阻R9连接到控制电路，运算放大器U1D的反相输入端通过设置分压电阻R10和R11得到翻转比较电压U3，由于车辆启动时电机会瞬间产生非常大的堵转电流，为防止检测电路误认为是线路故障做出错误操作，延时电路通过电容C1充电和U1D翻转延时0.2~0.5s。

控制电路包括三极管Q1、三极管Q2、电阻R12、电阻R13、可控硅SCR、二极管D2、二极管D3和电容C2，三极管Q1的基极与控制电路和延时电路连接，三极管Q1的集电极连接三极管Q2的基极，三极管Q2的集电极与可控硅SCR的门极和电容C2连接，电容C2的另一端接地，三极管Q1和三极管Q2的发射极接地，可控硅SCR的阴极接地，三极管Q1的集电极串接电阻R12、三极管Q2的集电极串接电阻R13共同连接到二极管D2的阴极，二极管D2的阳极连接复位开关，可控硅SCR的阳极经控制电路中常闭继电器K的线圈连接至复位开关，可控硅SCR的阴极接地，在常闭继电器K的线圈上并联二极管D3，二极管D3的阴极与复位开关相连。当电流超过比较电路的设定值，且超过延迟时间，控制电路控制常闭继电器K断开线路。

所述主控开关采用常闭继电器K，控制电路与常闭继电器K的线圈连接，负载L经常闭继电器K的常闭触点与检测电路连接，功率大小可参照机动车辆电器的功率。

所述复位开关为常闭开关，一端接电瓶正和负载L，另一端通过二极管D2连接三相稳压电源U2的输入端。三相稳压电源U1的输入端连接电解电容C3，三相稳压电源U1的输出端连接电容C4。

有益效果：本发明提供的机动车防失火装置与现有车辆电器及线路系统完全兼容，选用了带有真差动输入的四运算放大器集成了检测电路、比较电路和延时电路，不仅减小体积，安装方便，还提高了电路的可靠性，采用常闭继电器可承受当机动车辆出现故障时产生的高达上万伏的电火花，减少继电器动作引起的烧蚀，进一步提高系统的稳定性。

附图说明

图1为本发明的电路连接框图；

图2为本发明的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1所示，本发明的机动车防失火装置包括检测电路、比较电路、延时电路、控制电路、主控开关和复位开关，检测电路将线路中的电流信号放大并传递到比较电路，比较电路通过与设定值进行比较，经延时电路将信号传递到控制电路，主控开关采用常闭继电器，型号为JQX-60。

结合图1和图2，检测电路、比较电路和延时电路由一个四运算放大器U1集合而成，型号为LM324，四运算放大器U1的每个运算放大器的正电源端与三相稳压电源的电源输出端连接，负电源端接地，三相稳压电源采用CW7805提供稳定电压。

检测电路包括运算放大器U1A和检测电阻Rs（0.5mΩ），运算放大器U1A设置为线性放大器，运算放大器U1A的正相输入端分别与常闭继电器K的触点和检测电阻Rs连接，检测电阻Rs的另一端与电瓶负接地，所述检测电路设置有偏置电阻R1（9.1K）和R2（100K）。当线路出现故障时，检测电阻Rs在运算放大器U1A的正相输入端产生检测电压，经放大运算器U1A的输出端将信号放大、传送到比较电路，其输出电压和负载L电流成正比。

比较电路包括设置为比较器的运算放大器U1B和运算放大器U1C，运算放大器U1B和运算放大器U1C的正相输入端连接U1A的输出端，运算放大器U1B通过设置分压电阻R3（100K）和R4（12K）得到比较电压U1，U1与检测电路传递的信号进行比较后，输出高电平，运算放大器U1C的反相输入端通过设置分压电阻R5（100K）、R6（6.2K）得到比较电压U2，运算放大器U1C将U2与检测电路传递的信号进行比较后，输出高电平，运算放大器U1B的输出端通过电阻R7连接到控制电路三极管Q1（型号N5551）的基极。

延时电路包括运算放大器U1D、电容C1、电阻R8（1M）、R9和二极管D1（型号1N4004），运算放大器U1D设置为比较器，运算放大器U1D的正相输入端通过电阻R8连接运算放大器U1C的输出端，二极管D1的阳极连接运算放大器U1D的正相输入端，阴极连接运算放大器U1C的输出端，电容C1的一端连接运算放大器U1D的正相输入端，电容C1的另一端接地，运算放大器U1D的输出端通过电阻R9连接到控制电路三极管Q1的基极，运算放大器U1D的反相输入端通过设置分压电阻R10（100K）和R11（51K）得到翻转比较电压U3，运算放大器U1D将U3与运算放大器U1C输出的信号比较，实现翻转，输出高电平。由于车辆启动时电机会瞬间产生非常大的堵转电流，为防止检测电路误认为是线路故障做出错误操作，延时电路延时0.2~0.5s。

控制电路包括三极管Q1（型号N5551）、三极管Q2（型号N5551）、可控硅SCR、电阻R12（9.1K）、电阻R13（9.1K）、二极管D2（型号1N4004）、二极管D3（型号1N4004）和电容C2，三极管Q1的集电极连接三极管Q2的基极，三极管Q2的集电极与可控硅SCR的门极和电容C2连接，电容C2的另一端接地，三极管Q1和Q2的发射极接地，可控硅SCR的阴极接地，三极管Q1、三极管Q1的集电极串接电阻R12、三极管Q2的集电极串接电阻R13共同连接到二极管D2的阴极，二极管D2的阳极连接复位开关，R12、R13为型号相同的电阻，可控硅SCR的阳极经控制电路中常闭继电器K的线圈连接至复位开关，阴极接地，在常闭继电器K的线圈上并联二极管D3，二极管D3的阴极与复位开关相连。当U1B和U1D都输出高电平时，Q1导通，Q2截止，触发可控硅SCR导通，常闭继电器K工作，常闭触点打开使线路断开。

复位开关为常闭开关，选用SW-PB轻触按键，常闭开关一端接电瓶正和负载L，另一端通过二极管D2连接三相稳压电源U2的输入端。当按下复位开关后，三相稳压电源断电，常闭继电器K的线圈中没有电流通过，触点闭合，电瓶恢复正常工作。当线路正常工作时，运算放大器U1B、U1C和U1D的反相输入端为高电平，输出低电平，Q1截止，Q2导通，SCR截止，常闭继电器K保持闭合。

作为本发明的进一步优化，设置分压电阻R4、R6、R11，电容C1为可调，即能实现对额定电路、最大电流和延迟时间的控制。

各元器件型号及说明：

四运放LM324，其价格便宜，是带有真差动输入的四运算放大器。与单电源应用场合的标准运算放大器相比，它有一些显著优点：该四运算放大器可以工作在低至3.0V高达32V的电源下，静态电流为MC1741的静态电流的五分之一，共模输入范围包括负电源，因而消除了在许多应用场合中采用外部偏置元件的必要性，输出电压范围也包含负电源电压。

二极管D1为稳压管，D2起到保护继电器作用，可防止继电器断开后产生的反向电压，D3为整流管。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种机动车防失火装置，其特征在于，所述机动车防失火装置包括检测电路、比较电路、延时电路、控制电路、主控开关和复位开关，检测电路将线路中的电流信号放大并传递到比较电路，比较电路通过与设定值进行比较，经延时电路将信号传递到控制电路，检测电路、比较电路和延时电路由一个四运算放大器U1集合而成，主控开关是常闭继电器K，控制电路与常闭继电器K的线圈连接，负载L经常闭继电器K的常闭触点与检测电路连接。

2.根据权利要求1所述的机动车防失火装置，其特征在于：所述检测电路包括运算放大器U1A和检测电阻Rs，运算放大器U1A的正相输入端分别与常闭继电器K的触点和检测电阻Rs连接，检测电阻Rs的另一端接地。

3.根据权利要求1所述的机动车防失火装置，其特征在于：所述比较电路包括运算放大器U1B和运算放大器U1C，运算放大器U1B和运算放大器U1C的正相输入端连接U1A的输出端，运算放大器U1B和运算放大器U1C的反相输入端设置有分压电阻，运算放大器U1B的输出端通过电阻R7连接到控制电路。

4.根据权利要求1所述的机动车防失火装置，其特征在于：所述延时电路包括运算放大器U1D、电容C1、电阻R8、电阻R9和二极管D1，运算放大器U1D的正相输入端通过电阻R8连接运算放大器U1B的输出端，二极管D1的阳极连接运算放大器U1D的正相输入端，二极管D1的阴极连接运算放大器U1C的输出端，电容C1的一端连接运算放大器U1D的正相输入端，电容C1的另一端接地，运算放大器U1D的反相输入端设置有分压电阻，运算放大器U1D的输出端通过电阻R9连接到控制电路。

5.根据权利要求1或4所述的机动车防失火装置，其特征在于：所述延时电路通过U1D翻转延时0.2~0.5s。

6.根据权利要求1、3或4所述的机动车防失火装置，其特征在于：所述控制电路包括三极管Q1、三极管Q2、电阻R12、电阻R13、可控硅SCR、二极管D2、二极管D3和电容C2，三极管Q1的基极与控制电路和延时电路连接，三极管Q1的集电极连接三极管Q2的基极，三极管Q2的集电极与可控硅SCR的门级和电容C2连接，电容C2的另一端接地，三极管Q1和三极管Q2的发射极接地，可控硅SCR的阴极接地，三极管Q1的集电极串接电阻R12、三极管Q2的集电极串接电阻R13共同连接到二极管D2的阴极，二极管D2的阳极连接复位开关，可控硅SCR的阳极经控制电路中常闭继电器K的线圈连接至复位开关，可控硅SCR的阴极接地；在常闭继电器K的线圈上并联二极管D3，二极管D3的阴极与复位开关相连。

7.根据权利要求6所述的机动车防失火装置，其特征在于：所述复位开关为常闭开关，一端接电源和负载L，另一端接三相稳压电源U2的输入端。

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