CN106841751B - 一种电压升降定量检测电路/装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电压升降变化检测电路/装置。一种电压升降定量检测电路/装置，采用电阻桥并联连接到被检测对象的两端，在所述电阻桥的一个桥臂中与该桥臂电阻并联设置嵌位电容，所述电阻桥与嵌位电容共同组成端电压变化速率检测电路；所述端电压变化速率检测电路的输出端即为被检测对象的端电压变化信号输出端，向外输出检出的电压变化信号。本发明电压升降定量检测电路/装置，电路结构简单，设计科学合理。既能检测出被测对象端电压的上升与下降，实现定性检测，又可以跟踪测量电压的连续变化，实现被测对象端电压的实时定量检测。

Description

一种电压升降定量检测电路/装置

技术领域

本发明涉及一种电压升降变化检测电路/装置。

背景技术

在现代电子电路或自动化电子仪器、仪表设备中，经常需要获得电源、电器或电路中关键元件的各项电参数及变化情况的定性或定量数据，以便根据这些获得的数据对相应设备、元件进行定性或定量的调整和控制。例如目前的各类电动车蓄电池的充电过程，太阳能发电电量的储存过程都需要控制蓄电池的充电快慢问题，而对于不同生产厂家、不同工艺生产的不同质量或是不同新旧的蓄电池、以致同一个蓄电池在不同的充电阶段对充电的快慢要求都不同，这反映在电压参数上表现出来的是电压值的上升快慢，这都需要精确的检测出电压变化参数才能实现精确的充电控制，以达到设备器件、电源、蓄电池的正确维护和保养，提高使用寿命。而目前公开的检测手段还不具备定量精确检测的能力，满足不了很多场合定量检测的使用要求。

中国发明专利《电压升降检测电路及方法》（专利号200810067222.X）公开了一种“可以实现在电压上升或下降时，输出检测控制电压信号，配合其它控制电路，实现供电电压上升时的相关控制动作”的电压升降检测电路，但通过对公开电路的分析可知，该专利的方法灵敏度低，只有在电压变化幅度较大（大于0.7V）时才有输出，也就是只能做定性检测，不能长时间连续定量跟踪检测，不能对被测对象的电压变化状态提供更加准确的量化值，在很多场合不能满足使用要求。

发明内容

本发明针对现有技术不足，提出了一种电压升降定量检测电路/装置，不仅可以对被检测对象（电气设备、元件及蓄电池）的端电压变化实现定性检测，而且能对被检测对象的电压变化状态提供更加准确的量化值。

本发明所采用的技术方案：

一种电压升降定量检测电路/装置，采用电阻桥并联连接到被检测对象的两端，在所述电阻桥的一个桥臂中与该桥臂电阻并联设置嵌位电容（C1），所述电阻桥与嵌位电容（C1）共同组成端电压变化速率检测电路；所述端电压变化速率检测电路的输出端即为被检测对象的端电压变化信号输出端，向外输出检出的电压变化信号。

所述的电压升降定量检测电路/装置，在所述电阻桥的对角桥臂与该桥臂电阻分别并联有嵌位电容（C1、C2），所述电阻桥与嵌位电容（C1、C2）共同形成端电压变化速率检测电路，所述嵌位电容的电容值大小一致。

所述的电压升降定量检测电路/装置，所述端电压变化速率检测电路中，上桥臂两个电阻的阻值相同，下桥臂的两个电阻的阻值相同。

所述的电压升降定量检测电路/装置，为保证检测灵敏度和检测的一致性，在所述端电压变化速率检测电路中，与对角桥臂连接有晶体管放大电路，并在电阻桥中增加二极管（D1、D2）和电阻（R5、R6）给三极管提供正偏置电位并保证桥臂对称，以提高电路的热稳定性和检测精度。

所述的电压升降定量检测电路/装置，为获得足够幅度的线性信号输出，在所述端电压变化速率检测电路的信号输出端连接有集成电路差分比例放大器，所述端电压变化速率检测电路的信号输出端分别接入所述集成电路差分比例放大器的同相和反向输入端。

本发明的有益效果：

1、本发明电压升降定量检测电路/装置，电路结构简单，设计科学合理。既能检测被测对象端电压的上升与下降，实现定性检测，又可以跟踪测量电压的连续变化，并给出高保真的变化信号，实现了被测对象端电压的实时定量检测。

2、本发明电压升降定量检测电路/装置，电路简单，成本低，重量轻、体积小，实施容易，应用场合广泛，有很好的推广应用价值。

3、本发明电压升降定量检测电路/装置，与现有技术相比，实质有很大不同。虽然看上去似乎都是桥式结构，但涉及文献是采用二个充放电电路并联，靠充电时间常数不同拉开二者的电压距离，只能检测出电压是上升还是下降，本发明采用电阻组成桥式电路，二个电容一个在上端一个在下端，靠电容的箝位作用在电压上升或下降时拉开二个桥臂的电位差，灵敏度高，能实现连续跟踪检测，而且检测出的数据与被测电压的变化成正比。

附图说明

图1是本发明电压升降定量检测电路/装置的电路原理图之一；

图2是本发明电压升降定量检测电路/装置的电路原理图之二；

图3是本发明电压升降定量检测电路/装置的电路原理图之三。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

实施例1

参见图1，本发明电压升降定量检测装置（或电路，下同），采用电阻R1和电阻R2串联、电阻R3和电阻R4串联，然后并联组成电阻桥连接到被检测对象的两端，在所述电阻桥的一个桥臂中与该桥臂电阻并联设置嵌位电容C1，所述电阻桥与嵌位电容C1共同组成端电压变化速率检测电路；所述端电压变化速率检测电路的输出端即为被检测对象的端电压变化信号输出端，向外输出检出的电压变化信号。

本实施例的电压升降定量检测装置，在电阻桥的一个桥臂设置嵌位电容C1，检测出的端电压信号变化幅度较小。

这种情况下，桥臂对称即对应桥臂电阻相等（R1=R3，R2=R4）时，测得的电压变化可以保持线性同步；而桥臂不对称即对应桥臂电阻不相等（R1≠R3，R2≠R4）时也能使用，只是不能保持输出始终是同一比例的线性。

实施例2

参见图1，本实施例的电压升降定量检测装置（或电路），与实施例1的不同之处在于：在所述电阻桥的对角桥臂与该桥臂电阻分别并联设置嵌位电容C1、C2，该电阻桥与所述嵌位电容C1、C2共同形成一个端电压变化速率检测电路。所述两个嵌位电容C1、C2的电容值对应一致，大小相等。

同样，当电阻桥各个元件参数对等（对应桥臂电阻相等）时，输出与电压上升线性同步，幅度最大。当元件数值不对称时，检出信号幅度减小，线性失真。

实施例3

参见图1，本实施例的电压升降定量检测装置，与实施例2的不同之处在于：在所述端电压变化速率检测电路中，上桥臂两个电阻的阻值相同，下桥臂的两个电阻的阻值相同，并且两个嵌位电容的电容值相等。

本实施例的电压升降定量检测装置，工作原理如下：

在不考虑电容C1、C2的影响时，不管电阻桥两端的电压怎样变化，也不管电压上升速度有多快，节点C和节点D的电位同步上升而且始终相等；加入电容C1和C2后，由于电容两端电压不能突变，蓄电池端电压的上升幅度就完全加在电阻R1和R4上，形成节点C的电位上升变慢，节点D的电位上升快，两个节点之间的电位差随蓄电池的端电压上升加快而变大，蓄电池端电压上升越快，两个节点之间的电位差就越大。电压升降定量检测装置/电路输出一个等于或正比于被测对象两端电压的变化值的电压信号，具体应用时，可根据需要再放大和处理信号使之达到使用要求。

本发明电压升降定量检测电路的数学分析：

1、设在时间t0时被检测对象两端的电压为V0且没有变化，则

VC=[R2/（R1+R2）]×V0

VD=[R4/（R3+R4）]×V0

由于R1=R3、R2=R4，那么检出信号即输出电压值

VDC= VD－VC ={[R2/（R1+R2）]×V0}－{[R4/（R3+R4）]×V0}

={[R4/（R3+R4）]×V0}－{[R4/（R3+R4）]×V0}= 0

即输出为0V；

2、当时间由t0变为t1时，被检测对象两端的电压变化到V1，则变化量为V1－V0=ΔV，由于电容两端电压不能突变，VC仍保持原数值大小，其值仍等于[R2/（R1+R2）]×V0；VD则等于原数值加上电压变化量ΔV，即{[R2/（R1+R2）]×V0}+ΔV

那么输出信号即检出电压值

VDC= VD－VC ={[R2/（R1+R2）]×V0}+ΔV－{[R4/（R3+R4）]×V0}

={[R4/（R3+R4）]×V0}+ΔV－{[R4/（R3+R4）]×V0}=ΔV

即输出为ΔV，也就是电压变化的增量；

如果被测电压是连续变化的，在任意时刻输出的电压值都是那个时刻与前一时刻的电压增量值ΔV。

实施例4

参见图2，本实施例的电压升降定量检测装置，与前述各实施例的不同之处在于：为保证检测灵敏度和检测的一致性，在所述端电压变化速率检测电路中，与对角桥臂连接设有晶体管放大电路，并在电阻桥中增加二极管D1、D2和电阻R5、R6，作用是给三极管提供正偏置电位并保证桥臂对称，以提高电路的热稳定性和检测精度。

这个晶体管放大电路除了起放大作用外，同时又起到消除后级连接器件的失调偏差，提高检测灵敏度的作用。二极管D1和R5的作用是给三极管提供正偏置电压并补偿三极管的温度变化，D2和R6的作用是保证两桥臂的电气和结构平衡对称。

实施例5

参见图3，本实施例的电压升降定量检测装置，与前述各实施例的不同之处在于：为获得足够幅度的线性信号输出，在所述端电压变化速率检测电路的信号输出端连接有集成电路差分比例放大器，所述端电压变化速率检测电路的信号输出端分别接入集成电路差分比例放大器的同相和反向输入端。

实施例6

本实施例的电压升降定量检测装置，与前述各实施例的不同之处在于：如果只需要知道电压是否变化时，端电压变化速率检测电路输出连接比较器，当电压变化率大于比较器的反转回差时比较器反转，输出一个符合极性要求的电平给后面的信号处理电路。当需要即时值时连接一个放大器，把获得的信号放大到需要的幅度输出给信号处理电路使用。

Claims (3)

1.一种电压升降定量检测装置，其特征在于：采用电阻桥并联连接到被检测对象的两端，在所述电阻桥的一个桥臂中与该桥臂电阻并联设置嵌位电容C1，所述电阻桥与嵌位电容C1共同组成端电压变化速率检测电路；所述端电压变化速率检测电路的输出端即为被检测对象的端电压变化信号输出端，向外输出检出的电压变化信号；

为保证检测灵敏度和检测的一致性，在所述端电压变化速率检测电路中，与对角桥臂连接有晶体管放大电路，并在电阻桥中增加二极管D1、二极管D2和电阻R5、电阻R6给三极管提供正偏置电位并保证桥臂对称，以提高电路的热稳定性和检测精度；

为获得幅度的线性信号输出，在所述端电压变化速率检测电路的信号输出端连接有集成电路差分比例放大器，所述端电压变化速率检测电路的信号输出端分别接入所述集成电路差分比例放大器的同相和反向输入端。

2.根据权利要求1所述的电压升降定量检测装置，其特征在于：在所述电阻桥的对角桥臂与该桥臂电阻分别并联有嵌位电容C1、嵌位电容C2，所述电阻桥与嵌位电容C1、嵌位电容C2共同形成端电压变化速率检测电路，所述嵌位电容的电容值大小一致。

3.根据权利要求1或2所述的电压升降定量检测装置，其特征在于：所述端电压变化速率检测电路中，上桥臂两个电阻的阻值相同，下桥臂的两个电阻的阻值相同。

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