CN108169592B - 一种智能检测电路及智能检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种智能检测电路及智能检测方法。所述电路包括恒流源子电路、标准电流对比子电路、负载电流检测电路、标准电流检测电路、故障判断电路、声光报警子电路、电力切换子电路。本发明主要用于纯感性负载设备的电力供应前检测，能够及时检测出设备的漏电、短路情况，即刻发出声光报警并且不会为设备提供电力供应，直到故障排除后再次进行检测，检测通过后才可以启动设备，可以很好的保护设备，避免由于疏忽导致的漏电、短路情况出现，保护人员及设备安全。

Description

一种智能检测电路及智能检测方法

技术领域

本发明涉及电路检测技术领域，尤其涉及到一种智能检测电路及智能检测方法。

背景技术

目前的电力动力系统基本上均由电机组成，然而电机的内部可等效视为电感线圈，维修保养不当极易发生短路漏电情况，在这种情况下，人们由于不知情去使用，会造成电机的二次损伤或者人员伤亡。

如果能提供一种装置，该装置能够在每次开机前对感性负载进行检测，如果有短路漏电情况，即可进行相关的保护操作，将是十分有意义的。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种智能检测电路，包括恒流源子电路、标准电流对比子电路、负载电流检测电路、标准电流检测电路、故障判断电路、声光报警子电路、电力切换子电路，第一电磁开关、第二双开关电磁继电器。

所述恒流源子电路用于获得稳定可控的漏极电流。

所述标准电流对比子电路用于获得与恒流源子电路相同的漏极电流。

所述负载电流检测电路用于采集得到经过负载的实时电流值。

标准电流检测电路用于检测标准电流对比子电路所产生的电流。

故障判断电路用于判断负载是否具有短路、漏电情况。

所述声光报警子电路用于在负载出现漏电短路情况时进行报警提示。

所述电力切换子电路用于对负载的判断情况进行工作电力与检测电流间切换。

恒流源子电路包括第三电阻、第六可调电阻、第二场效应管；各个零部件的连接关系为：第三电阻的一端连接电源的高电势端，另一端连接到第六可调电阻的一个固定端，第六可调电阻的另一固定端连接到电源地，其可调端连接到第二场效应管的栅极；第二场效应管的漏极连接到电源高电势端，源极连接到第二双开关电磁继电器的一个静接触点端。

另一种方案中，第六场效应管和第二场效应管的源极接电源，第六场效应管的漏极和栅极短接，第六可调电阻的一端接第六场效应管的栅极，另一端接地，通过第六可调电阻耦接至电源地，第二场效应管栅极耦接至第六场效应管的栅极。。

另一种方案中，恒流源子电路包括第六可调电阻、第二场效应管；各个零部件的连接关系为：第二场效应管的漏极和第六可调电阻的一端接电源，第六可调电阻的另一端接地，第二场效应管的栅极连接第六可调电阻的可调端。

标准电流对比子电路包括第一场效应管、第七电阻；第一场效应管的源极连接到电源的地，栅极连接到第二场效应管的栅极，漏极连接到电源高电势端。

负载电流检测电路包括第十三电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十电阻、第四电阻、第二运算放大器；各个零部件的连接关系为：第四电阻的一端连接到电源地，另一端连接到第二运算放大器的第五管脚，且同时连接第十一电阻的一端；第十二电阻一端连接第十三电阻的一端，且连接到电源地，另一端连接到第二运算放大器的第六管脚，且连接到第十电阻的一端，第十电阻的另一端连接到第二运算放大器的第七管脚，且连接到第一电压比较器的子电路的第二管脚；第十三电阻的另一端与第十一电阻的另一端连接，且连接到第二双开关电磁继电器的第二静接触点的一端。

标准电流检测电路包括第五电阻、第九电阻、第八电阻、第二电阻、第一运算放大器；各个零部件的连接关系为：第二电阻的一端连接到电源地，另一端连接到第一运算放大器的第三管脚，且连接到第五电阻的一端，第五电阻另一端连接到第一场效应管的源极；第八电阻一端连接到第一运算放大器的第二管脚，且连接到第九电阻的一端，第九电阻另一端连接到地。

故障判断电路包括第一电压比较器、第三电压比较器、第二电压比较器、第一电阻、第十六电阻、第十七电阻、第十八电阻、第十九电阻；各个零部件的连接关系为：第一电阻的一端连接到电源的高电势端，且连接到第一电压比较器的第八管脚；第一电压比较器的第四管脚连接到电源地；第十六电阻的一端连接到电源的高电势端，另一端连接到第三电压比较器的第一管脚；第三电压比较器的第三管脚连接到第二电压比较器的第六管脚且连接到第一电压比较器的第一管脚，第三电压比较器的第二管脚连接到第二电压比较器的第五管脚；第十七电阻的一端连接到第二电压比较器的第七管脚，另一端连接到电源高电势端且连接到第十八电阻的一端；第十八电阻的另一端连接到第十九电阻的一端，且连接到第二电压比较器的第五管脚；第十九电阻的另一端连接到电源地。

声光报警子电路包括第五场效应管、第一发光二极管、第十四电阻、第十五电阻、蜂鸣器；各个零部件的连接关系为：第十四电阻的一端连接到电源的高电势端，且连接到第十五电阻的一端，第十四电阻的另一端连接到第一发光二极管的正向端；第十五电阻的另一端连接到蜂鸣器的一端；蜂鸣器的另一端连接到第一发光二极管的另一端，且连接第五场效应管的漏极；第五场效应管的源极连接到电源地；第五场效应管的栅极连接到第二电压比较器的第七管脚。

电力切换子电路包括第一双模组电磁继电器、第三场效应管、第一外接插座、第三外接插座、第二双开关电磁继电器、第三场效应管、第二外接插座、第四外接插座；各个零部件的连接关系为：第三场效应管的源极连接到第一双模组电磁继电器的动作线圈的一端，漏极连接到电源的高电势端；第一双模组电磁继电器的动作线圈的另一端连接到电源地；第一双模组电磁继电器的上开关模组中的公共端连接到第一外接插座，常闭端连接到第二场效应管源极，常开端连接到第二双开关电磁继电器的一个开关的一端，第二双开关电磁继电器开关的另一端连接到第二外接插座；第一双模组电磁继电器的下开关模组中，其公共端连接到第三外接插座，常闭端连接到第十三电阻的一端，常开端连接到第二双开关电磁继电器的另一个开关中的一端，第二双开关电磁继电器另一个开关的另一端连接到第四外接插座。第二双开关电磁继电器的动作线圈的一端连接到地，另一端连接到第三场效应管的源极，第三场效应管的漏极连接到电源高电势，栅极连接到第三电压比较器的第一管脚。

进一步的，第一运算放大器和/或第二运算运算放大器的型号为NE5532。

进一步的，第一电压比较器和/或第二电压比较器和/或第三电压比较器的型号为LM393。

进一步的，所述场效应管是JFET或MOSFET。

上述智能检测电路的智能检测方法，包括如下步骤。

步骤一：给标准电流对比子电路的第一场效应管和电力切换子电路的第三场效应管栅极提供同样的驱动电压。

步骤二：如感性负载有短路漏电情况，则进行步骤A1~A3。

步骤A1：故障判断电路的第一电压比较器输出低电平，第三电压比较器输出低电平。

步骤A2：第一双模组电磁继电器和第二双开关电磁继电器均不动作，不给感性负载提供交流电力。

步骤A3：第二电压比较器输出高电平，声光报警子电路发出报警信号。

如感性负载没有短路漏电情况，则进行步骤B1~B4。

步骤B1：负载电流检测电路检测电压逐步增加，最大值与标准电流检测电路检测的电压相当。

步骤B2：故障判断电路的第一电压比较器输出高电平,第三电压比较器输出高电平。

步骤B3：第一双模组电磁继电器和第二双开关电磁继电器均动作，停止给负载提供检测电流，切换为给感性负载提供交流电力。

步骤B4：第二电压比较器输出低电平，声光报警电路不动作。

本发明的有益效果为：

本发明主要用于纯感性负载设备的电力供应前检测（对于感性负载的磁滞时间检测，能够很好的利用电感的饱和电流充放时间的间隔这一特点），能够及时检测出设备的漏电、短路情况，即刻发出声光报警并且不会为设备提供电力供应，直到故障排除后再次进行检测，检测通过后才可以启动设备，可以很好的保护设备，避免由于疏忽导致的漏电、短路情况出现，保护人员及设备安全。

附图说明

图1为本发明其中一种实施方式的电路图。

具体实施方式

如图1所示，本发明提供了一种智能检测电路，包括恒流源子电路、标准电流对比子电路、负载电流检测电路、标准电流检测电路、故障判断电路、声光报警子电路、电力切换子电路。

1. 恒流源子电路

所述恒流源子电路用于获得稳定可控的漏极电流。

恒流源子电路可以为多种接法，本实施例接收三种。

第一种：恒流源子电路包括第三电阻R3、第六可调电阻R6、第二场效应管Q2。各个零部件的连接关系为：第三电阻R3的一端连接电源的高电势端，另一端连接到第六可调电阻R6的一个固定端，第六可调电阻R6的另一固定端连接到电源地，其可调端连接到第二场效应管Q2的栅极；第二场效应管Q2的漏极连接到电源（用VCC表示）高电势端，源极连接到第二双开关电磁继电器K2的一个静接触点端。

第二种：第六场效应管和第二场效应管的源极接电源，第六场效应管的漏极和栅极短接，第六可调电阻的一端接第六场效应管的栅极，另一端接地，通过第六可调电阻耦接至电源地，第二场效应管栅极耦接至第六场效应管的栅极。

第三种：恒流源子电路包括第六可调电阻、第二场效应管；各个零部件的连接关系为：第二场效应管的一端和第二场效应管的漏极接电源，第六可调电阻的另一端接地，第二场效应晶体管的栅极连接第六可调电阻的可调端。

2. 标准电流对比子电路

所述标准电流对比子电路用于获得与恒流源子电路相同的漏极电流。

标准电流对比子电路包括第一场效应管Q1、第七电阻R7；第一场效应管Q1的源极连接到电源的地，栅极连接到第二场效应管的栅极，漏极连接到电源高电势端。

在其他实施例中，本领域技术人员还可以用其他方式获得与恒流源子电路相同的漏极电流。

3.负载电流检测电路

所述负载电流检测电路用于采集得到经过负载的实时电流值。

负载电流检测电路包括第十三电阻R13、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十电阻R10、第四电阻R4、第二运算放大器U2；各个零部件的连接关系为：第四电阻R4的一端连接到电源地，另一端连接到第二运算放大器U2的第五管脚，且同时连接第十一电阻R11的一端；第十二电阻R12一端连接第十三电阻R13的一端，且连接到电源地，另一端连接到第二运算放大器U2的第六管脚，且连接到第十电阻R10的一端，第十电阻R10的另一端连接到第二运算放大器U2的第七管脚，且连接到第一电压比较器B1的第二管脚；第十三电阻R13的另一端与第十一电阻R11的另一端连接，且连接到第二双开关电磁继电器K2的第二静接触点的一端。

在其他实施例中，本领域技术人员还可以采用其他检测技术获取负载电流，图1给出的实施例不是本发明的限制。

4.标准电流检测电路

标准电流检测电路用于检测标准电流对比子电路所产生的电流。

标准电流检测电路包括第五电阻R5、第九电阻R9、第八电阻R8、第二电阻R2、第一运算放大器U1；各个零部件的连接关系为：第二电阻R2的一端连接到电源地，另一端连接到第一运算放大器U1的第三管脚，且连接到第五电阻R5的一端，第五电阻R5另一端连接到第一场效应管Q1的源极；第八电阻R8一端连接到第一运算放大器U1的第二管脚，且连接到第九电阻R9的一端，第九电阻R9另一端连接到地。

在其他实施例中，本领域技术人员还可以采用其他检测技术获取负载电流，图1给出的实施例不是本发明的限制。

5.故障判断电路

故障判断电路用于判断负载是否具有短路、漏电情况。

故障判断电路包括第一电压比较器B1、第三电压比较器B2、第二电压比较器B3、第一电阻R1、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19；各个零部件的连接关系为：第一电阻R1的一端连接到电源的高电势端，且连接到第一电压比较器B1的第八管脚；第一电压比较器B1的第四管脚连接到电源地；第十六电阻R16的一端连接到电源的高电势端，另一端连接到第三电压比较器B3的第一管脚；第三电压比较器B3的第三管脚连接到第二电压比较器的第六管脚且连接到第一电压比较器B1的第一管脚，第三电压比较器B3的第二管脚连接到第二电压比较器B2的第五管脚；第十七电阻R17的一端连接到第二电压比较器B2的第七管脚，另一端连接到电源高电势端且连接到第十八电阻R18的一端；第十八电阻R18的另一端连接到第十九电阻R19的一端，且连接到第二电压比较器B2的第五管脚；第十九电阻R19的另一端连接到电源地。

在其他实施例中，本领域技术人员还可以采用其他电路进行判断，图1给出的实施例不是本发明的限制。

6. 声光报警子电路

所述声光报警子电路用于在负载出现漏电短路情况时进行报警提示。

本实施例应用了蜂鸣器进行报警。声光报警子电路包括第五场效应管Q5、第一发光二极管D1、第十四电阻R14、第十五电阻R15、蜂鸣器LS1；各个零部件的连接关系为：第十四电阻R14的一端连接到电源的高电势端，且连接到第十五电阻R15的一端，第十四电阻R14的另一端连接到第一发光二极管D1的正向端；第十五电阻R15的另一端连接到蜂鸣器LS1的一端；蜂鸣器LS1的另一端连接到第一发光二极D1管的另一端，且连接第五场效应管Q5的漏极；第五场效应管Q5的源极连接到电源地；第五场效应管Q5的栅极连接到第二电压比较器B2的第七管脚。

报警技术是一种较为常用技术，在其他实施例中，本领域技术人员还可以采用其他电路进行报警，图1给出的实施例不是本发明的限制。报警的方式也不限于采用蜂鸣器、LCD显示等手段。

7. 电力切换子电路

所述电力切换子电路用于对负载的判断情况进行工作电力与检测电流间切换。

电力切换子电路包括第一双模组电磁继电器K1、第三场效应管Q3、第一外接插座P1、第三外接插座P3、第二双开关电磁继电器K2、第四场效应管Q4、第二外接插座P2、第四外接插座P4；各个零部件的连接关系为：第四场效应管Q4的源极连接到第二双开关电磁继电器K2的动作线圈的一端，漏极连接到电源的高电势端；第二双开关电磁继电器K2动作线圈的另一端连接到电源地；第二双开关电磁继电器K2的上开关模组中的公共端连接到第一外接插座P1，常闭端连接到第二场效应管Q2源极，常开端连接到第一双开关电磁继电器K1的一个开关的一端，第一双开关电磁继电器K1开关的另一端连接到第二外接插座；第二双开关电磁继电器K2的下开关模组中，其公共端连接到第三外接插座P3，常闭端连接到第十三电阻R13的一端，常开端连接到第一双开关电磁继电器K1的另一个开关中的一端，第一双开关电磁继电器K1另一个开关的另一端连接到第四外接插座P4。第一双开关电磁继电器K1的动作线圈的一端连接到地，另一端连接到第三场效应管Q3的源极，第三场效应管Q3的漏极连接到电源高电势，栅极连接到第三电压比较器B3的第一管脚。

电力切换是一种较为常用技术，在其他实施例中，本领域技术人员还可以采用其他电路进行工作电力与检测电流间切换，图1给出的实施例不是本发明的限制。

进一步的，第一运算放大器U1和/或第二运算运算放大器U2的型号为NE5532。

进一步的，第一电压比较器B1和/或第二电压比较器B2和/或第三电压比较器B3的型号为LM393。

下面对上述电路的工作方法进行说明。

上述智能检测电路的工作方法，包括如下步骤。

步骤一：给标准电流对比子电路的第一场效应管Q1和电力切换子电路的第三场效应管Q3栅极提供同样的驱动电压。

Q1和Q3漏极供电电压一致，由此可保证通过场效应管的电流一致。

步骤二：如感性负载有短路漏电情况，则进行步骤A1~A3。

步骤A1：故障判断电路的第一电压比较器B1输出低电平，第三电压比较器B3输出低电平。

具体而言，感性负载有短路漏电情况出现，即可将感性负载等效为导线，此时负载电流检测电路和标准电流检测电路检测出来的值一致，则第一电压比较器B1同相端电压不高于于反相端，输出低电平，使得第二电压比较器B2反相端与第三电压比较器B3同相端的电平均为低电平，使得第三电压比较器B3输出低电平。

步骤A2：第一双模组电磁继电器K1和第二双开关电磁继电器K2均不动作，不给感性负载提供交流电力。

步骤A3：第二电压比较器B2输出高电平，声光报警子电路发出报警信号。

如感性负载没有短路漏电情况，则进行步骤B1~B4。

步骤B1：负载电流检测电路检测电压逐步增加，最大值与标准电流检测电路检测的电压相当。

具体而言，如果给感性负载供电前，感性负载没有短路漏电情况出现，那么感性负载呈现电感的特性，负载电流检测电路检测电压在一定时间内会呈现逐步增加的情况，其最大值与标准电流检测电路检测的电压相当。

步骤B2：故障判断电路的第一电压比较器B1输出高电平,第三电压比较器B3输出高电平。

步骤B3：第一双模组电磁继电器K1和第二双开关电磁继电器K2均动作，停止给负载提供检测电流，切换为给感性负载提供交流电力；

步骤B4：第二电压比较器B2输出低电平，声光报警电路不动作。

Claims (5)

1.一种智能检测电路，其特征在于，包括恒流源子电路、标准电流对比子电路、负载电流检测电路、标准电流检测电路、故障判断电路、声光报警子电路、电力切换子电路；

所述恒流源子电路用于获得稳定可控的漏极电流；

恒流源子电路包括第三电阻、第六可调电阻、第二场效应管；各个零部件的连接关系为：第三电阻的一端连接电源的高电势端，另一端连接到第六可调电阻的一个固定端，第六可调电阻的另一固定端连接到电源地，其可调端连接到第二场效应管的栅极；第二场效应管的漏极连接到电源高电势端，源极连接到第二双开关电磁继电器的一个静接触点端；

所述标准电流对比子电路用于获得与恒流源子电路相同的漏极电流；

标准电流对比子电路包括第一场效应管、第七电阻；第一场效应管的源极连接到电源的地，栅极连接到第二场效应管的栅极，漏极连接到电源高电势端；所述第七电阻设置于第一场效应管的源极与电源的地之间；

负载电流检测电路包括第十三电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十电阻、第四电阻、第二运算放大器；各个零部件的连接关系为：第四电阻的一端连接到电源地，另一端连接到第二运算放大器的第五管脚，且同时连接第十一电阻的一端；第十二电阻一端连接第十三电阻的一端，且连接到电源地，另一端连接到第二运算放大器的第六管脚，且连接到第十电阻的一端，第十电阻的另一端连接到第二运算放大器的第七管脚，且连接到第一电压比较器的子电路的第二管脚；第十三电阻的另一端与第十一电阻的另一端连接，且连接到第二双开关电磁继电器的第二静接触点的一端；

标准电流检测电路包括第五电阻、第九电阻、第八电阻、第二电阻、第一运算放大器；各个零部件的连接关系为：第二电阻的一端连接到电源地，另一端连接到第一运算放大器的第三管脚，且连接到第五电阻的一端，第五电阻另一端连接到第一场效应管的源极；第八电阻一端连接到第一运算放大器的第二管脚，且连接到第九电阻的一端，第九电阻另一端连接到地；

故障判断电路包括第一电压比较器、第三电压比较器、第二电压比较器、第一电阻、第十六电阻、第十七电阻、第十八电阻、第十九电阻；各个零部件的连接关系为：第一电阻的一端连接到电源的高电势端，且连接到第一电压比较器的第八管脚；第一电压比较器的第四管脚连接到电源地；第十六电阻的一端连接到电源的高电势端，另一端连接到第三电压比较器的第一管脚；第三电压比较器的第三管脚连接到第二电压比较器的第六管脚且连接到第一电压比较器的第一管脚，第三电压比较器的第二管脚连接到第二电压比较器的第五管脚；第十七电阻的一端连接到第二电压比较器的第七管脚，另一端连接到电源高电势端且连接到第十八电阻的一端；第十八电阻的另一端连接到第十九电阻的一端，且连接到第二电压比较器的第五管脚；第十九电阻的另一端连接到电源地；

声光报警子电路包括第五场效应管、第一发光二极管、第十四电阻、第十五电阻、蜂鸣器；各个零部件的连接关系为：第十四电阻的一端连接到电源的高电势端，且连接到第十五电阻的一端，第十四电阻的另一端连接到第一发光二极管的正向端；第十五电阻的另一端连接到蜂鸣器的一端；蜂鸣器的另一端连接到第一发光二极管的另一端，且连接第五场效应管的漏极；第五场效应管的源极连接到电源地；第五场效应管的栅极连接到第二电压比较器的第七管脚；

电力切换子电路包括第一双模组电磁继电器K1、第三场效应管Q3、第一外接插座P1、第三外接插座P3、第二双开关电磁继电器K2、第四场效应管Q4、第二外接插座P2、第四外接插座P4；各个零部件的连接关系为：第四场效应管Q4的源极连接到第二双开关电磁继电器K2的动作线圈的一端，漏极连接到电源的高电势端；第二双开关电磁继电器K2动作线圈的另一端连接到电源地；第二双开关电磁继电器K2的上开关模组中的公共端连接到第一外接插座P1，常闭端连接到第二场效应管Q2源极，常开端连接到第一双开关电磁继电器K1的一个开关的一端，第一双开关电磁继电器K1开关的另一端连接到第二外接插座；第二双开关电磁继电器K2的下开关模组中，其公共端连接到第三外接插座P3，常闭端连接到第十三电阻R13的一端，常开端连接到第一双开关电磁继电器K1的另一个开关中的一端，第一双开关电磁继电器K1另一个开关的另一端连接到第四外接插座P4；

第一双开关电磁继电器K1的动作线圈的一端连接到地，另一端连接到第三场效应管Q3的源极，第三场效应管Q3的漏极连接到电源高电势，栅极连接到第三电压比较器B3的第一管脚；

所述负载电流检测电路用于采集得到经过负载的实时电流值；

标准电流检测电路用于检测标准电流对比子电路所产生的电流；

故障判断电路用于判断负载是否具有短路、漏电情况；

所述声光报警子电路用于在负载出现漏电短路情况时进行报警提示；

所述电力切换子电路用于对负载的判断情况进行工作电力与检测电流间切换。

2.如权利要求1所述的智能检测电路，其特征在于，第一运算放大器和/或第二运算运算放大器的型号为NE5532。

3.如权利要求1所述的智能检测电路，其特征在于，第一电压比较器和/或第二电压比较器和/或第三电压比较器的型号为LM393。

4.如权利要求1所述的用于感性设备的检测和保护电路，其特征在于，所述场效应管是JFET或MOSFET。

5.如权利要求1~4任一项所述的智能检测电路的智能检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：给标准电流对比子电路的第一场效应管和电力切换子电路的第三场效应管栅极提供同样的驱动电压；

步骤二：如感性负载有短路漏电情况，则进行步骤A1~A3；

步骤A1：故障判断电路的第一电压比较器输出低电平，第三电压比较器输出低电平；

步骤A2：第一双模组电磁继电器和第二双开关电磁继电器均不动作，不给感性负载提供交流电力；

步骤A3：第二电压比较器输出高电平，声光报警子电路发出报警信号；

如感性负载没有短路漏电情况，则进行步骤B1~B4；

步骤B1：负载电流检测电路检测电压逐步增加，最大值与标准电流检测电路检测的电压相当；

步骤B2：故障判断电路的第一电压比较器输出高电平,第三电压比较器输出高电平；

步骤B3：第一双模组电磁继电器和第二双开关电磁继电器均动作，停止给负载提供检测电流，切换为给感性负载提供交流电力；

步骤B4：第二电压比较器输出低电平，声光报警电路不动作。