CN109212376B - 一种自恢复保险丝的侦测系统、侦测方法及测量仪表 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自恢复保险丝的侦测系统及侦测方法，以公共端作为侦测电路的参考源，包括处理器以及过压检测电路，所述处理器的公共端连接所述过压检测电路的公共端，用以向所述过压检测电路的公共端提供公共电压，所述过压检测电路包括：第一分压电路、第二分压电路、采样电路，所述第一分压电路连接过压检测电路的公共端用以将公共电压分压后得到参考电压，所述采样电路的反相输入端连接所述第一分压电路以获取所述参考电压，所述采样电路的正相输入端、第二分压电路、自恢复保险丝以及所述过压检测电路的公共端依次连接。本发明引用简单的设计方案，即可自动检测自恢复保险丝由高阻至低阻的变化状况，无须预估等待时间，有效利用时间资源。

Description

一种自恢复保险丝的侦测系统、侦测方法及测量仪表

技术领域

本发明涉及检测领域，具体涉及一种自恢复保险丝的侦测系统、侦测方法及测量仪表。

背景技术

目前的用于过流保护器件选型有两种，一种是传统型熔断式保险管，另一种是可自恢复的保险管；熔断式保险丝和自恢复保险丝(PPTC)都可以实现过流电路保护。两者都是通过对电路中过量电流产生的发热现象做出反应从而实现保护功能的。但它的动作性质不同，前者是一次性熔断型的器件，烧断了需更换，其耐压和分断能量可以做得很高；后者是自恢复的保护器件，它属于可循环使用的保护器件。即当发生过流或过载后，自恢复保险丝由低阻状态迅速(毫秒级)变为高阻态，这种通常称之为“跳脱”，将电流限制在某个泄漏水平，从而达到保护电路的目的；当切断电源而使自恢复保险丝自行降温，阻值慢慢由高阻变为低阻值，达到自行恢复的状态。这种自复式性能的器件深受工程师们的喜爱，应用于产品设计，既能起到误测保护作用，又能节省器件更换和维修成本，实用又经济。

当自恢复保险丝因短路或误测高压而产生过流时，自恢复保险丝在产生动作后其阻值迅速增大至数千欧，其阻值变大后再由高阻恢复到几欧的低阻常态需要一个过程的，而且恢复时间随动作电流也有很大的差异，动作电流越大，恢复的时间越长，环境温度也是重要原因之一。而且阻值是否完全恢复常态，用户是无法得知的，目前应用此类器件设计的仪器，测量过压后都需等待，而等待的时间不好掌握，等待时间长了效益不高，等待时间短了自恢复保险丝阻值没有完全恢复，这种情况下，再继续操作时对电流测量的精度和自恢复保险丝的循环寿命有影响。现有的仪表技术无法预估自恢复保险丝的自恢复时间，在没法准确判断自恢复保险丝是否完全恢复的条件下操作仪表，一方面浪费了使用者的时间，另一方面因自恢复保险丝没有完全恢复低阻的状态，直接影响测量精度和自恢复保险丝自恢复保险丝的动作寿命，间接对仪表造成损害和人生安全。

发明内容

为了克服上述技术问题，本发明公开了一种自恢复保险丝的侦测系统、侦测方法；本发明还公开了一种测量仪表。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：

本发明中的一种自恢复保险丝的侦测系统，其包括处理器以及过压检测电路，所述处理器的公共端连接所述过压检测电路的公共端，用以向所述过压检测电路的公共端提供公共电压，所述过压检测电路包括：第一分压电路、第二分压电路、采样电路，所述第一分压电路连接所述过压检测电路的公共端用以将所述公共电压分压后得到参考电压，所述采样电路的反相输入端连接所述第一分压电路以获取所述参考电压，所述采样电路的正相输入端、第二分压电路、自恢复保险丝以及所述过压检测电路的公共端依次连接。

作为优选，所述过压检测电路还包括：晶体管Q5以及电阻R8，所述晶体管Q5的基极连接所述采样电路的输出端，该晶体管Q5的发射极接地，其集电极连接所述处理器，电阻R8连接于所述晶体管Q5的集电极以及电源VDD之间。

进一步地，所述第一分压电路包括：电阻R6、R7，电阻R6及R7均连接所述采样电路的反相输入端，电阻R6的另一端接地，电阻R7的另一端连接所述过压检测电路的公共端，所述第二分压电路包括：电阻R9、R10，电阻R9及R10均连接所述采样电路的正相输入端，电阻R9的另一端接地，电阻R10的另一端连接所述自恢复保险丝。

作为优选，所述过压检测电路还包括：连接于所述第二分压电路与自恢复保险丝之间的防高压保护电路，所述防高压保护电路包括热敏电阻PTC，晶体管Q3、Q4，所述热敏电阻PTC连接于所述自恢复保险丝与电阻R10之间，所述晶体管Q3、Q4的集电极连接，并与该晶体管Q3、Q4的基极均连接，所述晶体管Q3的发射极连接热敏电阻PTC，所述晶体管Q4的发射极接公共电压。

作为优选，所述的自恢复保险丝的侦测系统，其还包括LED灯控驱动单元，连接所述处理器，所述LED灯控驱动单元包括双色LED。

本发明一种自恢复保险丝的侦测方法，其包括：

获取公共电压，并对所述公共电压进行分压以得到参考电压；

获取自恢复保险丝的偏压差；

比较所述偏压差与参考电压的大小并判断所述自恢复保险丝的状态；当所述偏压差高于或等于参考电压时，所述自恢复保险丝为低阻态，当所述偏压差低于参考电压时，所述自恢复保险丝为高阻态或开路。

作为优选，上述自恢复保险丝的侦测方法，包括：通过防高压保护电路对所述自恢复保险丝进行过压保护。

作为优选，上述自恢复保险丝的侦测方法，包括：当所述偏压差高于或等于参考电压时，晶体管Q5的基极获取正电位，其集电极输出低电平；当所述偏压差低于参考电压时，晶体管Q5的基极获取负电位，其集电极输出高电平。

作为优选，上述自恢复保险丝的侦测方法，包括：所述晶体管Q5的集电极输出低电平，所述LED灯控驱动单元常亮；所述晶体管Q5的集电极输出高电平，所述LED灯控驱动单元报警。

本发明一种测量仪表，其包括上述的自恢复保险丝的侦测系统。

本发明的有益效果为：本发明设计简单，设置自恢复保险丝的侦测系统，自动检测自恢复保险丝由高阻至低阻的变化状况，然后通过采样电路处理，并判断自恢复保险丝是否完全恢复或未恢复状态。具有过压、误测电压等不正确的操作引起的故障，能及时告知使用者，提示正在使用过程中的自恢复保险丝的工作状态，同时可规避使用者习惯性的大意操作机率。无须预估等待时间，有效利用时间资源。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

附图说明

图1是本发明的自恢复保险丝的侦测系统的结构示意图；

图2是本发明的自恢复保险丝的侦测系统的电路图；

图3是本发明的自恢复保险丝的侦测方法的流程图。

具体实施方式

本发明实施例提供的一种自恢复保险丝的侦测系统，其包括处理器1以及过压检测电路，参见图1与图2,，所述处理器1的公共端连接所述过压检测电路的公共端，用以向所述过压检测电路的公共端提供公共电压，所述过压检测电路包括：第一分压电路2、第二分压电路3、采样电路4，所述第一分压电路2连接所述过压检测电路的公共端用以将所述公共电压分压后得到参考电压，所述采样电路4的反相输入端连接所述第一分压电路2以获取所述参考电压，所述采样电路4的正相输入端、第二分压电路3、自恢复保险丝5以及所述过压检测电路的公共端依次连接。所述采样电路4通过第二分压电路3采集自恢复保险丝5的偏压差，通过比较所述参考电压与所述偏压差的大小即可判断出所述自恢复保险丝5的状态。

侦测系统工作时，所述公共电压一路自第一分压电路2分压取样得出V1电压，提供采样电路4的反相输入端作为参考电压(最小约1.194624V/最大约1.197005V)；另一路经过自恢复保险丝5、第二分压电路3取得V2电压，提供采样电路4的同相输入端作为偏压差(最大约1.1975V)。

本系统可准确持续监控自恢复保险丝5的偏压差，避免因自恢复保险丝5没有完全恢复低阻的状态，直接使用影响自恢复保险丝5的动作寿命,以及当自恢复保险丝5因过压断开导致无法及时更换而影响使用效率，通过采样电路4判断出自恢复保险丝5的状态，有效节省时间，做到对自恢复保险丝5的状态准确跟踪，快速判断。

本发明的自恢复保险丝的侦测系统可通过对线下电流检测时对所述自恢复保险丝5进行过压检测，以判断自恢复保险丝5的工作状况。进一步地，所述自恢复保险丝的侦测系统还包括电流输入端J1和公共端J3，电流通过电流输入端J1输入后通过所述自恢复保险丝5，正常测量电流的情况下，自恢复保险丝5工作在低阻状态，采样电路4正相输入端侦测到的偏压差V2(约1.1975V)高于参考电压V1时，提供采样电路4的同相输入端作为触发(最大1.2V)，采样电路4输出正电位；当误接入高压时，由于过压由低阻状态迅速(毫秒级)变为高阻态或开路，采样电路4正相输入端侦测到的偏压差V2低于参考电压V1电位，采样电路4输出负电位。

本实施例一种自恢复保险丝的侦测系统，其还包括供电电路，所述供电电路为该侦测系统供电。

参见图2，所述自恢复保险丝的侦测系统中的过压检测电路还包括：晶体管Q5以及电阻R8，所述晶体管Q5的基极连接所述采样电路4的输出端，该晶体管Q5的发射极接地，其集电极连接所述处理器1，电阻R8连接于所述晶体管Q5的集电极以及电源VDD之间。所述采样电路4包括一运放比较器U3，该运放比较器U3的第1脚接VSS，第2脚接入第一分压电路2，第3脚接入第二分压电路3，第6脚连接晶体管Q5的基极，第8脚接VDD。

正常测量电流的情况下，自恢复保险丝5工作在低阻状态，晶体管Q5控制导通，采样电路4的运放比较器U3触发输出通过晶体管Q5控制侦测电位P1为低电平，P1得到低电平信息传递至MCU处理器1。当电流输入端J1误接入过压时，产生过流，自恢复保险丝5在产生动作后其阻值迅速增大变为高阻态，晶体管Q5控制截止，P1得到高电平信息传递至MCU处理器1。所述采样电路4对所述自恢复保险丝5进行过压检测并将检测结果传递至处理器1，无须预估等待时间，有效利用时间资源。

进一步地，所述第一分压电路2包括：电阻R6、R7，电阻R6及R7均连接所述采样电路4的反相输入端，电阻R6的另一端接地，电阻R7的另一端连接所述过压检测电路的公共端，所述第二分压电路3包括：电阻R9、R10，电阻R9及R10均连接所述采样电路4的正相输入端，电阻R9的另一端接地，电阻R10的另一端连接所述自恢复保险丝5。

作为优选，所述过压检测电路还包括：连接于所述第二分压电路3与自恢复保险丝5之间的防高压保护电路6，所述防高压保护电路6包括热敏电阻PTC，晶体管Q3、Q4，所述热敏电阻PTC连接于所述自恢复保险丝5与电阻R10之间，所述晶体管Q3、Q4的集电极连接，并与该晶体管Q3、Q4的基极均连接，所述晶体管Q3的发射极连接热敏电阻PTC，所述晶体管Q4的发射极接公共电压。

本发明所述的采样电路4由热敏电阻PTC和自恢复保险丝5的支路阻抗决定偏压差V2同相输入端的电位，当热敏电阻PTC和自恢复保险丝5阻抗高时偏压差V2的电位拉低，阻抗为常态阻抗＜3kΩ时则偏压差V2电位为高，运放比较器U3输出正电位，自恢复保险丝5为低阻态；阻抗为高阻抗＞3kΩ时则偏压差V2电位为低，运放比较器U3输出负电位，自恢复保险丝5为高阻态或开路。

当误接入高电压(≥60V)时，一支路中自恢复保险丝5由于过压由低阻状态迅速(毫秒级)变为高阻态，另一支路因输入过压超过晶体管Q3、Q4的限压值(约40V)而被软击穿，热敏电阻PTC因过压而阻值也迅速增大，此回路阻抗几乎接近无穷大，导致V2同相输入端电位急剧拉低，运放比较器U3输出负电位。

作为优选，所述的自恢复保险丝的侦测系统，其还包括LED灯控驱动单元7，连接所述处理器1，所述采样电路4采集所述自恢复保险丝5的偏压差V2，并将偏压差V2与参考电压V1比较，具体地，所述运放比较器U3对偏压差V2与参考电压V1比较，并输出电位信息传递至晶体管Q5，处理器1接收晶体管Q5的电平信息，根据电平信息指令LED灯控驱动单元7工作。所述LED灯控驱动单元7包括双色LED，用以区别显示，判断所述自恢复保险丝5的状态。

具体地，该双色LED包括LED1与LED2，本实施例中，所述LED1、LED2为绿色LED和红色LED。正常测量电流的情况下，自恢复保险丝5工作在低阻状态，运放比较器U3同相输入端偏压差V2侦测到的电位高于参考电压V1电位时，运放比较器U3输出正电位，控制晶体管Q5导通，P1得到低电平信息传递至MCU处理器1，由MCU处理器1识别后直接指令LED灯控驱动单元7LED1工作，即由MCU处理器1控制绿色LED长亮。

当误接入高电压(≥60V)时，一支路中自恢复保险丝5由于过压由低阻状态迅速(毫秒级)变为高阻态，另一支路因输入过压超过晶体管Q3、Q4的限压值(约40V)而被软击穿，热敏电阻PTC因过压而阻值也迅速增大，此回路阻抗几乎接近无穷大，导致同相输入端V2电位急剧拉低，此时运放比较器U3反转输出负电位，控制晶体管Q5截止，P1得到高电平信息传递MCU处理器1，由MCU处理器1识别后直接指令LED灯控驱动单元7对应LED2工作，即由MCU处理器1控制红色LED闪烁报警。当自恢复保险丝5丝恢复成功后，并进入正常时(低阻态)，绿色LED长亮。如果红色LED一直闪烁报警，即表示自恢复保险丝5已断开，需维修。

本发明一种自恢复保险丝的侦测方法，流程图参见图3，其包括：

步骤301，获取公共电压，并对所述公共电压进行分压以得到参考电压；

步骤302，获取自恢复保险丝5的偏压差；

步骤303，比较所述偏压差与参考电压的大小并判断所述自恢复保险丝5的状态；当所述偏压差高于或等于参考电压时，所述自恢复保险丝5为低阻态，当所述偏压差低于参考电压时，所述自恢复保险丝5为高阻态或开路。

所述采样电路4采集所述自恢复保险丝5的偏压差V2，并将偏压差V2与参考电压V1比较，正常测量电流的情况下，自恢复保险丝5工作在低阻状态，同相端偏压差V2侦测到的电位高于参考电压V1电位；当误接入高电压(≥60V)时，一支路中自恢复保险丝5由于过压由低阻状态迅速(毫秒级)变为高阻态或直接断开，偏压差V2同相输入端电位急剧拉低，当偏压差V2低于参考电压时，所述自恢复保险丝5为高阻态或开路。

作为优选，上述自恢复保险丝的侦测方法，包括：通过防高压保护电路6对所述自恢复保险丝5进行过压保护。所述防高压保护电路6包括热敏电阻PTC，晶体管Q3、Q4，所述热敏电阻PTC连接于所述自恢复保险丝5与电阻R10之间，所述晶体管Q3、Q4的集电极连接，并与该晶体管Q3、Q4的基极均连接，所述晶体管Q3的发射极连接热敏电阻PTC，所述晶体管Q4的发射极接公共端。

本发明由热敏电阻PTC和自恢复保险丝5的支路阻抗决定V2同相输入端的电位，当误接入高电压(≥60V)时，一支路中自恢复保险丝5由于过压由低阻状态迅速(毫秒级)变为高阻态，另一支路因输入过压超过晶体管Q3、Q4的限压值(约40V)而被软击穿，热敏电阻PTC因过压而阻值也迅速增大，此回路阻抗几乎接近无穷大，导致V2同相输入端电位急剧拉低，运放比较器U3输出负电位。

作为优选，上述自恢复保险丝的侦测方法，包括：当所述自恢复保险丝5在低阻态时，所述偏压差高于或等于参考电压时，晶体管Q5的基极获取正电位，其集电极输出低电平，P1得到低电平信息传递至处理器1；当所述偏压差低于参考电压时，晶体管Q5的基极获取负电位，其集电极输出高电平，P1得到高电平信息传递至处理器1。

作为优选，上述自恢复保险丝的侦测方法，包括：所述晶体管Q5的集电极输出低电平，所述LED灯控驱动单元7常亮；所述晶体管Q5的集电极输出高电平，所述LED灯控驱动单元7报警。

上述自恢复保险丝的侦测方法，通过所述LED灯控驱动单元7的双色LED区别显示，判断所述自恢复保险丝5的状态，所述双色LED包括LED1和LED2，LED1可以为绿色LED，LED2可以为红色LED。所述自恢复保险丝5在低阻态时，P1得到低电平信息传递至MCU处理器1后，由MCU处理器1控制LED灯控驱动单元7对应绿色LED常亮；所述自恢复保险丝5为高阻态或开路时，偏压差V2同相输入端电位急剧拉低，此时运放比较器U3反转输出负电位，控制晶体管Q5截止，P1得到高电平信息传递MCU处理器1，由MCU处理器1LED灯控驱动单元7对应红色LED闪烁报警；该自恢复保险丝5由高阻态恢复至低阻态时，LED灯控驱动单元7对应绿色LED常亮，该自恢复保险丝5为开路时，LED灯控驱动单元7对应红色LED持续闪烁。

本发明一种测量仪表，其包括上述的自恢复保险丝的侦测系统，能够及时将自恢复保险丝5变化信息传递给MCU处理器1，以驱动LED灯控驱动单元7发出“变光”提示，以指导用户正确使用测量仪表。具体地，采用上述侦测系统针对仪表过压、误测电压等不正确的操作引起的故障，能及时告知使用者，通过绿灯通行、红灯停止的规则，提示正在使用过程中的产品的工作状态，同时可规避使用者习惯性的大意操作机率,而因操作不当造成的产品损坏。红灯闪烁时，表示用户不能继续作电流功能测试，用户需要等待自恢复保险丝5恢复到正常工作状态(低阻态)。当自恢复保险丝5管恢复成功后，并进入正常时(低阻态)，绿色灯长亮。表示用户可继续正常操作进行电流测量。如果红灯一直闪烁报警，即表示自恢复保险丝5已断开，需维修。

作为优选，上述的一种测量仪表，其还包括电流档位切换电路，位于所述自恢复保险丝5与所述处理器1之间，所述电流档位切换电路包括电流档位开关S1，量程选择开关S2、S3，电阻R2、R3、R5，二极管D6、D7、D8、D9、D10，所述电流档位开关S1通过量程选择开关S2和电阻R2连接处理器，所述量程选择开关S3通过电阻R3连接处理器，所述量程选择开关S2与S3之间连接电阻R5，所述电阻R3与电阻R2、R5并联，所述二极管D6的阳极连接二极管D10的阴极，所述二极管D6的阳极接公共端，所述二极管D6的阴极分别连接二极管D8的阴极和二极管D9的阳极，所述二极管D9的阴极分别连接二极管D7、D10的阳极，所述二极管D7的阴极连接二极管D8的阳极，所述电流档位开关S1连接二极管D8的阳极。通过该电流档位切换电路可根据实际测量情况切换不同档位值，具体地，无论测量仪表置于任意档位，都可通过所述自恢复保险丝的侦测系统侦测内部自恢复保险丝5的状态。

本发明设计简单，设置自恢复保险丝的侦测系统，自动检测自恢复保险丝由高阻至低阻的变化状况，然后通过采样电路处理，并判断自恢复保险丝是否完全恢复或未恢复状态。具有过压、误测电压等不正确的操作引起的故障，能及时告知使用者，提示正在使用过程中的自恢复保险丝的工作状态，同时可规避使用者习惯性的大意操作机率。无须预估等待时间，有效利用时间资源。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术手段和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。故凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明之形状、构造及原理所作的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种自恢复保险丝的侦测系统，其特征在于，包括处理器以及过压检测电路，所述处理器的公共端连接所述过压检测电路的公共端，用以向所述过压检测电路的公共端提供公共电压，所述过压检测电路包括：第一分压电路、第二分压电路、采样电路，所述第一分压电路连接所述过压检测电路的公共端用以将所述公共电压分压后得到参考电压，所述采样电路的反相输入端连接所述第一分压电路以获取所述参考电压，所述采样电路的正相输入端、第二分压电路、自恢复保险丝以及所述过压检测电路的公共端依次连接；

所述过压检测电路还包括：晶体管Q5以及电阻R8，所述晶体管Q5的基极连接所述采样电路的输出端，该晶体管Q5的发射极接地，其集电极连接所述处理器，电阻R8连接于所述晶体管Q5的集电极以及电源VDD之间；

所述第一分压电路包括：电阻R6、R7，电阻R6及R7均连接所述采样电路的反相输入端，电阻R6的另一端接地，电阻R7的另一端连接所述过压检测电路的公共端，所述第二分压电路包括：电阻R9、R10，电阻R9及R10均连接所述采样电路的正相输入端，电阻R9的另一端接地，电阻R10的另一端连接所述自恢复保险丝；

所述过压检测电路还包括：连接于所述第二分压电路与自恢复保险丝之间的防高压保护电路，所述防高压保护电路包括热敏电阻PTC，晶体管Q3、Q4，所述热敏电阻PTC连接于所述自恢复保险丝与电阻R10之间，所述晶体管Q3、Q4的集电极连接，并与该晶体管Q3、Q4的基极均连接，所述晶体管Q3的发射极连接热敏电阻PTC，所述晶体管Q4的发射极接公共电压；

还包括LED灯控驱动单元，连接所述处理器，所述LED灯控驱动单元包括双色LED。

2.一种由权利要求1所述自恢复保险丝的侦测系统实施的自恢复保险丝的侦测方法，其特征在于，包括：

获取公共电压，并对所述公共电压进行分压以得到参考电压；

获取自恢复保险丝的偏压差；

比较所述偏压差与参考电压的大小并判断所述自恢复保险丝的状态；当所述偏压差高于或等于参考电压时，所述自恢复保险丝为低阻态，当所述偏压差低于参考电压时，所述自恢复保险丝为高阻态或开路。

3.根据权利要求2所述的自恢复保险丝的侦测方法，其特征在于，通过防高压保护电路对所述自恢复保险丝进行过压保护。

4.根据权利要求3所述的自恢复保险丝的侦测方法，其特征在于，当所述偏压差高于或等于参考电压时，晶体管Q5的基极获取正电位，其集电极输出低电平；当所述偏压差低于参考电压时，晶体管Q5的基极获取负电位，其集电极输出高电平。

5.根据权利要求4所述的自恢复保险丝的侦测方法，其特征在于，所述晶体管Q5的集电极输出低电平，所述LED灯控驱动单元常亮；所述晶体管Q5的集电极输出高电平，所述LED灯控驱动单元报警。

6.一种测量仪表，其特征在于，包括如权利要求1所述的自恢复保险丝的侦测系统。