CN109950881B - 一种可嵌入型设备预检保护电路 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种可嵌入型设备预检保护电路，包括预检控制电路和开关切换电路；开机时，预检电压部分电流通过开关切换电路流经负载和第十五电阻R15，若负载发生短路或漏电故障，预检控制电路中第一运算放大器U1正相输入端检测的电压低于反相输入端检测的电压，则输出端输出低电平，开关切换电路部分不工作，则负载不启动，从而保护负载。当负载无短路或漏电故障，运算放大器正相输入端输入高电平，高于反相输入端，输出端输出高电平，开关切换电路工作，连通负载供电电路给负载供电，可正常工作。能够实现在使用设备之前，实现设备的故障安全检测，且能够嵌入用电设备内部。
Description
技术领域
本发明涉及电子线路领域，特别涉及一种可嵌入型设备预检保护电路。
背景技术
现有电子设备或电力设备在使用时无使用前检测步骤，若存在短路或漏电现象，直接开启设备对设备和使用人员造成的伤害都是十分危险的。
发明内容
本发明提供了一种可嵌入型设备预检保护电路，具有能够实现设备使用前的安全检测的特点。
根据本发明提供的一种可嵌入型设备预检保护电路，包括预检控制电路和开关切换电路；其中，
所述预检控制电路包括第一运算放大器U1；所述第一运算放大器U1，正相输入端通过第十电阻R10与电压采集端IN1相连，反相输入端与电源VCC相连，电源连接端与电源VCC相连且与输出端之间连接有第九电阻R9；
所述开关切换电路包括第一电磁继电器T1，设置于负载电路与负载供电电路之间；所述第一继电器T1包括第一切换开关K1、第二切换开关K2、电源连接端和接地端；所述第一切换开关K1，包括第一动端和第一不动端，所述第一动端连接到负载电路的正极输入端口，第一不动端包括正相常闭端和正相常开端，所述正相常开端连接到负载供电电路的正极输出接口，所述正相常闭端通过第十五电阻R15连接到预检电压；所述第二切换开关K2，包括第二动端和第二不动端，所述第二动端连接到负载电路的负极输入接口，所述第二不动端包括负相常闭端和负相常开端，所述负相常开端连接到负载供电电路的负极输出接口，所述负相常闭端通过第十六电阻R16连接到地；所述第一电磁继电器T1的电源连接端连接到预检电压，且连接到第一二极管D1的负极；所述第一电磁继电器T1的接地端连接到第一二极管D1的正极；
所述电压采集端IN1连接于所述正相常开端与第十五电阻R15之间；
所述开关切换电路还包括第八NPN三极管Q8和第九单向可控硅Q9；所述第八NPN三极管Q8，集电极通过延时电路连接到预检电压，基极通过第二十二电阻R22连接到第一运算放大器U1的输出端OUTK且通过第二十三电阻R23连接到地，发射极通过第十九电阻R19连接到第九单向可控硅Q9的基极；所述第九单向可控硅Q9，基极连接到所述第一电磁继电器T1的接地端，发射极接地。
所述第一运算放大器U1的反相输入端通过第一滑动变阻器R13和第十二电阻R12连接到电源VCC；所述第一滑动变阻器R13的滑动端连接到第一运算放大器U1的反相输入端。
还包括过流控制电路，包括电流检测芯片T4、第二运算放大电路U2、第二NPN三极管Q2、第一NPN三极管Q1和第二电磁继电器T2；所述电流检测芯片T4，两个采集输入端连接负载电路的正极输入端对负载电路的输入电流进行采集，输出端通过第二电阻R2连接到第二运算放大器U2的正相输入端；所述第二运算放大器U2，反相输入端与电源VCC相连，输出端通过第一电阻R1连接到电源VCC且通过第四电阻R4连接到第二NPN三极管Q2的基极；所述第二NPN三极管Q2，基极通过第七电阻R7连接到地，集电极连接到电源VCC，发射极通过第八电阻R8连接到第一NPN三极管Q1的基极；所述第一NPN三极管Q1的发射极连接到地，集电极连接到第二电磁继电器T2的电磁控制端；所述第二电磁继电器T2包括第三切换开关K3；所述第三切换开关K3，动端连接电源VCC，常闭端连接预置电压，常开端悬空；所述电源VCC通过动端与常闭端的接触连通提供预置电压。
所述第二运算放大器U2的反相输入端通过第二滑动变阻器R5和第三电阻R3连接到电源VCC；所述第二滑动变阻器R5的滑动端连接到第二运算放大器U2的反相输入端。
还包括警报电路和警报信号触发电路；所述警报信号触发电路包括第三NPN三极管Q3；所述第三NPN三极管Q3，基极通过第十一电阻R11与第一运算放大器U1的输出端相连，集电极通过第六电阻R6连接到电源VCC，发射极接地；
所述警报电路包括警报装置和警报控制电路，所述警报控制电路包括第十NPN三极管Q10、第六NPN三极管Q6和第三电磁继电器T3；所述第十NPN三极管Q10，基极通过第二十四电阻R24与第三NPN三极管Q3的集电极相连，集电极连接电源VCC，发射极通过第二十电阻R20与第六NPN三极管Q6的基极相连；所述第六NPN三极管Q6，集电极通过延时电路连接到电源VCC，发射极连接到第三电磁继电器T3的电磁控制端；所述第三电磁继电器T3包括第四切换开关K4，所述第四切换开关K4的常闭端悬空，常开端通过第17电阻R17连接到地；所述警报装置的正极连接电源VCC，负极连接第四切换开关K4的动端。
所述警报装置声音警报装置和光警报装置。
所述声音警报装置和光警报装置并联。
所述延时电路包括NPN三极管，NPN三极管的基极通过极性电容接地，集电极接延时电路输入端，发射极接延时电路输出端，集电极和基极之间连接有电阻。
与现有技术相比，本发明技术方案能够实现在使用设备之前实现设备的故障安全检测。
附图说明
图1为本发明其中一实施例的预检控制电路结构示意图。
图2为本发明其中一实施例的开关切换电路结构示意图。
图3为本发明其中一实施例的过流控制电路结构示意图。
图4为本发明其中一实施例的警报电路结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本说明书(包括摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
根据本发明提供的一种可嵌入型设备预检保护电路，包括预检控制电路和开关切换电路；其中，
如图1所示，作为本发明的一个实施例，所述预检控制电路包括第一运算放大器U1；所述第一运算放大器U1，正相输入端通过第十电阻R10与电压采集端IN1相连，反相输入端与电源VCC相连，电源连接端与电源VCC相连且与输出端之间连接有第九电阻R9；
如图2所示，作为本发明的一个实施例，所述开关切换电路包括第一电磁继电器T1，设置于负载电路与负载供电电路之间；所述第一继电器T1包括第一切换开关K1、第二切换开关K2、电源连接端和接地端；所述第一切换开关K1，包括第一动端和第一不动端，所述第一动端连接到负载电路的正极输入端口，第一不动端包括正相常闭端和正相常开端，所述正相常开端连接到负载供电电路的正极输出接口，所述正相常闭端通过第十五电阻R15连接到预检电压；所述第二切换开关K2，包括第二动端和第二不动端，所述第二动端连接到负载电路的负极输入接口，所述第二不动端包括负相常闭端和负相常开端，所述负相常开端连接到负载供电电路的负极输出接口，所述负相常闭端通过第十六电阻R16连接到地；所述第一电磁继电器T1的电源连接端连接到预检电压，且连接到第一二极管D1的负极；所述第一电磁继电器T1的接地端连接到第一二极管D1的正极；
所述电压采集端IN1连接于所述正相常开端与第十五电阻R15之间；
所述开关切换电路还包括第八NPN三极管Q8和第九单向可控硅Q9；所述第八NPN三极管Q8，集电极通过延时电路连接到预检电压，基极通过第二十二电阻R22连接到第一运算放大器U1的输出端OUTK且通过第二十三电阻R23连接到地，发射极通过第十九电阻R19连接到第九单向可控硅Q9的基极；所述第九单向可控硅Q9，基极连接到所述第一电磁继电器T1的接地端，发射极接地。
所述预检控制电路中，向第一运算放大器U1的同相端输入一个信号，将其与反相端的参考电压进行对比，若同相端的电压高于反相端，则第一运算放大器U1输出高电平。所述开关切换电路中，由延时电路连接第八NPN三极管Q8并向其集电极输入一个高电平信号，当第一运算放大器U1的输出高电平时，则第八NPN三极管Q8的基极输入一个高电平信号，三极管导通，经由电阻连接到第九单向可控硅Q9，使得第九单向可控硅Q9基极为高电平导通，从而使预置电压通过继电器线圈产生磁性，第一切换开关K1和第二切换开关K2切换至常开端。
开机时，预检电压部分电流通过开关切换电路流经负载和第十五电阻R15，若负载发生短路或漏电故障，则负载上分得的电压较小，预检控制电路中运算放大器U1正相输入端检测的电压低于反相输入端检测的电压，则输出端输出低电平。开关切换电路部分的第八NPN三极管Q8和第九单向可控硅Q9不导通，不给第一电磁继电器T1线圈提供电流，则开关切换电路不工作，此时开关切换电路不连通负载供电电路供电，则负载不启动，从而保护负载。当负载无短路或漏电故障，运算放大器正相输入端输入电平高于反相输入端，输出端输出高电平，开关切换电路工作连通负载供电电路给负载供电，可正常工作。能够实现在使用设备之前，实现设备的故障安全检测，且能够嵌入用电设备内部。
作为本发明的一种实施例，所述预置电压为12V。
作为本发明的一种实施方式，所述第一运算放大器U1的反相输入端通过第一滑动变阻器R13和第十二电阻R12连接到电源VCC；所述第一滑动变阻器R13的滑动端连接到第一运算放大器U1的反相输入端。通过调节第一滑动变阻器R13接入第一运算放大器U1反相输入端的电阻值，能够调节第一运算放大器反相输入端的输入参考电压。
作为本发明的一种实施方式，还包括过流控制电路，如图3所示，包括电流检测芯片T4、第二运算放大电路U2、第二NPN三极管Q2、第一NPN三极管Q1和第二电磁继电器T2；所述电流检测芯片T4，两个采集输入端连接负载电路的正极输入端对负载电路的输入电流进行采集，输出端通过第二电阻R2连接到第二运算放大器U2的正相输入端；所述第二运算放大器U2，反相输入端与电源VCC相连，输出端通过第一电阻R1连接到电源VCC且通过第四电阻R4连接到第二NPN三极管Q2的基极；所述第二NPN三极管Q2，基极通过第七电阻R7连接到地，集电极连接到电源VCC，发射极通过第八电阻R8连接到第一NPN三极管Q1的基极；所述第一NPN三极管Q1的发射极连接到地，集电极连接到第二电磁继电器T2的电磁控制端；所述第二电磁继电器T2包括第三切换开关K3；所述第三切换开关K3，动端连接电源VCC，常闭端连接预置电压，常开端悬空；所述电源VCC通过动端与常闭端的接触连通提供预置电压。
所述过流控制电路中，将电流检测芯片的输入端连接接线端子，并向接线端子输入一个电流，在此过程中芯片输出端口产生一个线性的电压量输入至第二运算放大器，当同相端电压高于反相端的预置电压时，则第二运算放大器输出高电平。
负载运行过程中，发生短路漏电情况时，电流检测芯片检测到电流过大，则输出电压较高，第二运算放大器同相端检测电压高于反相端检测电压，输出端输出高电平，使第二电磁继电器T2工作，从而使第一电磁继电器T1的供电切断，保护负载及人员安全。能够实现在设备运转过程中的保护，且嵌入用电设备内部，监控设备运行信息，替代当前的设备安全保险。
所述第二运算放大器U2的反相输入端通过第二滑动变阻器R5和第三电阻R3连接到电源VCC；所述第二滑动变阻器R5的滑动端连接到第二运算放大器U2的反相输入端。
作为本发明的一个实施例，还包括警报电路和警报信号触发电路；如图1所示，所述警报信号触发电路包括第三NPN三极管Q3；所述第三NPN三极管Q3，基极通过第十一电阻R11与第一运算放大器U1的输出端相连，集电极通过第六电阻R6连接到电源VCC，发射极接地；
如图4所示，所述警报电路包括警报装置和警报控制电路，所述警报控制电路包括第十NPN三极管Q10、第六NPN三极管Q6和第三电磁继电器T3；所述第十NPN三极管Q10，基极通过第二十四电阻R24与第三NPN三极管Q3的集电极相连，集电极连接电源VCC，发射极通过第二十电阻R20与第六NPN三极管Q6的基极相连；所述第六NPN三极管Q6，集电极通过延时电路连接到电源VCC，发射极连接到第三电磁继电器T3的电磁控制端；所述第三电磁继电器T3包括第四切换开关K4，所述第四切换开关K4的常闭端悬空，常开端通过第17电阻R17连接到地；所述警报装置的正极连接电源VCC，负极连接第四切换开关K4的动端。
在警报电路中，由延时电路连接三极管集电极并向三极管集电极输入一个高电平信号，则三极管导通，高电平信号输入至发光二极管和电磁继电器，电磁继电器产生磁性使开关切换至另一电路，此时警报装置工作。
开机时，预检电压部分电流通过开关切换电路流经负载和第十五电阻R15，若负载发生短路或漏电故障，则负载上分得的电压较小，预检控制电路中运算放大器U1正相输入端检测的电压高于反相输入端检测的电压，则输出端输出高电平，此时警报电路接入开始工作，发出声光报警。当负载无短路或漏电故障，可正常工作，运算放大器正相输入端输入低电平，反相输入端输入高电平，输出端输出低电平，此时警报电路不工作。
作为本发明的一个实施方式，如图4所示，所述警报装置声音警报装置和光警报装置。
作为发明的一个实施方式，如图4所示，所述声音警报装置(如蜂鸣器)和光警报装置(如发光二极管)并联。
发明的一个实施方式，如图2和图4所示，所述延时电路包括NPN三极管，NPN三极管的基极通过极性电容接地，集电极接延时电路输入端，发射极接延时电路输出端，集电极和基极之间连接有电阻。
作为本发明的一种实施方式，所述电流检测芯片采用型号为ACS712的芯片，运算放大器采用型号为NE5532的运算放大器。
Claims (6)
1.一种可嵌入型设备预检保护电路，其特征在于，包括预检控制电路和开关切换电路；其中，
所述预检控制电路包括第一运算放大器U1；所述第一运算放大器U1，正相输入端通过第十电阻R10与电压采集端IN1相连，反相输入端与电源VCC相连，电源连接端与电源VCC相连且与输出端之间连接有第九电阻R9；
所述开关切换电路包括第一电磁继电器T1，设置于负载电路与负载供电电路之间；所述第一继电器T1包括第一切换开关K1、第二切换开关K2、电源连接端和接地端；所述第一切换开关K1，包括第一动端和第一不动端，所述第一动端连接到负载电路的正极输入端口，第一不动端包括正相常闭端和正相常开端，所述正相常开端连接到负载供电电路的正极输出接口，所述正相常闭端通过第十五电阻R15连接到预检电压；所述第二切换开关K2，包括第二动端和第二不动端，所述第二动端连接到负载电路的负极输入接口，所述第二不动端包括负相常闭端和负相常开端，所述负相常开端连接到负载供电电路的负极输出接口，所述负相常闭端通过第十六电阻R16连接到地；所述第一电磁继电器T1的电源连接端连接到预检电压，且连接到第一二极管D1的负极；所述第一电磁继电器T1的接地端连接到第一二极管D1的正极；
所述电压采集端IN1连接于所述正相常开端与第十五电阻R15之间，使得开机时，预检电压部分电流通过开关切换电路流经负载和第十五电阻R15，若负载发生短路或漏电故障，则负载上分得的电压较小，预检控制电路中运算放大器U1正相输入端检测的电压低于反相输入端检测的电压，则输出端输出低电平；开关切换电路部分的第八NPN三极管Q8和第九单向可控硅Q9不导通，不给第一电磁继电器T1线圈提供电流，则开关切换电路不工作，此时开关切换电路不连通负载供电电路供电，则负载不启动，从而保护负载；
所述开关切换电路还包括第八NPN三极管Q8和第九单向可控硅Q9；所述第八NPN三极管Q8，集电极通过延时电路连接到预检电压，基极通过第二十二电阻R22连接到第一运算放大器U1的输出端OUTK且通过第二十三电阻R23连接到地，发射极通过第十九电阻R19连接到第九单向可控硅Q9的基极；所述第九单向可控硅Q9，基极连接到所述第一电磁继电器T1的接地端，发射极接地；
还包括过流控制电路，包括电流检测芯片T4、第二运算放大电路U2、第二NPN三极管Q2、第一NPN三极管Q1和第二电磁继电器T2；所述电流检测芯片T4，两个采集输入端连接负载电路的正极输入端对负载电路的输入电流进行采集，输出端通过第二电阻R2连接到第二运算放大器U2的正相输入端；所述第二运算放大器U2，反相输入端与电源VCC相连，输出端通过第一电阻R1连接到电源VCC且通过第四电阻R4连接到第二NPN三极管Q2的基极；所述第二NPN三极管Q2，基极通过第七电阻R7连接到地，集电极连接到电源VCC，发射极通过第八电阻R8连接到第一NPN三极管Q1的基极；所述第一NPN三极管Q1的发射极连接到地，集电极连接到第二电磁继电器T2的电磁控制端；所述第二电磁继电器T2包括第三切换开关K3；所述第三切换开关K3，动端连接电源VCC，常闭端连接预置电压，常开端悬空；所述电源VCC通过动端与常闭端的接触连通提供预置电压；
还包括警报电路和警报信号触发电路；所述警报信号触发电路包括第三NPN三极管Q3；所述第三NPN三极管Q3，基极通过第十一电阻R11与第一运算放大器U1的输出端相连，集电极通过第六电阻R6连接到电源VCC，发射极接地；
所述警报电路包括警报装置和警报控制电路，所述警报控制电路包括第十NPN三极管Q10、第六NPN三极管Q6和第三电磁继电器T3；所述第十NPN三极管Q10，基极通过第二十四电阻R24与第三NPN三极管Q3的集电极相连，集电极连接电源VCC，发射极通过第二十电阻R20与第六NPN三极管Q6的基极相连；所述第六NPN三极管Q6，集电极通过延时电路连接到电源VCC，发射极连接到第三电磁继电器T3的电磁控制端；所述第三电磁继电器T3包括第四切换开关K4，所述第四切换开关K4的常闭端悬空，常开端通过第17电阻R17连接到地；所述警报装置的正极连接电源VCC，负极连接第四切换开关K4的动端。
2.根据权利要求1所述的可嵌入型设备预检保护电路，其特征在于，所述第一运算放大器U1的反相输入端通过第一滑动变阻器R13和第十二电阻R12连接到电源VCC；所述第一滑动变阻器R13的滑动端连接到第一运算放大器U1的反相输入端。
3.根据权利要求2所述的可嵌入型设备预检保护电路，其特征在于，所述第二运算放大器U2的反相输入端通过第二滑动变阻器R5和第三电阻R3连接到电源VCC；所述第二滑动变阻器R5的滑动端连接到第二运算放大器U2的反相输入端。
4.根据权利要求1所述的可嵌入型设备预检保护电路，其特征在于，所述警报装置声音警报装置和光警报装置。
5.根据权利要求4所述的可嵌入型设备预检保护电路，其特征在于，所述声音警报装置和光警报装置并联。
6.根据权利要求1所述的可嵌入型设备预检保护电路，其特征在于，所述延时电路包括NPN三极管，NPN三极管的基极通过极性电容接地，集电极接延时电路输入端，发射极接延时电路输出端，集电极和基极之间连接有电阻。
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