CN113067348A - 一种智能电压保护装置及应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能电压保护装置，包括自耦变压器本体，自耦变压器本体的调节手柄安装有电机减速调节机构，还具有整流电路、电桥电路、第一触发电路和第二触发电路；第一整流电路、电桥电路、第一触发电路和第二触发电路、自耦变压器本体安装在外壳内并电性连接；一种智能电压保护装置的应用方法分为四个步骤。本发明当电桥电路的两端比对点电压平衡时不输出控制信号；当输入的电源过低时，电桥电路会控制第二触发电路工作，自耦变压器本体的调节手柄向右转动其输出电压慢慢变高；当输入的电源过高时，电桥电路会控制第一触发电路工作，自耦变压器本体的调节手柄向左转动其输出电压慢慢变低。还包括一种应用方法。本发明能有效保证输出电源稳定，并因分离元件少减少了故障率。

Description

一种智能电压保护装置及应用方法

技术领域

本发明涉及稳压设备及应用方法技术领域，特别是一种智能电压保护装置及应用方法。

背景技术

电压保护装置(稳压设备)是一种在电压不稳的区域，以及发电机配套使用的一种较为广泛的设备。现有的电压保护装置一般存在成本高、分离元器件多(相应出现故障的机率增多)的问题，因此其应用还存在局限性。基于上述，提供一种使用成本低、所使用的元器件少，尽可能减少故障的电压保护装置及应用方法显得尤为必要。

发明内容

为了克服电压保护装置存在的成本高、分离元件多、相应增加了故障机率的弊端，本发明提供了基于自耦变压器本体，分离元件少、成本低，应用中在相关电路作用下能有效保证输出电源的稳定，并由于分离元件少减少了故障几率的一种智能电压保护装置及应用方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种智能电压保护装置，包括自耦变压器本体，其特征在于自耦变压器本体的调节手柄安装有电机减速调节机构，还具有整流电路、电桥电路、第一触发电路和第二触发电路；所述第一整流电路、电桥电路、第一触发电路和第二触发电路、自耦变压器本体安装在外壳内；所述电桥电路包括稳压二极管、电阻、可调电阻、NPN三极管、PNP三极管，稳压二极管、电阻、可调电阻、NPN三极管、PNP三极管之间电性连接；所述第一触发电路包括电阻、二极管、NPN三极管和继电器，电阻、二极管、NPN三极管和继电器之间电性连接；所述第二触发电路包括电阻、二极管、PNP三极管和继电器，电阻、二极管、PNP三极管和继电器之间电性连接；所述自耦变压器本体电源输入端和交流电源两极分别电性连接，整流电路的电源输入端和自耦变压器的电源输出两端分别电性连接，整流电路的第一路电源输出端和电桥电路电源输入端分别电性连接，整流电路的第二路电源输出端和电桥电路信号电源输入端及第一触发电路电源输入端、第二触发电路电源输入端分别电性连接；所述电桥电路的两路信号输出端和第一触发电路信号输入端、第二触发电路信号输入端分别电性连接；所述第一触发电路电源输出端及第二触发电路电源输出端和电机减速机构的正负及负正两极电源输入端分别电性连接。

进一步地，所述整流电路包括电源变压器、整流桥堆、电解电容，电源变压器、整流桥堆、电解电容之间电性连接，电解电容、整流桥堆各有两只，电源变压器其中一个次级绕组两端和其中一只整流桥堆的电源输入两端分别连接，其中一只整流桥堆的电源输出两端和第一只电解电容正负两极分别连接，电源变压器的另外一个次级绕组两端和另外一只整流桥堆的电源输入两端分别连接，另外一只整流桥堆的电源输出两端和第二只电解电容正负两极分别连接。

进一步地，所述电桥电路中，电阻有四只，稳压二极管负极和第一只电阻一端、PNP三极管发射极、NPN三极管发射极连接，第一只电阻另一端和第二只电阻一端连接，第二只电阻另一端和可调电阻一端连接，可调电阻另一端和第三只电阻一端连接，第三只电阻另一端和稳压二极管正极连接，可调电阻滑动触点端和第四只电阻一端连接，第四只电阻另一端和NPN三极管及PNP三极管基极连接。

进一步地，所述第一触发电路中，电阻一端和二极管正极连接，二极管负极和NPN三极管基极连接，NPN三极管集电极和继电器负极电源输入端连接，继电器正极控制电源输入端和正极电源输入端连接，NPN三极管发射极和继电器负极控制电源输入端连接。

进一步地，所述第二触发信路中，电阻一端和二极管负极连接，二极管正极和PNP三极管基极连接，PNP三极管集电极和继电器正极电源输入端连接，继电器正极控制电源输入端和PNP三极管发射极连接，继电器负极控制电源输入端及负极电源输入端连接。

一种智能电压保护装置的应用方法，其特征在于分为如下步骤，步骤一：整流电路为第一触发电路、第二触发电路、电桥电路提供工作所需直流电源；步骤二：电桥电路实时监测电源的电压高低变化，在供电电源电压低时输出第二路触发信号到第二触发电路，在供电电源电压高时输出第一触发电路信号到第一触发电路；步骤三：电源过低第二触发电路工作时控制电机减速机构的动力输出轴顺时针转动，并带动自耦变压器的调节手柄向右转动；步骤四：电源过高第一触发电路工作时控制电机减速机构的动力输出轴逆时针转动，并带动自耦变压器的调节手柄向左转动。

进一步地，所述电机减速机构带动自耦变压器的调节手柄向右转动时，自耦变压器的输出电压变高，电机减速机构带动自耦变压器的调节手柄向左转动时，自耦变压器的输出电压变低。

本发明有益效果是：本发明适用于家庭或工业生产，整流电路工作时为第一触发电路、第二触发电路及电桥电路提供工作所需直流电源，工作时，当电桥电路的两端比对点电压平衡时，电桥电路不输出控制信号，那么自耦变压器本体的电源输出端保持当前电压输出；当输入的220V电源过低时，电桥电路会控制第二触发电路工作，于是第二触发电路控制电机减速机构带动自耦变压器本体的调节手柄向右转动其输出电压慢慢变高；当输入的220V电源过高时，电桥电路会控制第一触发电路工作，于是第一触发电路控制电机减速机构带动自耦变压器本体的调节手柄向左转动其输出电压慢慢变低。通过上述，本发明能有效保证输出电源的稳定，并由于采用的分离元件少减少了故障几率。基于上述，所以本发明具有好的应用前景。

附图说明

以下结合附图和实施例将本发明做进一步说明。

图1是本发明框图示意。

图2是本发明电路图。

具体实施方式

图1、2所示，一种智能电压保护装置，包括自耦变压器本体，自耦变压器本体的调节手柄安装有电机减速调节机构，电机减速调节机构的动力输出轴和调节手柄安装在一起，电机减速机构的动力输出轴转动时能带动调节手柄转动，还具有整流电路、电桥电路、第一触发电路和第二触发电路；所述第一整流电路、电桥电路、第一触发电路和第二触发电路安装在电路板上，电路板和自耦变压器本体安装在外壳内；所述电桥电路包括稳压二极管VZ、电阻R1、R2、R3、R4，可调电阻RP，NPN三极管Q2，PNP三极管Q2；稳压二极管VZ、电阻R1、R2、R3、R4，可调电阻RP，NPN三极管Q2，PNP三极管Q2之间经电路板布线连接；所述第一触发电路包括电阻R5、二极管VD1、NPN三极管Q3和继电器K1，电阻R5、二极管VD1、NPN三极管Q3和继电器K1之间经电路板布线连接；所述第二触发电路包括电阻R6、二极管VD2、PNP三极管Q4和继电器K2，电阻R6、二极管VD2、PNP三极管Q4和继电器K2之间经电路板布线连接；

图1、2所示，整流电路包括电源变压器T1、整流桥堆A1及A2、电解电容C1及C，电源变压器T1、整流桥堆A1及A2、电解电容C1及C之间经电路板布线连接，电解电容、整流桥堆各有两只，电源变压器T1其中一个次级绕组U2两端和其中一只整流桥堆A2的电源输入两端1及2脚分别连接，其中一只整流桥堆A2的电源输出两端3及4脚和第一只电解电容C1正负两极分别连接，电源变压器T1的另外一个次级绕组两端U3和另外一只整流桥堆A1的电源输入两端1及2脚分别连接，另外一只整流桥堆A1的电源输出两端3及4脚和第二只电解电容C正负两极分别连接。电桥电路中，电阻有四只，稳压二极管VZ负极和第一只电阻R1一端、PNP三极管Q1发射极、NPN三极管Q2发射极连接，第一只电阻R1另一端和第二只电阻R2一端连接，第二只电阻R2另一端和可调电阻RP一端连接，可调电阻RP另一端和第三只电阻R3一端连接，第三只电阻R3另一端和稳压二极管VZ正极连接，可调电阻RP滑动触点端和第四只电阻R4一端连接，第四只电阻R4另一端和NPN三极管Q2及PNP三极管Q1基极连接。第一触发电路中，电阻R5一端和二极管VD1正极连接，二极管VD1负极和NPN三极管Q3基极连接，NPN三极管Q3集电极和继电器K1负极电源输入端连接，继电器K1正极控制电源输入端和正极电源输入端连接，NPN三极管Q3发射极和继电器K1负极控制电源输入端连接。第二触发信路中，电阻R6一端和二极管VD2负极连接，二极管VD2正极和PNP三极管Q4基极连接，PNP三极管Q4集电极和继电器K2正极电源输入端连接，继电器K2正极控制电源输入端和PNP三极管Q4发射极连接，继电器K2负极控制电源输入端及负极电源输入端连接。

图1、2所示，自耦变压器本体T2电源输入端和交流220V电源两极分别经导线连接。整流电路的电源输入端电源变压器T1的初级绕组U1两端和自耦变压器T2的电源输出两端分别经导线连接。整流电路的第一路电源输出端电解电容C的正负两极和电桥电路电源输入端电阻R2一端及稳压二极管VZ的正极分别经导线连接，整流电路的第二路电源输出端电解电容C1的正负两极和电桥电路信号电源输入端NPN三极管Q2集电极、PNP三极管Q1集电极及第一触发电路电源输入端继电器K1正极电源输入端及NPN三极管Q3发射极、第二触发电路电源输入端PNP三极管Q4发射极及继电器K2负极电源输入端分别经导线连接。电桥电路的两路信号输出端PNP三极管Q1发射极、NPN三极管Q2发射极和第一触发电路信号输入端电阻R5另一端、第二触发电路信号输入端电阻R6另一端分别经导线连接。所述第一触发电路电源输出端继电器K1两个常开触点端及第二触发电路电源输出端K2两个常开触点端和电机减速机构M的正负及负正两极电源输入端分别经导线连接。

图1、2所示，交流220V左右电源进入自耦变压器T2的电源输入两端后，自耦变压器T2的电源输出两端会输出变压后交流电源进入整流电路的变压器T1电源输入两端(自耦变压器T2电源输出端并输出电源到负载)，进而电源变压器T1第一个次级绕组U2会输出10V左右交流电源进入整流桥堆A2的1及2脚，于是，整流桥堆A2的3及4脚(电解电容C1起到滤波作用)会输出直流电源进入电桥电路的NPN三极管Q2及PNP三极管Q1的集电极、单独为NPN三极管Q2及PNP三极管Q1供电(同时整流桥堆A2输出的电源进入第一及第二触发电路的电源输入端，第一及第二触发电路处于得电工作状态)。电源变压器T1第二个次级绕组U3会输出30V左右交流电源进入整流桥堆A1的1及2脚，于是，整流桥堆A1的3及4脚(电解电容C起到滤波作用)会输出直流电源进入电桥电路，于是电桥电路处于得电工作状态。本发明电桥电路中，NPN三极管Q2及PNP三极管Q1组成直流放大子电路，电阻R1、R2、R3、R4及可调电阻RP、稳压二极管VZ组成电桥平衡子电路。电路中，A点(电阻R1和稳压二极管VZ负极之间)、B点(可调电阻RP滑动触点端和电阻R4)之间的电位随交流电源(自耦变压器T2输出的电源)的波动而变化，生产中技术人员调节可调电阻RP的电阻值、自耦变压器T2输出到负载及变压器T1的电源电压稳定在220V时，A、B点之间电位差为零，此时电桥平衡子电路处于平衡状态，NPN三极管Q2及PNP三极管Q1基极无偏压处于截止状态，第一及二触发电路均不会得电工作，电机减速机构M也就不会得电工作。

图1、2所示，电桥平衡子电路中，由于稳压二极管VZ两端电压恒定，使A点电位不变，当自耦变压器T2输入交流电源发生变化升高、导致变压器T1第二个次级绕组U3输出电源升高时，此刻B点电位会升高，进而NPN三极管Q2的基极获得合适正向偏压导通其发射极输出高电平经电阻R5降压限流、二极管VD1单向导通进入NPN三极管Q3的基极，NPN三极管Q3导通集电极输出低电平进入继电器K1的负极电源输入端，继电器K1得电吸合其两个控制电源输入端和两个常开触点端分别闭合。由于，继电器K1两个常开触点端和电机减速机构的M的正负两极电源输入端分别连接，所以此刻电机减速机构M得电工作后其动力输出轴会带动自耦变压器本体T2的调节手柄慢慢向左调节一定角度，这样自耦变压器T2的输出电源电压就会降低，自耦变压器T2输出到负载及变压器T1的电源电压降低，同时B点电位降低；当A、B点电位相等时(此刻自耦变压器T2的输出电压为交流220V)，NPN三极管Q2截止其发射极不再输出低电平，那么继电器K1也会失电，进而电机减速机构M不再带动自耦变压器T2的调节手柄转动。当自耦变压器T2输入交流电源发生变化降低、导致变压器T1第二个次级绕组U3输出电源降低时，此刻B点电位会降低，进而PNP三极管Q1的基极获得合适负向偏压导通其发射极输出低电平经电阻R6降压限流、二极管VD2单向导通进入PNP三极管Q4的基极，PNP三极管Q4导通集电极输出高电平进入继电器K2的负极电源输入端，进而继电器K2得电吸合其两个控制电源输入端和两个常开触点端分别闭合。由于，继电器K2两个常开触点端和电机减速机构的M的负正两极电源输入端分别连接，所以此刻电机减速机构M得电工作后其动力输出轴会带动自耦变压器本体T2的调节手柄慢慢向右调节一定角度，这样自耦变压器T2的输出电源电压就会升高，进而自耦变压器T2输出到负载及变压器T1的电源电压升高，同时B点电位升高，当A、B点电位相等时(此刻自耦变压器T2的输出电压为交流220V)，PNP三极管Q1截止其发射极不再输出低电平，那么继电器K2也会失电，进而电机减速机构M不再带动自耦变压器T2的调节手柄转动。通过上述电路作用，本发明就能在输入到自耦变压器T2的电源电压为160V-260V范围时有效保证自耦变压器T2的输出电压在220V左右(正负偏差3V左右)，保证了和自耦变压器T2相连的用电设备能正常工作，本发明能有效保证输出电源的稳定，并由于分离元件少减少了故障几率。图2中，电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6阻值分别是2.7K、1.5K、5.1K、100Ω、1K、1K；NPN三极管Q2、Q3型号是9013；PNP三极管Q1、Q4型号是9012；二极管VD1、VD2型号是1N4007；稳压二极管VZ型号是1N4749；可调电阻RP型号是2K；继电器K1、K2是DC12V继电器；电解电容C1、C2规格是100μF/50V；电源变压器T1是输入交流220V的电源变压器，两个次级绕组分别输出10V及30V交流电源；电机减速机构是工作电压直流12V、功率20W的同轴电机齿轮减速器成品；整流桥堆A1及A2型号时KBP310。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非实施方式仅包含一卷独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一卷整体，实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种智能电压保护装置，包括自耦变压器本体，其特征在于自耦变压器本体的调节手柄安装有电机减速调节机构，还具有整流电路、电桥电路、第一触发电路和第二触发电路；所述第一整流电路、电桥电路、第一触发电路和第二触发电路、自耦变压器本体安装在外壳内；所述电桥电路包括稳压二极管、电阻、可调电阻、NPN三极管、PNP三极管，稳压二极管、电阻、可调电阻、NPN三极管、PNP三极管之间电性连接；所述第一触发电路包括电阻、二极管、NPN三极管和继电器，电阻、二极管、NPN三极管和继电器之间电性连接；所述第二触发电路包括电阻、二极管、PNP三极管和继电器，电阻、二极管、PNP三极管和继电器之间电性连接；所述自耦变压器本体电源输入端和交流电源两极分别电性连接，整流电路的电源输入端和自耦变压器的电源输出两端分别电性连接，整流电路的第一路电源输出端和电桥电路电源输入端分别电性连接，整流电路的第二路电源输出端和电桥电路信号电源输入端及第一触发电路电源输入端、第二触发电路电源输入端分别电性连接；所述电桥电路的两路信号输出端和第一触发电路信号输入端、第二触发电路信号输入端分别电性连接；所述第一触发电路电源输出端及第二触发电路电源输出端和电机减速机构的正负及负正两极电源输入端分别电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种智能电压保护装置，其特征在于，整流电路包括电源变压器、整流桥堆、电解电容，电源变压器、整流桥堆、电解电容之间电性连接，电解电容、整流桥堆各有两只，电源变压器其中一个次级绕组两端和其中一只整流桥堆的电源输入两端分别连接，其中一只整流桥堆的电源输出两端和第一只电解电容正负两极分别连接，电源变压器的另外一个次级绕组两端和另外一只整流桥堆的电源输入两端分别连接，另外一只整流桥堆的电源输出两端和第二只电解电容正负两极分别连接。

3.根据权利要求1所述的一种智能电压保护装置，其特征在于，电桥电路中，电阻有四只，稳压二极管负极和第一只电阻一端、PNP三极管发射极、NPN三极管发射极连接，第一只电阻另一端和第二只电阻一端连接，第二只电阻另一端和可调电阻一端连接，可调电阻另一端和第三只电阻一端连接，第三只电阻另一端和稳压二极管正极连接，可调电阻滑动触点端和第四只电阻一端连接，第四只电阻另一端和NPN三极管及PNP三极管基极连接。

4.根据权利要求1所述的一种智能电压保护装置，其特征在于，第一触发电路中，电阻一端和二极管正极连接，二极管负极和NPN三极管基极连接，NPN三极管集电极和继电器负极电源输入端连接，继电器正极控制电源输入端和正极电源输入端连接，NPN三极管发射极和继电器负极控制电源输入端连接。

5.根据权利要求1所述的一种智能电压保护装置，其特征在于，第二触发信路中，电阻一端和二极管负极连接，二极管正极和PNP三极管基极连接，PNP三极管集电极和继电器正极电源输入端连接，继电器正极控制电源输入端和PNP三极管发射极连接，继电器负极控制电源输入端及负极电源输入端连接。

6.根据权利要求1-5任一所述的一种智能电压保护装置的应用方法，其特征在于，分为如下步骤，步骤一：整流电路为第一触发电路、第二触发电路、电桥电路提供工作所需直流电源；步骤二：电桥电路实时监测电源的电压高低变化，在供电电源电压低时输出第二路触发信号到第二触发电路，在供电电源电压高时输出第一触发电路信号到第一触发电路；步骤三：电源过低第二触发电路工作时控制电机减速机构的动力输出轴顺时针转动，并带动自耦变压器的调节手柄向右转动；步骤四：电源过高第一触发电路工作时控制电机减速机构的动力输出轴逆时针转动，并带动自耦变压器的调节手柄向左转动。

7.根据权利要求6所述的一种智能电压保护装置的应用方法，其特征在于，电机减速机构带动自耦变压器的调节手柄向右转动时，自耦变压器的输出电压变高，电机减速机构带动自耦变压器的调节手柄向左转动时，自耦变压器的输出电压变低。

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