CN200953469Y

CN200953469Y - 车载设备用电保护器

Info

Publication number: CN200953469Y
Application number: CN 200620127736
Authority: CN
Inventors: 王国华; 董银虎; 刘文波; 初庆来
Original assignee: Shijiazhuang Guoyuo Electrnic Science & Technology Co Ltd
Current assignee: Shijiazhuang Guoyuo Electrnic Science & Technology Co Ltd
Priority date: 2006-09-26
Filing date: 2006-09-26
Publication date: 2007-09-26
Anticipated expiration: 2016-09-26

Abstract

一种车载设备用电保护器。该车载设备用电保护器包括用于检测输入电压的过压检测电路、漏电检测电路、地线检测电路和用于加工处理检测信号的主控电路及控制供电线路通断的主回路控制电路、声光报警电路，所述过压检测电路、漏电检测电路、地线检测电路所采集的电信号接至主控电路的信号采集端口，主控电路对采集的信号进行加工处理后分别输出至主回路控制电路和声光报警电路的输入端口。该保护器采用分级保护的方式对车载设备的输入电压进行实时监控，过压时不仅发出声光报警还自动断开车载设备的供电回路，当过压高于某一限值时将不响应工作人员的应急供电操作；该保护器还具有漏电和地线监测功能，从而能有效保护用电设备和工作人员的人身安全。

Description

车载设备用电保护器

技术领域

本实用新型涉及一种用于野外作业的车载设备用电保护器。

背景技术

目前对于用电设备的自身保护大都采用过、欠压的保护方案，该类技术方案的保护电路一般采用模拟技术和数字硬逻辑电路来实现。但该类技术方案大都存在着电路复杂，可靠性差等缺陷。并且其过压保护的范围也较小，一般不超过320VAC。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种具有过压保护和多点监测的车载设备用电保护器。

本实用新型的目的是这样实现的：该车载设备用电保护器包括用于检测输入电压的过压检测电路、漏电检测电路、地线检测电路和用于加工处理检测信号的主控电路及控制供电线路通断的主回路控制电路、声光报警电路，所述过压检测电路、漏电检测电路、地线检测电路所采集的电信号接至主控电路的信号采集端口，主控电路对采集的信号进行加工处理后分别输出至主回路控制电路和声光报警电路的输入端口。

本实用新型取得的技术进步是：该保护器采用分级保护的方式对车载设备的输入电压进行实时监控，过压时不仅发出声光报警还自动断开车载设备的供电回路，并且在某一过压段能响应工作人员所进行的应急供电操作，恢复供电，而当过压高于某一限值时不响应工作人员所进行的应急供电操作，不恢复供电，确保不因过压而造成车载设备的损坏；该保护器还具有漏电监测功能，如果发生漏电，当漏电电压高于某一限值时，即发出声光报警信号，同时自动断开车载设备的供电回路；还具有地线监测功能，当地线接地不良时，发出声光报警信号，从而有效的保护用电设备和工作人员的人身安全。

附图说明

图1为本实用新型的方框图。

图2为本实用新型的电原理图。

具体实施方式

下面以附图为实施例对本实用新型进一步说明，如图1所示，该车载设备用电保护器包括用于检测输入电压的过压检测电路、漏电检测电路、地线检测电路和用于加工处理检测信号的主控电路及控制供电线路通断的主回路控制电路及声光报警电路，所述过压检测电路、漏电检测电路、地线检测电路所采集的电信号接至主控电路的信号采集端口，主控电路对采集的信号进行加工处理后分别输出至主回路控制电路和声光报警电路的输入端口。

交流输入电源通过主回路控制电路为车载设备供电，同时由过压检测电路对交流输入电压进行监测，当交流电压处于正常工作状态时，本保护器将控制供电主回路向车载设备正常供电，当供电电压发生异常时，将发出声光报警信号并自动断开对供电主回路的供电；同时由漏电检测电路对漏电状况进行自动监测，如果发生漏电，当漏电电压高于某一限值时，立即发出声光报警并自动断开对供电主回路的供电；由地线检测电路对地线的接地状况进行自动监测，当地线接地不良时，发出声光报警，保护用电设备和工作人员的人身安全。其各部分具体的电路结构和工作原理分述如下，如图2所示：

上述所说的主控电路为本保护器的核心控制电路，该主控回路由单片机U4和复位芯片U5及外围元件晶体振荡器Y1、电容C19、C20组成。单片机U4的输入、输出控制端口分别与过压检测电路、漏电检测电路、地线检测电路和主回路控制电路及声光报警电路的输入、输出端口相连接。

上述声光报警电路由声报警电路和光报警电路构成，所述光报警电路由并行设置的一组(三路)光报警支路组成，一路光报警支路由限流电阻R46和发光二极管LED4串联构成，一路光报警支路由限流电阻R47和发光二极管LED5串联构成，一路光报警支路由限流电阻R45和发光二极管LED6串联构成，其每一路光报警支路的输入端分别与单片机U4的输出端口相连，每一路光报警支路的另一端与电源相连；所述声报警电路由三极管Q2及其基极电阻R38、R41和发声器BL组成，三极管Q2的输入控制端经电阻R41与单片机U4的输出控制端口相连，发声器BL接于三极管Q2的输出端。

图中，限流电阻R44和本保护器的输入指示发光二极管LED1串联，一端与电源的GND端相连，另一端与电源的VCC端相连；限流电阻R48和应急使用指示发光二极管LED2串联，一端与单片机U4的输出控制端口相连，一端与电源的VCC端相连。

上述所说的过压检测电路由输入电压的信号采集电路和比较放大电路构成，所述信号采集电路由采样变压器T1、二极管D5、电阻R9、R10、R12和电容C6-C8组成，变压器T1的初级线圈与被采集检测电压的输入端相连，变压器T1的次级经二极管D5与由电阻R9、R10、R12和电容C6-C8组成整流滤波电路相连；所述比较放大电路有两路并接的放大器及外围元件组成，其一路放大器由比较放大器U3B和电阻R3、R15、R20及可变电阻RW3组成，其中电阻R3、R15和可变电阻RW3组成比较放大器U3B的基准电压电路，其接比较放大器U3B的正向输入端，比较放大器U3B的负向输入端与信号采集电路中整流滤波电路的输出端相连；另一路放大器由比较放大器U3A和电阻R4、R21、R25及可变电阻RW4组成，其中电阻R4、R25和可变电阻RW4组成比较放大器U3A的基准电压电路，其接比较放大器U3A的正向输入端，比较放大器U3A的负向输入端与信号采集电路中整流滤波电路的输出端相连，比较放大器U3B和比较放大器U3A的输出端分别通过电阻R20、电阻R21接主控电路的输入端口。

采样变压器T1的初级接于被检测交流电源的输入端，其次级电压经二极管D5和电阻R9、R10、R12和电容C6、C8、C7整流滤波后作为交流输入电压的采样信号源。此电压送至比较放大器U3B的P6脚和比较放大器U3A的P4脚。当采样变压器T1的初级电压＞253V时，使比较器U3B的P6脚电位高于P7脚电位，比较器U3B由P1脚输出一低电位至单片机U4的P17脚，单片机U4内的程序根据此状态控制输出电路，即单片机U4的P8脚为低电平，该低电平经电阻R47接通过压光报警回路，过压报警发光二极管LED5导通发出过压报警的警示信号；单片机U4的P18脚为高电平，该高电平信号经三极管Q2放大后，输出至发声器BL，发出声报警信号；单片机U4的P19脚为低电平，该低电平输出至主回路控制电路的输入端，通过主回路控制电路切断对供电主回路的供电。当采样变压器T1初级电压＞265V时，比较放大器U3A的P4脚电位高于P5脚电位，比较放大器U3A的P2脚输出一低电位至单片机U4的P16脚，单片机U4内的程序根据此状态将单片机U4的P19脚输出锁定为低电平，不响应工作人员进行的应急供电操作，通过主回路控制电路保持对供电主回路的切断状态，从而达到不能人为应急供电的目的，确保不因过压而造成车载设备的损坏。

所述主回路控制电路由三极管Q4、Q3、继电器K3、交流接触器KA和电阻R39、R24及二极管D11组成，所述三极管Q4及其基极限流电阻R39、三极管Q3及其基极限流电阻R24组成两级放大电路，放大电路的输入端接于单片机U4的输出端口，继电器K3接于放大电路的输出端，继电器K3控制触点与交流接触器KA的控制端相连，交流接触器KA接于交流电源的主控回路中。由单片机U4的P19脚输出的低电平送至由三极管Q4、Q3组成的两级放大电路的输入端，该信号经三极管Q4、Q3放大后，使继电器K3动作，交流接触器KA线圈失电，从而切断对供电主回路的供电。

上述所说漏电检测电路由漏电电压信号采集电路和比较放大电路构成，所述漏电电压信号采集电路由二极管D6、电阻R30、R32、R33及电容C16、C24构成的整流滤波电路组成，整流滤波电路的输入端与被检测设备连接点JX1相连，整流滤波电路的输出端与比较放大电路的输入端相连；所述比较放大电路由比较放大器U3D和电阻R5、R23及可变电阻RW1组成，其中电阻R5和可变电阻RW1组成比较放大器U3D的基准电压电路，接比较放大器U3D的正向输入端，比较放大器U3D的负向输入端与漏电电压信号采集电路中整流滤波电路的输出端相连，比较放大器U3D的输出端通过电阻R23接于主控电路的输入端口。

车皮地线和保护地线分别通过两个设备连接点JX1、JX2、地钉和大地相连，当“车皮”不漏电时，比较器U3D的P10脚电位低于P11脚电位，比较器U3D的P13脚输出为高电位，该高电位输出至单片机U4的P15脚，单片机U4内的程序根据此状态控制输出电路，即单片机U4的P7脚为高电平，该高电平不能接通漏电光报警回路，漏电报警发光二极管LED4不导通，即LED4不发出漏电报警的光信号；单片机U4的P18脚输出为低电平，声报警电路不动作；同时单片机U4的P19脚输出为高电平，主回路控制电路不工作，即继电器K3不动作，交流接触器KA线圈有电，供电回路输出为正常供电状态。当“车皮”漏电电压≥36V时，此电压经漏电电压采样电路，使比较器U3D的P10脚电位高于P11脚电位，比较器U3D的P13脚输出为低电位，该低电位输出至单片机U4的P15脚，经单片机U4内的程序根据此状态控制输出电路，单片机U4的P7脚为低电平，该低电平经电阻R46接通漏电光报警回路，即漏电报警发光二极管LED4导通，发出漏电报警的警示信号；单片机U4的P18脚为高电平，该高电平信号经三极管Q2放大后，输出至发声器BL，发出声报警信号；单片机U4的P19脚输出低电平，该低电平信号经三极管Q4、Q3放大后，使继电器K3动作，交流接触器KA线圈失电，从而切断供电主回路的供电。

上述所说的地线检测电路由地线信号取样采集电路和比较放大器U3C构成，所述地线信号取样采集电路由分压电阻R27、电阻R28、R29、R31和电容C14、C15组成，电源的VCC端经分压电阻R27与设备连接点JX1相连，RX1、RX2是设备连接点JX1、JX2对地的等效电阻，与电阻R27分压形成设备连接点对地电压，电阻R14、RW2构成的基准电压电路接比较放大器U3C的正向输入端，比较放大器U3C的负向输入端经由电阻R28、R31、R29和电容C14、C15组成的整流滤波电路接设备连接点JX1，比较放大器U3C的输出端经限流电阻R22接于主控电路的输入端口。

当RX1、RX2＜50K时，基准电压经电阻R27、JX1、RX1及JX2、RX2构成通路，设备连接点JX1、JX2上的电压低，经电阻R28、R31与R29分压后，使比较器U3C的P8脚电位低于P9脚电位，比较器U3C的P14脚输出为高电位，该高电位输出至单片机U4的P14脚，经单片机U4内的程序根据此状态控制输出电路，单片机U4的P6脚输出高电平，地线报警发光二极管LED6不导通，即不发报警信号；单片机U4的P18脚为低电平，声报警电路不动作。当RX1、RX2≥50K时，设备连接点JX1、JX2上的电压高，经电阻R28、R31与R29分压后，使比较器U3C的P8脚电位高于P9脚电位，比较器U3C的P14脚输出为低电位，该低电位输出至单片机U4的P14脚，经单片机U4内的程序根据此状态控制输出电路，单片机U4的P6脚低电平，该低电平经电阻R45接通地线光报警回路，即地线报警发光二极管LED6导通，发出地线报警的警示信号；单片机U4的P18脚为高电平，该高电平信号经三极管Q2放大后，输出至发声器BL，发出声报警信号。

为了能人为解除报警、在过压不高于某一限值时能进行应急供电和设定本保护器的工作状态，本实施例还设计了状态控制电路，其状态控制电路的电路构成如下：

所述状态控制电路由并行设置的六组操作按键SB1-SB6和电阻R19、R35-R37、光电耦合管U2、二极管D9、D10及继电器K1、K2组成，其中三组操作按键SB1-SB3经电阻R35-R37与单片机U4的输入控制端相连，另一组按键SB4经电阻R19与光电耦合管U2的输入端相连，光电耦合管U2的输出接过压检测电路中比较放大器U3B的正向输入端；按键SB5的输出接继电器K2的控制输入端，继电器K2的控制触点接漏电检测电路中整流滤波电路的输入端；按键SB6的输出接继电器K1的控制输入端，继电器K1的控制触点接地线检测电路中整流滤波电路的输入端。

Claims

1、一种车载设备用电保护器，其特征在于它包括用于检测输入电压的过压检测电路、漏电检测电路、地线检测电路和用于加工处理检测信号的主控电路及控制供电线路通断的主回路控制电路、声光报警电路，所述过压检测电路、漏电检测电路和地线检测电路所采集的电信号接至主控电路的信号采集端口，主控电路对采集的电信号进行加工处理后分别输出至主回路控制电路和声光报警电路的输入端口。

2、根据权利要求1所述的车载设备用电保护器，其特征在于所述过压检测电路由输入电压的信号采集电路和比较放大电路构成，所述信号采集电路由采样变压器(T1)、二极管(D5)、电阻(R9、R10、R12)和电容(C6-C8)组成，变压器(T1)的初级线圈与被采集检测电压的输入端相连，变压器(T1)的次级经二极管(D5)与由电阻(R9、R10、R12)和电容(C6-C8)组成整流滤波电路相连；所述比较放大电路有两路并接的放大器及外围元件组成，其一路放大器由比较放大器(U3B)和电阻(R3、R15、R20)及可变电阻(RW3)组成，其中电阻(R3、R15)和可变电阻(RW3)组成比较放大器(U3B)的基准电压电路，其接比较放大器(U3B)的正向输入端，比较放大器(U3B)的负向输入端与信号采集电路中整流滤波电路的输出端相连；另一路放大器由比较放大器(U3A)和电阻(R4、R21、R25)及可变电阻(RW4)组成，其中电阻(R4、R25)和可变电阻(RW4)组成比较放大器(U3A)的基准电压电路，其接比较放大器(U3A)的正向输入端，比较放大器(U3A)的负向输入端与信号采集电路中整流滤波电路的输出端相连，比较放大器(U3B)和比较放大器(U3A)的输出端分别通过电阻(R20)、电阻(R21)接主控电路的输入端口。

3、根据权利要求1所述的车载设备用电保护器，其特征在于所述漏电检测电路由漏电电压信号采集电路和比较放大电路构成，所述漏电电压信号采集电路由二极管(D6)、电阻(R30、R32、R33)及电容(C16、C24)构成的整流滤波电路组成，整流滤波电路的输入端与被检测设备连接点(JX1)相连，整流滤波电路的输出端与比较放大电路的输入端相连；所述比较放大电路由比较放大器(U3D)和电阻(R5、R23)及可变电阻(RW1)组成，其中电阻(R5)和可变电阻(RW1)组成比较放大器(U3D)的基准电压电路，接比较放大器(U3D)的正向输入端，比较放大器(U3D)的负向输入端与漏电电压信号采集电路中整流滤波电路的输出端相连，比较放大器(U3D)的输出端通过电阻(R23)接于主控电路的输入端口。

4、根据权利要求1所述的车载设备用电保护器，其特征在于所述地线检测电路由地线信号取样采集电路和比较放大器(U3C)构成，所述地线信号取样采集电路由分压电阻(R27)、电阻(R28、R29、R31)和电容(C14、C15)组成，电源的VCC端经分压电阻(R27)与设备连接点(JX1)相连，电阻(R14、RW2)构成的基准电压电路接比较放大器(U3C)的正向输入端，比较放大器(U3C)的负向输入端经由电阻(R28、R31、R29)和电容(C14、C15)组成的整流滤波电路接设备连接点(JX1)，比较放大器(U3C)的输出端经限流电阻(R22)接于主控电路的输入端口。

5、根据权利要求1所述的车载设备用电保护器，其特征在于所述主控电路由单片机(U4)和复位芯片(U5)及外围元件晶体振荡器(Y1)、电容(C19、C20)组成。

6、根据权利要求1所述的车载设备用电保护器，其特征在于所述主回路控制电路由三极管(Q4、Q3)、继电器(K3)、交流接触器(KA)和电阻(R39、R24)及二极管(D11)组成，所述三极管(Q4)及其基极限流电阻(R39)、三极管(Q3)及其基极限流电阻(R24)组成两级放大电路，放大电路的输入端接于单片机(U4)的输出端口，继电器(K3)接于放大电路的输出端，继电器(K3)控制触点与交流接触器(KA)的控制端相连，交流接触器(KA)接于交流电源的主控回路中。

7、根据权利要求1所述的车载设备用电保护器，其特征在于所述声光报警电路由声报警电路和光报警电路构成，所述光报警电路由并行设置的一组光报警支路组成，每一路光报警支路由一限流电阻和一发光二极管串联构成，其每一路光报警支路的输入端分别与单片机(U4)的输出端口相连，每一路光报警支路的另一端与电源相连；所述声报警电路由三极管(Q2)及其基极电阻(R38、R41)和发声器(BL)组成，三极管(Q2)的输入控制端经电阻(R41)与单片机(U4)的输出控制端口相连，发声器(BL)接于三极管(Q2)的输出端。

8、根据权利要求1、2、3、4、5、6或7所述的车载设备用电保护器，其特征在于它还包括一状态控制电路，所述状态控制电路由并行设置的六组操作按键(SB1-SB6)和电阻(R19、R35-R37)、光电耦合管(U2)、二极管(D9、D10)及继电器(K1、K2)组成，其中三组操作按键(SB1-SB3)经电阻(R35-R37)与单片机(U4)的输入控制端相连，另一组按键(SB4)经电阻(R19)与光电耦合管(U2)的输入端相连，光电耦合管(U2)的输出接过压检测电路中比较放大器(U3B)的正向输入端；按键(SB5)的输出接继电器(K2)的控制输入端，继电器(K2)的控制触点接漏电检测电路中整流滤波电路的输入端；按键(SB6)的输出接继电器(K1)的控制输入端，继电器(K1)的控制触点接地线检测电路中整流滤波电路的输入端。