CN201927569U - 一种不间断电源电池组充电保护熔断器熔断的警示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种在结构上与熔断器相联用于指示熔断器工况的装置，具体涉及一种不间断电源电池组充电保护熔断器熔断的警示装置，其特征在于，该装置由采样单元、控制单元和警示单元依次连接组成；其中，所述的采样单元为差分比例运算电路，其反向输入端为熔断器和电池组的节点电压信号输入端，其正向输入端为参考电压输入端；所述的控制单元为由单片机构成的最小控制系统，该系统将所述的差分比例运算电路输出的电压进行A/D转换后存储并进行判断，如果此值不等于差分比例运算电路的反向输入端的输入电压为零时的数值，则驱动警示单元发出警示信号。

Description

一种不间断电源电池组充电保护熔断器熔断的警示装置

技术领域

本实用新型涉及电流通过其可熔材料的部分，当此电流过大时，由于可熔材料的熔断而使电流中断的保护装置，具体涉及一种在结构上与熔断器相联用于指示熔断器工况的装置。

背景技术

熔断器是一种电流通过其可熔材料的部分，当此电流过大时，由于可熔材料的熔断而使电流中断的保护装置。在一些重要领域(如通信领域)是需要不间断供电的，但往往由于熔断器熔断而导致系统长时间断电，给国民经济造成重大损失。为了满足实际需要，不间断电源便应运而生。所述的不间断电源主要由电池组和跨接在电池组的两电极上的充电器以及串联在充电回路中的熔断器组成，当市电断电或熔断器熔断即由电池组继续供电。但是，在实际中时常出现熔断器熔断后未能即时发现，超出电池组所能维持的供电能力，用电系统仍然会断电。

现有技术中也有一些熔断器熔断后报警的技术方案，如授权公告号为CN2160153Y和CN 2672846Y的实用新型专利及公开号为CN 101103428A的发明专利申请。上述专利或专利申请所述的熔断器熔断检测方案都是直接利用熔断器熔断后端电压驱动发光元件产生光警示信号的，虽然具有电路简单的优点，但不适用于不间断电源中电池组充电保护熔断器的熔断的信号检测。因为不间断电源中的电池组充电保护熔断器是串联在电池组充电回路中的，当市电及充电电路和电池组均正常时，由于电池组端电压的高低不同，熔断器的端电压不仅可能是正也可能是负，而且幅值范围变化很大。此时，如果熔断器的端电压值很小就不能使发光元件正常发光。此外，熔断器的端电压值很小时，即使可采用放大电路驱动发光元件发光，但却无法获得熔断器熔断时电池组端电压和充电电路输出电压等技术参数而为排除故障提供技术支持。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种适用于不间断电源中电池组充电保护熔断器熔断的检测装置，该装置可采集并记录熔断器熔断时电池组端电压与充电电路输出电压之差。

本实用新型解决上述问题的技术方案如下：

一种不间断电源电池组充电保护熔断器熔断的警示装置，其特征在于，该装置由采样单元、控制单元和警示单元依次连接组成；其中，所述的采样单元为差分比例运算电路，其反向输入端为熔断器和电池组的节点电压信号输入端，其正向输入端为参考电压输入端；所述的控制单元为由单片机构成的最小控制系统，该系统将所述的差分比例运算电路输出的电压进行A/D转换后存储并进行判断，如果此值不等于差分比例运算电路的反向输入端的输入电压为零时的数值，则驱动警示单元发出警示信号。

本实用新型所述的检测装置，其中所述的警示单元可以是常见的声/和光信号警示电路，如背景技术中所提及的专利和专利申请所述的产生光警示信号的电路以及常用的蜂鸣器。

本实用新型所述的检测装置，其中所述的差分比例运算电路的反向输入端上串接有T型RC滤波器，正向输入端上串接有Γ型RC滤波器，以滤除高频干扰信号，避免误报。

为了保证所述单片机的安全，本实用新型所述的单片机与差分比例运算电路输出端连接的I/O口上设有双向嵌位电路，由该电路将差分比例运算电路的输出嵌位到单片机的最大输入电压或零。所述的双向嵌位电路具体可由两只二极管首尾串接构成，二者的连接点与所述的单片机与差分比例运算电路输出端连接的具有A/D转换的I/O口连接。

本实用新型所述的检测装置先利用差分比例运算电路巧妙将熔断器端电压按比例转换成单片机I/O口的允许输入电平，再由单片机进行A/D转换成数据记录在可读写存储器中，同将所转换的数据与差分比例运算电路的反向输入端的输入电压为零时的数值进行比较，一旦所转换的数值不等于差分比例运算电路的反向输入端的输入电压为零时的数值，则驱动警示单元发出警示信号。因此，本实用新型所述的检测装置较现有技术具有以下有益效果：

1、所述的差分比例运算电路的输入无极性要求，熔断器熔断时电池组端电压与充电电路输出电压之差为正、为负或为零均可采集；

2、利用单片机自带的可读写存储器记录所采集的数据，维修时可根据此数据推算出熔断器熔断时电池组端电压和充电电路输出电压之差，从而为判断故障点提供技术支持。

附图说明

图1为本实用新型所述的检测装置的一个具体实施例的电原理图。

图2为本实用新型所述的检测装置的一种具体使用方式的原理框图。

图3为本实用新型所述的控制单元的工作流程图。

具体实施方式

参见图1，采样单元由运算放大器N1(OP07)和外围的阻容元件连接构成。所述的运算放大器N1与串设在其反相输入端的限流电阻R1及R2、串设在其正相输入端的限流电阻R3及R4和跨接在其的输出端与反相输入端之间的反馈电阻R5共同构成差分比例运算电路；其中，所述的电阻R1与R2的结点对地跨接有电容C1构成T型RC滤波器；所述的电阻R3与R4串联电路的前端对地跨接有电容C2构成Γ型RC滤波器。所述的运算放大器N1的正相输入端与电阻R4对地跨接有分压电阻R6以调节参考电压值；所述的运算放大器N1的正负电源引入端分别对地跨接的电容C4和C5以及输出端与反相输入端之间跨接的电容C3都是为了避免高频干扰而设置的。

参见图1，控制单元为由单片机N2(LPC2368)构成的常规的最小控制系统，图中虽然未显示单片机N2的外围电路，但这些都是常规的技术。所述的单片机N2具有A/D转换的I/O口P1.31经限流电阻R7与上述运算放大器N1的输出端连接；单片机N2的I/O口P1.31对单片机N2的供电电源和对地分别跨接有二极管V1和V2构成一双向嵌位电路，将运算放大器N1输出超过3V的电压嵌位到3V，将运算放大器N1输出负电压嵌位到地；所述的二极管V1和V2的结点对地设有电容C6，该电容与限流电阻R7共同构成常见的RC滤波器，以避免高频干扰。

参见图1，警示单元由分别串设在单片机N2的I/O口上的光警示电路和声警示电路组成，其中，所述的声警示电路由一只三极管VT构成的放大器和一只蜂鸣器BELL连接构成；所述的光警示电路由一只限流电阻R9和一只发光二极管LED串联构成。

参见图1，本例中运算放大器N1的工作电源为±12V，稳压器N3所提供的参考电压为+3V。

以下结合附图简要描述本实用新型所述检测装置的的使用方法和工作原理。

参见图2，48V电池组B和充电器M二者并联，熔断器F串联在电池组B的负极与充电器M的负极之间，组成一种为负载R的不间断供电的系统。图1所示的检测装置U中运算放大器N1的反向输入端IN1与电池组B和熔断器F的结点连接，正向输入端IN2与稳压器G3的输出端连接。令，运算放大器N1的反向输入端IN1的输入电压为U_i，正向输入端IN2的输入电压为U_F(本例中为+3V)，输出端的输出电压为U₀，那么根据叠加定理可得：

$U_0=U_F\left[\frac{R6}{R3+R4+R6}(1+\frac{R5}{R1+R2})\right]-U_i\frac{R5}{R1+R2}---\left(1\right)$

上述I式中，等号右边的第一项为常量，令其为U′_F，第二项中的分数也是常量，令其为κ，上述I式可简化为下述II式：

U₀＝U′_F-κU_i    (II)

在本例由于U_F为+3V，假设调整电阻R1～R6的阻值，同时使U′_F等于+1.5V，使κU_i等于0～±1.5V，那么，当κU_i＝0时，U₀＝1.5V；当κU_i＝+1.5V时，U₀＝0；当κU_i＝-1.5V时，U₀＝+3V。可见，运算放大器N1的输出电压U₀在0～3V内变化，即，正常工作时，U₀＝1.5V，在熔断器熔断时，如果电池组的电压高于充电电压，U₀＞1.5V，如果电池组的电压低于充电电压，则U₀＜1.5V。为了避免系统因系统漂移(如环境温度变化、元件老化等)而造成误判，本例中将差分比例运算电路的反向输入端的输入电压为零时的U₀的值(即系统正常工作的数值)设置为1.5±0.015V，即给定一个±0.015V的误差范围。

参见图3并结合图1和图2，由采样单元将熔断器F的端电压转换成0～+3V的电压信号输送至控制单元，控制单元中的单片机N2先将所采集到0～+3V的电压信号进行A/D转换并储存，同时判断所转换的数值是否在误差范围内，如果在误差范围内便返回，继续采集，一旦超出误差范围内则输出预先调制的脉冲信号和音频信号，分别使发光二极管闪烁，使蜂鸣器发出蜂鸣声，进行声光报警，然后延时退出。

Claims (4)

1.一种不间断电源电池组充电保护熔断器熔断的警示装置，其特征在于，该装置由采样单元、控制单元和警示单元依次连接组成；其中，所述的采样单元为差分比例运算电路，其反向输入端为熔断器和电池组的节点电压信号输入端，其正向输入端为参考电压输入端；所述的控制单元为由单片机构成的最小控制系统，该系统将所述的差分比例运算电路输出的电压进行A/D转换后存储并进行判断，如果此值不等于差分比例运算电路的反向输入端的输入电压为零时的数值，则驱动警示单元发出警示信号。

2.根据权利要求1所述的一种不间断电源电池组充电保护熔断器熔断的警示装置，其特征在于，所述的差分比例运算电路的反向输入端上串接有T型RC滤波器，正向输入端上串接有Γ型RC滤波器。

3.根据权利要求1所述的一种不间断电源电池组充电保护熔断器熔断的警示装置，其特征在于，所述的单片机与差分比例运算电路输出端连接的I/O口上设有双向嵌位电路，由该电路将差分比例运算电路的输出嵌位到单片机的最大输入电压或零。

4.根据权利要求1、2或3所述的一种不间断电源电池组充电保护熔断器熔断的警示装置，其特征在于，所述的警示单元是常见的声/和光信号警示电路。

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