CN202710692U - 一种单相交流负载通断检测电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种单相交流负载通断检测电路，包含一具有多匝数的二次绕组的穿心式电流互感器，所述电流互感器本身结构不设一次绕组，单相交流负载的一交流电输入在所述电流互感器的磁环中间穿过，所述电流互感器的二次绕组的两输出端连接一全波整流电路和一第三电阻，所述全波整流电路输出经过分压电阻分压后，经稳压滤波输出检测信号。该实用新型通过单相交流负载的一交流电输入穿过于电流互感器的磁环中间，利用电流互感器二次绕组感应一次绕组电流的工作原理，实现单相交流负责通断的检测。该电路结构简单、成本低廉、无发热元件、强弱电电气隔离、抗干扰能力强、检测结果准确可靠，可广泛应用在家电、三相交流、工业控制等领域。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种检测电路，尤其涉及一种交流负载通断检测电路，属于电路检测技术领域。
背景技术
电器在工作过程中，其控制器微处理器发出交流负载工作的指令后，其微处理器往往并不能肯定交流负载是否按照其指令马上开始工作，有时交流负载是因为负载自身故障不能工作，有时是因为控制负载的如开关、继电器、接触器等故障造成交流电无法输入负载中，因此微处理器为了准确监控负载的工作状态，必须检测负载的电流通断。现有技术中通常采用的交流负载通断检测一般是在交流负载电流输入电路中串联一电阻，通过检测电阻上的电压来判断交流负载的通断。这种检测方法的缺点是电阻要消耗较大的有功功率，并且产生较大的热量，影响其电阻的基准值，从而影响其测量精度，同时交流强电和微处理器弱电之间，一般还要进行强弱电电气隔离，以避免强电对弱电的干扰影响，因此其电路结构较为复杂、成本较高。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种单相交流负载通断检测电路，通过单相交流负载的一交流电输入穿过于电流互感器的磁环中间，利用电流互感器二次绕组感应一次绕组电流的工作原理，实现单相交流负责通断的检测。
为解决上述技术问题，本实用新型提供一种单相交流负载通断检测电路，其特征是，包含
一具有多匝数的二次绕组的穿心式电流互感器，所述电流互感器本身结构不设一次绕组，
单相交流负载的一交流电输入在所述电流互感器的磁环中间穿过，
所述电流互感器的二次绕组的两输出端连接一全波整流电路和一第三电阻，
所述全波整流电路输出经过分压电阻分压后，经稳压输出检测信号。
所述检测信号由一稳压二极管稳压，所述稳压二极管的两端并联有滤波电容。
所述电流互感器二次绕组的两端还并联所述第三电阻。
所述全波整流电路是由四个整流二极管组成的整流桥。
所述全波整流电路中，第一整流二极管的阳极、第四整流二极管的阴极均与所述电流互感器二次绕组的一端连接，第二整流二极管的阳极、第三整流二极管的阴极均与所述电流互感器二次绕组的另一端连接，第一整流二极管的阴极与第二整流二极管的阴极共连于整流输出点，第三整流二极管D3的阳极与第四整流二极管D4的阳极共连于模拟地。
所述分压电阻的两端分别与整流输出点、模拟地连接。
所述分压电阻为串联的两个电阻。
本实用新型所达到的有益效果：
本实用新型的单相交流负载通断检测电路通过单相交流负载的一交流电输入穿过于电流互感器的磁环中间，利用电流互感器二次绕组感应一次绕组电流的工作原理，经整流、分压、稳压后形成稳定的检测电压，实现单相交流负责通断的检测。该电路结构简单、成本低廉、无发热元件、强弱电电气隔离、抗干扰能力强、检测结果准确可靠，可广泛应用在家电、三相交流、工业控制等领域。。
附图说明
图1是单相交流负载通断检测电路图；
图2是本实用新型另一改进的单相交流负载电流检测实施例；
图3 是M点电压Um的电压波形图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
实施例1
如图1所示，本实用新型的单相交流负载通断检测电路包含一电流互感器L、全波整流电路1、分压电阻R1、R2、稳压二极管Z、滤波电容C1、电阻R3和继电器Relay。
具有多匝数的二次绕组的穿心式电流互感器，电流互感器本身结构不设一次绕组，单相交流负载的一交流电输入在所述电流互感器L的磁环中间穿过，单相交流电输入线路中设置有由继电器Relay控制交流电输入至负载的触点开关K。
电流互感器L的二次绕组输出端A、B同时与全波整流电路1连接，全波整流电路1是由四个整流二极管D1、D2、D3、D4组成的整流桥，其中，整流二极管D1的阳极、整流二极管D4的阴极均与电流互感器L二次绕组的一端A连接，整流二极管D2的阳极、整流二极管D3的阴极均与电流互感器L二次绕组的另一端B连接，整流二极管D1的阴极与整流二极管D2的阴极共连于整流输出点M，整流二极管D3的阳极与整流二极管D4的阳极共连于模拟GND。
全波整流电路1的整流输出点M与模拟地GND之间串联两个分压电阻R1、R2进行分压。分压电阻R2的一端与模拟地GND之间并联设置一稳压二极管Z和一滤波电容C1，并且稳压二极管Z的阴极与分压电阻R2的一端共连至直流电压输出端I/O1，即检测端，稳压二极管Z的阳极与模拟地GND连接。本实施例中电流互感器L为3030T/15A,整流二极管D1、D2、D3、D4的型号为1N4007，稳压二极管Z的型号为5.1V，电阻R1、R3的型号为1KΩ，电阻R2的型号为10KΩ，滤波电容C1为0.1uF/50V。
稳压二极管Z将输出的直流电压输出端I/O1钳位在该稳压值上，减少输出电压的纹波。
并联的滤波电容C1可以吸收稳压二极管Z中的齐纳噪声和从输入端引入的高频噪声干扰，改善稳压二极管Z的输出特性，使得稳压二极管Z的输出电压更加稳定可靠。
根据电流互感器一次绕组和二次绕组安匝数相等的原理，即：
I1*N1=I2*N2 （1）
上式可变为：I2=I1*N1/N2 (2)
上式中：I1为一次绕组电流，N1为一次绕组匝数，I2为二次绕组感应电流，N2为二次绕组匝数。
单相交流负载的一交流电输入在电流互感器L的磁环中间穿过，相当于电流互感器的一次绕组匝数为1，则二次绕组感应电流I2为:
I2=I1/N2 （3）
由于二次绕组匝数N2很大，因此二次绕组感应电流I2比一次绕组电流小很多。
电流互感器L二次绕组的输出端A、B连接有并联的电阻R3，电阻R3有两个作用，一方面起取样电阻的作用，即二次绕组的感应电流I2通过电阻R3，产生感应电压U2：
U2=R3*I2 （4）
依式（3），得出：
U2=R3*I1/N2 （5）
电流互感器二次线圈两端的电压U2与一次绕组中的电流I1成正比。
另一方面，起保护作用，即防止全波整流电路1由于某种原因，造成其输入开路故障，从而电流互感器L二次绕组的输出端A、B开路，使得电流互感器L二次绕组的输出端A、B之间产生很高的高压，烧毁电流互感器L，造成更大的安全事故。
当电器控制器的微处理器指令单相交流负载工作时，继电器Relay通电，其触点开关K闭合，单相交流负载通电，通电电流为I1，电流互感器L二次线圈中产生交变的感应电流I2=I1/N2，通过电阻R3，在其输出端A、B产生交变的感应电动势U2=R3*I1/N2，输入给全波整流电路1，全波整流电路1的整流输出M点的电压为脉动的直流电压，M点电压Um的电压波形如图3所述，M点的电压经过串联的分压电阻R1、R2分压后，再通过稳压二极管Z的稳压和滤波电容C1滤波，输出直流高电平信号I/O1给微处理器的I/O端口，微处理器获悉继电器Relay触点闭合和单相交流负载通电，判断单相交流负载正常工作。
当电器控制器的微处理器指令单相交流负载工作时，如果继电器Relay故障，其触点开关K没有闭合，仍然断开，或者单相交流负载发生故障，不能工作，因而单相交流负载穿过电流互感器磁环中的交流电没有电流，即I1=0,电流互感器L二次线圈中不产生交变的感应电流I2，即I2=0，在其输出端A、B也不产生交变的感应电动势U2，即U2=0，全波整流电路1的整流输出M点也没有脉动的直流电压，即Um=0，因而输出直流低电平信号I/O1给微处理器的I/O端口，微处理器获悉单相交流负载没有正常工作，进行故障处理。
本实例中微处理器仅仅利用其I/O端口就完成单相交流负载通断检测。
实施例2
如图2所述，在本实用新型的另一改进实施例中，电路中电解电容C2代替稳压二极管Z，输出端Vo代替输出端I/O1,微处理器除I/O端口外，还必须具有A/D转换器的功能，其它部分与实施例1相同。本实施例中电解电容C2的型号为47uF/25V。
当电器控制器的微处理器指令单相交流负载工作时，继电器Relay通电，其触点开关K闭合，单相交流负载通电，通电电流为I1，电流互感器L二次线圈中产生交变的感应电流I2=I1/N2，通过电阻R3，在其输出端A、B产生交变的感应电动势U2=R3*I1/N2，输入给全波整流电路1，全波整流电路1的整流输出M点的电压为脉动的直流电压，M点电压Um的电压波形如图3所述，M点的电压经过串联的分压电阻R1、R2分压后，再通过电解电容C2和滤波电容C1滤波，输出直流信号Vo给微处理器的A/D端口，Vo=K*U2=K* R3*I1/N2，K为滤波常数，微处理器通过A/D转换器对Vo进行A/D转换，获得Vo的值，从而计算出单相交流负载电流I1的值，因此也获悉继电器Relay触点闭合和单相交流负载通电，判断单相交流负载正常工作。
当电器控制器的微处理器指令单相交流负载工作时，如果继电器Relay故障，其触点开关K没有闭合，仍然断开，或者单相交流负载发生故障，不能工作，因而单相交流负载穿过电流互感器磁环中的交流电没有电流，即I1=0,电流互感器L二次线圈中不产生交变的感应电流I2，即I2=0，在其输出端A、B也不产生交变的感应电动势U2，即U2=0，全波整流电路1的整流输出M点也没有脉动的直流电压，即Um=0，因而输出直流低电平信号Vo给微处理器的A/D端口，微处理器通过A/D转换器得出Vo值为零，微处理器判断单相交流负载没有正常工作，进行故障处理。
该改进电路不仅可以进行单相交流负载通断检测，而且还可以进行单相交流负载电流的检测，但微处理器必须具有A/D转换器的功能。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (7)
1.一种单相交流负载通断检测电路，其特征是，包含
一具有多匝数的二次绕组的穿心式电流互感器，所述电流互感器本身结构不设一次绕组，
单相交流负载的一交流电输入在所述电流互感器的磁环中间穿过，
所述电流互感器的二次绕组的两输出端连接一全波整流电路和一第三电阻，
所述全波整流电路输出经过分压电阻分压后，经稳压输出检测信号。
2.根据权利要求1所述的单相交流负载通断检测电路，其特征是，所述检测信号由一稳压二极管稳压，所述稳压二极管的两端并联有滤波电容。
3.根据权利要求1所述的单相交流负载通断检测电路，其特征是，所述电流互感器二次绕组的两端并联所述第三电阻。
4.根据权利要求1所述的单相交流负载通断检测电路，其特征是，所述全波整流电路是由四个整流二极管组成的整流桥。
5.根据权利要求1或4所述的单相交流负载通断检测电路，其特征是，所述全波整流电路中，第一整流二极管的阳极、第四整流二极管的阴极均与所述电流互感器二次绕组的一端连接，第二整流二极管的阳极、第三整流二极管的阴极均与所述电流互感器二次绕组的另一端连接，第一整流二极管的阴极与第二整流二极管的阴极共连于整流输出点，第三整流二极管D3的阳极与第四整流二极管D4的阳极共连于模拟地。
6.根据权利要求5所述的单相交流负载通断检测电路，其特征是，所述分压电阻的两端分别与整流输出点、模拟地连接。
7.根据权利要求6所述的单相交流负载通断检测电路，其特征是，所述分压电阻为串联的两个电阻。
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