CN203350384U

CN203350384U - 一种取电型故障指示器

Info

Publication number: CN203350384U
Application number: CN 201320345202
Authority: CN
Inventors: 魏之明
Original assignee: Aerospace Science and Industry Shenzhen Group Co Ltd
Current assignee: Aerospace Science and Industry Shenzhen Group Co Ltd
Priority date: 2013-06-17
Filing date: 2013-06-17
Publication date: 2013-12-18
Anticipated expiration: 2023-06-17

Abstract

本实用新型公开了一种取电型故障指示器，其包括CPU以及分别与CPU供电的取电电路和为CPU的故障判据提供正电压数据的测量电路，取电电路包括依次连接的第一线圈、整流滤波单元、泄流保护单元、升压单元和降压单元，测量电路包括依次连接的第二线圈、采集单元和运放单元。采用线圈取代电池的方式供电延长了故障指示器的寿命，同时在信号处理方面采用运放进行放大整流，克服了二极管整流的非线性以及导通压降对信号采集的影响，提高了小电流的采集，保证了信号的采样精度。

Description

一种取电型故障指示器

技术领域

本实用新型涉及信号采集和线路取电领域，尤其涉及一种取电型故障指示器。

背景技术

故障指示器主要用在配电线路上，用来判断配电线路的短路故障或者接地故障。目前故障指示器主要通过检测一次电流的变化进行故障的判断，通过线圈进行电流采集后经整流后进行故障判断，一般采用模拟电路进行判断，功耗相对偏低，同时采用电池进行供电。

随着智能电网的发展，对故障指示器的要求也越来越高，往往要求采集更精确的负荷电流以及无线上传等功能，这些功能将明显增大故障指示器的功耗，电池供电将无法满足负荷，从而影响故障指示器的寿命。另外，故障的复杂性以及准确性要求故障指示器实时采集比较精确的电流，利用简单的模拟判断电路很难满足高精度的采集，同时在采用一般的二极管进行整流时，很难保证信号的线性度以及小信号的采集。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术影响故障指示器的电池寿命和无法满足高精度采集需求的缺陷，提供一种取电型故障指示器，满足了故障指示器的各种负荷要求，同时保证信号采样精度。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种取电型故障指示器，包括CPU以及分别与所述CPU供电的取电电路和为所述CPU的故障判据提供正电压数据的测量电路，所述取电电路包括依次连接的用于输出第一交流电压的第一线圈、用于将所述第一交流电压转化为第一直流电压的整流滤波单元、用于对所述第一直流电压进行泄流保护的泄流保护单元、用于将泄流保护后的第一直流电压升至第二直流电压的升压单元和用于将所述第二直流电压降至第三直流电压的降压单元，所述测量电路包括依次连接的用于输出第二交流电压的第二线圈、用于采集所述第二交流电压的采集单元和用于将所述第二交流电压转化为正电压的第三交流电压的运放单元。

优选地，所述第一直流电压的电压值范围为0.9V至6V。

优选地，所述第二直流电压的电压值为5V。

优选地，所述第三直流电压的电压值为3.3V。

优选地，所述取电电路包括连接器J5、整流桥U6、电容CT5、电容CT6、三极管Q7、电阻R14、电阻R17、电阻R18、电感L3、三极管Q6、芯片U7、二极管D6、电容C13、电阻R15、电阻R16、电容CT4、电阻R29、电容C33、芯片U11、电容C34、电阻R28和电阻R30；其中，整流桥U6的第一端和第二端分别与连接器J5的第一端和第二端连接，电容CT5与电容CT6分别并联在整流桥U6的第三端和第四端之间，三极管Q7的集电极连接整流桥U6的第三端，三极管Q7的发射极通过电阻R14连接整流桥U6的第四端，三极管Q7的基极连接至电阻R17和电阻R18之间，电阻R17和电阻R18串联后并联在整流桥U6的第三端和第四端之间，三极管Q6的集电极分别与电感L3的一端和二极管D6的阳极连接，三极管Q6的发射极连接整流桥U6的第四端，整流桥U6的第四端接地，电感L3的另一端连接整流桥U6的第三端，芯片U7的EXT引脚连接三极管Q6的基极，芯片U7的VDD引脚连接二极管D6的阴极，电容C13和电阻R16分别并联在芯片U7的FB引脚和二极管D6的阴极之间，电容C13和电阻R16并联后通过电阻R15接地，电容CT4和电容C33分别并联在二极管D6的阴极和地线之间，芯片U11的V1引脚连接二极管D6的阴极，芯片U11的EN引脚通过电阻R29连接二极管D6的阴极，电容C34和电阻R28分别并联在芯片U11的SW引脚和FB引脚之间，电容C34和电阻R28并联后通过电阻R30接地，芯片U11的SW引脚连接所述CPU。

优选地，所述测量电路具体包括运算放大器U12A、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22和参考电压VREF,其中，第二交流电压Vin经电阻R21分别与运算放大器U12A的反向输入端连接以及通过电阻R22连接运算放大器U12A的输出端，运算放大器U12A的第一端连接所述CPU的AD口，参考电压VREF通过电阻R20分别与运算放大器U12A的同相输入端连接和通过电阻R19接地。

实施本实用新型的技术方案,具有以下有益效果：采用线圈取代电池的方式供电，满足了故障指示器各种工作负荷要求，同时在信号处理方面采用运放进行放大整流，克服了二极管整流的非线性以及导通压降对信号采集的影响，提高了小电流的采集，保证了信号的采样精度。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型取电型故障指示器的结构示意图；

图2是本实用新型取电电路的电路图；

图3是本实用新型测量电路的电路图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1，图1是本实用新型取电型故障指示器的结构示意图，如图1所示，该取电型故障指示器包括CPU200以及分别与所述CPU200连接的取电电路100和测量电路300，所述取电电路100包括依次连接的第一线圈101、整流滤波单元102、泄流保护单元103、升压单元104和降压单元105，所述测量电路300包括依次连接的第二线圈301、采集单元302和运放单元303。在该方案中，与现有技术相比，用线圈取代电池的方式供电可满足故障指示器的各种工作负荷，同时在信号处理方面采用运放进行放大整流，克服了二极管整流的非线性以及导通压降对信号采集的影响，提高了小电流的采集，保证了信号的采样精度。需要说明的是，上述各个单元均为独立的装置构造，下面会结合电路图说明各个单元的作用，在此不再赘述。

下面具体介绍各个部分的作用：

取电电路100，用于为所述CPU供电；第一线圈101，用于输出第一交流电压；整流滤波单元102，用于将所述第一交流电压转化为第一直流电压；泄流保护单元103，用于对所述第一直流电压进行泄流保护；升压单元104，用于将泄流保护后的第一直流电压升至第二直流电压；降压单元105，用于将所述第二直流电压降至第三直流电压。

请结合参阅图2，图2是本实用新型取电电路的电路图，如图2所示，所述取电电路包括连接器J5、整流桥U6、电容CT5、电容CT6、三极管Q7、电阻R14、电阻R17、电阻R18、电感L3、三极管Q6、芯片U7、二极管D6、电容C13、电阻R15、电阻R16、电容CT4、电阻R29、电容C33、芯片U11、电容C34、电阻R28和R30；其中，整流桥U6的第一端1和第二端2分别与连接器J5的第一端1和第二端2连接，电容CT5与电容CT6分别并联在整流桥U6的第三端3和第四端4之间，三极管Q7的集电极连接整流桥U6的第三端3，三极管Q7的发射极通过电阻R14连接整流桥U6的第四端4，三极管Q7的基极连接至电阻R17和电阻R18之间，电阻R17和电阻R18串联后并联在整流桥U6的第三端3和第四端4之间，三极管Q6的集电极分别与电感L3的一端和二极管D6的阳极连接，三极管Q6的发射极连接整流桥U6的第四端4，整流桥U6的第四端4接地，电感L3的另一端连接整流桥U6的第三端3，芯片U7的EXT引脚连接三极管Q6的基极，芯片U7的VDD引脚连接二极管D6的阴极，电容C13和电阻R16分别并联在芯片U7的FB引脚和二极管D6的阴极之间，电容C13和电阻R16并联后通电阻R15接地，电容CT4和电容C33分别并联在二极管D6的阴极和地线之间，芯片U11的V1引脚连接二极管D6的阴极，芯片U11的EN引脚通过电阻R29连接二极管D6的阴极，电容C34和电阻R28分别并联在芯片U11的SW引脚和FB引脚之间，电容C34和电阻R28并联后通过电阻R30接地，芯片U11的SW引脚连接所述CPU。

结合上述图2说明取电电路的工作原理：第一线圈101将输出的第一交流电压经整流桥U6整流滤波后转化为第一直流电压,由于小电流所产生的电压一般比较小，为保证线路上小电流负荷的情况下可以取电，同时避免第一线圈磁芯的饱和，先通过芯片U7升压时所输入的第一直流电压稳定在一定电压值范围以内，并将该第一直流电压升至第二直流电压，在本实施例中，第一直流电压的电压值范围为0.9V至6V，所述第二直流电压的电压值为5V。升压单元保证了直流电压值在0.9-3.3V的范围内也可正常供电，降低了可供电的一次负荷电流。然后，通过芯片U11将第二直流电压降至第三直流电压，该第三直流电压为CPU供电，该第三直流电压的电压值为3.3V。另外，当一次电流过大时，导致二次电压变大，通过电阻R14进行泄流保护，三极管Q7主要起保护作用。

测量电路300，用于为所述CPU的故障判据提供正电压数据；第二线圈301，用于输出第二交流电压；采集单元302，用于采集所述第二交流电压；运放单元303，用于将所述第二交流电压转化为正电压的第三交流电压。

请结合参阅图3，图3是本实用新型测量电路的电路图，如图3所示，所述测量电路具体包括运算放大器U12A、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22和参考电压VREF,其中，第二交流电压Vin经电阻R21分别与运算放大器U12A的反向输入端2连接以及通过电阻R22连接运算放大器U12A的输出端1，运算放大器U12A的第一端连接所述CPU的AD口，参考电压VREF通过电阻R20分别与运算放大器U12A的同相输入端3连接和通过电阻R19接地。

在本实施例中，二极管或者整流桥组成的整流电路在整流时输出非线性的“门坎电压”，对于小于二极管的开通电压以下的输入电压是无能为力的，所以在采集交流信号时，通过运放进行整流或者提高偏置电压都可克服整流电路所存在的“门坎电压”缺点。结合上述图3说明测量电路的工作原理：电路采用运放加法电路将信号抬升为正电压送给单片机的AD口进行处理，采集单元采集到第二线圈所输出的第二交流电压Vin，经采样电阻R12，然后经运放单元输出为正电压的第三交流电压Vo供CPU的AD口进行采集，在本实施例中，假定R20=R19，R21=R22，则可计算输出电压Vo=-Vin+Vref,在此不再赘述。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的权利要求范围之内。

Claims

1.一种取电型故障指示器，其特征在于，包括CPU以及分别与所述CPU供电的取电电路和为所述CPU的故障判据提供正电压数据的测量电路，所述取电电路包括依次连接的用于输出第一交流电压的第一线圈、用于将所述第一交流电压转化为第一直流电压的整流滤波单元、用于对所述第一直流电压进行泄流保护的泄流保护单元、用于将泄流保护后的第一直流电压升至第二直流电压的升压单元和用于将所述第二直流电压降至第三直流电压的降压单元，所述测量电路包括依次连接的用于输出第二交流电压的第二线圈、用于采集所述第二交流电压的采集单元和用于将所述第二交流电压转化为正电压的第三交流电压的运放单元。

2.根据权利要求1所述的取电型故障指示器，其特征在于，所述第一直流电压的电压值范围为0.9V至6V。

3.根据权利要求2所述的取电型故障指示器，其特征在于，所述第二直流电压的电压值为5V。

4.根据权利要求3所述的取电型故障指示器，其特征在于，所述第三直流电压的电压值为3.3V。

5.根据权利要求1所述的取电型故障指示器，其特征在于，所述取电电路包括连接器J5、整流桥U6、电容CT5、电容CT6、三极管Q7、电阻R14、电阻R17、电阻R18、电感L3、三极管Q6、芯片U7、二极管D6、电容C13、电阻R15、电阻R16、电容CT4、电阻R29、电容C33、芯片U11、电容C34、电阻R28和电阻R30；其中，整流桥U6的第一端（1）和第二端（2）分别与连接器J5的第一端（1）和第二端（2）连接，电容CT5与电容CT6分别并联在整流桥U6的第三端（3）和第四端（4）之间，三极管Q7的集电极连接整流桥U6的第三端（3），三极管Q7的发射极通过电阻R14连接整流桥U6的第四端（4），三极管Q7的基极连接至电阻R17和电阻R18之间，电阻R17和电阻R18串联后并联在整流桥U6的第三端（3）和第四端（4）之间，三极管Q6的集电极分别与电感L3的一端和二极管D6的阳极连接，三极管Q6的发射极连接整流桥U6的第四端（4），整流桥U6的第四端（4）接地，电感L3的另一端连接整流桥U6的第三端（3），芯片U7的EXT引脚连接三极管Q6的基极，芯片U7的VDD引脚连接二极管D6的阴极，电容C13和电阻R16分别并联在芯片U7的FB引脚和二极管D6的阴极之间，电容C13和电阻R16并联后通过电阻R15接地，电容CT4和电容C33分别并联在二极管D6的阴极和地线之间，芯片U11的V1引脚连接二极管D6的阴极，芯片U11的EN引脚通过电阻R29连接二极管D6的阴极，电容C34和电阻R28分别并联在芯片U11的SW引脚和FB引脚之间，电容C34和电阻R28并联后通过电阻R30接地，芯片U11的SW引脚连接所述CPU。

6.根据权利要求1所述的取电型故障指示器，其特征在于，所述测量电路具体包括运算放大器U12A、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22和参考电压VREF,其中，第二交流电压Vin经电阻R21分别与运算放大器U12A的反向输入端（2）连接以及通过电阻R22连接运算放大器U12A的输出端（1），运算放大器U12A的第一端连接所述CPU的AD口，参考电压VREF通过电阻R20分别与运算放大器U12A的同相输入端（3）连接和通过电阻R19接地。