CN204008753U - 一种微电阻测试中的微电流过流保护系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种微电阻测试中的微电流过流保护系统，涉及电子测量领域。它包括测试电路、过流检测电路和保护电路：其中测试电路由两级运算放大器A级联放大后与数据采集器电连接；过流检测电路由采样电阻、两级运算放大器B、电压比较器、三极管依次电连接构成；保护电路，由保护继电器和续流电阻构成。恒流源发生器产生测试电流，依次流入采样电阻保护继电器的常闭触点和待测电阻。当测试电流超过允许值时，过流检测电路作用，截断测试回路起到保护动作。本实用新型装置可实现过流自动保护，待测试电流降到安全范围后自动恢复测试；保护电流动作精度高；保护动作时间快。

Description

一种微电阻测试中的微电流过流保护系统

技术领域

本实用新型涉及电子测量领域，特别涉及一种微电阻测试中的微电流过流保护系统。

背景技术

在有些火工品的质量检测中需对其电阻进行测试，该产品的特点是电阻值较小，仅为数十毫欧；而且在对其进行电阻测试过程中基于安全原因，要求测试电流需控制在数十毫安内。因此需要一种微电流过流保护系统，具有测试电流过流时能自动关断测量回路的功能，保护被测产品。目前市面上没有专门用于火工品等危险品直流微电阻的测试仪器，主要是因为市面上多数微电阻测量装置在进行微电阻测试时往往采用较大的测试电流，而且多数不具备过流自动保护功能。

实用新型内容

本实用新型的目的是解决传统直流电阻测试仪在测试微电阻时，测试电流相对较大而没有过流安全保护的现状，设计了一种微电阻测试中的微电流过流保护系统，该系统具有电阻测量和过流保护功能。当测试电流超过规定的安全电流阈值时，测试回路自动关断，保护被测产品，当测试电流降到安全范围以内时，自动恢复测试功能。

为了达到上述的技术效果，本实用新型采取以下技术方案：一种微电阻测试中的微电流过流保护系统，它包括：

测试电路，由两级运算放大器A级联放大后与数据采集器电连接，实现对待测电阻产生的压降Ux进行反向、放大后传递给数据采集器。

过流检测电路，由采样电阻、两级运算放大器B、电压比较器、三极管依次电连接构成。所述两级运算放大器B对采样电阻上产生的压降Us进行反向、放大后接入所述电压比较器的同相输入端，与电压比较器反相输入端的基准电压相比较，通过比较结果输出高电平或低电平。所述电压比较器同相输入端电压超过反相输入端基准电压，电压比较器输出端输出高电平；当测试电流降低到安全电流阈值内，采样电阻上的压降降低，电压比较器输出端输出低电平。

保护电路，由保护继电器和续流电阻组成，续流电阻一端接地，另一端接保护继电器的常开触点。测试电流过大时，保护被测产品及测试人员。

恒流源发生器，产生测试电流，所述测试电流依次流过采样电阻、保护继电器的常闭触点和待测电阻。

所述测试电路的输入端和过流检测电路的输出端分别与保护继电器常闭触点电连接。

本实用新型基于上述技术方案进一步的改进方案是：所述过流检测电路设有储能放电回路，所述储能放电回路由电阻和储能电容串联构成。所述电阻的一端分别与采样电阻的输入端和运算放大器的反相输入端电连接；所述电阻的另一端与储能电容输入端电连接；所述储能电容的输出端分别与采样电阻输出端和运算放大器的同相输入端电连接。

进一步的方案是：所述电压比较器是LM393，所述电压比较器LM393的同相输入端接采样电阻上产生的压降Us反向、放大后的电压，所述电压比较器LM393的反相输入端接基准电压，并通过稳压管接地。

更进一步的方案是：所述三极管是NPN型三极管，它的集电极端与保护继电器的常闭触点电连接；NPN型三极管的发射极端接地，NPN型三极管的基极端与电阻串联后与再电压比较器LM393的输出端电连接。

下面详细对本实用新型的原理作进一步说明：

恒流源发生器通过高精度基准电压源和运算放大器产生高精密测试电流Is，测试电流依次流过采样电阻Rs、保护继电器K1的常闭触点和待测电阻Rx。当测试电流Is流过待测电阻Rx时，在电阻上产生压降信号Ux，该信号通过运算放大器组成的后续信号调理电路进行放大、反向后进行采集得到数据U，再利用欧姆定律公式Rx＝U/Is，计算获得待测电阻的阻值。

当测试电流Is流过采样电阻Rs时在待测采样电阻上产生压降Is*Rs，同时通过旁路电阻Rs1对储能电容Cs进行充电至Is*Rs。采样电阻Rs上的压降信号Us通过运算放大器组成的信号调理电路进行放大调理后与预定的基准电压通过电压比较器进行比较。

当由于某种原因导致测试电流Is增大，超过安全电流阈值时，在采样电阻上的压降Us将增大，使得比较器的同相输入端电压超过反相输入端基准电压，电压比较器输出端输出高电平，保护继电器K1动作：常闭触点断开，常开触点闭合。测试电流通过续流电阻Rp回路导走，关断待测电阻Rx的电流从而起到保护作用。

在保护继电器K1触点转换动作期间，测试电流Is从待测电阻Rx回路向续流电阻Rp回路转换，测试电流Is被关断，此时储能电容Cs上存储的电能通过Rs1和采样电阻Rs回路放电。通过计算放电时间常数，适当选取储能电容Cs和放电回路电阻Rs1，使得电压比较器在转换期间一直输出高电平，防止“振铃”现象发生。当转换完成后测试电流Is从待测电阻Rx回路转向续流电阻Rp回路。在取值上要求续流电阻Rp略小于待测电阻Rx。

当测试电流Is降低到安全电流阈值内，电流采样电阻Rs上的压降Us降低，电压比较器输出端输出低电平，保护继电器K1恢复初始状态常闭触点闭合，测试电流Is通过被测电阻Rx，可进行安全的测试。

本实用新型与现有技术相比，具有以下的有益效果：当测试电流超过允许值时，过流检测电路作用，截断测试回路起到保护动作。可实现过流自动保护，测试电流降到安全范围后自动恢复测试；保护电流动作精度高，可控制在0.5mA内；保护动作时间快，在5mS内完成保护关断。

附图说明

图1是本实用新型的电路图。

具体实施方式

下面结合本实用新型的实施例对本实用新型作进一步的阐述和说明。

实施例：

如图1所示，一种微电阻测试中的微电流过流保护系统，它包括：测试电路01，由两个运算放大器U7、U8串联后与数据采集器U2电连接，实现对待测电阻Rx产生的压降Ux进行反向、放大后传递给数据采集器U2，采集得到数据U。

过流检测电路02，由采样电阻Rs，两个运算放大器U4、U5，电压比较器U6，三极管U3依次电连接构成。运算放大器U4、U5对采样电阻Rs上产生的压降Us进行反向、放大后接入电压比较器U6的同相输入端，与电压比较器U6反相输入端的基准电压相比较；通过比较结果输出高电平或低电平。电压比较器U6同相输入端的电压超过反相输入端的基准电压，电压比较器U6输出端输出高电平；当测试电流Is降低到安全电流阈值内，采样电阻Rs上的压降Us降低，电压比较器U6输出端输出低电平。

保护电路03，由保护继电器K1和续流电阻Rp组成，续流电阻Rp一端接地，另一端与保护继电器K1的常开触点电连接。测试电流过大时，保护被测产品及测试人员。

恒流源发生器U1，产生测试电流Is，所述测试电流Is依次流入采样电阻Rs、保护继电器K1的常闭触点和待测电阻Rx。在待测电阻Rx上产生的压降信号Ux通过后续信号调理电路进行放大、反向后传递给数据采集器U2，采集得到数据U，再利用欧姆定律公式Rx＝U/Is，计算获得待测电阻的阻值。信号调理电路由两级运算放大器U7、U8组成。

测试电路01的输入端和过流检测电路02的输出端分别均与保护继电器K1常闭触点电连接。

当由于某种原因导致测试电流Is增大，超过安全电流阈值时，在采样电阻上的压降Us将增大，使得电压比较器U6的同相输入端的电压超过反相输入端的基准电压，电压比较器U6输出端输出高电平，保护继电器K1动作：常闭触点断开，常开触点闭合。测试电流通过续流电阻Rp回路导走，关断待测电阻Rx的电流从而起到保护作用。

当测试电流Is降低到安全电流阈值内，采样电阻Rs上的压降Us降低，电压比较器U6输出端输出低电平，保护继电器K1恢复初始状态常闭触点闭合，常开触点断开，测试电流Is通过待测电阻Rx，可进行安全的测试。

在保护继电器K1触点转换动作期间，测试电流Is从待测电阻Rx回路向续流电阻Rp回路转换，测试电流Is被关断，此时储能电容Cs上存储的电能通过电阻Rs1和采样电阻Rs回路放电。通过计算放电时间常数，适当选取储能电容Cs和放电回路电阻Rs1，使得电压比较器在转换期间一直输出高电平，防止“振铃”现象发生。当转换完成后测试电流Is从待测电阻Rx回路转向续流电阻Rp回路。在取值上要求续流电阻Rp略小于待测电阻Rx。

上述过流检测电路02设有储能放电回路04，储能放电回路04由电阻Rs1和储能电容Cs串联构成，电阻Rs1的一端分别与采样电阻Rs的输入端和运算放大器U4的反相输入端电连接，电阻Rs1的另一端与储能电容Cs的输入端电连接，储能电容Cs的输出端分别与采样电阻Rs的输出端和运算放大器U4的同相输入端电连接。同时，运算放大器U4的反相输入端接电阻R6后接地，同相输入端接电阻R7后接地。

上述电压比较器U6是LM393，电压比较器LM393的同相输入端接采样电阻Rs上产生的压降Us放大后的信号，电压比较器LM393的反相输入端接基准电压，并通过稳压管D1接地。

上述三极管U3是NPN型三极管，它的集电极Q2端与保护继电器K1的常闭触点电连接；三极管U3的发射极端接地，三极管U3的基极与电阻Rb1串联后与再电压比较器LM393的输出端电连接。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种微电阻测试中的微电流过流保护系统，其特征在于它包括：

测试电路(01)，包括两级运算放大器A(U7、U8)级联后与数据采集器(U2)电连接，实现对待测电阻(Rx)产生的压降Ux进行反向、放大后传递给数据采集器(U2)；

过流检测电路(02)，由采样电阻(Rs)、两级运算放大器B(U4、U5)、电压比较器(U6)、三极管(U3)依次电连接构成，所述两级运算放大器B(U4、U5)对采样电阻(Rs)上产生的压降Us进行反向、放大后输入电压比较器(U6)的同相输入端，并与电压比较器(U6)的反相输入端的基准电压相比较；所述电压比较器(U6)的同相输入端的电压超过反相输入端的基准电压，电压比较器(U6)输出端输出高电平，否则，电压比较器(U6)输出端输出低电平；

保护电路(03)，由保护继电器(K1)和续流电阻(Rp)电连接构成，续流电阻(Rp)一端接地，续流电阻(Rp)另一端接保护继电器(K1)的常开触点；

恒流源发生器(U1)，产生测试电流(Is)，所述测试电流(Is)依次流入采样电阻(Rs)、保护继电器(K1)的常闭触点和待测电阻(Rx)；

所述测试电路(01)的输入端和过流检测电路(02)的输出端分别与保护继电器(K1)常闭触点电连接。

2.根据权利要求1所述的微电阻测试中的微电流过流保护系统，其特征在于：所述过流检测电路(02)设有储能放电回路(04)，所述储能放电回路(04)由电阻(Rs1)和储能电容(Cs)串联构成，所述电阻(Rs1)的一端与采样电阻(Rs)的输入端和运算放大器(U4)的反相输入端电连接，所述电阻(Rs1)的另一端与储能电容(Cs)输入端电连接，所述储能电容(Cs)的输出端与采样电阻(Rs)输出端和运算放大器(U4)的同相输入端电连接。

3.根据权利要求1或2所述的微电阻测试中的微电流过流保护系统，其特征在于：所述电压比较器(U6)是LM393，所述电压比较器LM393的同相输入端输入的是对采样电阻(Rs)上产生的压降Us进行反向、放大后的电压，所述电压比较器LM393的反相输入端输入的是基准电压，并通过稳压管(D1)接地。

4.根据权利要求3所述的微电阻测试中的微电流过流保护系统，其特征在于：所述三极管(U3)是NPN型三极管，它的集电极端与保护继电器(K1)的常闭触点电连接；所述NPN型三极管的发射极端接地，所述NPN型三极管的基极端与电阻(Rb1)串联后与再电压比较器LM393的输出端电连接。