CN204302373U - 一种矿用本安型电路安全电压电流检测仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种矿用本安型电路安全电压电流检测仪，该检测仪包括模拟电压输出单元、检测单元、电压检测支路和电流检测支路，模拟电压输出单元的输出端与电压检测支路和电流检测支路的输入端连接，用于为电压检测支路和电流检测支路提供基准电压，电压检测支路和电流检测支路的输出端与检测单元的输入端相连，其中检测单元和模拟电压输出单元共用一个MCU，电压检测支路采用运算放大器实现，电流检测支路采用比较器、三极管和场效应管实现。本实用新型所采用的电路简单，易实现，使得电压、电流保护值的测试变得极为简便，为矿上技术人员对矿用本质安全产品的监督检查，提供了方便快捷的手段，具有极高的实用价值。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种矿用本安型电路安全电压电流检测仪，属于矿用电子设备技术领域。
背景技术
在煤矿井下使用的各种电子设备，按照国家强制标准《GB 3836.1-2000爆炸性气体环境用电气设备》的要求，矿用本质安全电路最大安全电压、最大安全电流必须满足标准的要求。当此电压、电流超出国家标准规定的范围时，矿用本质安全电路的电压电流监测保护系统必须能够自动启动，以保证设备、人员的安全，因此，对本安型电路的安全电压电流进行测试非常重要，而目前在对矿用本安型电路安全电压电流测试时大都采用的测试电路比较复杂、不方便使用。
实用新型内容
本实用新型的目的是提提供一种矿用本安型电路安全电压电流检测仪，以解决目前在对矿用本安型电路安全电压电流测试时所采用的测试电路复杂、使用不便的问题。
本实用新型为解决上述技术问题而提供一种矿用本安型电路安全电压电流检测仪，该检测仪包括模拟电压输出单元、检测单元、电压检测支路和电流检测支路，所述模拟电压输出单元的输出端与电压检测支路和电流检测支路的输入端连接，用于为电压检测支路和电流检测支路提供基准电压，所述电压检测支路和电流检测支路的输出端与检测单元的输入端相连，
所述电压检测支路包括运算放大器，所述运算放大器的正向输入端与模拟电压输出单元的输出端相连，运算放大器的输出端作为过压测试接口，用于与待测矿用本安型电路连接，所述运算放大器的输出端连入分压电阻作为电压取样端，
所述电流检测支路包括比较器和电流取样单元，所述比较器的负向输入端与 模拟电压输出单元的输出端相连，所述比较器的输出端与电流取样单元连接。
所述电流取样单元包括三极管和场效应管，其中三极管的基极与比较器的输出端相连，三极管的集电极与场效应管的栅极连接，场效应管的漏极为过流测试接口，用于与待测矿用本安型电路连接，场效应管的源极为电流取样端。
所述的检测单元和模拟电压输出单元共用一个MCU。
所述MCU输入端通过A/D模块分别连接电压取样端和电流取样端，用于记录过压过流测试时的测量值。
所述电压取样端和电流取样端通过单刀双掷开关与A/D模块的输入端相连，通过单刀双掷开关对所连接的电压取样端和电流取样端进行切换。
所述MCU的输出端通过D/A模块与运算放大器的正向输入端和比较器的负向输入端相连，分别为运算放大器和比较器提供基准电压。
所述运算放大器的正向输入端和比较器的负向输入端通过单刀双掷开关与D/A模块的输出端相连，通过单刀双掷开关对所连接的电压检测支路和电流检测支路进行切换。
所述MCU输出端还连接有显示器，用于显示测量结果。
本实用新型的有益效果是：本实用新型的检测仪包括模拟电压输出单元、检测单元、电压检测支路和电流检测支路，模拟电压输出单元的输出端与电压检测支路和电流检测支路的输入端连接，用于为电压检测支路和电流检测支路提供基准电压，电压检测支路和电流检测支路的输出端与检测单元的输入端相连，其中检测单元和模拟电压输出单元共用一个MCU，电压检测支路采用运算放大器实现，电流检测支路采用比较器、三极管和场效应管实现。本实用新型所采用的电路简单，易实现，使得电压、电流保护值的测试变得极为简便，为矿上技术人员对矿用本质安全产品的监督检查，提供了方便快捷的手段，具有极高的实用价值。
附图说明
图1是本实用新型矿用本安型电路安全电压电流检测仪的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的说明。
该检测仪包括模拟电压输出单元、检测单元、电压检测支路和电流检测支路，模拟电压输出单元的输出端与电压检测支路和电流检测支路的输入端连接，用于为电压检测支路和电流检测支路提供基准电压，电压检测支路和电流检测支路的输出端与检测单元的输入端相连，电压检测支路包括运算放大器，运算放大器的正向输入端通过电阻R1与模拟电压输出单元的输出端相连，运算放大器的负向输入端通过一电阻接地，运算放大器的输出端作为过压测试接口，用于与待测矿用本安型电路连接，运算放大器的输出端连入分压电阻R2和R3作为电压取样端，电流检测支路包括比较器和电流取样单元，比较器的负向输入端与模拟电压输出单元的输出端相连，比较器的输出端与电流取样单元连接。
本实施例中，电流取样单元如图1所示，包括NPN三极和N沟道场效应管，比较器的输出端连接NPN三极管的基极，NPN三极管的集电极与N沟道场效应管的栅极相连，N沟道场效应管的漏极为过流测试接口，N沟道场效应管的源极为电流取样端。
检测单元和模拟电压输出单元共用一个MCU，MCU的输出端连接D/A模块作为模拟电压输出单元，MCU输入端连接A/D作为检测单元。
MCU输入端通过A/D模块分别连接电压取样端和电流取样端，用于记录过压过流测试时的测量值，电压取样端和电流取样端通过单刀双掷开关C与A/D模块的输入端相连，通过单刀双掷开关C对所连接的电压取样端和电流取样端进行切换。
MCU的输出端通过D/A模块与运算放大器的正向输入端和比较器的负向输入端相连，分别为运算放大器和比较器提供基准电压。运算放大器的正向输入端和 比较器的负向输入端通过单刀双掷开关A与D/A模块的输出端相连，通过单刀双掷开关对所连接的电压测试支路和电流测试支路进行切换。
MCU的输出端还连接有液晶显示器，用于显示过压保护临界值和过流保护临界值。
过压测试时，当所施加的电压值达到被测本安型电路的临界电压保护值时，本安型电路采取保护措施，而此时所施加电压的表现为急剧降低，当电压检测电路检测到电压值急剧降低时，将此时的状态作为本安型电路采取保护措施的判断条件，然后对测得的电压值进行筛选，将转折点的电压值取出，并将其作为过压保护临界值送至液晶显示器进行显示。本实施例中D/A经由MCU控制输出电压值以0.001V为单位进行递增，然后经由运算放大器将D/A模块的输出电压进行放大，调整放大倍数，即可扩大电压的输出范围，从而可以增大本过压保护值测试电路的测试范围；输出电压经由“R2”、“R3”电阻分压然后送至A/D模块进行采样，可实时监测电压值变化；当检测到电压值变小时，D/A停止输出电压，MCU记录下电压值变小前的最大电压值，并将此值作为过压保护临界点，即过压保护值。
过流测试时，当本安电路的输出电流值增大至本安电路的电流保护临界值时，本安电路将会停止对外输出，此时的电流变化表现为归零，当电流检测支路检测到电流值归零时，将此时的状态作为本安型电路采取保护措施的判断条件，然后系统会记录下电流值归零前的最大电流值，并将其作为过流保护临界值送至液晶显示器进行显示。
本实施例中通过D/A转换器提供参考电压，当取样电阻R4两端电压高于D/A模块输出电压时比较器会输出高电平信号，从而使得NPN三极管导通，则N沟道场效应管控制端被拉低，N沟道场效应管截止，电阻R4两端电压降低；当电阻R4两端电压低于D/A输出电压时，比较器输出低电平，NPN三极管截止，则N沟 道场效应管控制端被拉高，N沟道场效应管导通，使得流经R4电流增大。通过N沟道场效应管的导通、截止，可以控制被测设备的输出电流，而输出电流的值与D/A输出端的电压成正比；MCU控制D/A模块输出电压以0.001V为单位进行递增，被测设备的输出电流随之递增，当电流检测电路检测到电流值归零时，D/A模块停止输出，MCU记录下电流值变小前的最大电流值，并将此值作为过流保护临界点，即过流保护值。
本实用新型的矿用本安型电路安全电压电流检测仪取样速率高、取样精度高，可自动测量矿用本质安全电路的安全电压、安全电流，并可将测量结果直接通过显示器进行显示，使得电压保护值、电流保护值的实际值可直接读取，并实现了一键测试，使得电压、电流保护值的测试变得极为简便，为矿上技术人员对矿用本质安全产品的监督检查，提供了方便快捷的手段，具有极高的实用价值。
Claims (8)
1.一种矿用本安型电路安全电压电流检测仪，其特征在于，该检测仪包括模拟电压输出单元、检测单元、电压检测支路和电流检测支路，所述模拟电压输出单元的输出端与电压检测支路和电流检测支路的输入端连接，用于为电压检测支路和电流检测支路提供基准电压，所述电压检测支路和电流检测支路的输出端与检测单元的输入端相连，
所述电压检测支路包括运算放大器，所述运算放大器的正向输入端与模拟电压输出单元的输出端相连，运算放大器的输出端作为过压测试接口，用于与待测矿用本安型电路连接，所述运算放大器的输出端连入分压电阻作为电压取样端，
所述电流检测支路包括比较器和电流取样单元，所述比较器的负向输入端与模拟电压输出单元的输出端相连，所述比较器的输出端与电流取样单元连接。
2.根据权利要求1所述的矿用本安型电路安全电压电流检测仪，其特征在于，所述电流取样单元包括三极管和场效应管，其中三极管的基极与比较器的输出端相连，三极管的集电极与场效应管的栅极连接，场效应管的漏极为过流测试接口，用于与待测矿用本安型电路连接，场效应管的源极为电流取样端。
3.根据权利要求2所述的矿用本安型电路安全电压电流检测仪，其特征在于，所述的检测单元和模拟电压输出单元共用一个MCU。
4.根据权利要求3所述的矿用本安型电路安全电压电流检测仪，其特征在于，所述MCU输入端通过A/D模块分别连接电压取样端和电流取样端，用于记录过压过流测试时的测量值。
5.根据权利要求4所述的矿用本安型电路安全电压电流检测仪，其特征在于，所述电压取样端和电流取样端通过单刀双掷开关与A/D模块的输入端相连，通过单刀双掷开关对所连接的电压取样端和电流取样端进行切换。
6.根据权利要求3所述的矿用本安型电路安全电压电流检测仪，其特征在于， 所述MCU的输出端通过D/A模块与运算放大器的正向输入端和比较器的负向输入端相连，分别为运算放大器和比较器提供基准电压。
7.根据权利要求6所述的矿用本安型电路安全电压电流检测仪，其特征在于，所述运算放大器的正向输入端和比较器的负向输入端通过单刀双掷开关与D/A模块的输出端相连，通过单刀双掷开关对所连接的电压检测支路和电流检测支路进行切换。
8.根据权利要求3所述的矿用本安型电路安全电压电流检测仪，其特征在于，所述MCU输出端还连接有显示器，用于显示测量结果。
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| CN105842543A (zh) * | 2016-05-12 | 2016-08-10 | 天地（常州）自动化股份有限公司 | 本质安全型接地电阻测量系统 |
| CN109254182A (zh) * | 2018-10-12 | 2019-01-22 | 山东阅芯电子科技有限公司 | 功率器件动态测试的限流保护方法 |
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| CN105842543B (zh) * | 2016-05-12 | 2018-07-31 | 天地（常州）自动化股份有限公司 | 本质安全型接地电阻测量系统 |
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