CN204462239U - 一种过欠压一体化报警装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种过欠压一体化报警装置，包括依次连接的电压采集单元、电压比较单元和报警提示单元。所述装置实现了过欠压一体化报警，在母线电压超过安全阈值时发出过压报警提示，在母线电压低于安全阈值时发出欠压报警提示，安全阈值可根据应用需求灵活设定。本实用新型的过欠压一体化报警装置结构简单，不需要软件介入，具有成本低廉，应用灵活的特点。

Description

一种过欠压一体化报警装置

技术领域

本实用新型属于电压监控技术领域，更具体地，涉及一种过欠压一体化报警装置。

背景技术

目前，电压报警电路常见的有两种，一种是利用分立器件搭建电路，如单稳态触发电路、迟滞比较器电路；单稳态触发器用于电压报警时不能一体化实现过压与欠压的报警，迟滞比较器电路虽然抗干扰能力强，但是降低了报警灵敏度；另一种是利用微处理器MCU进行采集控制电路，常见电路结构为MCU+AD+蜂鸣器报警，此种报警电路一般需要软件人员和硬件人员共同参与，这不仅增加了人力成本，还增加了软件代码的编写工作，增加了成本投入。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种电压过欠压一体化报警装置，其目的在于在一个装置里兼容实现过压报警提示与欠压报警提示，提供电路结构简单成本低廉的过欠压一体化报警装置。

为实现上述目的，按照本实用新型的一个方面，提供了一种过欠压一体化报警装置，所述装置包括电压采集单元、电压比较单元和报警提示单元；

所述电压采集单元输入端连接电源母线，对母线电压进行采集，输出过压采集值或欠压采集值；

所述电压比较单元输入端连接电压采集单元的输出端，将所述过压采集值或欠压采集值与基准电压值进行比较，输出驱动电平；

所述报警提示单元输入端连接电压比较单元的输出端，根据所述驱动电平进行报警。

优选的，所述电压采集单元包括第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻；所述第一电阻与第三电阻串联后并联在母线正极与母线负极之间；同样的，所述第二电阻和第四电阻串联后并联在母线正极与母线负极之间；

第一电阻与第三电阻的串联公共端作为电压采集单元的第一输出端，输出过压采集值；第二电阻与第四电阻的串联公共端作为电压采集单元的第二输出端，输出欠压采集值。

优选的，所述电压采集单元的第一电阻和第二电阻为可调电阻，根据母线电压的范围值进行设定，以满足不同的报警阈值需要。

优选的，所述电压比较单元包括第一滤波电容、电压调整芯片、第二滤波电容、第五电阻、第六电阻、第一比较器、第二比较器和异或门；

所述第一滤波电容并联在母线正极与母线负极之间；所述电压调整芯片的输入端连接母线正极，接地端连接母线负极；第二滤波电容并联在电压调整芯片的输出端与母线负极之间；第五电阻与第六电阻串联后并联在电压调整芯片的输出端与母线负极之间，所述第五电阻和第六电阻的串联公共端用作基准电压输出端；第一比较器的反向输入端连接电压采集单元的第一输出端，正向输入端连接基准电压输出端；所述第二比较器的正向输入端连接电压采集单元的第二输出端，反向输入端连接基准电压输出端；所述异或门的第一输入端连接第一比较器的输出端，第二输入端连接第二比较器的输出端，所述异或门的输出端用作电压比较单元的输出端；

所述比较器用于电压比较，第一比较器将基准电压值与过压采集值进行比较；第二比较器将基准电压值与欠压采集值进行比较；所述异或门用于逻辑异或，对两个比较器的输出值进行逻辑异或操作。

优选的，所述报警提示单元包括NPN三极管、蜂鸣器、限流电阻和过欠压指示灯；所述NPN三极管的基极连接电压比较单元的输出端，发射极连接母线负极；所述蜂鸣器一端连接NPN三极管集电极，另一端连接母线正极；过欠压指示灯一端连接NPN三极管集电极，另一端串联限流电阻后连接母线正极；

所述NPN三极管用作无触点电子开关，电压比较单元的输出驱动NPN三极管，输出为高时，三极管基极导通，集电极和发射极之间有电流流过，蜂鸣器报警，指示灯点亮，提示目前母线电压处于非正常范围内；输出为低时，基极不导通，集电极和发射极间无电流，无报警指示，提示当前母线电压处于正常范围。

进一步优选的，所述报警提示单元包括第七电阻、欠压指示灯、第八电阻和过压指示灯；所述欠压指示灯的一端连接第一比较器的输出端，另一端串接第七电阻后接母线正极，在欠压时发出报警；所述过压指示灯一端连接第二比较器的输出端，另一端串接第八电阻后接母线正极，在过压时发出报警。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)本实用新型的装置实现了过欠压一体化报警，在母线电压超出报警阈值或低于报警阈值时发出声光报警提示装置电路结构简单，所需电子元件少，不需软件介入，成本低廉，具有较高的实用性；

(2)在本实用新型的优选方案里，电压采集电阻可调，基准电压也可调，可根据系统母线电压的范围进行设定，以满足不同的报警阈值需要，使得本实用新型具有更高的灵活性；

(3)在本实用新型的优选方案里，过压指示灯与欠压指示灯分开设置，可以直观的根据指示灯判断母线电压处于何种报警状态。

附图说明

图1是本实用新型实施例的系统框图；

图2是本实用新型实施例的电路原理图。

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。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示，本实用新型实施例的过欠压一体化报警装置包括依次连接的电压采集单元、电压比较单元、报警提示单元。

如图2所示，本实用新型实施例的电压采集单元包括两组电阻，共四个，其中第一电阻R1和第三电阻R3为一组，第二电阻R2和第四电阻R4为一组，两组电阻都并联在母线+和母线-之间；R1与R3串联的公共端作为第一输出端输出过压采集值U1，R2与R4串联的公共端作为第二输出端输出欠压采集值U2；过压采集值U1和过压采集值U2送到电压比较单元与基准电压进行比较。

电压比较单元包括第一滤波电容C1、电压调整芯片CW7815、第二滤波电容C2、第五电阻R5、第六电阻R6、电压比较芯片FX193和异或门CC4070；电压调整芯片CW7815输入母线电压(21V～30.5V)，输出电压值U_out为15V，U_out通过R5和R6进行分压得到基准电压值U_ref为5V；电压比较芯片FX193内部的两个比较器将U_ref分别与U1和U2进行比较，两个比较器的输出值通过一个CMOS异或门CC4070进行逻辑异或操作。由于比较器FX193的输出是集电极开路输出，所以比较器的输出端需上拉3K的电阻。

异或门的输出存在以下三种情况：

1、当母线电压高于安全阈值时，U1>U_ref,U2>U_ref，两个比较器输出为一低一高，异或门输出为高；

2、当母线电压处于安全阈值时，U2>U_ref，U_ref>U1，两个比较器输出为均为高，异或门输出为低；

3、当母线电压低于安全阈值时，U_ref>U1,U_ref>U2，两个比较器输出为一高一低，异或门输出为高；

在以上三种情况下，当母线电压超过安全阈值和低于安全阈值时，异或门输出均为高电平。

报警提示单元包括NPN三极管3DG130D、蜂鸣器HA1、过欠压指示灯VL3和限流电阻R9。

优选的，为指示当前的具体报警状态，报警提示单元包括欠压指示灯VL1、过压指示灯VL2、第七电阻R7、第八电阻R8；VL1连接第一比较器的输出端，指示欠压状态，与VL1串联的R7用作上拉电阻；VL2连接第二比较器输出端，指示过压状态，与VL2串联的R8用作上拉电阻。

异或门输出的电平驱动NPN三极管3DG130D的基极，当异或门输出为高时，三极管基极导通，3DG130D的集电极和发射极之间有电流流过，蜂鸣器HA1报警，过欠压指示灯VL3点亮，提示目前母线电压处于非正常范围内，通过欠压指示灯VL1和过压指示灯VL2的状态，可指示当前电路处于何种报警状态；异或门输出为低时，基极不导通，集电极和发射极间无电流，无报警指示，提示当前母线电压处于正常范围。

所述实施例里，电容C1、C2为滤波电容，滤除高频信号；R9为限流电阻，防止电流过大，烧坏过欠压指示灯VL3。输入母线的电压范围为U_min～U_max，R1、R2、R3、R4的取值计算公式为：

$\frac{R_3}{R_1+R_3}{U}_{\max }=U_{\mathrm{ref}}---\left(1\right)$

$\frac{R_4}{R_2+R_4}{U}_{\min }=U_{\mathrm{ref}}---\left(2\right)$

基准电压的取值为：

$\frac{R_6}{R_6+R_5}{U}_{\mathrm{out}}=U_{\mathrm{ref}}---\left(3\right)$

本实用新型实施例中，R1和R2设定为可调电阻，可根据系统母线电压的范围和基准电压值进行设定，以满足不同的报警阈值需要。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种过欠压一体化报警装置，其特征在于，所述过欠压一体化报警装置包括电压采集单元、电压比较单元和报警提示单元；

所述电压采集单元输入端连接电源母线，对母线电压进行采集，输出过压采集值或欠压采集值；

所述电压比较单元输入端连接电压采集单元的输出端，将所述过压采集值或欠压采集值与基准电压值进行比较，输出驱动电平；

所述报警提示单元输入端连接电压比较单元的输出端，根据所述驱动电平进行报警。

2.如权利要求1所述的过欠压一体化报警装置，其特征在于，所述电压采集单元包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻；所述第一电阻与第三电阻串联后并联在母线正极与母线负极之间；所述第二电阻和第四电阻串联后并联在母线正极与母线负极之间；

第一电阻与第三电阻的串联公共端用作电压采集单元的第一输出端；第二电阻与第四电阻的串联公共端用作电压采集单元的第二输出端。

3.如权利要求2所述的过欠压一体化报警装置，其特征在于，所述第一电阻和第二电阻为可调电阻。

4.如权利要求2所述的过欠压一体化报警装置，其特征在于，所述电压比较单元包括第一滤波电容、电压调整芯片、第二滤波电容、第五电阻、第六电阻、第一比较器、第二比较器和异或门；

所述第一滤波电容并联在母线正极与母线负极之间；所述电压调整芯片的输入端连接母线正极，接地端连接母线负极；第二滤波电容并联在电压调整芯片的输出端与母线负极之间；第五电阻与第六电阻串联后并联在电压调整芯片的输出端与母线负极之间，所述第五电阻和第六电阻的串联公共端用作基准电压输出端；第一比较器的反向输入端连接电压采集单元的第一输出端，正向输入端连接基准电压输出端；所述第二比较器的正向输入端连接电压采集单元的第二输出端，反向输入端连接基准电压输出端；所述异或门的第一输入端连接第一比较器的输出端，第二输入端连接第二比较器的输出端，所述异或门的输出端为电压比较单元的输出端。

5.如权利要求4所述的过欠压一体化报警装置，其特征在于，所述报警提示单元包括第七电阻、欠压指示灯、第八电阻和过压指示灯；所述欠压指示灯的一端连接第一比较器的输出端，另一端串接第七电阻后接母线正极，在欠压时发出报警；所述过压指示灯一端连接第二比较器的输出端，另一端串接第八电阻后接母线正极，在过压时发出报警。

6.如权利要求1所述的过欠压一体化报警装置，其特征在于，所述报警提示单元包括NPN三极管、蜂鸣器、限流电阻和过欠压指示灯；所述NPN三极管的基极连接电压比较单元的输出端，发射极连接母线负极；所述蜂鸣器一端连接NPN三极管集电极，另一端连接母线正极；过欠压指示灯一端连接NPN三极管集电极，另一端串联限流电阻后连接母线正极；所述三极管用作无触点电子开关，过压或者欠压发生时打开，所述蜂鸣器发出声音信号作报警指示，过欠压指示灯发出光信号作报警提示。