CN204761011U - 超声波流量计电路保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种超声波流量计电路保护装置，包括：控制器、电压采集电路、整流滤波电路、变压器与开关控制电路，整流滤波电路的输出端与变压器的输入端相连，电压采集电路的输入端与变压器的输入端相连，采集变压器的输入电压；电压采集电路的输出端与控制器的输入端相连，控制器的输出端与开关控制电路的输入端相连，开关控制器的输出端与变压器的控制端相连，控制变压器的输出电压。通过采集整流滤波电路的输出端电压，设置过压采集电路与欠压采集电路，当采集的电压到达过压或欠压时，使得与控制器相连的反馈电压输入端为高电平，控制器停止对外输出脉冲信号，停止整个电路工作，从而保护高压或欠压状态下，烧毁电源与后续电路。

Description

超声波流量计电路保护装置

技术领域

本实用新型属于超声波流量计技术领域，特别是涉及一种超声波流量计电路保护装置，适用于超声波流量计开关电源输入电压过压及欠压的保护装置。

背景技术

超声波流量计是通过检测流体流动对超声束(或超声脉冲)的作用以测量流量的仪表。它采用了先进的多脉冲技术、信号数字化处理技术及纠错技术，使流量仪表更能适应工业现场的环境，计量更方便、经济、准确，被广泛应用于石油、化工、冶金、电力、给排水等领域。

然而，现有的超声波流量计的开关电源为AC—DC，输入的电压为176～240V，在超声波流量计工作时，经常出现烧毁开关电源及后续电路等情况。究其原因在于：所述超声波流量计缺乏一种过压及欠压的保护装置。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种超声波流量计电路保护装置，用于解决现有技术中超声波流量计电压过高或电压过低，导致超声波流量计电源或电路烧毁的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种超声波流量计电路保护装置，至少包括：控制器、电压采集电路、整流滤波电路、变压器与开关控制电路，所述整流滤波电路的输出端与所述变压器的输入端相连，所述电压采集电路的输入端与所述变压器的输入端相连，采集所述变压器的输入电压；所述电压采集电路的输出端与所述控制器的输入端相连，所述控制器的输出端与所述开关控制电路的输入端相连，所述开关控制器的输出端与所述变压器的控制端相连，控制所述变压器的输出电压。

优选地，所述电压采集电路包括过压采集电路与欠压采集电路，其中，所述过压采集电路的输入端连接于所述整流滤波电路与所述变压器之间，所述过压采集电路的输出端连接所述控制器的输入端；所述欠压采集电路的输入端连接于所述整流滤波电路与所述变压器之间，所述欠压采集电路的输出端连接所述控制器的输入端。

优选地，所述过压采集电路包括第一运算放大器、第一电阻、第二电阻与第一二极管，其中，所述第一电阻的一端连接于所述整流滤波电路与所述变压器之间，所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的一端串联，所述第二电阻的另一端接地，且所述第一运算放大器的负向输入端连接于所述第一电阻与所述第二电阻之间，所述第一运算放大器的正向输入端连接2.5V直流电源，所述第一运算放大器的输出端与所述第一二极管的正极相连，所述第一二极管的负极与所述控制器的输入端相连。

优选地，所述欠压采集电路包括第二运算放大器、第三电阻、第四电阻与第二二极管，其中，所述第三电阻的一端连接于所述整流滤波电路与所述变压器之间，所述第三电阻的另一端与所述第四电阻的一端串联，所述第四电阻的另一端接地，且所述第二运算放大器的正向输入端连接于所述第三电阻与所述第四电阻之间，所述第二运算放大器的负向输入端连接1.2V直流电源，所述第二运算放大器的输出端与所述第二二极管的正极相连，所述第二二极管的负极与所述控制器的输入端相连。

优选地，所述控制器是型号为UC3842的控制芯片，所述控制器包括误差电压输入端、反馈电压输入端、电流输入端和输出端，所述控制器的误差电压输入端连接所述变压器的输出端，所述控制器的反馈电压输入端连接所述过压采集电路中第一二极管的负极，且所述控制器的反馈电压输入端连接所述欠压采集电路中第二二极管的负极；所述控制器分别通过电流输入端与输出端连接所述开关控制电路。

优选地，还包括第五电阻，所述第五电阻的一端连接于所述电压采集电路与所述控制器之间，所述第五电阻的另一端接地。

优选地，所述控制器与所述变压器之间还连接有反馈控制电路，所述反馈控制电路的输入端与所述变压器的输出端相连，所述反馈控制电路的输出端的输出电平反馈至所述控制器的误差电压输入端。

如上所述，本实用新型的超声波流量计电路保护装置，具有以下有益效果：

通过采集整流滤波电路输出端的电压，分别在控制器的反馈电压输入端与整流滤波电路之间设置过压采集电路与欠压采集电路，不管所述采集电路采集的电压为高压或者欠压，只要在所述控制器的反馈电压输入端输入高电平，则禁止所述控制器向所述开关控制电路的发送脉冲电平，使整个电路不工作；当所述控制器的反馈电压输入端为低电平时，输出到所述开关控制电路的脉冲电平只取决于反馈控制电路的输出端，完成正常工作，从而避免高压或欠压状态下，烧毁电源与后续电路。

附图说明

图1显示为本实用新型实施例提供的一种超声波流量计电路保护装置结构框图。

元件标号说明：

1、整流滤波电路，2、变压器，3、开关控制电路，4、反馈控制电路，5、控制器，6、电压采集电路，7、输出。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

请参阅图1。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应落在本实用新型所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

如图1所示，本实用新型实施例提供的一种超声波流量计电路保护装置结构框图，至少包括：控制器5、电压采集电路6、整流滤波电路1、变压器2与开关控制电路3，所述整流滤波电路1的输出端与所述变压器2的输入端相连，所述电压采集电路6的输入端与所述变压器2的输入端相连，采集所述变压器2的输入电压；所述电压采集电路6的输出端与所述控制器5的输入端相连，所述控制器5的输出端与所述开关控制电路3的输入端相连，所述开关控制器5的输出端与所述变压器2的控制端相连，控制所述变压器2的输出电压。

在本实施例中，所述控制器5优选的型号为UC3842，所述电压采集电路6中优先采用的运算放大器为LM358。

其中，型号为LM358运算放大器内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的小运算放大器，适用于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。

其中，型号为UC3842的控制器5，为一种性能优良的电流控制型脉宽调制芯片。该调制器单端输出，能直接驱动双极型的功率管或场效应管。其主要优点是其管脚效应少，外围电路简单，电压调整率可达0.01％，工作频率最高达500KHz，启动电流小于1mA，正常工作电流为5mA，并可利用高频变压器2实现与电网的隔离。

在本实施例中，通过采集整流滤波电路1输出端的电压，分别在控制器5的反馈电压输入端与整流滤波电路1之间设置过压采集电路与欠压采集电路，不管所述采集电路采集的电压为高压或者欠压，只要在所述控制器5的反馈电压输入端输入高电平，则禁止所述控制器5向所述开关控制电路3的发送脉冲电平，使整个电路不工作；当所述控制器5的反馈电压输入端为低电平时，表示所述整个工作电路工作在正常的电压中，且输出到所述开关控制电路3的脉冲电平只取决于反馈控制电路4的输出端，整个电路能够正常工作，输出7至超声波流量计的电压稳定。因此，该电路保护装置在高压或欠压状态下，避免烧毁电源和后续电路，达到了保护超声波流量计电路的作用。

优选地，所述电压采集电路6包括过压采集电路与欠压采集电路，其中，所述过压采集电路的输入端连接于所述整流滤波电路1与所述变压器2之间，所述过压采集电路的输出端连接所述控制器5的输入端；所述欠压采集电路的输入端连接于所述整流滤波电路1与所述变压器2之间，所述欠压采集电路的输出端连接所述控制器5的输入端。

优选地，所述过压采集电路包括第一运算放大器、第一电阻、第二电阻与第一二极管，其中，所述第一电阻的一端连接于所述整流滤波电路1与所述变压器2之间，所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的一端串联，所述第二电阻的另一端接地，且所述第一运算放大器的负向输入端连接于所述第一电阻与所述第二电阻之间，所述第一运算放大器的正向输入端连接2.5V直流电源，所述第一运算放大器的输出端与所述第一二极管的正极相连，所述第一二极管的负极与所述控制器5的输入端相连。

在本实施例中，所述第一电阻与所述第二电阻的分别为121K，1K，所述第一二极管型号为4004。当所述整流滤波电路1输出的是高电压，即电压大于300V时，使得U1A中负向输入端的电压大于正向输入端电压(2.5V时)，使得U1A输出高电平，导通第一二极管D1，最终，在控制器5的反馈电压输入端电平为高电平，此时，控制器5的反馈电压输入端的电压超过3V，导致所述控制器5连接的控制开关电路关闭，整个电路不工作。

优选地，所述欠压采集电路包括第二运算放大器、第三电阻、第四电阻与第二二极管，其中，所述第三电阻的一端连接于所述整流滤波电路1与所述变压器2之间，所述第三电阻的另一端与所述第四电阻的一端串联，所述第四电阻的另一端接地，且所述第二运算放大器的正向输入端连接于所述第三电阻与所述第四电阻之间，所述第二运算放大器的负向输入端连接1.2V直流电源，所述第二运算放大器的输出端与所述第二二极管的正极相连，所述第二二极管的负极与所述控制器5的输入端相连。

在本实施例中，所述第三电阻与所述第四电阻的分别为148K，1K，所述第二二极管型号为4004，当所述整流滤波电路1输出的是较低电压，即欠压状态，电压小于180V时，使得U1A中正向输入端的电压小于负向输入端电压(1.2V时)，使得U1B输出高电平，导通第一二极管D2，最终，在控制器5的反馈电压输入端电平为高电平，此时，控制器5的反馈电压输入端的电压超过3V，导致所述控制器5连接的控制开关电路关闭，整个电路不工作。

优选地，所述控制器5是型号为UC3842的控制芯片，所述控制器5包括误差电压输入端、反馈电压输入端、电流输入端和输出端，所述控制器5的误差电压输入端连接所述变压器2的输出端，所述控制器5的反馈电压输入端连接所述过压采集电路中第一二极管的负极，且所述控制器5的反馈电压输入端连接所述欠压采集电路中第二二极管的负极；所述控制器5分别通过电流输入端与输出端连接所述开关控制电路3。

其中，所述芯片集成了振荡器、具有高温补偿的高增益误差放大器、电流检测比较器、图腾柱输出电流、输入和基准欠电压锁定电路以及PWM锁存器电路。

在本实施例中，所述控制器5采用固定工作频率脉冲宽度(PWM)可控调制方式，共有8个引脚，各引脚功能如下：①引脚是误差放大器的输出端，外接阻容元件用于改善误差放大器的增益和频率特性，当该引脚电压过高使得与之相连的运放反相输入端电压大于1V时PWM信号关闭，对外输出低电平，系统不工作；②引脚是反馈电压输入端，此引脚的电压与误差放大器同相端的2.5V基准电压进行比较，产生误差电压，从而控制脉冲宽度，同时也可以将该引脚接地，使得输出的PWM信号仅受1引脚反馈电压控制；③引脚为电流检测输入端，当检测电压超过1V时缩小脉冲宽度使电源处于间歇工作状态；④引脚为定时端，内部振荡器的工作频率由外接的阻容时间常数决定，f＝1.8/(RT×CT)；⑤引脚为公共地端；⑥引脚为推挽输出端，内部为图腾柱式，上升、下降时间仅为50ns驱动能力为±1A；⑦引脚是直流电源供电端，具有欠压、过压锁定功能，芯片功耗为15mW；⑧引脚为5V基准电压输出端，有50mA的负载能力。

优选地，还包括第五电阻，所述第五电阻的一端连接于所述电压采集电路6与所述控制器5之间，所述第五电阻的另一端接地。

在本实施例中，所述第五电阻的阻值为10K，所述第五电阻为下拉电阻，当所述过压采集电路与所述欠压采集电路的电平输出值为低电平时，且所述下拉电阻将所述控制器5的反馈电压输入端为低电平，保证所述控制器5只受反馈控制电路4的输出影响。

优选地，所述控制器5与所述变压器2之间还连接有反馈控制电路4，所述反馈控制电路4的输入端与所述变压器2的输出端相连，所述反馈控制电路4的输出端的输出电平反馈至所述控制器5的误差电压输入端。

工作原理如下：

当所述电压采集电路6输出端经过第一二极管与第二二极管，输出到所述控制器5的反馈电压输入端为高电平时，所述控制器5的此时的电平大于3V，且属于高电平，导致所述控制器5的对外输出的脉冲信号关闭，从而使得整个电路出现关闭状态，达到了保护整个超声波流量计电路或电源的目的。

当所述电压采集电路6输出端经过第一二极管与第二二极管，输出到所述控制器5的反馈电压输入端为低电平时，此时，整流滤波电路1的输入到变压器2的电压为正常电压；且控制器5的误差电压输入端输入高电平时，所述控制器5工作，输出正常脉冲信号控制所述开关控制电路3；当所述控制器5的误差电压输入端输入低电平时，整个电路系统不工作。

综上所述，本实用新型通过采集整流滤波电路1输出端的电压，分别在控制器5的反馈电压输入端与整流滤波电路1之间设置过压采集电路与欠压采集电路，不管所述采集电路采集的电压是高压或欠压，只要在所述控制器5的反馈电压输入端输入高电平，则禁止所述控制器5向所述开关控制电路3的发送脉冲电平，使整个电路不工作；当所述控制器5的反馈电压输入端为低电平时，表示所述整个工作电路工作在正常的电压中，且输出到所述开关控制电路3的脉冲电平只取决于反馈控制电路4的输出端，整个电路能够正常工作。该电路保护装置在高压或欠压状态下，避免烧毁电源和后续电路，达到了保护超声波流量计电路的作用。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种超声波流量计电路保护装置，其特征在于，所述超声波流量计电路保护装置至少包括：控制器、电压采集电路、整流滤波电路、变压器与开关控制电路，所述整流滤波电路的输出端与所述变压器的输入端相连，所述电压采集电路的输入端与所述变压器的输入端相连，采集所述变压器的输入电压；所述电压采集电路的输出端与所述控制器的输入端相连，所述控制器的输出端与所述开关控制电路的输入端相连，所述开关控制器的输出端与所述变压器的控制端相连，控制所述变压器的输出电压。

2.根据权利要求1所述的超声波流量计电路保护装置，其特征在于，所述电压采集电路包括过压采集电路与欠压采集电路，其中，所述过压采集电路的输入端连接于所述整流滤波电路与所述变压器之间，所述过压采集电路的输出端连接所述控制器的输入端；所述欠压采集电路的输入端连接于所述整流滤波电路与所述变压器之间，所述欠压采集电路的输出端连接所述控制器的输入端。

3.根据权利要求2所述的超声波流量计电路保护装置，其特征在于，所述过压采集电路包括第一运算放大器、第一电阻、第二电阻与第一二极管，其中，所述第一电阻的一端连接于所述整流滤波电路与所述变压器之间，所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的一端串联，所述第二电阻的另一端接地，且所述第一运算放大器的负向输入端连接于所述第一电阻与所述第二电阻之间，所述第一运算放大器的正向输入端连接2.5V直流电源，所述第一运算放大器的输出端与所述第一二极管的正极相连，所述第一二极管的负极与所述控制器的输入端相连。

4.根据权利要求2所述的超声波流量计电路保护装置，其特征在于，所述欠压采集电路包括第二运算放大器、第三电阻、第四电阻与第二二极管，其中，所述第三电阻的一端连接于所述整流滤波电路与所述变压器之间，所述第三电阻的另一端与所述第四电阻的一端串联，所述第四电阻的另一端接地，且所述第二运算放大器的正向输入端连接于所述第三电阻与所述第四电阻之间，所述第二运算放大器的负向输入端连接1.2V直流电源，所述第二运算放大器的输出端与所述第二二极管的正极相连，所述第二二极管的负极与所述控制器的输入端相连。

5.根据权利要求2所述的超声波流量计电路保护装置，其特征在于，所述控制器是型号为UC3842的控制芯片，所述控制器包括误差电压输入端、反馈电压输入端、电流输入端和输出端，所述控制器的误差电压输入端连接所述变压器的输出端，所述控制器的反馈电压输入端连接所述过压采集电路中第一二极管的负极，且所述控制器的反馈电压输入端连接所述欠压采集电路中第二二极管的负极；所述控制器分别通过电流输入端与输出端连接所述开关控制电路。

6.根据权利要求1所述的超声波流量计电路保护装置，其特征在于，还包括第五电阻，所述第五电阻的一端连接于所述电压采集电路与所述控制器之间，所述第五电阻的另一端接地。

7.根据权利要求5所述的超声波流量计电路保护装置，其特征在于，所述控制器与所述变压器之间还连接有反馈控制电路，所述反馈控制电路的输入端与所述变压器的输出端相连，所述反馈控制电路的输出端的输出电平反馈至所述控制器的误差电压输入端。