CN205070412U - 一种可调式过载保护装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种可调式过载保护装置，包括外壳、布设在外壳内的电子线路板以及安装在外壳上的拨码开关和显示器，电子线路板上集成有单片机、电流传感器模块以及存储器，单片机的输入端接有电流采集调理模块和电流限位模块，单片机的输出端接有继电器输出电路，电流采集调理模块包括滤波放大电路和A/D转换电路，电流限位模块包括依次连接的基准电压源、过载电流调节电路和电压跟随器，A/D转换电路的输出端和电压跟随器的输出端均与单片机的输入端相接，拨码开关的输入端与电流传感器模块的输出端相接，显示器的输入端与单片机的输出端相接，本实用新型设计新颖，可显示线路电流数据，选择合适电流档位，过载电流阈值可调，实用性强。
Description
技术领域
本实用新型属于电流过载保护技术领域，具体涉及一种可调式过载保护装置。
背景技术
随着人民生活条件的提高，家庭电器设备使用率大大增加，也会经常使用大功率电气设备，如带有电动机的电气设备，这样的大功率设备给家庭的用电安全性提出了更高的要求，目前，大部分家庭只在电表处接一个刀闸开关或空气开关，而在用电设备侧无任何保护；刀闸开关起保护作用部分是熔断丝，可是熔断丝要想起到保护作用需达到能使其熔断的电流值，并且不同材质的熔断丝表示不同的过载保护限；若刀闸开关电流保护限过高，这将会导致用电设备侧过载之后不能起到保护；若刀闸开关电流保护限过低，这将会导致用电设备侧未达到额定功率刀闸开关熔断保险丝并保护，使得用户用电不合理，因此，刀闸开关选型的不合理将会带来用电隐患。空气开关，又名空气断路器，是一种只要电路中电流超过额定电流就会自动断开的开关，它集控制和多种保护功能于一身，除能完成接触和分断电路外，尚能对电路或电气设备发生严重过载等进行保护，用电设备侧只有严重过载后空气开关才会动作，这无疑会给输电线路造成损坏，长时间的过载运行会使输电线路老化，导致设备损坏，带来用电安全隐患；因此，现如今缺少一种结构简单、成本低、设计合理的可调式过载保护装置，通过多种规格的电流传感器分别采集不同负载使用情况下的电流数据，电流数据经过调理送入单片机，与提前调节好并存储在存储器中的过载电流阈值比较，同时，通过显示器实时显示线路电流数据大小，避免长期的过载运行使输电线路老化，降低线路绝缘水平，甚至烧毁设备或线路。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种可调式过载保护装置，其设计新颖合理，结构简单，可实时显示线路电流数据，选择合适电流档位，过载电流阈值可调，实用性强，便于推广使用。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种可调式过载保护装置，其特征在于：包括外壳、布设在所述外壳内的电子线路板以及安装在所述外壳上的拨码开关和显示器，所述电子线路板上集成有单片机、用于采集线路电流数据的电流传感器模块以及与所述单片机相接的存储器，所述单片机的输入端接有电流采集调理模块和用于调节过载电流阈值大小的电流限位模块，所述单片机的输出端接有继电器输出电路，所述电流采集调理模块包括与所述拨码开关输出端相接的滤波放大电路和与所述滤波放大电路输出端相接的A/D转换电路，所述电流限位模块包括依次连接的基准电压源、过载电流调节电路和电压跟随器，所述A/D转换电路的输出端和电压跟随器的输出端均与单片机的输入端相接，所述拨码开关的输入端与电流传感器模块的输出端相接，所述显示器的输入端与单片机的输出端相接；所述单片机包括单片机PIC16F767-I/ML，所述拨码开关包括四位拨码开关S1。
上述的一种可调式过载保护装置，其特征在于：所述电流传感器模块包括电流传感器L18P010S05、电流传感器L18P015S05、电流传感器L18P020S05和电流传感器L18P060S05，所述电流传感器L18P010S05的+If管脚、电流传感器L18P015S05的+If管脚、电流传感器L18P020S05的+If管脚和电流传感器L18P060S05的+If管脚的连接端与市电火线L相接，所述电流传感器L18P010S05的-If管脚、电流传感器L18P015S05的-If管脚、电流传感器L18P020S05的-If管脚和电流传感器L18P060S05的-If管脚的连接端与市电零线N相接，所述电流传感器L18P010S05的VOUT管脚与四位拨码开关S1的第1管脚相接，电流传感器L18P015S05的VOUT管脚与四位拨码开关S1的第2管脚相接，电流传感器L18P020S05的VOUT管脚与四位拨码开关S1的第3管脚相接，电流传感器L18P060S05的VOUT管脚与四位拨码开关S1的第4管脚相接。
上述的一种可调式过载保护装置，其特征在于：所述滤波放大电路包括型号为TL082的芯片U1，所述芯片U1的第2管脚经电阻R1接地，芯片U1的第3管脚分三路，一路经电阻RH1与四位拨码开关S1的第5管脚、第6管脚、第7管脚和第8管脚的连接端相接，另一路经电容CH1接地，第三路与肖基特二极管DH1的第3管脚相接；肖基特二极管DH1的第1管脚与-15V电源输出端相接，肖基特二极管DH1的第1管脚与+15V电源输出端相接，芯片U1的第1管脚分两路，一路经电阻R2与芯片U1的第2管脚相接，另一路经电阻RH2与A/D转换电路相接。
上述的一种可调式过载保护装置，其特征在于：所述基准电压源包括稳压源TL431，所述稳压源TL431的第1管脚分两路，一路与+15V电源输出端相接，另一路与电阻RH3的一端相接；电阻RH3的另一端分三路，一路经电阻RH6和电阻RH9接地，另一路经电容CH4接地，第三路经电阻RH7与滑动电阻RH8的一个固定端相接；滑动电阻RH8的另一个固定端经电阻RH10接地，滑动电阻RH8的滑动端经电容CH5接地。
上述的一种可调式过载保护装置，其特征在于：所述过载电流调节电路型号为TL082的芯片U2，所述芯片U2的第3管脚和第5管脚的连接端分两路，一路经电容CH9接地，另一路与滑动电阻RH5的滑动端相接；滑动电阻RH5的一个固定端接地，滑动电阻RH5的另一个固定端与滑动电阻RH8的滑动端和电容CH5的连接端相接，芯片U2的第1管脚分两路，一路经电阻RH12与电阻RL1的一端相接，另一路与芯片U2的第2管脚相接；芯片U2的第7管脚分两路，一路经电阻RH13与电阻RL1的一端相接，另一路与芯片U2的第6管脚相接。
上述的一种可调式过载保护装置，其特征在于：所述电压跟随器型号为TL082的芯片U4，所述芯片U4的第3管脚与电阻RL1的另一端相接，芯片U4的第1管脚分两路，一路与电阻RL2的一端相接，另一路与芯片U4的第2管脚相接；电阻RL2的另一端分三路，一路与单片机PIC16F767-I/ML的第27管脚相接，另一路经电容CL1接地，第三路与肖基特二极管DL1的第3管脚相接；肖基特二极管DL1的第1管脚接地，肖基特二极管DL1的第2管脚与+5V电源输出端相接。
上述的一种可调式过载保护装置，其特征在于：所述显示器包括LCD1602液晶显示器。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
1、本实用新型根据实际用电设备的使用量，通过拨码开关选通适合的电流传感器采集输电线路的电流数据，电流数据经过去噪放大处理以及模数转换后，转换成单片机可处理的电压数据，电路简单，灵敏度高，便于推广使用。
2、本实用新型通过设置存储器提前设置好与实际用电设备的使用量相符的过载电流阈值，过载电流阈值通过稳压源TL431以及分压电阻分压调节过载电流保护限，并通过过载电流调节电路中的滑动电阻RH5实时调节，调节后的过载电流对应的电压数据经过电压跟随器可以使输入到单片机的电压信号处于0.5V-4.5V之间，防止由于外围电路的冲击，对单片机芯片的损坏，可靠稳定，使用效果好。
3、本实用新型通过设置继电器输出电路，当电流传感器采集输电线路的电流数据低于存储器中存储的过载电流阈值时，用电设备正常运行；当电流传感器采集输电线路的电流数据高于存储器中存储的过载电流阈值时，继电器断开，保护输电路线不长期处于过载状态，避免线路老化。
4、本实用新型设计新颖合理，体积小，可通过显示器实时显示线路电流数据，直观方便，实用性强，便于推广使用。
综上所述，本实用新型设计新颖合理，结构简单，可实时显示线路电流数据，选择合适电流档位，过载电流阈值可调，实用性强，便于推广使用。
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本实用新型的电路原理框图。
图2为本实用新型电流传感器模块的电路原理图。
图3为本实用新型拨码开关和滤波放大电路的电路连接关系示意图。
图4为本实用新型基准电压源的电路原理图。
图5为本实用新型过载电流调节电路和电压跟随器的电路连接关系示意图。
图6为本实用新型单片机的电路原理图。
附图标记说明:
1—电流传感器模块；2—拨码开关；3—滤波放大电路；
4—A/D转换电路；5—单片机；6—基准电压源；
7—过载电流调节电路；8—电压跟随器；9—继电器输出电路；
10—显示器；11—存储器。
具体实施方式
如图1、图3和图6所示，本实用新型包括外壳、布设在所述外壳内的电子线路板以及安装在所述外壳上的拨码开关2和显示器10，所述电子线路板上集成有单片机5、用于采集线路电流数据的电流传感器模块1以及与所述单片机5相接的存储器11，所述单片机5的输入端接有电流采集调理模块和用于调节过载电流阈值大小的电流限位模块，所述单片机5的输出端接有继电器输出电路9，所述电流采集调理模块包括与所述拨码开关2输出端相接的滤波放大电路3和与所述滤波放大电路3输出端相接的A/D转换电路4，所述电流限位模块包括依次连接的基准电压源6、过载电流调节电路7和电压跟随器8，所述A/D转换电路4的输出端和电压跟随器8的输出端均与单片机5的输入端相接，所述拨码开关2的输入端与电流传感器模块1的输出端相接，所述显示器10的输入端与单片机5的输出端相接；所述单片机5包括单片机PIC16F767-I/ML，所述拨码开关2包括四位拨码开关S1。
如图2所示，本实施例中，所述电流传感器模块1包括电流传感器L18P010S05、电流传感器L18P015S05、电流传感器L18P020S05和电流传感器L18P060S05，所述电流传感器L18P010S05的+If管脚、电流传感器L18P015S05的+If管脚、电流传感器L18P020S05的+If管脚和电流传感器L18P060S05的+If管脚的连接端与市电火线L相接，所述电流传感器L18P010S05的-If管脚、电流传感器L18P015S05的-If管脚、电流传感器L18P020S05的-If管脚和电流传感器L18P060S05的-If管脚的连接端与市电零线N相接，所述电流传感器L18P010S05的VOUT管脚与四位拨码开关S1的第1管脚相接，电流传感器L18P015S05的VOUT管脚与四位拨码开关S1的第2管脚相接，电流传感器L18P020S05的VOUT管脚与四位拨码开关S1的第3管脚相接，电流传感器L18P060S05的VOUT管脚与四位拨码开关S1的第4管脚相接。
如图3所示，本实施例中，所述滤波放大电路3包括型号为TL082的芯片U1，所述芯片U1的第2管脚经电阻R1接地，芯片U1的第3管脚分三路，一路经电阻RH1与四位拨码开关S1的第5管脚、第6管脚、第7管脚和第8管脚的连接端相接，另一路经电容CH1接地，第三路与肖基特二极管DH1的第3管脚相接；肖基特二极管DH1的第1管脚与-15V电源输出端相接，肖基特二极管DH1的第1管脚与+15V电源输出端相接，芯片U1的第1管脚分两路，一路经电阻R2与芯片U1的第2管脚相接，另一路经电阻RH2与A/D转换电路4相接。
如图4所示，本实施例中，所述基准电压源6包括稳压源TL431，所述稳压源TL431的第1管脚分两路，一路与+15V电源输出端相接，另一路与电阻RH3的一端相接；电阻RH3的另一端分三路，一路经电阻RH6和电阻RH9接地，另一路经电容CH4接地，第三路经电阻RH7与滑动电阻RH8的一个固定端相接；滑动电阻RH8的另一个固定端经电阻RH10接地，滑动电阻RH8的滑动端经电容CH5接地。
如图5所示，本实施例中，所述过载电流调节电路7型号为TL082的芯片U2，所述芯片U2的第3管脚和第5管脚的连接端分两路，一路经电容CH9接地，另一路与滑动电阻RH5的滑动端相接；滑动电阻RH5的一个固定端接地，滑动电阻RH5的另一个固定端与滑动电阻RH8的滑动端和电容CH5的连接端相接，芯片U2的第1管脚分两路，一路经电阻RH12与电阻RL1的一端相接，另一路与芯片U2的第2管脚相接；芯片U2的第7管脚分两路，一路经电阻RH13与电阻RL1的一端相接，另一路与芯片U2的第6管脚相接。
如图5所示，本实施例中，所述电压跟随器8型号为TL082的芯片U4，所述芯片U4的第3管脚与电阻RL1的另一端相接，芯片U4的第1管脚分两路，一路与电阻RL2的一端相接，另一路与芯片U4的第2管脚相接；电阻RL2的另一端分三路，一路与单片机PIC16F767-I/ML的第27管脚相接，另一路经电容CL1接地，第三路与肖基特二极管DL1的第3管脚相接；肖基特二极管DL1的第1管脚接地，肖基特二极管DL1的第2管脚与+5V电源输出端相接。
本实施例中，所述显示器10包括LCD1602液晶显示器。
本实用新型使用时，将该装置安装于用电设备附近，使用电流传感器模块1采集不同负荷状态下的电流数据，显示器10实时显示线路电流数据，通过基准电压源6中的稳压源TL431以及分压电阻分压调节过载电流保护限，并通过过载电流调节电路7中的滑动电阻RH5实时调节，调节后的过载电流对应的电压数据经过电压跟随器8可以使输入到单片机5的电压信号处于0.5V-4.5V之间，确认过载电流数据阈值后存储于存储器11中；使用拨码开关2选通符合实际需求的电流传感器，该电流传感器将采集的电流数据送入到滤波放大电路3中去噪放大并电压转换，使用A/D转换电路4模数转换后送入到单片机5中，与提前存储的过载电流数据阈值比较，当电流传感器采集输电线路的电流数据低于存储器11中存储的过载电流数据阈值时，用电设备正常运行；当电流传感器采集输电线路的电流数据高于存储器中存储的过载电流数据阈值时，继电器输出电路9中的继电器断开，保护输电路线不长期处于过载状态，使用效果好。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
Claims (7)
1.一种可调式过载保护装置，其特征在于：包括外壳、布设在所述外壳内的电子线路板以及安装在所述外壳上的拨码开关(2)和显示器(10)，所述电子线路板上集成有单片机(5)、用于采集线路电流数据的电流传感器模块(1)以及与所述单片机(5)相接的存储器(11)，所述单片机(5)的输入端接有电流采集调理模块和用于调节过载电流阈值大小的电流限位模块，所述单片机(5)的输出端接有继电器输出电路(9)，所述电流采集调理模块包括与所述拨码开关(2)输出端相接的滤波放大电路(3)和与所述滤波放大电路(3)输出端相接的A/D转换电路(4)，所述电流限位模块包括依次连接的基准电压源(6)、过载电流调节电路(7)和电压跟随器(8)，所述A/D转换电路(4)的输出端和电压跟随器(8)的输出端均与单片机(5)的输入端相接，所述拨码开关(2)的输入端与电流传感器模块(1)的输出端相接，所述显示器(10)的输入端与单片机(5)的输出端相接；所述单片机(5)包括单片机PIC16F767-I/ML，所述拨码开关(2)包括四位拨码开关S1。
2.按照权利要求1所述的一种可调式过载保护装置，其特征在于：所述电流传感器模块(1)包括电流传感器L18P010S05、电流传感器L18P015S05、电流传感器L18P020S05和电流传感器L18P060S05，所述电流传感器L18P010S05的+If管脚、电流传感器L18P015S05的+If管脚、电流传感器L18P020S05的+If管脚和电流传感器L18P060S05的+If管脚的连接端与市电火线L相接，所述电流传感器L18P010S05的-If管脚、电流传感器L18P015S05的-If管脚、电流传感器L18P020S05的-If管脚和电流传感器L18P060S05的-If管脚的连接端与市电零线N相接，所述电流传感器L18P010S05的VOUT管脚与四位拨码开关S1的第1管脚相接，电流传感器L18P015S05的VOUT管脚与四位拨码开关S1的第2管脚相接，电流传感器L18P020S05的VOUT管脚与四位拨码开关S1的第3管脚相接，电流传感器L18P060S05的VOUT管脚与四位拨码开关S1的第4管脚相接。
3.按照权利要求1所述的一种可调式过载保护装置，其特征在于：所述滤波放大电路(3)包括型号为TL082的芯片U1，所述芯片U1的第2管脚经电阻R1接地，芯片U1的第3管脚分三路，一路经电阻RH1与四位拨码开关S1的第5管脚、第6管脚、第7管脚和第8管脚的连接端相接，另一路经电容CH1接地，第三路与肖基特二极管DH1的第3管脚相接；肖基特二极管DH1的第1管脚与-15V电源输出端相接，肖基特二极管DH1的第1管脚与+15V电源输出端相接，芯片U1的第1管脚分两路，一路经电阻R2与芯片U1的第2管脚相接，另一路经电阻RH2与A/D转换电路(4)相接。
4.按照权利要求1所述的一种可调式过载保护装置，其特征在于：所述基准电压源(6)包括稳压源TL431，所述稳压源TL431的第1管脚分两路，一路与+15V电源输出端相接，另一路与电阻RH3的一端相接；电阻RH3的另一端分三路，一路经电阻RH6和电阻RH9接地，另一路经电容CH4接地，第三路经电阻RH7与滑动电阻RH8的一个固定端相接；滑动电阻RH8的另一个固定端经电阻RH10接地，滑动电阻RH8的滑动端经电容CH5接地。
5.按照权利要求4所述的一种可调式过载保护装置，其特征在于：所述过载电流调节电路(7)型号为TL082的芯片U2，所述芯片U2的第3管脚和第5管脚的连接端分两路，一路经电容CH9接地，另一路与滑动电阻RH5的滑动端相接；滑动电阻RH5的一个固定端接地，滑动电阻RH5的另一个固定端与滑动电阻RH8的滑动端和电容CH5的连接端相接，芯片U2的第1管脚分两路，一路经电阻RH12与电阻RL1的一端相接，另一路与芯片U2的第2管脚相接；芯片U2的第7管脚分两路，一路经电阻RH13与电阻RL1的一端相接，另一路与芯片U2的第6管脚相接。
6.按照权利要求5所述的一种可调式过载保护装置，其特征在于：所述电压跟随器(8)型号为TL082的芯片U4，所述芯片U4的第3管脚与电阻RL1的另一端相接，芯片U4的第1管脚分两路，一路与电阻RL2的一端相接，另一路与芯片U4的第2管脚相接；电阻RL2的另一端分三路，一路与单片机PIC16F767-I/ML的第27管脚相接，另一路经电容CL1接地，第三路与肖基特二极管DL1的第3管脚相接；肖基特二极管DL1的第1管脚接地，肖基特二极管DL1的第2管脚与+5V电源输出端相接。
7.按照权利要求1所述的一种可调式过载保护装置，其特征在于：所述显示器(10)包括LCD1602液晶显示器。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160302 Termination date: 20161031 |