CN205544226U - 异常保护电路及应用保护电路的空压机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种异常保护电路，解决了压力过高，存在安全隐患的问题，其技术方案要点是提供不同工作电压的电源电路、用以连接输入电源的供电回路，还包括气压传感器、连接于气压传感器并采集该输出信号进行信号差分放大处理的采样单元、连接于采样单元采集过压信号以输出控制信号的控制单元、连接于供电回路之间并接收控制单元的控制信号以根据该控制信号实现供电回路的通断的开关单元，达到了有效保护空压机的效果，本实用新型适用于空压机上。
Description
技术领域
本实用新型涉及空压机控制技术领域。
背景技术
空气压缩机是工业现代化的基础产品，而空气压缩机就是提供气源动力，是气动系统的核心设备机电引气源装置中的主体，它是将原动（通常是电动机）的机械能转换成气体压力能的装置，是压缩空气的气压发生装置。
目前，现有的空压机在应用环境中，例如：空气压缩过程中会出现过度压缩的现象，即空压机的电机会超出额定工作电压，使得空压机运行在过载的状态，空压机压缩的气压过高容易降低设备寿命，引发安全隐患，因此需要一个有效的电路对此进行一个有效的保护。
通过检索发现，公开(公告)号为CN202840483U，空压机系统电机温度异常保护电路，即本电路采用由两个放大器构成的双路运算放大器及相应的阻容元件构成两个施密特比较电路，此电路克服了传统电机温度异常保护控制方式的缺陷，避免了对电机绕组温度的误判，有效提高了电机绕组温度判断的可靠性，但是并未对过压情况和运行过载情况进行一个有效的保护，需要一个有效的保护电路。
实用新型内容
针对现有技术存在的不足，本实用新型的第一目的在于：提供空气压缩过压时断电以实现设备保护的异常保护电路。
本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种异常保护电路，包括提供不同工作电压的电源电路、用以连接输入电源的供电回路，还包括气压传感器、连接于气压传感器并采集该输出信号进行信号差分放大处理的采样单元、连接于采样单元采集过压信号以输出控制信号的控制单元、连接于供电回路之间并接收控制单元的控制信号以根据该控制信号实现供电回路的通断的开关单元。
通过上述设置，电源电路可以将输入的单相电源进行转换，从而降低电压实现元器件不同电压的需求，单相电源的供电回路上由开关单元进行控制，当气压传感器检测到压力变化的时候可以将压力信息转换为电信号进行传递，并且将此电信号通过差分放大处理的采样单元进行信号的调整，使得信号更加稳定准确，接着传输至控制单元，当压缩空气过程中气压过高的时候，可以由控制单元进行输出控制信号，并使得开关单元进行动作，将供电回路切断，从而切断电源的输送，防止电机超载运行，提高设备的使用寿命，提高安全系数。
作为本实用新型的具体方案可以优选为：所述电源电路包括一侧连接交流电的变压器、连接变压器二次侧的AC/DC模块、连接AC/DC模块输出端的稳压芯片，所述稳压芯片的输出端提供工作电压。
通过上述设置，采用变压器实现交流电的降压，然后将降压后的交流电通过AC/DC模块进行整流，将交流电整流成12V的直流电，此12V的直流电可以为开关单元供电，通过稳压芯片将12V的直流电进一步调整，从而输出5V的直流电，可以为控制单元提供工作电压，而在变压器的输出端可以反馈。
作为本实用新型的具体方案可以优选为：所述采样单元包括差分放大电路和采样电阻，所述气压传感器的信号输出端连接差分放大电路的输出端，差分放大电路的输出端连接采样电阻，所述电源电路提供采样单元的工作电压。
通过上述设置，将气压传感器输出的信号进行差分放大电路的信号处理之后可以有效抑制共模信号，从而可以提高抗干扰能力，此外，在电路对称的条件下，具有很强的抑制零点漂移及抑制噪声与干扰的能力，提高气压传感器信号的准确度。
作为本实用新型的具体方案可以优选为：所述控制单元为单片机最小系统。
通过上述设置，单片机最小系统可以对信号进行简单的判断处理，从而可以更加快速的进行信号的响应与输出，通过单片机来输出控制信号，使得电路的结构更加简化，集成度高，空间占用率减少。
作为本实用新型的具体方案可以优选为：所述开关单元包括继电器、三极管、限流电阻；
所述限流电阻的一端接收控制信号，另一端连接三极管的基极；
所述继电器的线圈一端连接稳压芯片的输入端，另一端连接三极管的集电极；
所述三极管的发射极接地；
所述继电器的常闭触点串联在供电回路上以实现断电保护。
通过上述设置，采用三极管进行对继电器线圈的通断控制，可以实现采用小信号电力来驱动继电器，继电器动作更加迅速，有效实现电路的切断，以实现设备的保护。
作为本实用新型的具体方案可以优选为：所述继电器的线圈上反并联有二极管二。
通过上述设置，将二极管二并联在继电器线圈上，可以提供线圈的续流，提高线圈的使用寿命，在三极管导通、截止变化过程中，线圈上的电流可以通过二极管二进行回流，从而避免对三极管造成影响。
作为本实用新型的具体方案可以优选为：所述控制单元包括多个比较单元、连接比较单元输出端的“或”门电路，所述比较单元设置有比较基准，比较单元接收气压传感器的信号、电源电路的输出电压信号并与比较基准作比较处理，“或”门电路的输出端输出控制信号。
通过上述设置，控制单元中可以采用多个比较单元，故障判断可以通过气压传感器来进行是否过压，同时还可以采集电源电路上的电压，通过对应的比较单元进行比较，可以对气压过高故障、电压过高故障进行判断，在任一一种故障发生的时候，可以通过“或”门电路进行判断输出，从而实现对电源回路的切断保护。
优选的，所述供电回路上还连接有积分比较电路，所述积分比较电路的输出端连接至报警器和开关单元。
本实用新型的第二目的在于：提供安全、可靠的空压机。
本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种应用保护电路的空压机，包括异常保护电路，所述异常保护电路的供电回路的输出端口连接空压机的电机。
通过上述设置，空压机上的电机连接异常保护电路，由异常保护电路进行保护，从而运行更加稳定、安全。
综上所述，本实用新型具有以下有益效果：可以实现对气压过高时切断供电回路，以实现断电保护，并且可以检测电源电路的电压，在电源供电过程中出现过压情况，采用同一开关单元进行电路的切断，实现多重防护。
附图说明
图1为本实施例一的电路框图；
图2为本实施例一的电源电路图；
图3为本实施例一的比较单元电路图；
图4为本实施例一的控制电源电路图；
图5为本实施例一的开关单元的电路图；
图6为本实施例二的控制单元电路图；
图7为实施例三的积分比较电路图。
图中1、电源电路；2、供电回路；3、气压传感器；4、采样单元；41、差分放大电路；R31、采样电阻；5、控制单元；51、比较单元；52、“或”门电路；6、开关单元；7、AC/DC模块；T、变压器；U1、稳压芯片；K、继电器；Q1、三极管；R40、限流电阻；D2、二极管二；M、电机；8、积分比较电路。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
实施例1：（异常保护电路），如图1-5所示，图1中的电路框图可以看出，单相电源连接电源电路1的两个触点AC1、AC2，开关单元6的一个出入端连接触点AC2，另一个触点悬空，开关单元6的输出触点为AC2-1，电机M可以连接在触点AC1和触点AC2-1的接口上。气压传感器3将信号传递给采样单元4，同时采样单元4还采集触点AC2端上的电压，采样单元4还连接至控制单元5，控制单元5连接开关单元6的控制端。
如图2所示，电源电路1包括一侧连接交流电的变压器T、连接变压器T二次侧的AC/DC模块7、连接AC/DC模块7输出端的稳压芯片U1，所述稳压芯片U1的输出端提供工作电压，稳压芯片U1采用的型号为78M05，输出电压Vcc为5V，同时在变压器T的二次侧还连接了一个二极管一D1，二极管一D1的阴极连接电阻R1，在电阻R1的两端分别连接了电容C1和电阻R2，电容C1和电阻R2的另一端均接地，此电阻R1的输出信号为AN1，此信号可以用作电压采集，可以输送至控制单元5中，此信号AN1可以有效反应电压变化情况。参见图4，此信号可以传输至单片机中进行处理。
另外，如图3所示，采样单元4包括差分放大电路41和采样电阻R31，所述气压传感器3的信号输出端连接差分放大电路41的输出端，差分放大电路41的输出端连接采样电阻R31，所述电源电路1提供采样单元4的工作电压。差分放大电路41的采用对称的方式进行设置，电阻R11串联电阻R12，电阻R12的另一端连接至运放一A1的同相端，运放一A1的反相端与输出端之间连接了R15，运放一A1的输出端连接电阻R13。气压传感器3的另一信号输出端连接电阻R21，电阻R21串联电阻R22，电阻R22的另一端连接运放二A2,运放二A2的输出端连接电阻R23，电阻R13的输出端连接运放三A3的反相端，运放三A3的同相端连接电阻R23，运放三A3的输出端连接采样电阻R31，然后采样电阻R31的输出端输出采样信号AN0，此信号AN0传输至单片机单元，可以参见图4。其中电阻R12与电阻R11的节点连接有电容C11接地，电阻R21与电阻R22的节点连接有电容C21接地，此两个节点之间还连接有电容C30，在运放一A1的反相端和运放二A2的反相端之间还连接有电阻R30，同时在差分电路中还设置有多个辅助电阻和电容，电源Vcc通过电阻R33、R24提供运放三A3补偿电压，同时电阻R32的另一端接地，采样电阻R31与地端之间连接有电容C31。
如图4所示，控制单元5为单片机最小系统。单片机采用89C51型号，具有多个输入输出端口，选择其中两个端口为信号输入端口，可以选用端口P00和P01接收信号AN0、AN1，可以选用P10端口为输出端口，进行信号的输出。
如图5所述，开关单元6包括继电器K、三极管Q1、限流电阻R40；所述限流电阻R40的一端接收控制信号，另一端连接三极管Q1的基极；所述继电器K的线圈一端连接稳压芯片U1的输入端，另一端连接三极管Q1的集电极；所述三极管Q1的发射极接地；所述继电器K的常闭触点串联在供电回路2上以实现断电保护。继电器K的常开触点一个连接电源回路上的触点AC2，另一个连接在AC2-1上，剩余的那个触点是悬空设置的。
工作过程如下：接通电源，电机M的供电回路2接通进行工作，当气压过高的时候，气压传感器3检测到的信号传递至控制单元5，从而可以使得控制单元5输出控制信号，使得继电器K动作，从而切断了供电回路2。不仅如此，当另一信号AN1的电压过高的时候，同样会使得继电器K动作，以实现电路的保护，电机M的停机。
实施例2：控制单元5另一实施方式，如图6所示，控制单元5包括多个比较单元51、连接比较单元51输出端的“或”门电路52，所述比较单元51设置有比较基准，比较单元51接收气压传感器3的信号、电源电路1的输出电压信号并与比较基准作比较处理，“或”门电路52的输出端输出控制信号。比较单元51主要是采用比较器LM1和比较器LM2，比较基准主要由电压Vcc通过电阻分压形成，图6中的两个比较单元51的电路结构一致，就主要阐述其中一个比较单元51，以信号AN0的判断为例，信号AN0的信号输入至比较器LM1的同相输入端，比较器LM1的反相输入端接收比较基准Vref信号，当信号AN0高于比较基准Vref信号时，比较器LM1输出高电平，否则输出低电平，由此可知，信号AN1也是同理，需要说明的是此具有两个比较基准，各个比较基准的信号大小可以设定成不同的值。然后比较器输出的信号通过“或”门电路52进行逻辑输出，任一一个比较器输出高电平则“或”门输出控制信号S，即信号S0或信号S1任一有一个为高电平，“或”门电路52输出高电平，控制信号S为高电平的时候，可以驱动图5中的开关单元6动作，从而实现断电保护。
此异常保护电路可以应用在空压机上，空压机的主要动力通过电机M的驱动实现对空气的压缩，通过上述实施方式，可以实现对气压过高时切断供电回路2，以实现断电保护，并且可以检测电源电路1的电压，在电源供电过程中出现过压情况，采用同一开关单元6进行电路的切断，实现多重防护。
实施例3：如图7所示，供电回路上还连接有积分比较电路7，所述积分比较电路7的输出端连接至报警器和开关单元6。此比较积分电路包括积分电路和比较器LM4，积分电路对电路的电流i1实时进行反馈和检测，由于电流i1的电流是变化的，因此通过此积分电路上的电容C61可以对电流进行一个维持的作用，从而实现对一定时间段上的电流大小进行判断，比较器LM4的反相端连接的电流源i2为设定的电流阈值，当通过积分电路输出的信号大于设定电流源i2设定的信号时，说明检测到的电流i1存在过流现象，由此比较器LM4输出高电平从而可以使得报警器进行报警输出，并且可以驱动开关单元进行切断动作。在电路异常情况下，实现报警和保护。
此异常保护电路的过载保护用于空压机电机的自保护停机，避免空压机电机因各种原因出现的过热，引起电机绝缘的老化与烧毁，延缓电机的使用寿命。比如：电压不正常、单相电机电容器损坏、三相电机缺相、空压机传动机构卡滞、电机堵转等都以电流的大小直接体现，通过对此故障电流的检测采样，通过单片机积分处理或是模拟电路的运算处理，达到电流高、低的阀值及其阀值的时间后，切断空压机的电源，上述原因引起的后果则完全消除。
本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (9)
1.一种异常保护电路，包括提供不同工作电压的电源电路(1)、用以连接输入电源的供电回路(2)，其特征在于：还包括气压传感器(3)、连接于气压传感器(3)并采集该输出信号进行信号差分放大处理的采样单元(4)、连接于采样单元(4)采集过压信号以输出控制信号的控制单元(5)、连接于供电回路(2)之间并接收控制单元(5)的控制信号以根据该控制信号实现供电回路(2)的通断的开关单元(6)。
2.根据权利要求1所述的异常保护电路，其特征在于：所述电源电路(1)包括一侧连接交流电的变压器(T)、连接变压器(T)二次侧的AC/DC模块(7)、连接AC/DC模块(7)输出端的稳压芯片(U1)，所述稳压芯片(U1)的输出端提供工作电压。
3.根据权利要求1所述的异常保护电路，其特征在于：所述采样单元(4)包括差分放大电路(41)和采样电阻(R31)，所述气压传感器(3)的信号输出端连接差分放大电路(41)的输出端，差分放大电路(41)的输出端连接采样电阻(R31)，所述电源电路(1)提供采样单元(4)的工作电压。
4.根据权利要求1所述的异常保护电路，其特征在于：所述控制单元(5)为单片机最小系统。
5.根据权利要求2所述的异常保护电路，其特征在于：所述开关单元(6)包括继电器(K)、三极管(Q1)、限流电阻(R40)；
所述限流电阻(R40)的一端接收控制信号，另一端连接三极管(Q1)的基极；
所述继电器(K)的线圈一端连接稳压芯片(U1)的输入端，另一端连接三极管(Q1)的集电极；
所述三极管(Q1)的发射极接地；
所述继电器(K)的常闭触点串联在供电回路(2)上以实现断电保护。
6.根据权利要求5所述的异常保护电路，其特征在于：所述继电器(K)的线圈上反并联有二极管二(D2)。
7.根据权利要求2所述的异常保护电路，其特征在于：所述控制单元(5)包括多个比较单元(51)、连接比较单元(51)输出端的“或”门电路(52)，所述比较单元(51)设置有比较基准，比较单元(51)接收气压传感器(3)的信号、电源电路(1)的输出电压信号并与比较基准作比较处理，“或”门电路(52)的输出端输出控制信号。
8.根据权利要求1所述的异常保护电路，其特征在于：所述供电回路上还连接有积分比较电路，所述积分比较电路的输出端连接至报警器和开关单元。
9.一种应用异常保护电路的空压机，其特征在于：包括如权利要求1~7任意一项所述的保护电路，所述保护电路的供电回路(2)的输出端口连接空压机的电机(M)。
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