CN210199228U - 一种负载故障及断线检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种负载故障及断线检测装置,应用于控制器内部，控制器通过电源线与负载连接，装置串接在控制器和所述电源线之间，包括依次电连接的电流采样电路、整流电路、电压比较电路和开关电路，电流采样电路的输入端与电源线连接，开关电路的输出端与控制器电连接。工作时电流采样电路采集电源线上的电流，由整流电路整流成直流电压，该直流电压与电压比较电路内置的基准电压进行比较，并根据比较结果输出对应的比较信号给开关电路，开关电路根据比较信号导通或截止，以输出对应的检测信号给控制器，控制器判断出负载是否处于故障、断线状态，一旦发生故障或断线，能够及时处理，从而避免故障发生。

Description

一种负载故障及断线检测装置

技术领域

本实用新型涉及电力控制技术领域，尤其涉及一种负载故障及断线检测装置。

背景技术

在220V交流电源负载的控制领域，一些控制设备，通常使用继电器控制很多设备、电器等负载。这些控制设备包括控制器，控制器和负载之间连接电源线，控制器通过控制电源的通断来控制负载是否工作。通常，在设备正常工作中，如果设备出现故障，或者一条或两条电源线出现断开，控制器不能发现，此时，线路可能仍然带电，轻者影响工作，重者会引起火灾等事故。

实用新型内容

针对上述不足，本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种负载故障及断线检测装置，该装置可检测电源线上的电流并输出对应的检测信号，使负载发生故障或断线时可被获知，可避免事故发生。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：

一种负载故障及断线检测装置，应用于控制器内部，所述控制器通过电源线与负载连接，所述装置串接在所述控制器和所述电源线之间，包括依次电连接的电流采样电路、整流电路、电压比较电路和开关电路，所述电流采样电路的输入端与所述电源线连接，所述开关电路的输出端与所述控制器电连接；所述电流采样电路用于采集所述电源线上的电流；所述整流电路用于将所述电流采样电路采集的电流整流成直流电压；所述电压比较电路用于将直流电压和基准电压进行比较，并根据比较结果输出对应的比较信号给所述开关电路，所述开关电路根据比较信号导通或截止，以输出对应的检测信号。

优选方式为，还包括用于提升驱动能力的电压跟随电路，所述电压跟随电路的输入端与所述整流电路的输出端电连接，所述电压跟随电路的输出端与所述电压比较电路的输入端电连接。

优选方式为，所述电流采集电路包括电流互感器，所述电流互感器初级侧的两输入端串接在所述电源线上，所述电流互感器次级侧的一个输出端接地，另一输出端与所述整流电路的输入端电连接。

优选方式为，所述电压跟随电路包括第一运算放大器，所述第一运算放大器的正相输入端与所述整流电路的输出端电连接，反相输入端与输出端电连接，输出端还与所述电压比较电路电连接。

优选方式为，所述电压比较电路包括第二运算放大器以及串联的第一分压电阻和第二分压电阻，所述第二运算放大器的正相输入端与所述第一分压电阻和所述第二分压电阻的连接端连接，反相输入端与所述电压跟随电路的输出端电连接，输出端与所述开关电路的输入端电连接；且所述第一分压电阻的另一端接电源，所述第二分压电阻的另一端接地。

优选方式为，其特征在于，所述开关电路包括开关管，所述开关管的输入端与所述电压比较电路的输出端电连接，所述开关管的输出端与所述控制器电连接。

优选方式为，所述开关管为三极管，所述三极管的基极与所述电压比较电路的输出端连接，发射极接地，集电极经上拉电阻接电源并与所述控制器电连接。

优选方式为，所述整流电路包括二极管和整流电阻，所述二极管的正极与所述电流采集电路的输出端电连接，所述二极管的负极与所述整流电阻的一端连接、并与所述电压跟随电路的输入端电连接，所述整流电阻的另一端接地。

优选方式为，所述整流电路和所述电压跟随电路之间串接有第一滤波电路，所述电压比较电路的输入端连接有第二滤波电路，所述电压比较电路的输出端连接有第三滤波电路。

采用上述技术方案后，本实用新型的有益效果是：

由于本实用新型的负载故障及断线检测装置，应用于控制器内部，控制器通过电源线与负载连接，装置串接在控制器和电源线之间，包括依次电连接的电流采样电路、整流电路、电压比较电路和开关电路，电流采样电路的输入端与电源线连接，开关电路的输出端与控制器电连接。工作时电流采样电路采集电源线上的电流，并由整流电路整流成直流电压，该直流电压与电压比较电路内置的基准电压进行比较，并根据比较结果输出对应的比较信号给开关电路，开关电路根据比较信号导通或截止，以输出对应的检测信号，控制器通过该检测信号可判断出负载是否发生故障或断线，以便避免故障发生。

由于还包括用于提升驱动能力的电压跟随电路，电压跟随电路的输入端与整流电路的输出端电连接，电压跟随电路的输出端与电压比较电路的输入端电连接，进一步保证能够可靠的检测电源线上的电流。

附图说明

图1是本实用新型负载故障及断线检测装置使用的接线示意图；

图2是本实用新型负载故障及断线检测装置的原理框图；

图3是本实用新型负载故障及断线检测装置的电路图；

图中：1-控制器，2-负载，3-电源线，4-负载故障及断线检测装置。

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。

如图1至图3共同所示，一种负载故障及断线检测装置，应用于控制器1内部，控制器1通过电源线3与负载2连接，负载故障及断线检测装置4串接在控制器1和电源线3之间，包括依次电连接的电流采样电路、整流电路、电压比较电路和开关电路，电流采样电路的输入端与电源线3连接，开关电路的输出端与控制器1电连接；其中电流采样电路用于采集电源线3上的电流；其中整流电路用于将电流采样电路采集的电流整流成直流电压；其中电压比较电路用于将直流电压和基准电压进行比较，并根据比较结果输出对应的比较信号给开关电路，其中开关电路根据比较信号导通或截止，以输出对应的检测信号，本实施例中检测信号传输至控制器1的处理器，处理器可为单片机，由单片机读取检测信号。

本实用新型使用时，电流采样电路采集电源线3上的电流，该电流传输至整流电路被整流成直流电压，该直流电压传输至电压比较电路，电压比较电路将其与内置基准电压进行比较，并根据比较结果输出对应的比较信号给开关电路，开关电路根据比较信号导通或截止，以输出对应的检测信号给控制器1，控制器1根据检测信号传输的电压信号，判断出电源线3上的电流情况，从而判断出负载是否处于故障、断线状态，若发生故障或断线能够及时处理，避免故障发生。

如图2和图3所示，本装置还包括用于提升驱动能力的电压跟随电路，电压跟随电路的输入端与整流电路的输出端电连接，电压跟随电路的输出端与电压比较电路的输入端电连接。本例中电压跟随电路包括第一运算放大器U1，第一运算放大器U1的正相输入端IN1+与整流电路的输出端电连接，反相输入端IN1-与输出端VOUT1电连接，输出端VOUT1还与电压比较电路电连接。

如图3所示，电流采集电路包括电流互感器CT，电流互感器CT初级侧的两输入端串接在电源线上，电流互感器CT次级侧的一个输出端接地，另一输出端与整流电路的输入端电连接。具体是：电流互感器CT的输入端A和输入端B串接在电源线上，输出端A1与整流电路的输入端连接，输出端B1接地。当然电流采集电路不限上面所列举的，只要能够采集电源线上的电流即可。

如图3所示，整流电路包括二极管D和整流电阻R1，二极管D的正极与电流互感器CT的输出端A1电连接，二极管D的负极与整流电阻R1的一端连接、并与第一运算放大器U1的正相输入端IN1+电连接，整流电阻R1的另一端接地GND。本例中整流电路和电压跟随电路之间设置有第一滤波电路，第一滤波电路包括滤波电容C1，滤波电容C1的一端与反相输入端IN1-连接，另一端接地GND。

如图3所示，电压比较电路包括第二运算放大器U2以及串联的第一分压电阻R3和第二分压电阻R4，第二运算放大器U2的正相输入端IN2+与第一分压电阻R3和第二分压电阻R4的连接端连接，反相输入端IN2-经过电阻R2与第一运算放大器U1的输出端VOUT1电连接，输出端VOUT2与开关电路的输入端电连接；且第一分压电阻R3的另一端接电源VCC，第二分压电阻R4的另一端接地GND。

可通过合理设置R3、R4的阻值，来调整电压比较电路的基准电压，以预设定电源线上的最小电流值。第二运算放大器U2的反相输入端IN2-连接有第二滤波电路，第二滤波电路包括滤波电容C2，滤波电容C2的一端与反相输入端IN2-连接，另一端接地GND。第二运算放大器U2的输出端VOUT2连接有第三滤波电路，第三滤波电路包括滤波电容C3，滤波电容C3的一端与输出端VOUT2连接，另一端接地GND。

如图3所示，开关电路包括开关管，开关管的输入端与电压比较电路的输出端电连接，开关管的输出端与控制器电连接。本例中开关管为但不限于三极管Q，三极管Q的基极经过电阻R6与第二运算放大器U2的输出端VOUT2连接，发射极接地GND，集电极经上拉电阻R7接电源VCC并与控制器电连接。上述开关管还可为场效应管。

本实施例的工作原理为：

电流互感器CT采集电源线的电流，并转换成所需比例至电流互感器CT次级侧，该电流经过整流电路整形成直流电压后，直流电压经第一运算放大器U1后，传输至第二运算放大器U2的反相输入端IN2-，第二运算放大器U2将传输至反相输入端IN2-端的电压与正相输入端IN2+的基准电压进行比较。当直流电压大于基准电压时，说明负载正常工作，此时，第二运算放大器U2的输出端VOUT2输出低电平，令三极管Q截止输出检测信号为高电平，当直流电压小于基准电压时，说明线路有故障，或者负载本身故障，使电源线上的电流减小了，或者线路断开了，此时，第二运算放大器U2的输出端VOUT2输出高电平，三极管Q导通输出检测信号为低电平。而控制器通过对检测信号进行监测，可判断出控制器与负载之间的电源线上电流有无，进而判断出负载是否故障或断线，以便做出相应动作，避免故障发生。

以上所述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、等同一种负载故障及断线检测装置的改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种负载故障及断线检测装置，应用于控制器内部，所述控制器通过电源线与负载连接，其特征在于,所述装置串接在所述控制器和所述电源线之间，包括依次电连接的电流采样电路、整流电路、电压比较电路和开关电路，所述电流采样电路的输入端与所述电源线连接，所述开关电路的输出端与所述控制器电连接；

所述电流采样电路用于采集所述电源线上的电流；

所述整流电路用于将所述电流采样电路采集的电流整流成直流电压；

所述电压比较电路用于将直流电压和基准电压进行比较，并根据比较结果输出对应的比较信号给所述开关电路，所述开关电路根据比较信号导通或截止，以输出对应的检测信号。

2.根据权利要求1所述的负载故障及断线检测装置，其特征在于，还包括用于提升驱动能力的电压跟随电路，所述电压跟随电路的输入端与所述整流电路的输出端电连接，所述电压跟随电路的输出端与所述电压比较电路的输入端电连接。

3.根据权利要求1所述的负载故障及断线检测装置，其特征在于，所述电流采集电路包括电流互感器，所述电流互感器初级侧的两输入端串接在所述电源线上，所述电流互感器次级侧的一个输出端接地，另一输出端与所述整流电路的输入端电连接。

4.根据权利要求3所述的负载故障及断线检测装置，其特征在于，所述电压跟随电路包括第一运算放大器，所述第一运算放大器的正相输入端与所述整流电路的输出端电连接，反相输入端与输出端电连接，输出端还与所述电压比较电路电连接。

5.根据权利要求2所述的负载故障及断线检测装置，其特征在于，所述电压比较电路包括第二运算放大器以及串联的第一分压电阻和第二分压电阻，所述第二运算放大器的正相输入端与所述第一分压电阻和所述第二分压电阻的连接端连接，反相输入端与所述电压跟随电路的输出端电连接，输出端与所述开关电路的输入端电连接；

且所述第一分压电阻的另一端接电源，所述第二分压电阻的另一端接地。

6.根据权利要求1至5任一项所述的负载故障及断线检测装置，其特征在于，所述开关电路包括开关管，所述开关管的输入端与所述电压比较电路的输出端电连接，所述开关管的输出端与所述控制器电连接。

7.根据权利要求6所述的负载故障及断线检测装置，其特征在于，所述开关管为三极管，所述三极管的基极与所述电压比较电路的输出端连接，发射极接地，集电极经上拉电阻接电源并与所述控制器电连接。

8.根据权利要求2所述的负载故障及断线检测装置，其特征在于，所述整流电路包括二极管和整流电阻，所述二极管的正极与所述电流采集电路的输出端电连接，所述二极管的负极与所述整流电阻的一端连接、并与所述电压跟随电路的输入端电连接，所述整流电阻的另一端接地。

9.根据权利要求2所述的负载故障及断线检测装置，其特征在于，所述整流电路和所述电压跟随电路之间串接有第一滤波电路，所述电压比较电路的输入端连接有第二滤波电路，所述电压比较电路的输出端连接有第三滤波电路。

Images