CN213843366U - 交流线路电流检测电路 - Google Patents

Abstract

交流线路电流检测电路，涉及电流检测技术领域，包括正向检测电路和用于感应交流线路中的电流的感应单元，正向检测电路包括反向并联的二极管D1、二极管D2，二极管D1阳极为第一端口，二极管D2阳极为第二端口，感应单元的两个输出端分别与正向检测电路的第一端口和第二端口连接，感应单元设在被检测的交流线路旁以在所述交流线路有电流时形成感应电流，所述感应电流输出至正向检测电路，从而在第一端口和第二端口之间形成电位差，正向检测电路将该电位差作为其检测信号输出。能更准确地检测交流线路的开路状态。

Description

交流线路电流检测电路

技术领域

本实用新型涉及到电流检测技术领域。

背景技术

目前交流应急电源已广泛地应用，特别是消防应急电源是保障消防公共生命安全系统的基础。通过检测交流应急电源输出线路中的电流，实现电源输出的开路检测，从而获知状态是否正常，是保证应急电源和应急系统设备的供电线路能正常运行的必要手段。

但是由于应急系统的大部份设备，正常时都处于待机状态，待机功耗很低，因此给应急系统的设备进行供电的交流应急电源输出线路中的电流比较微弱。

目前开路检测的方法有很多，常用的有输出电流测量的方法，输出电流测量的方法是通过互感器对交流线路中的电流进行采样，再经采样电阻器将电流信号转换为电压信号，以实现电流检测。具有电路简单的优点，但是在交流线路中的电流是小电流时，测量信号微小、误差大、测量不准，容易错误判断。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种交流线路电流检测电路，能更准确地检测交流线路的开路状态。

为实现上述目的，本实用新型提供以下技术方案。

1.交流线路电流检测电路，包括正向检测电路和用于感应交流线路中的电流的感应单元，正向检测电路包括反向并联的二极管D1、二极管D2，二极管D1阳极为第一端口，二极管D2阳极为第二端口，感应单元的两个输出端分别与正向检测电路的第一端口和第二端口连接，感应单元设在被检测的交流线路旁以在所述交流线路有电流时形成感应电流，所述感应电流输出至正向检测电路，从而在第一端口和第二端口之间形成电位差，正向检测电路将该电位差作为其检测信号输出。

感应单元产生的感应电流的方向总会与其中一个二极管的导通方向相同。如果被检测的交流线路里的电流很微小，感应单元所产生的感应电流也很微小，不足以导通二极管D1或二极管D2，故此时二极管D1或二极管D2的阻值较大，根据欧姆定律，此时正向检测电路的第一端口和第二端口之间(即二极管D1两端之间或二极管D2两端之间)的电位差就比较大，容易被检测到，所以能够检测到交流线路中的微小电流。

2.根据技术方案1所述的交流线路电流检测电路，正向检测电路还包括电阻RS1，电阻RS1与二极管D1、二极管D2并联，以加快二极管D1、二极管D2放电。因为二极管有结电容，开路时放电较慢，所以通过向正向检测电路并联电阻RS1作为放电电阻，能加快二极管D1、二极管D2的放电。

3.根据技术方案1所述的交流线路电流检测电路，还包括用于放大所述检测信号的信号放大单元，信号放大单元与正向检测电路连接，以接收所述检测信号并放大该检测信号作为放大信号，由信号放大单元的输出端输出。虽然感应电流经过正向检测电路后，第一端口与第二端口之间能输出较大的电位差，但仍然较小，为了便于判断，还需要进一步通过信号放大单元进行放大，以输出放大信号。

4.根据技术方案3所述的交流线路电流检测电路，信号放大单元包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4与运算放大器U1A，电阻R1一端连接所述第一端口，另一端连接运算放大器U1A的同相输入端，该同相输入端经由电阻R2接地，电阻R3与电阻R4串联后连接在所述第二端口与运算放大器 U1A的输出端之间，电阻R3连接所述第二端口，电阻R3与电阻R4之间的接点连接运算放大器U1A的反相输入端，运算放大器U1A的输出端作为信号放大单元的输出端输出所述放大信号。

5.根据技术方案3所述的交流线路电流检测电路，还包括用于将所述放大信号转化为直流信号的整流单元，整流单元与信号放大单元的输出端连接，以接收信号放大单元传输来的放大信号，将所述放大信号转化为直流信号并作为整流信号由整流单元的输出端输出。信号放大单元输出放大信号仍然是交流信号，为了便于判断，需要将交流信号通过整流单元进行整流，以输出直流信号。

6.根据技术方案5所述的交流线路电流检测电路，整流单元包括电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、二极管D3、二极管D4、运算放大器 U2B、运算放大器U2A，电阻R5一端连接信号放大单元的输出端，另一端连接运算放大器U2B的反相输入端，二极管D3阳极连接运算放大器U2B的输出端，阴极连接运算放大器U2B的反相输入端，电阻R6一端与二极管D4的阳极连接，另一端连接运算放大器U2B的反相输入端，二极管D4的阴极连接运算放大器U2B的输出端，运算放大器U2B的同相输入端接地，电阻R7 一端连接信号放大单元的输出端，另一端连接运算放大器U2A的反相输入端，电阻R9一端连接二极管D4的阳极，另一端连接运算放大器U2A的反相输入端，电阻R8一端连接运算放大器U2A的反相输入端，另一端连接运算放大器U2A的输出端，运算放大器U2A的同相输入端接地，运算放大器U2A的输出端作为整流单元的输出端输出所述整流信号。

7.根据技术方案5所述的交流线路电流检测电路，还包括滤波单元，滤波单元与整流单元的输出端连接，以接收所述整流信号并滤波形成滤波信号，该滤波信号由滤波单元的输出端输出。经过整流单元输出的整流信号仍然是梯形波型的，为了便于判断，还需要将整流信号输入滤波单元，将梯形波型的整流信号转化成平滑的滤波信号。

8.根据技术方案7所述的交流线路电流检测电路，滤波单元包括电阻R13、电容C1，电阻R13一端连接整流单元的输出端，另一端连接电容C1一端，电容C1另一端接地，电阻R13与电容C1的接点作为滤波单元的输出端输出所述滤波信号。

9.根据技术方案7所述的交流线路电流检测电路，还包括比较单元，比较单元与滤波单元的输出端连接，比较单元接收所述滤波信号，依据所述滤波信号比较判定被检测的交流线路有无电流，并形成判定信号由比较单元的输出端输出。整流信号通过滤波单元的处理后，已经转化成容易判断是否开路判断的信号。

10.根据技术方案9所述的交流线路电流检测电路，比较单元包括电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R14、电容C2、运算放大器U3A，运算放大器U3A 的同相输入端连接滤波单元的输出端，电阻R11一端连接运算放大器U3A的同相输入端，另一端连接运算放大器U3A的输出端，电阻R10一端接电源，另一端连接运算放大器U3A的反相输入端，电阻R12与电容C2并联后一端连接运算放大器U3A的反相输入端，另一端接地，电阻R14一端接电源，另一端连接运算放大器U3A的输出端，运算放大器U3A的输出端作为比较单元的输出端。整流信号经过滤波单元处理的已经是容易分辨被检测的交流线路是否开路的信号了，还需要通过比较单元的处理，以判断被检测的交流线路是否开路。

附图说明

图1为本实用新型的交流线路电流检测电路的感应单元及正向检测电路的电路原理图；

图2为本实用新型的交流线路电流检测电路的信号放大单元的电路原理图；

图3为本实用新型的交流线路电流检测电路的整流单元的电路原理图；

图4为本实用新型的交流线路电流检测电路的滤波单元及比较单元的电路原理图。

附图标记包括：

感应单元1、正向检测电路2、信号放大单元3、整流单元4、滤波单元5、比较单元6。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本实用新型作详细说明。

本实施例的交流线路电流检测电路包括感应单元1、正向检测电路2、信号放大单元3、整流单元4、滤波单元5以及比较单元6。

如图1所示，感应单元1包括感应线圈CT1，正向检测电路2包括二极管D1、二极管D2、电阻RS1、第一端口Io-1、第二端口Io-2、电位差UIO1。所述感应线圈CT1被设置在被检测的交流线路旁，当被检测的交流线路有电流时，感应线圈CT1形成感应电流进入正向检测电路2。

正向检测电路2如图1所示，其中二极管D1阳极为第一端口Io-1，二极管D2阳极为第二端口Io-2。无论感应电流的电流方向如何，其方向总会与其中一个二极管的导通方向相同，会在二极管两端形成电位差UIO1作为检测信号输出。如果被检测的交流线路里的电流很微小，感应单元1所产生的感应电流也很微小，不足以导通二极管D1或二极管D2，故此时第二极管D1或二极管D2的阻值较大，根据欧姆定律，此时正向检测电路2的二极管D1和二极管D2之间(即二极管D1与二极管D2两端之间)的电位差UIO1就比较大，容易被检测到，所以能够检测到交流线路中的微小电流。若感应电流较大，二极管D1或二极管D2则会导通，阻值变小，避免了在正向检测电路2的二极管D1和二极管D2之间形成较大的电位差UIO1烧坏电路。因为二极管有结电容，开路时放电较慢，通过加入阻值为100K的电阻RS1，令电阻RS1与二极管D1、二极管D2并联，以加快二极管D1、二极管D2放电。经过正向检测电路2的处理，感应电流转化的电压只有0.3-0.7V，为了便于判断，还需要进一步将电位差UIO1输入信号放大单元3以通过信号放大单元3进行放大。

如图2所示，信号放大单元3包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4 与运算放大器U1A，电阻R1等于电阻R3，电阻R2等于电阻R4。运算放大器U1A的输出端作为信号放大单元3的输出端Io-S1输出所述放大信号，所述放大信号大小等于UIO1乘以R3除以R1。电位差UIO1经过信号放大单元 3的处理输出放大信号，但所述放大信号仍是交流信号，为了便于判断，还要通过整流单元4进行整流处理，以将交流信号转化为直流信号。

如图3所示，整流单元4包括电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、二极管D3、二极管D4、运算放大器U2B、运算放大器U2A，电阻 R5的阻值等于电阻R6的阻值,电阻R7的阻值等于电阻R8的阻值同时等于两倍的电阻R9的阻值，整流单元4如图3所示。当放大信号为正向时，二极管 D3截止，二极管D4导通，这时电阻R5、电阻R6和运算放大器U2B共同构成一个放大倍数为-1的反向放大电路，电阻R7、电阻R9、电阻R8和运算放大器U2A共同构成了个反向加法电路，放大倍数为-2，运算放大器U2A的输出端作为整流单元的输出端Io-S2输出所述整流信号。放大信号经过整流单元 4的处理将交流信号转化为直流信号，以输出整流信号，但所述整流信号仍是梯形波型的，为了便于判断，还要经过滤波单元5进行处理，以将梯形波形的信号转化为平滑的信号。

如图4所示，滤波单元5包括电阻R13、电容C1，滤波单元5如图4所示，电阻R13与电容C1的接点作为滤波单元5的输出端输出所述滤波信号。经过滤波单元5的处理输出的滤波信号已经是容易分辨被检测的交流线路是否开路的信号了，需要通过比较单元6的处理，以判断被检测的交流线路是否开路。

如图4所示，比较单元6包括电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R14、电容C2、运算放大器U3A。其中运算放大器U3A的输出端作为比较单元的输出端Io-S3。滤波信号送到运算放大器U3A的同相输入端,比较基准信号输入运算放大器U3A的反相输入端以进行比较。所述比较基准信号是由电阻 R10和电阻R12经12V电源分压后通过电容C2滤波以设置为2V。电阻R11 为回差反馈电阻器,能防止运算放大器U3A输出的信号在临界点时引起振荡。电阻R14为输出上拉电阻。当被检测的交流线路有电流没有开路时，尽管交流线路中的电流比较微弱，但通过正向检测电路2、信号放大单元3、整流单元4和滤波单元5的处理后输出滤波信号，将滤波信号输入比较单元6与基准进行比较，当高于基准时，运算放大器U3A输出为高电平，由比较单元的输出端Io-S3输出无开路信号。而当被检测的交流线路开路时，没有电流被感应单元1所感应，无感应电流输出，通过正向检测电路2、信号放大单元3、整流单元4和滤波单元5的处理后输出滤波信号，将滤波信号输入判断单元6 与基准进行比较，当低于基准时，运算放大器U3A输出为低电平，判断为开路，由比较单元的输出端Io-S3输出开路信号。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.交流线路电流检测电路，其特征是，包括正向检测电路和用于感应交流线路中的电流的感应单元，正向检测电路包括反向并联的二极管D1、二极管D2，二极管D1阳极为第一端口，二极管D2阳极为第二端口，感应单元的两个输出端分别与正向检测电路的第一端口和第二端口连接，感应单元设在被检测的交流线路旁以在所述交流线路有电流时形成感应电流，所述感应电流输出至正向检测电路，从而在第一端口和第二端口之间形成电位差，正向检测电路将该电位差作为其检测信号输出。

2.根据权利要求1所述的交流线路电流检测电路，其特征是，正向检测电路还包括电阻RS1，电阻RS1与二极管D1、二极管D2并联，以加快二极管D1、二极管D2放电。

3.根据权利要求1所述的交流线路电流检测电路，其特征是，还包括用于放大所述检测信号的信号放大单元，信号放大单元与正向检测电路连接，以接收所述检测信号并放大该检测信号作为放大信号，由信号放大单元的输出端输出。

4.根据权利要求3所述的交流线路电流检测电路，其特征是，信号放大单元包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4与运算放大器U1A，电阻R1一端连接所述第一端口，另一端连接运算放大器U1A的同相输入端，该同相输入端经由电阻R2接地，电阻R3与电阻R4串联后连接在所述第二端口与运算放大器U1A的输出端之间，电阻R3连接所述第二端口，电阻R3与电阻R4之间的接点连接运算放大器U1A的反相输入端，运算放大器U1A的输出端作为信号放大单元的输出端输出所述放大信号。

5.根据权利要求3所述的交流线路电流检测电路，其特征是，还包括用于将所述放大信号转化为直流信号的整流单元，整流单元与信号放大单元的输出端连接，以接收信号放大单元传输来的放大信号，将所述放大信号转化为直流信号并作为整流信号由整流单元的输出端输出。

6.根据权利要求5所述的交流线路电流检测电路，其特征是，整流单元包括电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、二极管D3、二极管D4、运算放大器U2B、运算放大器U2A，电阻R5一端连接信号放大单元的输出端，另一端连接运算放大器U2B的反相输入端，二极管D3阳极连接运算放大器U2B的输出端，阴极连接运算放大器U2B的反相输入端，电阻R6一端与二极管D4的阳极连接，另一端连接运算放大器U2B的反相输入端，二极管D4的阴极连接运算放大器U2B的输出端，运算放大器U2B的同相输入端接地，电阻R7一端连接信号放大单元的输出端，另一端连接运算放大器U2A的反相输入端，电阻R9一端连接二极管D4的阳极，另一端连接运算放大器U2A的反相输入端，电阻R8一端连接运算放大器U2A的反相输入端，另一端连接运算放大器U2A的输出端，运算放大器U2A的同相输入端接地，运算放大器U2A的输出端作为整流单元的输出端输出所述整流信号。

7.根据权利要求5所述的交流线路电流检测电路，其特征是，还包括滤波单元，滤波单元与整流单元的输出端连接，以接收所述整流信号并滤波形成滤波信号，该滤波信号由滤波单元的输出端输出。

8.根据权利要求7所述的交流线路电流检测电路，其特征是，滤波单元包括电阻R13、电容C1，电阻R13一端连接整流单元的输出端，另一端连接电容C1一端，电容C1另一端接地，电阻R13与电容C1的接点作为滤波单元的输出端输出所述滤波信号。

9.根据权利要求7所述的交流线路电流检测电路，其特征是，还包括比较单元，比较单元与滤波单元的输出端连接，比较单元接收所述滤波信号，依据所述滤波信号比较判定被检测的交流线路有无电流，并形成判定信号由比较单元的输出端输出。

10.根据权利要求9所述的交流线路电流检测电路，其特征是，比较单元包括电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R14、电容C2、运算放大器U3A，运算放大器U3A的同相输入端连接滤波单元的输出端，电阻R11一端连接运算放大器U3A的同相输入端，另一端连接运算放大器U3A的输出端，电阻R10一端接电源，另一端连接运算放大器U3A的反相输入端，电阻R12与电容C2并联后一端连接运算放大器U3A的反相输入端，另一端接地，电阻R14一端接电源，另一端连接运算放大器U3A的输出端，运算放大器U3A的输出端作为比较单元的输出端。

Images