專利名稱:一種礦用本安型電路安全電壓電流檢測儀的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種礦用本安型電路安全電壓電流檢測儀，該檢測儀包括模擬電壓輸出單元、檢測單元、電壓檢測支路和電流檢測支路，模擬電壓輸出單元的輸出端與電壓檢測支路和電流檢測支路的輸入端連接，用于為電壓檢測支路和電流檢測支路提供基準(zhǔn)電壓，電壓檢測支路和電流檢測支路的輸出端與檢測單元的輸入端相連，其中檢測單元和模擬電壓輸出單元共用一個(gè)MCU，電壓檢測支路采用運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)，電流檢測支路采用比較器、三極管和場效應(yīng)管實(shí)現(xiàn)。本實(shí)用新型所采用的電路簡單，易實(shí)現(xiàn)，使得電壓、電流保護(hù)值的測試變得極為簡便，為礦上技術(shù)人員對(duì)礦用本質(zhì)安全產(chǎn)品的監(jiān)督檢查，提供了方便快捷的手段，具有極高的實(shí)用價(jià)值。
【專利說明】一種礦用本安型電路安全電壓電流檢測儀

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種礦用本安型電路安全電壓電流檢測儀，屬于礦用電子設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]在煤礦井下使用的各種電子設(shè)備，按照國家強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)《GB 3836.1-2000爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備》的要求，礦用本質(zhì)安全電路最大安全電壓、最大安全電流必須滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求。當(dāng)此電壓、電流超出國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍時(shí)，礦用本質(zhì)安全電路的電壓電流監(jiān)測保護(hù)系統(tǒng)必須能夠自動(dòng)啟動(dòng)，以保證設(shè)備、人員的安全，因此，對(duì)本安型電路的安全電壓電流進(jìn)行測試非常重要，而目前在對(duì)礦用本安型電路安全電壓電流測試時(shí)大都采用的測試電路比較復(fù)雜、不方便使用。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型的目的是提提供一種礦用本安型電路安全電壓電流檢測儀，以解決目前在對(duì)礦用本安型電路安全電壓電流測試時(shí)所采用的測試電路復(fù)雜、使用不便的問題。
[0004]本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問題而提供一種礦用本安型電路安全電壓電流檢測儀，該檢測儀包括模擬電壓輸出單元、檢測單元、電壓檢測支路和電流檢測支路，所述模擬電壓輸出單元的輸出端與電壓檢測支路和電流檢測支路的輸入端連接，用于為電壓檢測支路和電流檢測支路提供基準(zhǔn)電壓，所述電壓檢測支路和電流檢測支路的輸出端與檢測單元的輸入端相連，
[0005]所述電壓檢測支路包括運(yùn)算放大器，所述運(yùn)算放大器的正向輸入端與模擬電壓輸出單元的輸出端相連，運(yùn)算放大器的輸出端作為過壓測試接口，用于與待測礦用本安型電路連接，所述運(yùn)算放大器的輸出端連入分壓電阻作為電壓取樣端，
[0006]所述電流檢測支路包括比較器和電流取樣單元，所述比較器的負(fù)向輸入端與模擬電壓輸出單元的輸出端相連，所述比較器的輸出端與電流取樣單元連接。
[0007]所述電流取樣單元包括三極管和場效應(yīng)管，其中三極管的基極與比較器的輸出端相連，三極管的集電極與場效應(yīng)管的柵極連接，場效應(yīng)管的漏極為過流測試接口，用于與待測礦用本安型電路連接，場效應(yīng)管的源極為電流取樣端。
[0008]所述的檢測單元和模擬電壓輸出單元共用一個(gè)MCU。
[0009]所述MCU輸入端通過A/D模塊分別連接電壓取樣端和電流取樣端，用于記錄過壓過流測試時(shí)的測量值。
[0010]所述電壓取樣端和電流取樣端通過單刀雙擲開關(guān)與A/D模塊的輸入端相連，通過單刀雙擲開關(guān)對(duì)所連接的電壓取樣端和電流取樣端進(jìn)行切換。
[0011]所述MCU的輸出端通過D/A模塊與運(yùn)算放大器的正向輸入端和比較器的負(fù)向輸入端相連，分別為運(yùn)算放大器和比較器提供基準(zhǔn)電壓。
[0012]所述運(yùn)算放大器的正向輸入端和比較器的負(fù)向輸入端通過單刀雙擲開關(guān)與D/A模塊的輸出端相連，通過單刀雙擲開關(guān)對(duì)所連接的電壓檢測支路和電流檢測支路進(jìn)行切換。
[0013]所述MCU輸出端還連接有顯示器，用于顯示測量結(jié)果。
[0014]本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型的檢測儀包括模擬電壓輸出單元、檢測單元、電壓檢測支路和電流檢測支路，模擬電壓輸出單元的輸出端與電壓檢測支路和電流檢測支路的輸入端連接，用于為電壓檢測支路和電流檢測支路提供基準(zhǔn)電壓，電壓檢測支路和電流檢測支路的輸出端與檢測單元的輸入端相連，其中檢測單元和模擬電壓輸出單元共用一個(gè)MCU，電壓檢測支路采用運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)，電流檢測支路采用比較器、三極管和場效應(yīng)管實(shí)現(xiàn)。本實(shí)用新型所采用的電路簡單，易實(shí)現(xiàn)，使得電壓、電流保護(hù)值的測試變得極為簡便，為礦上技術(shù)人員對(duì)礦用本質(zhì)安全產(chǎn)品的監(jiān)督檢查，提供了方便快捷的手段，具有極高的實(shí)用價(jià)值。

【附圖說明】

[0015]圖1是本實(shí)用新型礦用本安型電路安全電壓電流檢測儀的電路原理圖。

【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的說明。
[0017]該檢測儀包括模擬電壓輸出單元、檢測單元、電壓檢測支路和電流檢測支路，模擬電壓輸出單元的輸出端與電壓檢測支路和電流檢測支路的輸入端連接，用于為電壓檢測支路和電流檢測支路提供基準(zhǔn)電壓，電壓檢測支路和電流檢測支路的輸出端與檢測單元的輸入端相連，電壓檢測支路包括運(yùn)算放大器，運(yùn)算放大器的正向輸入端通過電阻Rl與模擬電壓輸出單元的輸出端相連，運(yùn)算放大器的負(fù)向輸入端通過一電阻接地，運(yùn)算放大器的輸出端作為過壓測試接口，用于與待測礦用本安型電路連接，運(yùn)算放大器的輸出端連入分壓電阻R2和R3作為電壓取樣端，電流檢測支路包括比較器和電流取樣單元，比較器的負(fù)向輸入端與模擬電壓輸出單元的輸出端相連，比較器的輸出端與電流取樣單元連接。
[0018]本實(shí)施例中，電流取樣單元如圖1所示，包括NPN三極和N溝道場效應(yīng)管，比較器的輸出端連接NPN三極管的基極，NPN三極管的集電極與N溝道場效應(yīng)管的柵極相連，N溝道場效應(yīng)管的漏極為過流測試接口，N溝道場效應(yīng)管的源極為電流取樣端。
[0019]檢測單元和模擬電壓輸出單元共用一個(gè)MCU，MCU的輸出端連接D/A模塊作為模擬電壓輸出單元，MCU輸入端連接A/D作為檢測單元。
[0020]MCU輸入端通過A/D模塊分別連接電壓取樣端和電流取樣端，用于記錄過壓過流測試時(shí)的測量值，電壓取樣端和電流取樣端通過單刀雙擲開關(guān)C與A/D模塊的輸入端相連，通過單刀雙擲開關(guān)C對(duì)所連接的電壓取樣端和電流取樣端進(jìn)行切換。
[0021]MCU的輸出端通過D/A模塊與運(yùn)算放大器的正向輸入端和比較器的負(fù)向輸入端相連，分別為運(yùn)算放大器和比較器提供基準(zhǔn)電壓。運(yùn)算放大器的正向輸入端和比較器的負(fù)向輸入端通過單刀雙擲開關(guān)A與D/A模塊的輸出端相連，通過單刀雙擲開關(guān)對(duì)所連接的電壓測試支路和電流測試支路進(jìn)行切換。
[0022]MCU的輸出端還連接有液晶顯示器，用于顯示過壓保護(hù)臨界值和過流保護(hù)臨界值。
[0023]過壓測試時(shí)，當(dāng)所施加的電壓值達(dá)到被測本安型電路的臨界電壓保護(hù)值時(shí)，本安型電路采取保護(hù)措施，而此時(shí)所施加電壓的表現(xiàn)為急劇降低，當(dāng)電壓檢測電路檢測到電壓值急劇降低時(shí)，將此時(shí)的狀態(tài)作為本安型電路采取保護(hù)措施的判斷條件，然后對(duì)測得的電壓值進(jìn)行篩選，將轉(zhuǎn)折點(diǎn)的電壓值取出，并將其作為過壓保護(hù)臨界值送至液晶顯示器進(jìn)行顯示。本實(shí)施例中D/A經(jīng)由MCU控制輸出電壓值以0.0OlV為單位進(jìn)行遞增，然后經(jīng)由運(yùn)算放大器將D/A模塊的輸出電壓進(jìn)行放大，調(diào)整放大倍數(shù)，即可擴(kuò)大電壓的輸出范圍，從而可以增大本過壓保護(hù)值測試電路的測試范圍；輸出電壓經(jīng)由“R2”、“R3”電阻分壓然后送至A/D模塊進(jìn)行采樣，可實(shí)時(shí)監(jiān)測電壓值變化；當(dāng)檢測到電壓值變小時(shí)，D/A停止輸出電壓，MCU記錄下電壓值變小前的最大電壓值，并將此值作為過壓保護(hù)臨界點(diǎn)，即過壓保護(hù)值。
[0024]過流測試時(shí)，當(dāng)本安電路的輸出電流值增大至本安電路的電流保護(hù)臨界值時(shí)，本安電路將會(huì)停止對(duì)外輸出，此時(shí)的電流變化表現(xiàn)為歸零，當(dāng)電流檢測支路檢測到電流值歸零時(shí)，將此時(shí)的狀態(tài)作為本安型電路采取保護(hù)措施的判斷條件，然后系統(tǒng)會(huì)記錄下電流值歸零前的最大電流值，并將其作為過流保護(hù)臨界值送至液晶顯示器進(jìn)行顯示。
[0025]本實(shí)施例中通過D/A轉(zhuǎn)換器提供參考電壓，當(dāng)取樣電阻R4兩端電壓高于D/A模塊輸出電壓時(shí)比較器會(huì)輸出高電平信號(hào)，從而使得NPN三極管導(dǎo)通，則N溝道場效應(yīng)管控制端被拉低，N溝道場效應(yīng)管截止，電阻R4兩端電壓降低；當(dāng)電阻R4兩端電壓低于D/A輸出電壓時(shí)，比較器輸出低電平，NPN三極管截止，則N溝道場效應(yīng)管控制端被拉高，N溝道場效應(yīng)管導(dǎo)通，使得流經(jīng)R4電流增大。通過N溝道場效應(yīng)管的導(dǎo)通、截止，可以控制被測設(shè)備的輸出電流，而輸出電流的值與D/A輸出端的電壓成正比；MCU控制D/A模塊輸出電壓以0.0OlV為單位進(jìn)行遞增，被測設(shè)備的輸出電流隨之遞增，當(dāng)電流檢測電路檢測到電流值歸零時(shí)，D/A模塊停止輸出，MCU記錄下電流值變小前的最大電流值，并將此值作為過流保護(hù)臨界點(diǎn)，即過流保護(hù)值。
[0026]本實(shí)用新型的礦用本安型電路安全電壓電流檢測儀取樣速率高、取樣精度高，可自動(dòng)測量礦用本質(zhì)安全電路的安全電壓、安全電流，并可將測量結(jié)果直接通過顯示器進(jìn)行顯示，使得電壓保護(hù)值、電流保護(hù)值的實(shí)際值可直接讀取，并實(shí)現(xiàn)了一鍵測試，使得電壓、電流保護(hù)值的測試變得極為簡便，為礦上技術(shù)人員對(duì)礦用本質(zhì)安全產(chǎn)品的監(jiān)督檢查，提供了方便快捷的手段，具有極高的實(shí)用價(jià)值。
【權(quán)利要求】
1.一種礦用本安型電路安全電壓電流檢測儀，其特征在于，該檢測儀包括模擬電壓輸出單元、檢測單元、電壓檢測支路和電流檢測支路，所述模擬電壓輸出單元的輸出端與電壓檢測支路和電流檢測支路的輸入端連接，用于為電壓檢測支路和電流檢測支路提供基準(zhǔn)電壓，所述電壓檢測支路和電流檢測支路的輸出端與檢測單元的輸入端相連， 所述電壓檢測支路包括運(yùn)算放大器，所述運(yùn)算放大器的正向輸入端與模擬電壓輸出單元的輸出端相連，運(yùn)算放大器的輸出端作為過壓測試接口，用于與待測礦用本安型電路連接，所述運(yùn)算放大器的輸出端連入分壓電阻作為電壓取樣端， 所述電流檢測支路包括比較器和電流取樣單元，所述比較器的負(fù)向輸入端與模擬電壓輸出單元的輸出端相連，所述比較器的輸出端與電流取樣單元連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用本安型電路安全電壓電流檢測儀，其特征在于，所述電流取樣單元包括三極管和場效應(yīng)管，其中三極管的基極與比較器的輸出端相連，三極管的集電極與場效應(yīng)管的柵極連接，場效應(yīng)管的漏極為過流測試接口，用于與待測礦用本安型電路連接，場效應(yīng)管的源極為電流取樣端。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的礦用本安型電路安全電壓電流檢測儀，其特征在于，所述的檢測單元和模擬電壓輸出單元共用一個(gè)MCU。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的礦用本安型電路安全電壓電流檢測儀，其特征在于，所述MCU輸入端通過A/D模塊分別連接電壓取樣端和電流取樣端，用于記錄過壓過流測試時(shí)的測量值。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的礦用本安型電路安全電壓電流檢測儀，其特征在于，所述電壓取樣端和電流取樣端通過單刀雙擲開關(guān)與A/D模塊的輸入端相連，通過單刀雙擲開關(guān)對(duì)所連接的電壓取樣端和電流取樣端進(jìn)行切換。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的礦用本安型電路安全電壓電流檢測儀，其特征在于，所述MCU的輸出端通過D/A模塊與運(yùn)算放大器的正向輸入端和比較器的負(fù)向輸入端相連，分別為運(yùn)算放大器和比較器提供基準(zhǔn)電壓。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的礦用本安型電路安全電壓電流檢測儀，其特征在于，所述運(yùn)算放大器的正向輸入端和比較器的負(fù)向輸入端通過單刀雙擲開關(guān)與D/A模塊的輸出端相連，通過單刀雙擲開關(guān)對(duì)所連接的電壓檢測支路和電流檢測支路進(jìn)行切換。8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的礦用本安型電路安全電壓電流檢測儀，其特征在于，所述MCU輸出端還連接有顯示器，用于顯示測量結(jié)果。
【文檔編號(hào)】G01R19-257GK204302373SQ201420759018
【發(fā)明者】張學(xué)軍, 楊帥邦, 張曉艷, 朱金明 [申請人]鄭州光力科技股份有限公司