專利名稱：直流負(fù)載監(jiān)控器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及的是一種直流負(fù)載監(jiān)控器，特別是一種能對(duì)工作狀態(tài)和非工作狀態(tài)的多種直流負(fù)載進(jìn)行故障的自動(dòng)檢測(cè)、顯示和控制的直流負(fù)載監(jiān)控器。
直流負(fù)載監(jiān)控器對(duì)于單刀單負(fù)載回路中的負(fù)載監(jiān)控，一般較容易解決。對(duì)于負(fù)載較多的直流供電系統(tǒng)中，由于負(fù)載之間存在著機(jī)、電、聲、光等方面的聯(lián)系，必須使所有負(fù)載同時(shí)工作。如果其中一個(gè)負(fù)載損壞，其它負(fù)載可能仍在工作，但還會(huì)造成不良，甚至嚴(yán)重后果。對(duì)于這類多個(gè)并聯(lián)的相關(guān)負(fù)載可以采用聯(lián)動(dòng)的多刀開關(guān)控制，這樣每個(gè)負(fù)載之間相互隔離，可分別進(jìn)行監(jiān)示和控制。但聯(lián)動(dòng)的多刀開關(guān)體積大，觸點(diǎn)多，開關(guān)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，致使成本增高，可靠性差。針對(duì)這個(gè)問題，后來改用單刀開關(guān)控制多個(gè)并聯(lián)的相關(guān)負(fù)載，但由于各負(fù)載之間的電位無法進(jìn)行隔離，給每個(gè)負(fù)載的監(jiān)控工作帶來一定的困難。
為了解決這個(gè)問題，專利90214138.4對(duì)被監(jiān)示并聯(lián)著的每個(gè)負(fù)載燈泡，在其前端分別串聯(lián)一個(gè)硅整流管，使每?jī)蓚€(gè)燈泡在電位上進(jìn)行隔離后，再進(jìn)行監(jiān)示。專利90226454.0不僅利用硅整流管隔離電位，還利用工作狀態(tài)時(shí)，在其上產(chǎn)生的壓降進(jìn)行檢測(cè)。這兩種方法都能隨時(shí)監(jiān)示燈泡是否損壞，但串聯(lián)了硅整流管后，又存在一些不足1、為使硅管能承受負(fù)載冷絲接通時(shí)的電流，必須適當(dāng)增加硅管容量；2、硅管壓降約為0.7伏，其能耗減弱了燈泡的亮度；3、燈泡工作電流較大時(shí)，硅管須加散熱片；4、燈泡和導(dǎo)線由于某些人為或自然因素造成短路時(shí)，硅管因不能承受短路電流的沖擊而損壞。因此，這種方法也不能用于監(jiān)示直流電機(jī)這樣的負(fù)載。
專利91217701采用干簧管磁性開關(guān)來進(jìn)行監(jiān)示，其觸點(diǎn)導(dǎo)通的可靠性差，壽命短，特別對(duì)于使用在有很大振動(dòng)和離心力的汽車、飛機(jī)這類交通工具上，可能使觸點(diǎn)產(chǎn)生誤動(dòng)作。
本實(shí)用新型的目的是針對(duì)上述不足而提供一種既適合單刀控制并聯(lián)的多個(gè)負(fù)載，又適合單刀控制單個(gè)負(fù)載的多種直流負(fù)載監(jiān)控器。它能自動(dòng)、準(zhǔn)確、可靠地對(duì)不同類型的直流負(fù)載在工作和非工作時(shí)的故障進(jìn)行檢測(cè)、顯示和控制。
本實(shí)用新型是以如下方式實(shí)現(xiàn)的直流負(fù)載監(jiān)控器由外殼、指示面板，電路板組成。電路板上包括檢測(cè)／隔離電路、比較門電路、穩(wěn)壓電源及顯示，報(bào)警和控制電路。檢測(cè)／隔離電路中傳感器是由脈沖變壓器、導(dǎo)通隔離二極管和脈沖發(fā)生器組成。脈沖變壓器次級(jí)線圈一端接至電源開關(guān)，另一端經(jīng)負(fù)載接地；脈沖變壓器初級(jí)線圈一端接地，另一端與導(dǎo)通隔離二極管經(jīng)負(fù)載接地的電路并聯(lián)于A點(diǎn)。通過A點(diǎn)經(jīng)一限流電阻與脈沖發(fā)生器相連接，作為脈沖變壓器初級(jí)輸出端A又連接至檢測(cè)二極管的正級(jí)。通過傳感器中的脈沖變壓器、導(dǎo)通隔離二極管對(duì)負(fù)載在工作與非工作狀態(tài)下正常和損壞兩種狀態(tài)所產(chǎn)生的不同電特性，使得由脈沖發(fā)生器流經(jīng)限流電阻的電流或大、或小地變化，而在限流電阻兩端上產(chǎn)生不同的電壓降，同時(shí)A點(diǎn)也產(chǎn)生相應(yīng)的電位輸出，經(jīng)檢測(cè)、比較放大電路后的輸出信號(hào)去進(jìn)行顯示、報(bào)警和控制，來實(shí)現(xiàn)對(duì)直流負(fù)載的監(jiān)控。
非工作狀態(tài)下負(fù)載正常時(shí)，由于負(fù)載與脈沖變壓器的初級(jí)相并聯(lián)，使得脈沖發(fā)生器流過限流電阻的電流增大，壓降增大，相應(yīng)A點(diǎn)電位降低，經(jīng)檢測(cè)，送比較門電路確認(rèn)和放大，無任何輸出。
非工作狀態(tài)負(fù)載斷路時(shí)由于脈沖變壓器次級(jí)線圈的匝數(shù)大于或等于初級(jí)線圈的匝數(shù)，使次級(jí)電壓大于或等于初級(jí)電壓，且方向相反，二級(jí)管反置，切斷了脈沖向其它并聯(lián)負(fù)載流入的通路，限流電阻上壓降減小，A點(diǎn)電位升高，經(jīng)檢測(cè)，送比較門電路確認(rèn)和放大輸出，使故障顯示發(fā)光二極管亮，聲報(bào)警，直至故障排除。
工作狀態(tài)負(fù)載正常時(shí)由于脈沖變壓器次級(jí)線圈匝數(shù)與負(fù)載電流的乘積大于或等于脈沖變壓器的飽和磁場(chǎng)強(qiáng)度，脈沖變壓器磁飽和，初級(jí)高頻阻抗變得很小，限流電阻上壓降增大，A點(diǎn)電位降低，經(jīng)檢測(cè)，送比較門電路確認(rèn)放大后輸出為地電位。工作狀態(tài)負(fù)載正常的光顯示電路，依靠負(fù)載電源開關(guān)控制供電，其發(fā)光二極管的接地端連接在比較門電路的輸出端，此時(shí)發(fā)光二極管導(dǎo)通顯示，表示工作狀態(tài)下負(fù)載正常。
工作狀態(tài)下負(fù)載損壞時(shí)脈沖變壓器恢復(fù)正常工作，次級(jí)線圈阻抗增大至正常值，限流電阻壓降減小，A點(diǎn)電位升高，經(jīng)檢測(cè)，送比較門電路確認(rèn)放大后，其輸出電壓大于反應(yīng)工作狀態(tài)下負(fù)載正常的光顯示電路中穩(wěn)壓二極管提供給發(fā)光二極管工作的電壓，發(fā)光二極管熄滅，而故障顯示二極管亮，聲報(bào)警，控制部分切斷有關(guān)負(fù)載電源。當(dāng)切斷電源是故障本身時(shí)，負(fù)載監(jiān)示進(jìn)入非工作狀態(tài)負(fù)載損壞時(shí)的情況，故障顯示、報(bào)警依然存在，直至故障排除。
工作狀態(tài)下，無論負(fù)載正常，還是損壞，傳感器中的導(dǎo)通隔離二極管均處于反置狀態(tài)，阻隔了高頻脈沖的通路，去掉它，脈沖變壓器功能不變，所以對(duì)于僅用于工作狀態(tài)下的直流負(fù)載監(jiān)控器，其傳感器可由脈沖變壓器和脈沖發(fā)生器組成。
僅在工作狀態(tài)下，對(duì)大、中型負(fù)載進(jìn)行監(jiān)控時(shí)，其負(fù)載電流較大，次級(jí)線圈匝數(shù)不到一匝，脈沖變壓器鐵心就可以達(dá)到磁飽和。鑒于這種情況，可采用負(fù)載導(dǎo)電母線穿過脈沖變壓器作為次級(jí)線圈。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有的直流監(jiān)控器相比具有以下優(yōu)點(diǎn)1、由于采用了脈沖變壓器作為直流監(jiān)控器的傳感元件，不僅解決了對(duì)單刀控制的多個(gè)并聯(lián)負(fù)載在電位上進(jìn)行隔離監(jiān)控的問題，更重要的是能承受大電流的沖擊，而對(duì)許多大功率直流負(fù)載，如直流電機(jī)進(jìn)行監(jiān)控；工作不消耗電路的能量，穩(wěn)定、可靠。
2、整個(gè)監(jiān)控電路無觸點(diǎn)，主要由集成塊，脈沖變壓器組成，無發(fā)熱元件，能在工藝上進(jìn)行灌封。因此耐震、防潮、工作可靠、壽命長(zhǎng)。
3、可以方便地更改為僅作為工作狀態(tài)下的監(jiān)控器或僅作為非工作狀態(tài)下的監(jiān)控器，以適應(yīng)各種不同的需要。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例汽車電路監(jiān)示器進(jìn)行詳細(xì)描述。


圖1是本實(shí)用新型的電路原理圖。
圖2是本實(shí)用新型用于汽車電路監(jiān)示器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是圖2的A－A剖視圖。
圖4是本實(shí)用新型用于汽車電路監(jiān)示器時(shí)的負(fù)載接線圖。
上述圖中1－檢測(cè)／隔離電路2－比較門電路3－穩(wěn)壓電源4－顯示電路5－報(bào)警電路6－控制電路
7－外殼8－指示面板9－安裝板10－電路板11－插座12－紅綠指示燈汽車電路監(jiān)示器是由外殼7、指示面板8、安裝板9、電路板10和插座11組成。
指示面板8上有紅綠指示燈12。
電路板10上包括檢測(cè)／隔離電路1、比較門電路2、穩(wěn)壓電源3、顯示電路4及報(bào)警電路5。
汽車電氣負(fù)載連接見圖4。其中P種接法有八路，分別監(jiān)示汽車的八種對(duì)稱燈；Q種接法有四路，分別監(jiān)示汽車的雨刮電機(jī)和洗滌電機(jī)等。具體連接是這樣的兩個(gè)被監(jiān)示的負(fù)載一端均接地，另一端通過插頭座分別連至相應(yīng)脈沖變壓器次級(jí)線圈一端，而兩次級(jí)線圈的另一端，按P種接法，并聯(lián)接于電源控制開關(guān)；按Q種接法分別接至相對(duì)應(yīng)的電源控制開關(guān)。
每個(gè)負(fù)載的監(jiān)控電路按圖1具體連接如下脈沖變壓器B1的次級(jí)線圈W12的一端經(jīng)操作開關(guān)K1與電源相接，另一端與被監(jiān)示的負(fù)載N1串聯(lián)后接地；脈沖變壓器B1初級(jí)線圈W11的一端接地，另一端A經(jīng)限流電阻R1與脈沖發(fā)生器X1相接，并通過導(dǎo)通隔離二極管D1、檢測(cè)二極管D2分別輸出接至N1的非接地端和電容C1、電阻R2并聯(lián)的一端，電容C1，電阻R2的另一并聯(lián)端接地。電容C1，電阻R2并聯(lián)的非接地端又接至集成比較放大器IC1的同相輸入端，集成比較放大器IC1的反相輸入端接至與儀器內(nèi)部穩(wěn)壓電源3相連的分壓電路中兩電阻R5和R6的公共端B點(diǎn)，集成比較放大器IC1的輸出端F通過限流電阻R7接至故障顯示發(fā)光二極管D8的正極，D8的負(fù)極接地，同時(shí)F接至報(bào)警電路5。在表示負(fù)載工作狀態(tài)正常的光顯示電路中，穩(wěn)壓管D4與電容C2并聯(lián)，其一端接地，另一端M通過限流電阻R3，開關(guān)K1接至電源E，M端又通過二極管D3，電阻R4接至發(fā)光二極管D5的正極，D5的負(fù)極接至集成比較放大器IC1的輸出端F。
汽車電路監(jiān)示器中共用的脈沖發(fā)生器X1通過并聯(lián)接于在其上的12個(gè)電阻(R1，R′1～R11′)分別接至對(duì)應(yīng)的脈沖變壓器的初級(jí)線圈的A點(diǎn)。
脈沖變壓器B1次級(jí)線圈W12匝數(shù)應(yīng)大于或等于初級(jí)線圈W11的匝數(shù)，次級(jí)線圈W12匝數(shù)與負(fù)載電流乘積大于或等于鐵心的飽和磁場(chǎng)強(qiáng)度。
具體工作過程如下1、K1未合，負(fù)載為不工作狀態(tài)。
N1如果正常，脈沖電壓UI經(jīng)R1－D1－N1－接地，使UA＜UB，UF＝0，此時(shí)儀器無任何輸出，說明N1正常。
如果N1損壞，脈沖電壓UI經(jīng)D1－W12－接地的通路因次級(jí)W12電壓≥初級(jí)W11電壓，又被切斷，所以C1充電使UA＞UB，UF約等于穩(wěn)壓電源的輸出電壓U，此時(shí)D8發(fā)紅光，X2聲報(bào)警。
2、K1合上，負(fù)載為工作狀態(tài)。
N1正常時(shí)，因?yàn)镋＞脈沖電壓UI的峰值，D1被反置，而負(fù)載電流I導(dǎo)通后，使B1飽和，UA近似為零，UB＞UA，UF＝0。但R3、R4回路隨K1合上被接通，UM通過D3－R4－D5－IC1－接地，使D5綠色燈發(fā)光，說明N1正常工作。
N1損壞時(shí)，因B1采用高頻低剩磁材料，當(dāng)N1沒有電流流過時(shí)，B1又能恢復(fù)正常工作，因?yàn)镈1被反置，C1充電，使UA＞UB，UF約等于穩(wěn)壓電源的輸出電壓U，且U＞UM，此時(shí)，D8發(fā)紅光，X2聲報(bào)警。
權(quán)利要求1.直流負(fù)載監(jiān)控器包括外殼(7)、指示面板(8)和電路板(10)，電路板(10)上包括檢測(cè)/隔離電路(1)、比較門電路(2)、顯示電路(4)、聲報(bào)警電路(5)、控制電路(6)及穩(wěn)壓電源(3)。其特征在于檢測(cè)/隔離電路(1)中的傳感器是由脈沖變壓器B1，起導(dǎo)通隔離作用的二極管D1和脈沖發(fā)生器X1組成，脈沖變壓器B1的次級(jí)線圈W12的一端通過負(fù)載N1接地，另一端與電源控制開關(guān)K1相連，脈沖變壓器B1的初級(jí)線圈W11一端接地，另一端A與二極管D1的正極端相連，D1的負(fù)極端接至負(fù)載N1的非接地端，A點(diǎn)又通過限流電阻R1與脈沖發(fā)生器X1相連，作為脈沖信號(hào)的輸出端A與檢波二極管D2的正極端相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)控器，其特征在于表示負(fù)載工作狀態(tài)正常的光顯示電路中，穩(wěn)壓管D4與電容C2并聯(lián)，其一端接地，另一端M通過限流電阻R3、開關(guān)K1接至電源E，M端又通過二極管D3、電阻R4接至發(fā)光二極管D5的正極，D5的負(fù)極接至集成比較放大器IC1的輸出端F。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)控器，其特征在于反應(yīng)工作狀態(tài)下負(fù)載情況的脈沖變壓器B1次級(jí)線圈W12匝數(shù)與負(fù)載N1電流乘 積大于或等于脈沖變壓器的飽和磁場(chǎng)強(qiáng)度，反應(yīng)非工作狀態(tài)負(fù)載情況的脈沖變壓器次級(jí)線圈W12匝數(shù)大于或等于初級(jí)線圈W11的匝數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)控器，其特征在于脈沖變壓器B1的磁芯所用材料是高頻低剩磁材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)控器，其特征在于，僅用于工作狀態(tài)的監(jiān)控器，其傳感器是由脈沖變壓器B1和脈沖發(fā)生器X1組成。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種能對(duì)工作狀態(tài)和非工作狀態(tài)的多種直流負(fù)載進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)控的裝置。由檢測(cè)、比較，顯示和控制電路組成。檢測(cè)電路采用脈沖變壓器作為傳感元件，來拾取負(fù)載故障觸發(fā)信號(hào)，信號(hào)經(jīng)電路處理后對(duì)負(fù)載實(shí)行監(jiān)控。脈沖變壓器不消耗負(fù)載電路能量，耐大電流沖擊，采用該傳感元件的監(jiān)控器能對(duì)單刀控制的多個(gè)并聯(lián)直流負(fù)載實(shí)行電位隔離進(jìn)行監(jiān)控，更適用于中、大功率直流負(fù)載的監(jiān)控。工作穩(wěn)定、可靠。
文檔編號(hào)G01R19/145GK2151560SQ9320549
公開日1993年12月29日 申請(qǐng)日期1993年3月10日 優(yōu)先權(quán)日1993年3月10日
發(fā)明者常嘉翔 申請(qǐng)人:常嘉翔