專利名稱：阻性負(fù)載檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及自動檢測技術(shù)，特別涉及阻性負(fù)載在線檢測裝置。
背景技術(shù)：
阻性負(fù)載在工業(yè)生產(chǎn)、科研和生活等方面應(yīng)用相當(dāng)廣泛，如工件熱處理電爐，箱式電爐 ，電烤箱，恒溫干燥箱，電開水器等一系列電加熱設(shè)備的發(fā)熱體，都屬于阻性負(fù)載。因此類 電加熱設(shè)備應(yīng)用非常廣泛，通常使用都較為頻繁，所以出現(xiàn)的問題也較多。尤其是在長期使 用的設(shè)備中，由于高溫，潮濕，酸堿等不良環(huán)境影響，造成加熱部分膨漲，變形，耐火材料 損壞，導(dǎo)線絕緣老化，金屬件腐蝕，連接件破碎等問題，加上維修不良及接錯線等原因，經(jīng) 常會導(dǎo)致斷絲，發(fā)熱體接地，過電流，短路，放炮等異常情況的發(fā)生，嚴(yán)重時不但要損壞設(shè) 備，影響生產(chǎn)，甚至還會導(dǎo)致發(fā)生火災(zāi)或傷人等嚴(yán)重事故。另外，當(dāng)電爐的功率與控制器的 容量配合不當(dāng)時也容易造成設(shè)備事故。
為了避免電爐類阻性負(fù)載在故障時燒壞與之配套的相關(guān)控制設(shè)備或發(fā)生火災(zāi)，目前使用 最多的方法是被動保護(hù)，即在電源或負(fù)載電路中接入被動方式的保護(hù)元件(如熔斷器，空氣 開關(guān))來保護(hù)控制設(shè)備或線路的安全。但實際上這些保護(hù)作用都很有限，當(dāng)保護(hù)電路工作不 正常，或元件參數(shù)選擇不當(dāng)時，就很可能起不到應(yīng)有的保護(hù)作用，導(dǎo)致燒壞控制設(shè)備或引發(fā) 事故等，這種情況在現(xiàn)實生活中非常多見。
為了判斷負(fù)載是否處于正常的狀態(tài)，就需要對它進(jìn)行參數(shù)測量和診斷。阻性負(fù)載一般是 以直流電阻作為表征其狀態(tài)的主要技術(shù)特征，判斷其狀態(tài)正常與否主要檢測電阻值變化的情 況。另外，對于單相阻性負(fù)載，其對地電阻也是必須測量考慮的因素之一。目前在一般情況 下測量和診斷阻性負(fù)載是由人工方式手動進(jìn)行。
第一種方法是儀表測量法首先切斷電源及負(fù)載與其它部分的聯(lián)系，然后由技術(shù)人員用 萬能電表電阻檔測量發(fā)熱體部分直流電阻值和對地電阻(或者用直流電橋等標(biāo)準(zhǔn)工具及兆歐 表進(jìn)行測量)，將結(jié)果與標(biāo)稱阻值或功率換算值相比較就可以確定是否在正常范圍。這種方 法需要人工在斷電情況下進(jìn)行，通常只限于在電爐或控制器檢修后，或新設(shè)備安裝時進(jìn)行一 次測量，而在設(shè)備投入運行之后，就不再進(jìn)行檢測。由于萬用表或電橋?qū)儆诘蛪?1.5V或 9V)直流檢測方法，所以這種檢測方法有時不能很好的反映負(fù)載的實際工作情況。
第二種是試通電方法是將負(fù)載直接與電源接通觀査工作電流來判斷，或者采用可控硅移相類調(diào)壓器，從零開始逐漸給負(fù)載加電壓，并同時觀査負(fù)載實際電流，來推算負(fù)載是否正 常的方法。這都是比較冒險的方法(尤其是對于大功率負(fù)載)，完全依賴于被動保護(hù)，存在 損壞設(shè)備的較大風(fēng)險，但這種方法也是實際應(yīng)用中最常用的方法。因為在實際使用中的電爐 類負(fù)載，不可能每臺每天都用人工進(jìn)行檢測，因此存在著較大的安全隱患。
阻性負(fù)載一般工作在高壓大電流狀態(tài)下，功率越大，其直流電阻越低，要測量高壓大電 流狀態(tài)下的低阻值，測量電源不但要提供高壓大電流，而且需要恒流源，電源電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜 成本高。

實用新型內(nèi)容
本實用新型所要解決的技術(shù)問題，就是針對現(xiàn)有技術(shù)的阻性負(fù)載檢測方法，與負(fù)載的實 際工作狀態(tài)不吻合，存在較大安全隱患的缺點，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、檢測可靠的阻性負(fù)載檢 測裝置。
本實用新型解決所述技術(shù)問題，采用的技術(shù)方案是，阻性負(fù)載檢測裝置，包括電源電路 、電橋電路、觸發(fā)電路、延遲電路和報警電路；所述電源電路與電橋電路連接，所述電橋電 路與負(fù)載電阻連接，所述電橋電路與觸發(fā)電路連接，所述觸發(fā)電路與延遲電路連接，所述報 警電路與延遲電路連接；其特征在于，所述電源電路由脈沖電源構(gòu)成。
本實用新型的有益效果是，采用脈沖電源作為檢測電源，保證了在低阻橋路上可周期性 提供短時間的高電壓、大電流，省去了復(fù)雜昂貴的大功率電源和恒流源，檢測狀態(tài)與負(fù)載的 實際工作條件非常接近，檢測準(zhǔn)確可靠，電路結(jié)構(gòu)簡單。


圖l是實施例的原理圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖及實施例詳細(xì)描述本實用新型的技術(shù)方案。
本實用新型的阻性負(fù)載檢測裝置，由電源電路、電橋電路、觸發(fā)電路、延遲電路和報警 電路構(gòu)成。電源電路由脈沖電源構(gòu)成，并與電橋電路連接，電橋電路的一只橋臂與負(fù)載電阻 連接。該脈沖電源以電容充放電的形式，為電橋電路提供與負(fù)載電阻實際工作電壓相當(dāng)?shù)臏y 試電壓。電橋電路的輸出端與觸發(fā)電路連接，觸發(fā)電路與延遲電路連接，報警電路與延遲電 路連接。當(dāng)阻性負(fù)載阻值變化超過設(shè)定值時，電橋電路輸出觸發(fā)信號，使觸發(fā)電路處于工作 狀態(tài)，經(jīng)過延遲電路延時后驅(qū)動報警電路動作。
實施例
本例的電路結(jié)構(gòu)如圖l所示。圖中，電容C1、 C2，電阻R2、 R3、 R0， 二極管D1、 DW1、D6以及可控硅SCR1構(gòu)成脈沖電源。在220V交流電源的每半個周期里，電容C1通過電阻R0和二 極管D6充電，其極性為上正下負(fù)。與此同時，與它并聯(lián)的電阻R2， R3也將其分壓對電容C2充 電。此時由電阻R4、 R7、 R9和負(fù)載電阻RL構(gòu)成的電橋電路不通電，沒有信號輸出，光電耦合 器U1不導(dǎo)通。當(dāng)電容C2上的電壓逐漸升高達(dá)到雙向二極管DW1及二極管D1的導(dǎo)通電壓之和時 ，就會通過可控硅SCR1控制極放電并觸發(fā)其導(dǎo)通。這時電容C1就會通過雙向硅SCR1向測量橋 路以瞬時放電的形式提供激勵電源。如果此時負(fù)載RL電阻值是正常的，電阻R7上的電壓與電 阻R9上的電壓相同，那么電橋電路就是平衡的，光電耦合器U1不導(dǎo)通，沒有輸出電壓脈沖。 此時圖中A點為高電平，由555時基電路接成的單穩(wěn)態(tài)電路U2處于輸出低電平的穩(wěn)定狀態(tài)，三 極管Q1截止，計數(shù)器U3的R端(15腳)被高電平封鎖不計數(shù)。當(dāng)電容器C1通過電橋電路放完電 后， 一個測量過程完成，可控硅SCR1自動關(guān)斷，電容C1又開始下一個周期的充電，放電過程
當(dāng)負(fù)載電阻RL的阻值因各種原因而下降時，電阻R9上的電壓將高于電阻R7上的電壓，電 橋電路的平衡被打破，如果負(fù)載電阻RL的變化超過一定范圍，電容C1的放電可使光電耦合器 Ul瞬時導(dǎo)通，產(chǎn)生一個故障脈沖信號——A點為低電平。該信號首先觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)電路U2進(jìn)入 輸出高電平的暫穩(wěn)狀態(tài)，通過三極管Q1反相后暫時放開對計數(shù)器U3的R端(15腳)封鎖，通過 13腳時鐘端，使其開始對故障脈沖信號計數(shù)。如果負(fù)載電阻RL的阻值始終處于偏低狀態(tài)時， 光電耦合器U1就會不斷地發(fā)出故障脈沖信號，在單穩(wěn)態(tài)電路U2處于暫穩(wěn)態(tài)的較短時間內(nèi)，通 過計數(shù)器U3計滿預(yù)定的數(shù)后，其輸出高電平將通過預(yù)置參數(shù)開關(guān)S1和電阻R20觸發(fā)可控硅 SCR2導(dǎo)通，通過蜂鳴器G1發(fā)出報警，并通過繼電器K1的觸點發(fā)出斷路控制信號， 一方面關(guān)斷 負(fù)載電源實施保護(hù)，另一方面提醒用戶。
如果負(fù)載RL因為絕絕緣不好而對地發(fā)生局部短路時，因負(fù)載電阻RL的上端與中線相連的 ，所以這時出現(xiàn)的情況與RL阻值降低時的故障是一樣的，本裝置仍能夠正確檢測出來并實現(xiàn) 保護(hù)。
如果負(fù)載RL因為燒斷而使其電阻變得無窮大時，由于電橋電路中電阻R7上的電壓將高于 電阻R9的電壓，因此，斷路指示發(fā)光管L3會導(dǎo)通點亮發(fā)光，指示出負(fù)載的斷路故障。
如果電橋電路產(chǎn)生一個或幾個干擾脈沖信號，那么在計數(shù)器還沒有計滿預(yù)定值，單穩(wěn)態(tài) 電路U2就會返回穩(wěn)態(tài)，通過三極管Q1重新封鎖計數(shù)器U3的R端使其輸出回到全零態(tài)，從而達(dá) 到抗干擾的目的。計數(shù)器U3的預(yù)定計數(shù)值可通過8位的預(yù)置參數(shù)開關(guān)S1進(jìn)行選擇，其范圍是 2 10，這里的計數(shù)器U3及其外圍電路構(gòu)成本例的延遲電路。圖1中發(fā)光二極管L1、 L2用于指 示脈沖電源的工作狀態(tài)，電阻RIO、 R11用于匹配不同負(fù)載電阻RL的功率，其他未提及的元器件，本鄰域技術(shù)人員不難理解其作用和功能，在此不再一一贅述。
為了進(jìn)行過壓保護(hù)，可以增加交流電壓過壓檢測電路(圖中未示出)，其輸出端與A點 連接。當(dāng)220V交流電源電壓在正常范圍時(220 245V)，過壓檢測電路不工作，當(dāng)交流電 壓超過245V時，過壓信號將使A點電壓置地，計數(shù)器U3開始計數(shù)。當(dāng)過電壓故障持續(xù)超過一 定時間，與負(fù)載電阻RL異常時的工作情況一樣，將觸發(fā)可控硅SCR2導(dǎo)通，通過繼電器K1和蜂 鳴器G1發(fā)出報警及控制信號。
本裝置可直接應(yīng)用于各種220V單相電源的電阻爐控制器中，可實現(xiàn)對電爐阻值的在線帶 電情況下的自動監(jiān)測，同時還可監(jiān)測單相電源電壓，在發(fā)生故障時能及時報警及斷電，防止 電爐故障及過電壓燒壞電爐及設(shè)備的事故發(fā)生。
權(quán)利要求1.阻性負(fù)載檢測裝置，包括電源電路、電橋電路、觸發(fā)電路、延遲 電路和報警電路；所述電源電路與電橋電路連接，所述電橋電路與負(fù)載電阻連接，所述電橋 電路與觸發(fā)電路連接，所述觸發(fā)電路與延遲電路連接，所述報警電路與延遲電路連接；其特 征在于，所述電源電路由脈沖電源構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的阻性負(fù)載檢測裝置，其特征在于，所述脈沖 電源由電容充放電電路構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求l所述的阻性負(fù)載檢測裝置，其特征在于，所述觸發(fā) 電路由555時基電路接成的單穩(wěn)態(tài)電路構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求l所述的阻性負(fù)載檢測裝置，其特征在于，所述延遲 電路由計數(shù)器構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求l所述的阻性負(fù)載檢測裝置，其特征在于，所述電橋 電路通過光電耦合器與觸發(fā)電路連接。
專利摘要本實用新型涉及自動檢測技術(shù)，特別涉及阻性負(fù)載在線檢測裝置。本實用新型針對現(xiàn)有技術(shù)的阻性負(fù)載檢測方法，與負(fù)載的實際工作狀態(tài)不吻合，存在較大安全隱患的缺點，公開了一種結(jié)構(gòu)簡單、檢測可靠的阻性負(fù)載檢測裝置。本實用新型的技術(shù)方案是，阻性負(fù)載檢測裝置，包括電源電路、電橋電路、觸發(fā)電路、延遲電路和報警電路；所述電源電路與電橋電路連接，所述電橋電路與負(fù)載電阻連接，所述電橋電路與觸發(fā)電路連接，所述觸發(fā)電路與延遲電路連接，所述報警電路與延遲電路連接；所述電源電路由脈沖電源構(gòu)成。本實用新型可廣泛應(yīng)用于電熱設(shè)備等阻性負(fù)載的檢測和控制。
文檔編號G01R17/18GK201156066SQ200820300060
公開日2008年11月26日 申請日期2008年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月10日
發(fā)明者趙文沖 申請人:攀鋼集團(tuán)攀枝花鋼鐵研究院