一種微電阻測試中的微電流過流保護系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種微電阻測試中的微電流過流保護系統(tǒng)，涉及電子測量領(lǐng)域。它包括測試電路、過流檢測電路和保護電路：其中測試電路由兩級運算放大器A級聯(lián)放大后與數(shù)據(jù)采集器電連接；過流檢測電路由采樣電阻、兩級運算放大器B、電壓比較器、三極管依次電連接構(gòu)成；保護電路，由保護繼電器和續(xù)流電阻構(gòu)成。恒流源發(fā)生器產(chǎn)生測試電流，依次流入采樣電阻保護繼電器的常閉觸點和待測電阻。當測試電流超過允許值時，過流檢測電路作用，截斷測試回路起到保護動作。本實用新型裝置可實現(xiàn)過流自動保護，待測試電流降到安全范圍后自動恢復(fù)測試；保護電流動作精度高；保護動作時間快。
【專利說明】—種微電阻測試中的微電流過流保護系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及電子測量領(lǐng)域，特別涉及一種微電阻測試中的微電流過流保護系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]在有些火工品的質(zhì)量檢測中需對其電阻進行測試，該產(chǎn)品的特點是電阻值較小，僅為數(shù)十毫歐；而且在對其進行電阻測試過程中基于安全原因，要求測試電流需控制在數(shù)十毫安內(nèi)。因此需要一種微電流過流保護系統(tǒng)，具有測試電流過流時能自動關(guān)斷測量回路的功能，保護被測產(chǎn)品。目前市面上沒有專門用于火工品等危險品直流微電阻的測試儀器，主要是因為市面上多數(shù)微電阻測量裝置在進行微電阻測試時往往采用較大的測試電流，而且多數(shù)不具備過流自動保護功能。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型的目的是解決傳統(tǒng)直流電阻測試儀在測試微電阻時，測試電流相對較大而沒有過流安全保護的現(xiàn)狀，設(shè)計了一種微電阻測試中的微電流過流保護系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有電阻測量和過流保護功能。當測試電流超過規(guī)定的安全電流閾值時，測試回路自動關(guān)斷，保護被測產(chǎn)品，當測試電流降到安全范圍以內(nèi)時，自動恢復(fù)測試功能。
[0004]為了達到上述的技術(shù)效果，本實用新型采取以下技術(shù)方案:一種微電阻測試中的微電流過流保護系統(tǒng)，它包括:
[0005]測試電路，由兩級運算放大器A級聯(lián)放大后與數(shù)據(jù)采集器電連接，實現(xiàn)對待測電阻產(chǎn)生的壓降Ux進行反向、放大后傳遞給數(shù)據(jù)采集器。
[0006]過流檢測電路，由采樣電阻、兩級運算放大器B、電壓比較器、三極管依次電連接構(gòu)成。所述兩級運算放大器B對采樣電阻上產(chǎn)生的壓降Us進行反向、放大后接入所述電壓比較器的同相輸入端，與電壓比較器反相輸入端的基準電壓相比較，通過比較結(jié)果輸出高電平或低電平。所述電壓比較器同相輸入端電壓超過反相輸入端基準電壓，電壓比較器輸出端輸出高電平；當測試電流降低到安全電流閾值內(nèi)，采樣電阻上的壓降降低，電壓比較器輸出端輸出低電平。
[0007]保護電路，由保護繼電器和續(xù)流電阻組成，續(xù)流電阻一端接地，另一端接保護繼電器的常開觸點。測試電流過大時，保護被測產(chǎn)品及測試人員。
[0008]恒流源發(fā)生器，產(chǎn)生測試電流，所述測試電流依次流過采樣電阻、保護繼電器的常閉觸點和待測電阻。
[0009]所述測試電路的輸入端和過流檢測電路的輸出端分別與保護繼電器常閉觸點電連接。
[0010]本實用新型基于上述技術(shù)方案進一步的改進方案是:所述過流檢測電路設(shè)有儲能放電回路，所述儲能放電回路由電阻和儲能電容串聯(lián)構(gòu)成。所述電阻的一端分別與采樣電阻的輸入端和運算放大器的反相輸入端電連接；所述電阻的另一端與儲能電容輸入端電連接；所述儲能電容的輸出端分別與采樣電阻輸出端和運算放大器的同相輸入端電連接。
[0011]進一步的方案是:所述電壓比較器是LM393，所述電壓比較器LM393的同相輸入端接采樣電阻上產(chǎn)生的壓降Us反向、放大后的電壓，所述電壓比較器LM393的反相輸入端接基準電壓，并通過穩(wěn)壓管接地。
[0012]更進一步的方案是:所述三極管是NPN型三極管，它的集電極端與保護繼電器的常閉觸點電連接；NPN型三極管的發(fā)射極端接地，NPN型三極管的基極端與電阻串聯(lián)后與再電壓比較器LM393的輸出端電連接。
[0013]下面詳細對本實用新型的原理作進一步說明:
[0014]恒流源發(fā)生器通過高精度基準電壓源和運算放大器產(chǎn)生高精密測試電流Is，測試電流依次流過采樣電阻Rs、保護繼電器Kl的常閉觸點和待測電阻Rx。當測試電流Is流過待測電阻Rx時，在電阻上產(chǎn)生壓降信號Ux，該信號通過運算放大器組成的后續(xù)信號調(diào)理電路進行放大、反向后進行采集得到數(shù)據(jù)U，再利用歐姆定律公式Rx = U/Is,計算獲得待測電阻的阻值。
[0015]當測試電流Is流過采樣電阻Rs時在待測采樣電阻上產(chǎn)生壓降Is*Rs，同時通過旁路電阻Rsl對儲能電容Cs進行充電至Is*Rs。采樣電阻Rs上的壓降信號Us通過運算放大器組成的信號調(diào)理電路進行放大調(diào)理后與預(yù)定的基準電壓通過電壓比較器進行比較。
[0016]當由于某種原因?qū)е聹y試電流Is增大，超過安全電流閾值時，在采樣電阻上的壓降Us將增大，使得比較器的同相輸入端電壓超過反相輸入端基準電壓，電壓比較器輸出端輸出高電平，保護繼電器Kl動作:常閉觸點斷開，常開觸點閉合。測試電流通過續(xù)流電阻Rp回路導走，關(guān)斷待測電阻Rx的電流從而起到保護作用。
[0017]在保護繼電器Kl觸點轉(zhuǎn)換動作期間，測試電流Is從待測電阻Rx回路向續(xù)流電阻Rp回路轉(zhuǎn)換，測試電流Is被關(guān)斷，此時儲能電容Cs上存儲的電能通過Rsl和采樣電阻Rs回路放電。通過計算放電時間常數(shù)，適當選取儲能電容Cs和放電回路電阻Rsl，使得電壓比較器在轉(zhuǎn)換期間一直輸出高電平，防止“振鈴”現(xiàn)象發(fā)生。當轉(zhuǎn)換完成后測試電流Is從待測電阻Rx回路轉(zhuǎn)向續(xù)流電阻Rp回路。在取值上要求續(xù)流電阻Rp略小于待測電阻Rx。
[0018]當測試電流Is降低到安全電流閾值內(nèi)，電流采樣電阻Rs上的壓降Us降低，電壓比較器輸出端輸出低電平，保護繼電器Kl恢復(fù)初始狀態(tài)常閉觸點閉合，測試電流Is通過被測電阻Rx，可進行安全的測試。
[0019]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的有益效果:當測試電流超過允許值時，過流檢測電路作用，截斷測試回路起到保護動作。可實現(xiàn)過流自動保護，測試電流降到安全范圍后自動恢復(fù)測試；保護電流動作精度高，可控制在0.5mA內(nèi)；保護動作時間快，在5mS內(nèi)完成保護關(guān)斷。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本實用新型的電路圖。

【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合本實用新型的實施例對本實用新型作進一步的闡述和說明。
[0022]實施例:
[0023]如圖1所示，一種微電阻測試中的微電流過流保護系統(tǒng)，它包括:測試電路01，由兩個運算放大器U7、U8串聯(lián)后與數(shù)據(jù)采集器U2電連接，實現(xiàn)對待測電阻Rx產(chǎn)生的壓降Ux進行反向、放大后傳遞給數(shù)據(jù)采集器U2，采集得到數(shù)據(jù)U。
[0024]過流檢測電路02，由采樣電阻Rs，兩個運算放大器U4、U5，電壓比較器U6，三極管U3依次電連接構(gòu)成。運算放大器U4、U5對采樣電阻Rs上產(chǎn)生的壓降Us進行反向、放大后接入電壓比較器U6的同相輸入端，與電壓比較器U6反相輸入端的基準電壓相比較；通過比較結(jié)果輸出高電平或低電平。電壓比較器U6同相輸入端的電壓超過反相輸入端的基準電壓，電壓比較器U6輸出端輸出高電平；當測試電流Is降低到安全電流閾值內(nèi)，采樣電阻Rs上的壓降Us降低，電壓比較器U6輸出端輸出低電平。
[0025]保護電路03，由保護繼電器Kl和續(xù)流電阻Rp組成，續(xù)流電阻Rp —端接地，另一端與保護繼電器Kl的常開觸點電連接。測試電流過大時，保護被測產(chǎn)品及測試人員。
[0026]恒流源發(fā)生器U1，產(chǎn)生測試電流Is，所述測試電流Is依次流入采樣電阻Rs、保護繼電器Kl的常閉觸點和待測電阻Rx。在待測電阻Rx上產(chǎn)生的壓降信號Ux通過后續(xù)信號調(diào)理電路進行放大、反向后傳遞給數(shù)據(jù)采集器U2，采集得到數(shù)據(jù)U，再利用歐姆定律公式Rx=U/Is，計算獲得待測電阻的阻值。信號調(diào)理電路由兩級運算放大器U7、U8組成。
[0027]測試電路01的輸入端和過流檢測電路02的輸出端分別均與保護繼電器Kl常閉觸點電連接。
[0028]當由于某種原因?qū)е聹y試電流Is增大，超過安全電流閾值時，在采樣電阻上的壓降Us將增大，使得電壓比較器U6的同相輸入端的電壓超過反相輸入端的基準電壓，電壓比較器U6輸出端輸出高電平，保護繼電器Kl動作:常閉觸點斷開，常開觸點閉合。測試電流通過續(xù)流電阻Rp回路導走，關(guān)斷待測電阻Rx的電流從而起到保護作用。
[0029]當測試電流Is降低到安全電流閾值內(nèi)，采樣電阻Rs上的壓降Us降低，電壓比較器U6輸出端輸出低電平，保護繼電器Kl恢復(fù)初始狀態(tài)常閉觸點閉合，常開觸點斷開，測試電流Is通過待測電阻Rx，可進行安全的測試。
[0030]在保護繼電器Kl觸點轉(zhuǎn)換動作期間，測試電流Is從待測電阻Rx回路向續(xù)流電阻Rp回路轉(zhuǎn)換，測試電流Is被關(guān)斷，此時儲能電容Cs上存儲的電能通過電阻Rsl和采樣電阻Rs回路放電。通過計算放電時間常數(shù)，適當選取儲能電容Cs和放電回路電阻Rsl，使得電壓比較器在轉(zhuǎn)換期間一直輸出高電平，防止“振鈴”現(xiàn)象發(fā)生。當轉(zhuǎn)換完成后測試電流Is從待測電阻Rx回路轉(zhuǎn)向續(xù)流電阻Rp回路。在取值上要求續(xù)流電阻Rp略小于待測電阻Rx。
[0031]上述過流檢測電路02設(shè)有儲能放電回路04，儲能放電回路04由電阻Rsl和儲能電容Cs串聯(lián)構(gòu)成，電阻Rsl的一端分別與米樣電阻Rs的輸入端和運算放大器U4的反相輸入端電連接，電阻Rsl的另一端與儲能電容Cs的輸入端電連接，儲能電容Cs的輸出端分別與采樣電阻Rs的輸出端和運算放大器U4的同相輸入端電連接。同時，運算放大器U4的反相輸入端接電阻R6后接地，同相輸入端接電阻R7后接地。
[0032]上述電壓比較器U6是LM393，電壓比較器LM393的同相輸入端接采樣電阻Rs上產(chǎn)生的壓降Us放大后的信號，電壓比較器LM393的反相輸入端接基準電壓，并通過穩(wěn)壓管Dl接地。
[0033]上述三極管U3是NPN型三極管，它的集電極Q2端與保護繼電器Kl的常閉觸點電連接；三極管U3的發(fā)射極端接地，三極管U3的基極與電阻Rbl串聯(lián)后與再電壓比較器LM393的輸出端電連接。
[0034]可以理解的是，以上實施方式僅僅是為了說明本實用新型的原理而采用的示例性實施方式，然而本實用新型并不局限于此。對于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本實用新型的精神和實質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進，這些變型和改進也視為本實用新型的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種微電阻測試中的微電流過流保護系統(tǒng)，其特征在于它包括: 測試電路(01)，包括兩級運算放大器A(U7、U8)級聯(lián)后與數(shù)據(jù)采集器(U2)電連接，實現(xiàn)對待測電阻(Rx)產(chǎn)生的壓降Ux進行反向、放大后傳遞給數(shù)據(jù)采集器(U2)； 過流檢測電路(02)，由采樣電阻(Rs)、兩級運算放大器B(U4、U5)、電壓比較器(U6)、三極管(U3)依次電連接構(gòu)成，所述兩級運算放大器B(U4、U5)對采樣電阻(Rs)上產(chǎn)生的壓降Us進行反向、放大后輸入電壓比較器(U6)的同相輸入端,并與電壓比較器(U6)的反相輸入端的基準電壓相比較；所述電壓比較器(U6)的同相輸入端的電壓超過反相輸入端的基準電壓，電壓比較器(U6)輸出端輸出高電平，否則，電壓比較器(U6)輸出端輸出低電平； 保護電路(03)，由保護繼電器(Kl)和續(xù)流電阻(Rp)電連接構(gòu)成，續(xù)流電阻(Rp) —端接地，續(xù)流電阻(Rp)另一端接保護繼電器(Kl)的常開觸點； 恒流源發(fā)生器(Ul)，產(chǎn)生測試電流(Is)，所述測試電流(Is)依次流入采樣電阻(Rs)、保護繼電器(Kl)的常閉觸點和待測電阻(Rx)； 所述測試電路(01)的輸入端和過流檢測電路(02)的輸出端分別與保護繼電器(Kl)常閉觸點電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電阻測試中的微電流過流保護系統(tǒng)，其特征在于:所述過流檢測電路(02)設(shè)有儲能放電回路(04)，所述儲能放電回路(04)由電阻(Rsl)和儲能電容(Cs)串聯(lián)構(gòu)成，所述電阻(Rsl)的一端與采樣電阻(Rs)的輸入端和運算放大器(U4)的反相輸入端電連接，所述電阻(Rsl)的另一端與儲能電容(Cs)輸入端電連接，所述儲能電容(Cs)的輸出端與采樣電阻(Rs)輸出端和運算放大器(U4)的同相輸入端電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微電阻測試中的微電流過流保護系統(tǒng)，其特征在于:所述電壓比較器(U6)是LM393，所述電壓比較器LM393的同相輸入端輸入的是對采樣電阻(Rs)上產(chǎn)生的壓降Us進行反向、放大后的電壓，所述電壓比較器LM393的反相輸入端輸入的是基準電壓，并通過穩(wěn)壓管(Dl)接地。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微電阻測試中的微電流過流保護系統(tǒng)，其特征在于:所述三極管(U3)是NPN型三極管，它的集電極端與保護繼電器(Kl)的常閉觸點電連接；所述NPN型三極管的發(fā)射極端接地，所述NPN型三極管的基極端與電阻(Rbl)串聯(lián)后與再電壓比較器LM393的輸出端電連接。
【文檔編號】G01R27/08GK204008753SQ201420484945
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月25日
【發(fā)明者】董明, 邵偉, 陸藺輝, 楊菊輝, 范玉德, 鄭海廣 申請人:中國工程物理研究院化工材料研究所