CN101350512A - 过流保护系统 - Google Patents

Abstract

一种过流保护系统，其包括信号采样单元、中央处理单元及输出控制单元。信号采样单元的输入端与外部电路相连，并实时侦测外部电路的电流值中央处理单元内预设有允许外部电路的最大电流值，中央处理单元与信号采样单元的输出端相连，用于接收信号采样电路的电流值并判断该电流值与允许外部电路的最大电流值是否相同。输出控制单元包括可控硅开关，输出控制单元的输入端与中央处理单元相连，可控硅开关接入至外部电路中，当过流情况出现时，中央处理单元触发可控硅开关断开从而使外部电路断开。该输出控制电路包括接在中央处理单元的可控硅开关，可控硅开关反应速度快，使用寿命长，可及时保护受保护设备。

Description

过流保护系统

技术领域

本发明涉及一种过流保护系统，尤其涉及一种基于单片机的过流保护系统。

背景技术

目前，在很多工业设备在工作过程中，由于瞬间负载过重，导致电流过大而烧坏，例如应用在工业加热设备特别是镜片加工的热成型机中，若没有安装过流保护系统时经常容易把热成型机的加热丝烧坏。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种保护设备工作的过流保护系统。

一种过流保护系统，其包括信号采样单元、中央处理单元及输出控制单元。该信号采样单元的输入端与外部电路相连，并实时侦测该外部电路的电流值。该中央处理单元内预设有允许外部电路的最大电流值，该中央处理单元与该信号采样单元的输出端相连，用于接收信号采样电路的电流值并判断该电流值与允许外部电路的最大电流值是否相同。该输出控制单元包括可控硅开关，该输出控制单元的输入端与该中央处理单元相连，该可控硅开关接入至外部电路中，当外部电路的电流值大于允许外部电路的最大电流值时，该中央处理单元触发该可控硅开关断开从而使外部电路断开。

所述的过流保护系统的输出控制电路包括接在中央处理单元输出端的可控硅开关，可控硅开关反应速度快，使用寿命长，可及时保护受保护设备。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种过流保护系统的模块图。

图2为图1中的过流保护系统的信号采样单元的电路图。

图3为图1中的过流保护系统的输出控制单元的电路图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明实施例作进一步的详细说明。

请参阅图1，本发明第一实施例提供一种过流保护系统。该过流保护系统100包括信号采样单元102、中央处理单元104、输出控制单元106、显示单元108、报警单元110、存储单元112、按键单元114及电源单元116。本实施例中，信号采样单元102及输出控制单元106的数量均为一个。

请参阅图2，该信号采样单元102包括前端采样电路1022、整流电路1024及信号放大电路1026。该前端采样电路1022包括电流互感器T2(Current Transformer)，其用于采集外部电路的交流电信号并将采集的交流电信号输出至该整流电路1024。该整流电路1024包括分流电阻R21及桥式整流电路B1。

该分流电阻R21与该电流互感器T2并联，该电流互感器T2与该分流电阻R21均接入至该桥式整流电路B1中，桥式整流电路B1的一个输出端连至该信号放大电路1026。整流电路1024将交流电转变成直流电，整流后的直流电输入至该信号放大电路1026。

信号放大电路1026包括电阻R22，可变电阻R23，接地电阻R30及运算放大器A1，该电阻R22的两端分别连接至桥式整流电路B1的输出端及放大器A1的反相端，可变电阻R23的两端分别连接至放大器A1的反相端及输出端，可变电阻R23引入反馈，可补偿由外部干扰引起的功率损失。接地电阻R30的两端分别连接至放大器A1的同相端及地端。放大器A1的输出端连至中央处理单元104。

该中央处理单元104为单片机。本实施例中，该单片机为STC12C5410AD型单片机，其带有A/D转换器及存储器，通过编写软件程序设定该单片机控制的执行条件、对采集信号的辨识、判断、处理及发出控制指令。该STC12C5410AD型单片机的操作方法、接口类型及接口方法等均可参看其产品说明。该中央处理单元104接收信号采样电路102的放大器的输出信号。该中央处理单元104内设有由用户设定的允许受保护设备的最大电流。

该输出控制单元106输入端与该中央处理单元104相连。请参阅图3，输出控制单元106为可控硅控制电路，其包括光电耦合器U7，三端双向可控硅开关Q2，滤波电路1062，及电阻R25，R26和限流电阻R28。该光电耦合器U7的输入端经限流电阻R28与中央处理单元104的输出端相连，光电耦合器U7分别经电阻R25及R26并联至该可控硅开关Q2及该滤波电路1062。该可控硅开关Q2包括栅极，该栅极连至光电耦合器U7的一端，而可控硅开关Q2的两端分别接入至受保护设备的电路(图未示)中，当中央处理单元104判断外部电路的电流值大于允许外部电路的最大电流值时，即过流情况出现时，中央处理单元104通过光电耦合器U7触发该三端双向可控硅开关Q2断开，接入至输出控制单元106的受保护设备的电路同时也断开，从而可有效保护受保护设备。

该显示单元108、该报警单元110、该存储单元112、该按键单元114及该电源单元116分别接至中央处理单元104对应的输出端口。

该显示单元108包括发光二极管(LED)显示部，其可显示实时电流值及报警电流。该报警单元110包括蜂鸣器及三极管，当过流情况出现时，中央处理单元104触发该三极管导通从而使蜂鸣器发出警报声。

该按键单元114包括四个按键，分别可实现“向上(Up)”“向下(Down)”“目录(Menu)”“输入(Enter)”的功能，其作用包括：1)查询作用：如受保护设备工作一段时间后，其某一电路发生过流情况的次数、每次过流情况的电流大小；2)参数设定：如设定允许受保护设备的最大电流，发生过流情况后是否断开受保护设备的电源或断开电源后要多少时间恢复受保护设备的工作；3)工作状态选择：过流保护系统的开始工作、停止工作等状态的选择。

该存储单元112为电可擦可编程只读存储器(Electrically Erasable ProgrammableRead-Only Memory，EEPROM)，存储上述相关的数据，如上述的报警电流值历史记录等以供中央处理单元调用至相关单元。该电源单元116为上述各单元提供工作电压，其提供的是正五伏(+5V)的直流电压。

以下简单说明本发明实施例的过流保护系统100的工作过程，其包括正常状态及保护状态。

在正常状态中，先开启该过流保护系统100，并且用户可通过按键单元114对该过流保护系统100进行相关参数设定，如允许受保护设备的最大电流值及报警电压等，允许受保护设备的最大电流值存储在中央处理单元104内，报警电压等其它参数则存储在存储单元112中。用户设定的同时，这些参数均可显示在该过流保护系统100的显示单元108上。受保护设备(负载)开始工作，过流保护系统100的信号采样电路102实时侦测受保护设备的工作电流。

在保护状态中，当过流情况出现时，即中央处理单元104比较及判断来自信号采样电路102的电流值大于允许受保护设备的最大电流值时，显示单元108实时显示该电流值，中央处理单元104通过输出控制电路106的限流电阻R28使光电耦合器U7工作，三端双向可控硅开关Q2的栅极被经由电阻R25、R26和光电耦合器U7的信号触发而断开，故接入至该三端双向可控硅开关Q2两端的受保护设备电路为断开状态，从而有效保护受保护设备。

可以理解，信号采样单元102及输出控制单元106的数量不限于一个，可以二个，三个或更多，每个信号采样单元102分别对一个外部电路的电流进行采样，每个输出控制单元106的可控硅开关对应接入至该对应外部电路以保护该外部电路，因此，本发明实施例提供的过流保护系统可同时保护多个电路(设备)。

本实施例的过流保护系统100，通过信号采集电路的电流互感器T2转换电流值，测量精度高，线性好；及输出控制电路106包括接在单片机(中央处理单元104)输出端的双向可控硅开关Q2，双向可控硅开关Q2反应速度快，使用寿命长，可及时保护受保护设备。

另外，本领域技术人员还可以在本发明精神内做其它变化，如输出控制电路的数量及信号采集电路的数量，单片机类型的选择等，可视实际连接至该过流保护系统的受保护设备数量而定。当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围的内。

Claims (10)

1.一种过流保护系统，其特征在于，该过流保护系统包括：

至少一个信号采样单元，该至少一个信号采样单元的输入端与外部电路相连，并实时侦测该外部电路的电流值；

中央处理单元，其内预设有允许外部电路的最大电流值，该中央处理单元与该至少一个信号采样单元的输出端相连，用于接收信号采样电路的电流值并判断该电流值与允许外部电路的最大电流值是否相同；及

至少一个输出控制单元，其包括可控硅开关，该至少一个输出控制单元的输入端与该中央处理单元相连，该可控硅开关接入至外部电路中；当中央处理单元判断外部电路的电流值大于允许外部电路的最大电流值时，该中央处理单元触发该可控硅开关断开从而使外部电路断开。

2.如权利要求1所述的过流保护系统，其特征在于，所述的信号采样单元包括前端采样电路、整流电路及放大电路，该前端采样电路采集交流电信号并将采集的交流电信号输出至该整流电路，该整流电路接收采集的交流电信号并整流输出至该放大电路，该放大电路的输出端连至中央处理单元。

3.如权利要求2所述的过流保护系统，其特征在于，所述的输出控制单元进一步包括限流电阻、光电耦合器，当外部电路的电流值大于允许外部电路的最大电流值时，该中央处理单元经限流电阻及光电耦合器触发该可控硅开关断开，从而使接入至该可控硅开关的外部电路断开。

4.如权利要求1所述的过流保护系统，其特征在于，所述的过流保护系统还包括报警单元、显示单元、存储单元、按键单元及电源单元，该报警单元连至中央处理单元的输出端，当外部电路的电流值大于允许外部电路的最大电流值时，该中央处理单元控制该报警单元进行声音报警，该存储单元存储外部电路的电流值大于允许外部电路的最大电流值的次数及外部电路的电流值以供中央处理单元调用并显示在显示单元上，该显示单元连至中央处理单元的输出端，以显示外部电路的电流值及外部电路的电流值大于允许外部电路的最大电流值的次数，该按键单元可由用户输入相关参数至中央处理单元，该电源单元为上述各单元提供电源。

5.如权利要求2所述的过流保护系统，其特征在于，所述的整流电路是桥式整流电路。

6.如权利要求1所述的过流保护系统，其特征在于，所述的电源单元提供正五伏的直流电压。

7.如权利要求1所述的过流保护系统，其特征在于，所述的可控硅开关为三端双向可控硅开关。

8.如权利要求1所述的过流保护系统，其特征在于，所述的中央处理单元为单片机。

9.如权利要求1所述的过流保护系统，其特征在于，所述的信号采样单元的数量为多个，该输出控制单元的数量为多个，各信号采样单元分别对应与一个外部电路相连，各信号采样单元的输出端均与中央处理单元相连，各输出控制单元的输入端均与中央处理单元相连，各输出控制单元的可控硅开关分别接入至与各信号采样单元对应的外部电路中。

10.如权利要求2所述的过流保护系统，其特征在于，所述的放大电路是通用型双运算放大器。

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