一种直流电压异常检测装置的制作方法

1.本发明涉及一种直流电压异常检测装置。


背景技术：

2.直流电源广泛应用于各类配电设备和系统，用于作为控制电源或备用电源。直流电源的稳定直接关系到设备控制信号、反馈信号的准确性。如plc、控制器、主机、信号检测反馈装置等，均有需要大量直流供电回路。为了提供设备直流供电可靠性，需要对各个直流电源电压进行检测。专利申请号cn202210744729.4的中国发明专利申请公布了一种欠压检测装置，其电路采用了4个开关和2个全控功率开关管，结构较为复杂，在需要数量较多电压检测回路时，采用开关和全控功率开关管较多，降低可靠性，成本也高。专利申请号cn202010280630.4的中国发明专利申请公布了一种电压检测电路，其采用的器件更多。


技术实现要素：

3.本发明的目的是克服现有技术的不足，应对复杂装置系统，提出一种既简便又可靠的直流电压异常检测装置。为此，本发明采用以下技术方案：
4.一种直流电压异常检测装置，其特征在于由运算放大器ic1、电阻r1～r6、电容器c1～c2、稳压器d1、二极管d2、控制电源ucb、被检测电源ucc构成；
5.所述被检测电源ucc与稳压管d1负极连接，所述稳压管d1正极与运算放大器ic1的同相输入端连接；所述电阻r2一端与稳压管d1正极连接，另一端与接地点连接；所述被检测电源ucc通过电阻r3与运算放大器ic1反相输入端连接；所述电阻r4一端与r3连接，另一端与接地点连接；所述运算放大器同相输入端通过电阻r5与运算放大器输出端连接；所述运算放大器反相输入端通过电容c2与运算放大器输出端连接；所述控制电源ucb与运算放大器ic1电源口连接；所述控制电源ucb通过电阻r1与运算放大器ic1同相输入端连接；所述电容c1一端与电阻r1连接，另一端与接地点连接；所述运算放大器ic1输出与二极管d2正极连接，所述二极管d2负极输出告警信号；
6.所述控制电源ucb电压可以是直流+5v或+12v或+15v；
7.所述电阻r1、r3、r5、r6阻值相同，均为10～50kω，所述电阻r4阻值为r1阻值的0.1倍；
8.所述电阻r2＝r1*u
cmin
/(11ucb-u
cmin
)；其中u
cmin
为ucc工作电压下限；
9.所述稳压管d1击穿电压ud1＝10u
cmax
/11；其中u
cmax
为ucc工作电压上限；
10.所述电容器c1的耐压不低于ucmax，电容值为10～100μf；
11.所述电容器c2的耐压值不低于ucb，电容值为100～1000pf，电容器c2可有效消除功率放大器ic1输出波动对x2点电位的干扰，所述x2点为运算放大器ic1反相输入端。
12.所述检测装置适配的被检测电源ucc电压范围是直流+15～+220v之间的值。
13.x2点电位ux2＝uccr4/(r3+r4)＝ucc/11；x1点电位ux1＝ucbr2/(r1+r2)＝ucmin/11，所述x1点为运算放大器ic1同相输入端；正常工作时，x2点电位高于x1点，运算放大器
ic1输出零电平；被检测电源ucc《ucmin时，x2点电位低于x1点电位，则运算放大器ic1输出高电平，发出告警信号；输出高电平后由于电阻r5的反馈作用，x1点电位升高为ux1＝ucb*r2/(0.5r1+r2)＝2ucb*ucmin/(11ucb+ucmin)；只有当ucc》ucmin*22ucb/(11ucb+ucmin)后，运算放大器ic1恢复输出零电平。
14.x2点电位ux2＝ucc*r4/(r3+r4)＝ucc/11；x1点电位ux1＝ucb*r2/(r1+r2)＝ucmin/11；稳压管d1正负极电压差为ucc-ux1＝ucc-ucmin/11,当被检测电源ucc》ucmax时，稳压管d1正负极电压ucmax-ucmin/11》10ucmax/11；稳压管d1导通，x1点电位上升至ucc，高于x2点电位，因此运算放大器ic1输出高电平，发出告警信号。
15.由于采用本发明的技术方案，本发明具有以下优势：
16.1、仅采用一个功率放大器、一个稳压管、一个二极管及若干电阻、2个电容，使用器件少，体积小，可靠性高；
17.2、能够实现过压和欠压检测，仅需调整稳压管和电阻r2，即可实现直流电压15～220v范围的电压检测；
18.3、欠压保护具有迟滞环节，能防止电压波动带来的告警信号跳动，输出抗干扰性强；
19.4、采用器件价格便宜，成本低，可在装置内大范围采用。
附图说明
20.下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步说明。
21.图1为本发明实施例的电路原理图。
具体实施方式
22.以下结合附图和具体实施方式进一步说明本发明。
23.本发明提供了一种直流电压异常检测装置，由运算放大器ic1、电阻r1～r6、电容器c1～c2、稳压器d1、二极管d2、控制电源ucb、被检测电源ucc构成。
24.所述被检测电源ucc与稳压管d1负极连接，所述稳压管d1正极与运算放大器ic1的同相输入端连接；所述电阻r2一端与稳压管d1正极连接，另一端与接地点连接；所述被检测电源ucc通过电阻r3与运算放大器ic1反相输入端连接；所述电阻r4一端与电阻r3连接，另一端与接地点连接；所述运算放大器ic1同相输入端通过电阻r5与运算放大器输出端连接；所述运算放大器反相输入端通过电容c2与运算放大器输出端连接；所述控制电源ucb与运算放大器ic1电源口连接；所述控制电源ucb通过电阻r1与运算放大器ic1同相输入端连接；所述电容c1一端与电阻r1连接，另一端与接地点连接；所述运算放大器ic1输出与二极管d2正极连接。所述二极管d2负极输出告警信号。
25.所述控制电源ucb电压可以是直流+5v或+12v或+15v。
26.所述被检测电源ucc电压可以是直流+15～+220v之间的值。
27.所述电阻r1、r3、r5、r6阻值相同，均为10～50kω，所述电阻r4阻值为r1阻值的0.1倍。
28.所述电阻r2＝r1*ucmin/(11ucb-ucmin)；其中ucmin为ucc工作电压下限。
29.所述稳压管d1击穿电压ud1＝10ucmax/11；其中ucmax为ucc工作电压上限。
30.所述电容器c1的耐压不低于ucmax，电容值为10～100μf。
31.所述电容器c2的耐压值不低于ucb，电容值为100～1000pf，电容器c2可有效消除功率放大器ic1输出波动对x2点电位的干扰,其中，所述x2点为运算放大器ic1反相输入端。
32.所述x2点电位ux2＝ucc*r4/(r3+r4)＝ucc/11；x1点电位ux1＝ucb*r2/(r1+r2)＝ucmin/11，所述x1点为运算放大器ic1同相输入端；正常工作时，x2点电位高于x1点，运算放大器ic1输出零电平。被检测电源ucc《ucmin时，x2点电位低于x1点电位，则运算放大器ic1输出高电平(电压为ucb)，发出告警信号。输出高电平后由于电阻r5的反馈作用，x1点电位升高为ux1＝ucb*r2/(0.5r1+r2)＝2ucb*ucmin/(11ucb+ucmin)；只有当ucc》ucmin*22ucb/(11ucb+ucmin)后，运算放大器ic1恢复输出零电平。
33.所述x2点电位ux2＝ucc*r4/(r3+r4)＝ucc/11；x1点电位ux1＝ucb*r2/(r1+r2)＝ucmin/11；稳压管d1正负极电压差为ucc-ux1＝ucc-ucmin/11,当被检测电源ucc》ucmax时，稳压管d1正负极电压ucmax-ucmin/11》10ucmax/11；稳压管d1导通，x1点电位上升至ucc，高于x2点电位，因此运算放大器ic1输出高电平(电压为ucb)，发出告警信号。
34.以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的结构特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的保护范围之中。
35.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
36.用语“第一”、“第二”等，也仅为说明时的简洁而采用，并不是指示或暗示相对重要性。
37.此外，在实践本发明的权利要求时，通过对附图、公开和所附权利要求的研究中，本领域技术人员可以理解和影响对所公开的实施例的变化。此外，在权利要求、说明书中，“包括”、“含有”等词不排除其他元素或步骤，非复数名词不排除其复数形式。

技术特征：
1.一种直流电压异常检测装置，其特征在于由运算放大器ic1、电阻r1～r6、电容器c1～c2、稳压器d1、二极管d2、控制电源ucb、被检测电源ucc构成；所述被检测电源ucc与稳压管d1负极连接，所述稳压管d1正极与运算放大器ic1的同相输入端连接；所述电阻r2一端与稳压管d1正极连接，另一端与接地点连接；所述被检测电源ucc通过电阻r3与运算放大器ic1反相输入端连接；所述电阻r4一端与r3连接，另一端与接地点连接；所述运算放大器同相输入端通过电阻r5与运算放大器输出端连接；所述运算放大器反相输入端通过电容c2与运算放大器输出端连接；所述控制电源ucb与运算放大器ic1电源口连接；所述控制电源ucb通过电阻r1与运算放大器ic1同相输入端连接；所述电容c1一端与电阻r1连接，另一端与接地点连接；所述运算放大器ic1输出与二极管d2正极连接，所述二极管d2负极输出告警信号；所述控制电源ucb电压可以是直流+5v或+12v或+15v；所述电阻r1、r3、r5、r6阻值相同，均为10～50kω，所述电阻r4阻值为r1阻值的0.1倍；所述电阻r2＝r1*u
cmin
/(11ucb-u
cmin
)；其中u
cmin
为ucc工作电压下限；所述稳压管d1击穿电压ud1＝10u
cmax
/11；其中u
cmax
为ucc工作电压上限；所述电容器c1的耐压不低于ucmax，电容值为10～100μf；所述电容器c2的耐压值不低于ucb，电容值为100～1000pf，电容器c2可有效消除功率放大器ic1输出波动对x2点电位的干扰，所述x2点为运算放大器ic1反相输入端。2.根据权利要求1所述的一种直流电压异常检测装置，其特征在于，所述检测装置适配的被检测电源ucc电压范围是直流+15～+220v之间的值。3.根据权利要求1所述的一种直流电压异常检测装置，其特征在于，x2点电位ux2＝uccr4/(r3+r4)＝ucc/11；x1点电位ux1＝ucbr2/(r1+r2)＝ucmin/11，所述x1点为所述x1点为运算放大器ic1同相输入端；正常工作时，x2点电位高于x1点，运算放大器ic1输出零电平；被检测电源ucc<ucmin时，x2点电位低于x1点电位，则运算放大器ic1输出高电平，发出告警信号；输出高电平后由于电阻r5的反馈作用，x1点电位升高为ux1＝ucb*r2/(0.5r1+r2)＝2ucb*ucmin/(11ucb+ucmin)；只有当ucc>ucmin*22ucb/(11ucb+ucmin)后，运算放大器ic1恢复输出零电平。4.根据权利要求1所述的一种直流电压异常检测装置，其特征在于，x2点电位ux2＝ucc*r4/(r3+r4)＝ucc/11；x1点电位ux1＝ucb*r2/(r1+r2)＝ucmin/11；稳压管d1正负极电压差为ucc-ux1＝ucc-ucmin/11,当被检测电源ucc>ucmax时，稳压管d1正负极电压ucmax-ucmin/11>10ucmax/11；稳压管d1导通，x1点电位上升至ucc，高于x2点电位，因此运算放大器ic1输出高电平，发出告警信号。

技术总结
本发明提供了一种直流电压异常检测装置，由运算放大器IC1、电阻R1～R6、电容器C1～C2、稳压器D1、二极管D2、控制电源Ucb、被检测电源Ucc构成；本发明使用器件少，体积小，可靠性高；能够实现过压和欠压检测，仅需调整稳压管和电阻R2，即可实现直流电压15～220V范围的电压检测；并且欠压保护具有迟滞环节，能防止电压波动带来的告警信号跳动，输出抗干扰性强。输出抗干扰性强。输出抗干扰性强。


技术研发人员：任洪涛 陈建锋 贾超宇
受保护的技术使用者：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司
技术研发日：2023.05.23
技术公布日：2023/9/12