一种短路检测装置的制作方法

1.本发明涉及短路保护领域，更具体涉及一种短路检测装置。


背景技术：

2.短路保护是电力系统及机电控制领域产品设计需要考虑的重要问题之一。短路的结果将使系统电压降低、短路回路中的电流大大增加，损坏电源及设备的正常运行，甚至危害人生安全。随着供电电源的多样化和用电设备需求的提高，电力系统及机电控制领域对短路保护装置提出了更高的要求。当前市场上已有的短路保护装置主要实现有两种方式：一是通过保险丝，依据电源及设备的功率在输入端串联保险丝，当短路电流大于保险丝的熔断电流，此时保险丝产生的热量就会将保险丝融断从而起到短路保护的作用，例如，中国专利申请号cn200420035889.9，公开了一种转速传感器电源短路保护装置，它是通过在转速传感器插头内安装一个保险丝实现的。保险丝串联在插头内电源输入端子和空端子之间。该实用新型可以使转速传感器出现短路现象时自动切断外部供电电源，而不会对外部供电电源产生任何不良影响；二是通过电流传感器或分流器检测输出电流，通过采集的输出电流判断设备是否短路，若设备短路则通过切断电源输出，起到短路保护的作用。
3.上述两种短路保护装置均具有各自的局限性，方式一：通过保险丝实现短路保护，当电源或用电设备短路时，保险丝因为输出电流大于保险丝的熔断电流，导致能量聚集，从而导致保险丝断开。在整个短路保护过程中，其短路保护时间长，熔断器因为损坏而不能正常工作，且熔断器短路保护时因输出大电流而导致电源或设备损坏。
4.方式二：通过电流传感器或分流器检测短路，电源或设备上电后当检测输出电流大于短路电流时切断电源输出。这种短路检测装置容易受电流传感器或分流器的电流采样干扰，造成误保护，且增加了产品的重量和尺寸。保护类型同保险丝短路保护都是通过电源输出大电流，同样导致电源或设备损坏。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题在于现有技术短路检测装置输出大电流导致设备损坏的问题。
6.本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种短路检测装置，包括短路检测主电路、继电器控制电路、输出电压采集电路以及单片机，所述短路检测主电路分别与继电器控制电路以及输出电压采集电路连接，所述继电器控制电路以及输出采集电路分别与单片机连接。
7.本发明的输出采集电路检测电路电压，当短路时，电路电压低于正常工作时的电压，单片机通过继电器控制电路驱动从而控制短路检测主电路切断工作电源，实现短路保护，采用单片机配合其他电路切断工作电源的方式属于弱电控制，因此整个短路检测装置输出无大电流，不会导致设备损坏。
8.进一步地，所述短路检测主电路包括继电器k1、二极管v1以及顺序编号的电阻r1
至电阻r4，所述继电器k1的常开触点的一端与电源vin28v连接，所述顺序编号的电阻r1至电阻r4的一端均与继电器k1的常开触点的另一端连接，顺序编号的电阻r1至电阻r4的另一端与输出电压采集电路连接，继电器k1的线圈的一端以及二极管v1的阴极均与 24v电源连接，继电器k1的另一端以及二极管v1的阳极均与继电器控制电路连接。
9.更进一步地，所述继电器控制电路包括电阻r5、光耦e1、电阻r6、电阻r7、电容c1以及mos管q1，所述电阻r5的一端与 5.0v电源连接，电阻r5的另一端与光耦e1的第一引脚连接，光耦e1的第二引脚与单片机的io控制端口ctr dl连接，光耦e1的第四引脚与 24v电源连接，光耦e1的第三引脚与电阻r6的一端连接，电阻r6的另一端分别与电阻r7的一端、电容c1的一端以及mos管q1的栅极连接，mos管q1的源极、电容c1的另一端以及电阻r7的另一端均接地，mos管q1的漏极与继电器k1的线圈的另一端连接。
10.更进一步地，所述输出电压采集电路包括电阻r8、电阻r10、电容c5、放大器n1a、电容c2、电阻r9、电容c3、电容c4、二极管v2以及二极管v3，所述顺序编号的电阻r1至电阻r4的另一端与电阻r8的一端连接，电阻r8的另一端分别与电阻r10的一端、电容c5的一端以及放大器n1a的同相端连接，放大器n1a的反相端分别与放大器n1a的输出端以及电阻r9的一端连接，电容c2的一端以及放大器n1a的电源正端均与 5.0v电源连接，电阻r9的另一端分别与电容c3的一端、电容c4的一端、二极管v2的阳极、二极管v3的阴极以及单片机的模拟量采集端口连接，二极管v2的阴极接 5.0v电源，电阻r10的另一端、电容c5的另一端、放大器n1a的电源负端、电容c2的另一端、电容c3的另一端、电容c4的另一端以及二极管v3的阳极均接地。
11.本发明的优点在于：
12.(1)本发明的输出采集电路检测电路电压，当短路时，电路电压低于正常工作时的电压，单片机通过继电器控制电路驱动从而控制短路检测主电路切断工作电源，实现短路保护，采用单片机配合其他电路切断工作电源的方式属于弱电控制，因此整个短路检测装置输出无大电流，不会导致设备损坏。
13.(2)本发明只需要简单的电阻及继电器就可完成短路保护设计，减少设计成本。
14.(3)目前市面上的电流传感器及分流器比较大，且较重，本发明避免使用电流传感器和分流器，采用放大器、电阻、电容等组成输出电压采集电路，减少了产品重量及尺寸。
15.(4)本发明通过调整并联的电阻r1至电阻r4的阻值实现短路检测主电路的输出电压的调整，从而调整短路保护点，可依据实际产品需要设计合适的短路保护值，短路保护设计灵活且无需增加设备成本。
附图说明
16.图1为本发明实施例所公开的一种短路检测装置的框图；
17.图2为本发明实施例所公开的一种短路检测装置中短路检测主电路的原理图；
18.图3为本发明实施例所公开的一种短路检测装置中继电器控制电路的原理图；
19.图4为本发明实施例所公开的一种短路检测装置中输出电压采集电路的原理图。
具体实施方式
20.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，
对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
21.如图1所示，一种短路检测装置，包括短路检测主电路1、继电器控制电路2、输出电压采集电路3以及单片机4，所述短路检测主电路1分别与继电器控制电路2以及输出电压采集电路3连接，所述继电器控制电路2以及输出采集电路分别与单片机4连接。
22.如图2所示，所述短路检测主电路1包括继电器k1、二极管v1以及顺序编号的电阻r1至电阻r4，所述继电器k1的常开触点的一端与电源vin28v连接，所述顺序编号的电阻r1至电阻r4的一端均与继电器k1的常开触点的另一端连接，顺序编号的电阻r1至电阻r4的另一端与输出电压采集电路3连接，继电器k1的线圈的一端以及二极管v1的阴极均与 24v电源连接，继电器k1的另一端以及二极管v1的阳极均与继电器控制电路2连接。如图2，电源vin28v是电源设备或电池设备的输出电压，vout是输出电压采样端，继电器k1是短路继电器，r1、r2、r3是限流电阻，电阻r1至电阻r4并联实现限流，每个电阻的阻值是30ω，并联后的电阻阻值r＝7.5ω。v1是续流二极管，当短路继电器k1的常开触点关断时对继电器线包进行续流。
23.如图3所示，所述继电器控制电路2包括电阻r5、光耦e1、电阻r6、电阻r7、电容c1以及mos管q1，所述电阻r5的一端与 5.0v电源连接，电阻r5的另一端与光耦e1的第一引脚连接，光耦e1的第二引脚与单片机4的io控制端口ctr dl连接，光耦e1的第四引脚与 24v电源连接，光耦e1的第三引脚与电阻r6的一端连接，电阻r6的另一端分别与电阻r7的一端、电容c1的一端以及mos管q1的栅极连接，mos管q1的源极、电容c1的另一端以及电阻r7的另一端均接地，mos管q1的漏极与继电器k1的线圈的另一端连接。
24.如图4所示，所述输出电压采集电路3包括电阻r8、电阻r10、电容c5、放大器n1a、电容c2、电阻r9、电容c3、电容c4、二极管v2以及二极管v3，所述顺序编号的电阻r1至电阻r4的另一端与电阻r8的一端连接，电阻r8的另一端分别与电阻r10的一端、电容c5的一端以及放大器n1a的同相端连接，放大器n1a的反相端分别与放大器n1a的输出端以及电阻r9的一端连接，电容c2的一端以及放大器n1a的电源正端均与 5.0v电源连接，电阻r9的另一端分别与电容c3的一端、电容c4的一端、二极管v2的阳极、二极管v3的阴极以及单片机4的模拟量采集端口连接，二极管v2的阴极接 5.0v电源，电阻r10的另一端、电容c5的另一端、放大器n1a的电源负端、电容c2的另一端、电容c3的另一端、电容c4的另一端以及二极管v3的阳极均接地。通过放大器n1a进行采样，r8、r9对输出电压进行分压，vout_1连接至单片机4模拟量采集口，c3、c4、c5对输出电压进行滤波。当电源vin28v等于28v时，确定短路检测的阻值为0.3ω，则当单片机4检测到vout的电压低于1.12v时，具判断电源设备或电池设备短路。
25.通过以上技术方案，本发明的输出采集电路检测电路电压，当短路时，电路电压低于正常工作时的电压，单片机4通过继电器控制电路2驱动从而控制短路检测主电路1切断工作电源，实现短路保护，采用单片机4配合其他电路切断工作电源的方式属于弱电控制，因此整个短路检测装置输出无大电流，不会导致设备损坏。
26.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例
对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。