專利名稱：一種有定時(shí)檢測(cè)功能的三相電源缺相檢測(cè)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種應(yīng)用于自動(dòng)控制領(lǐng)域的有定時(shí)檢測(cè)功能的三相電源缺 相檢測(cè)器，它兼有時(shí)間繼電器的功能，尤其適用于諸如鉬電解提升機(jī)限時(shí)輸出 保護(hù)之類的控制保護(hù)應(yīng)用。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的三相電源檢測(cè)器只有單一的缺相檢測(cè)功能，沒有定時(shí)檢測(cè)功能，而 一些系統(tǒng)又對(duì)定時(shí)限時(shí)輸出要求相對(duì)較高。此外，現(xiàn)行的此類檢測(cè)器取樣電流 往往過大，取樣電阻發(fā)熱較重，不夠節(jié)能，可靠性和穩(wěn)定性偏低，甚至為了解 決此問題而取樣電路中使用二極管，從而又帶來二極管容易被高壓擊穿的問題。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的旨在將一個(gè)三相電源檢測(cè)功能部份與一個(gè)時(shí)間繼電器部 份整合起來，讓他們成為一個(gè)有機(jī)的整體，使其既具有缺相檢測(cè)功能，也有時(shí) 間繼電器功能，以在某些自控系統(tǒng)中得以更合理的應(yīng)用。
為了有可供選擇的需要，定時(shí)檢測(cè)輸出有不同的輸出方式。本實(shí)用新型所 說的定時(shí)檢測(cè)功能，是指一個(gè)裝置由(或受到)特定信息觸發(fā)后，達(dá)到預(yù)置的 時(shí)間時(shí)能發(fā)出一個(gè)特定訊息的性質(zhì)。而這個(gè)性質(zhì)，在本實(shí)用新型中，和現(xiàn)有的 時(shí)間繼電器相仿，即除了啟動(dòng)方式和狀態(tài)保護(hù)方式不同于普通的繼電器以外， 輸出方式也可以不同于通常意義上的時(shí)間繼電器。為方便控制器監(jiān)控定時(shí)計(jì)時(shí) 過程是否正常進(jìn)行，電路還可以提供經(jīng)功率放大的計(jì)數(shù)器低位計(jì)數(shù)輸出脈沖輸 出。
本實(shí)用新型解決這樣的具體問題讓一個(gè)三相電源檢測(cè)器在測(cè)到三相電源 沒有缺相(電源正常)后，啟動(dòng)時(shí)間計(jì)時(shí)(脈沖計(jì)數(shù))電路對(duì)來自取樣電路的 脈沖進(jìn)行數(shù)，當(dāng)計(jì)時(shí)時(shí)間達(dá)到預(yù)置時(shí)間后，立即發(fā)出一個(gè)計(jì)時(shí)時(shí)間到信號(hào)(超 時(shí)信號(hào))。
本實(shí)用新型釆用的技術(shù)方案是將一個(gè)定時(shí)檢測(cè)電路加入到三相電源缺相檢測(cè)器電路中，由定時(shí)檢測(cè)電路 對(duì)進(jìn)行三相電源缺相檢測(cè)時(shí)所必然出現(xiàn)的工頻脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)時(shí)(脈沖計(jì) 數(shù))電路達(dá)到預(yù)置值時(shí)，立即發(fā)出一個(gè)定時(shí)時(shí)間到信號(hào)到輸出電路，由輸出電 路向外發(fā)送定時(shí)時(shí)間到的超時(shí)信號(hào)。該信號(hào)輸出類型可以根據(jù)需要來進(jìn)行選擇， 如電磁繼電器的無源觸點(diǎn)接點(diǎn)輸出、固態(tài)繼電器的電子功率開關(guān)輸出、電平輸 出或電子開關(guān)輸出。超時(shí)狀態(tài)的復(fù)位，有自動(dòng)復(fù)位和人工手動(dòng)復(fù)位可選，而超 時(shí)狀態(tài)的自動(dòng)復(fù)位和人工手動(dòng)復(fù)位在電路上的差異，在于自動(dòng)復(fù)位不使用手動(dòng) 復(fù)位所必須的鎖定與保護(hù)的邏輯和按鍵。
方案中的工頻脈沖，來自三相電源取樣電路必然存在的光電耦合器輸出， 經(jīng)比較器電路整形與隔離后， 一邊去缺相檢測(cè)判斷電路， 一邊去脈沖計(jì)數(shù)電路。 當(dāng)缺相檢測(cè)電路檢測(cè)到電源沒有缺相時(shí)，即啟動(dòng)計(jì)時(shí)(計(jì)數(shù))電路。
方案中的定時(shí)時(shí)間設(shè)定(預(yù)置)，由一個(gè)比較器檢測(cè)脈沖計(jì)數(shù)器的輸出狀態(tài) 進(jìn)行。另外，為能給控制器提供監(jiān)控信號(hào)，電路可從計(jì)數(shù)器的低位提取計(jì)數(shù)過 程的脈沖信號(hào)向外輸出。
結(jié)構(gòu)特征是
電路結(jié)點(diǎn)[CP1]接光電耦合器[0P1]的E極接光電耦合器[0P2]的C極，電路 結(jié)點(diǎn)[CP2]接光電耦合器[0P2]的E極、電阻[R7]的一端、比較器[U3C]的同相輸 入端，電路結(jié)點(diǎn)[CP3]接二極管[D3]的陽極、電阻[R10]和電容[C3]的一端，電 路結(jié)點(diǎn)[CP4]接比較器[U3C]的輸出端、電阻[R8、 R9和R16]的一端，其中，電 阻[R16]的另 一端接二極管[D3]的陰極，電路結(jié)點(diǎn)[CP5]接電位器[Wl]的中間抽 頭、比較器[U3B和U3D]的同相輸入端、比較器[U3C]的反相輸入端、電容[C4] 的一端，電路結(jié)點(diǎn)[CP6]接電阻[R9]的一端、二極管[D4]的陰極、集成電路[U2] (CD4060 )的第11腳，電路結(jié)點(diǎn)[CP7]接按鈕[SW1]、電阻[R11]和電容[C6]的 一端、接集成電路[U2]的第12腳，電路結(jié)點(diǎn)[CP8]接比較器[U3B]的反相輸入端、 接二極管[D10 D19]的陰極和電阻[R17]的一端，其中，二極管[D10 D19]的陽 極依次接集成電路[U2]的 一個(gè)輸出端，電路結(jié)點(diǎn)[CP9]接電阻[Rl 1]和[R12]的一端、二極管[D5]和[D6]的陰極,電路結(jié)點(diǎn)[CP10]接二極管[D4]、 [D5]和[D7]的 陽極、接比較器[U3B]的輸出端，電路結(jié)點(diǎn)[CP11]接二極管[D7]的陰極、電阻[R13] 的 一端,其中，電阻[R13]的另 一端接一只PNP三極管[Ql]的基極，電路結(jié)點(diǎn)[CP21] 和電路結(jié)點(diǎn)[CP22],各接電路一個(gè)輸出端，電路結(jié)點(diǎn)[GND]接電阻[R7]、 [R10]、 電容[C3]和C4的另一端、接各集成電路電源地端、電位器[W1]的一個(gè)固定端、 二極管[D9]的陰極、繼電器線圈的一端，電路結(jié)點(diǎn)[VCC]接光電耦合器[0P1]發(fā) 光二極管的C極、電阻[R8]、 [R12]的另一端，三極管[Q1]的E極，電位器[W1] 的另一個(gè)固定端，各集成電路電源端，電路結(jié)點(diǎn)[0UT1]接電路一個(gè)輸出端，同 時(shí)可以接一只發(fā)光二極管[LED1]后，串聯(lián)一只電阻[R14]再接到電源[VCC]上， 電路結(jié)點(diǎn)[0UT2]，接三極管[Q1]的C極，二極管[D9]的陽極，繼電器線圈的另 一端。
檢測(cè)器的電氣結(jié)點(diǎn)[CP3]連接到另有一個(gè)比較器U3A的反相輸入端，該比較 器的同相輸入端接電位器[W2]的中間抽頭，該比較器的輸出端接一個(gè)二極管D8 的陽極，該二極管的陰極接到電路結(jié)點(diǎn)[CP11]上，電位器[W2]的兩個(gè)固定端分 別接電源正[VCC]和電源地[GND]。
檢測(cè)器的集成電路U2第7個(gè)引腳，接電阻[R14]的一端，此電阻的另一端 接一個(gè)NPN三極管[Q"的基極，該三極管的E極接電源地[GND]， C極接到一個(gè) 輸出端電路結(jié)點(diǎn)[0UT3]上，并通過一只電阻[R15]與電源正[VCC]相接，或通過 一只發(fā)光二極管[LED1]電阻[R15]上串聯(lián)再接到電源正[VCC]上。
檢測(cè)器中另有一個(gè)光電耦合器[0P3]的光電三極管C極接到電路結(jié)點(diǎn)[CP2] 上，E極接到電源地GND上，該光電三極管的發(fā)光二極管，將其陰極與陽極短接 并可接地或其中一極懸空而另一端接地；或者將其陰極接地，陽極接光電三極 管的C極。
該檢測(cè)器中有一只一端與電氣結(jié)點(diǎn)[CP10]連接，而另一端與電源地[GND]相 接的按鈕[SW2]。
這種檢測(cè)器為直接將電路結(jié)點(diǎn)CP7和CP9，電路結(jié)點(diǎn)CPll、 CP10和CP12分別接到一起的電路。
其中的比較器[U3C]同相輸入端接電路結(jié)點(diǎn)[CP5],反相輸入端接電路結(jié)點(diǎn),電阻[RIO]接電源地[GND]的一端接電源正[VCC], 二極管[D3]陰極接電 路結(jié)點(diǎn)[CP3],陽極接電路結(jié)點(diǎn)[CP4]，比較器[U3D]的同相輸入端接電路結(jié)點(diǎn) [CP3],反相輸入端接電路結(jié)點(diǎn)[CP5]。
用于定時(shí)脈沖計(jì)數(shù)的芯片為如同CD4060那樣，為有脈沖輸入、多位并行輸 出或可編程輸出和并有復(fù)位功能的計(jì)數(shù)芯片。
本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)與特點(diǎn)
① 本實(shí)用新型實(shí)際上相當(dāng)于在缺相檢測(cè)器電路中加入一個(gè)集成塊和適當(dāng)?shù)?外圍器件而得來的，電路結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，卻能在完成缺相檢測(cè)的同時(shí)，增加了 時(shí)間繼電器性質(zhì)的定時(shí)檢測(cè)的功能，且有多種輸出可供選擇，可以直接取代諸 如鋁電解生產(chǎn)控制設(shè)備槽控機(jī)中的時(shí)間繼電器加三相電源缺相檢測(cè)器，簡(jiǎn)化系 統(tǒng)結(jié)構(gòu)，也可以與時(shí)間繼電器并用而增強(qiáng)保護(hù)性。本實(shí)用新型雖然是起因于鋁 電解生產(chǎn)超時(shí)保護(hù)，但同樣適用于其它類似的自控領(lǐng)域。
② 取樣電阻是檢測(cè)器的主要發(fā)熱元件，歷來是比較讓人頭痛的問題。本實(shí) 用新型則通過使用比較器進(jìn)行脈沖整形的方法來降低取樣輸出信號(hào)的要求，為 取樣電路的取樣電阻(輸入電源的限流電阻)阻值增加，減小取樣電路的功耗， 減少電路的發(fā)熱，提高電路的可靠性等方面提供條件。
③ 本實(shí)用新型提出了用并聯(lián)無輸入信號(hào)光電耦合器旁路暗電流的方法，能 減輕或防止暗電流特別是其漂移引起的干擾。
④ 節(jié)能。光電耦合器通過比較器做信號(hào)調(diào)理后，可較大幅度地減小取樣電 流。其效果是取樣電路的發(fā)熱減小，電路和元件的可靠性和穩(wěn)定性得以提高。

圖l是以繼電器輸出超時(shí)信號(hào)的一個(gè)實(shí)施例電路原理圖。 圖l中，符號(hào)A1、 Bl、 Cl表示被測(cè)的三相電源；RE1、 RE2和RE3為壓敏電 阻；符號(hào)VCC、 GND、 0UT1、 0UT2和0UT3分別是電源正、電源負(fù)和電路的三個(gè)輸出信號(hào)；符號(hào)A2、 B2、 C2、 CP1、 CP2、 CP3、 CP4、 CP5、 CP6、 CP7、 CP8、 CP9、 CPIO、 CPll、 CP12、 CP13、 CP21和CP22表示對(duì)應(yīng)的電路結(jié)點(diǎn)，其中的CP21和 CP22為繼電器輸出結(jié)點(diǎn)；Rl、 R2、 R3、 R4、 R5、 R6、 R7、 R8、 R9、 RIO、 Rll、 R12、 R13、 R14、 R15、 R16和R17為電阻；Cl、 C2、 C3、 C4、 C5、 C6和C7是電 容器；Dl、 D2、 D3、 D4、 D5、 D6、 D7、 D8、 D9， D10 D19為二極管，LED1為發(fā) 光二極管；U2為計(jì)數(shù)器(分頻器)CD4060 (各引腳上的數(shù)字為相應(yīng)的引腳編號(hào)， 相應(yīng)的文字符號(hào)為引腳功能標(biāo)識(shí))；U3 (包括U3A、 U3B、 U3C和U3D)為集成電 路比較器LM139(各引腳上的數(shù)字為相應(yīng)的引腳編號(hào)，相應(yīng)的文字符號(hào)為引腳功 能標(biāo)識(shí))；0P1、 OP2和OP3為光電耦合器；Q1和Q2為三極管；RL1為繼電器； SW1和SW2為按鈕開關(guān)；Wl和W2為電位器。
具體實(shí)施方式

見附圖。圖中的前半部分(即光電耦合器輸入側(cè)的電路)是光電耦合器電 源脈沖檢測(cè)電路，用于檢測(cè)電源脈沖，本實(shí)用新型稱之為"取樣電路"。后半部 分電路(即光電耦合器輸出側(cè)電路)用于信號(hào)處理，即完成缺相檢測(cè)、定時(shí)檢 測(cè)和信號(hào)輸出等的功能，本實(shí)用新型稱之為"信號(hào)處理和輸出電路"。
實(shí)施方式按兩個(gè)方面描述
① 檢測(cè)器的取樣電路，按三限流電阻的方式進(jìn)行，以降低光電耦合器輸入 側(cè)的對(duì)地電位，又避開二極管單向限流過程中要承受高壓擊穿的風(fēng)險(xiǎn)。
② 檢測(cè)器信號(hào)處理電路，采用CD4060作計(jì)數(shù)器，用四比較器的集成電路 LM139/LM239/LM339作比較器，超時(shí)信號(hào)的輸出用繼電器方式，其它分立元件根 據(jù)需要選擇。實(shí)施例按照人工手動(dòng)復(fù)位的方式給出電路，并對(duì)自動(dòng)復(fù)位方式方 法給予說明。
電路工作流程是將取樣電路檢測(cè)出來的脈沖分別送到脈沖整流濾波電路 和脈沖計(jì)數(shù)電路，由濾波電路之后的比較器判斷是否缺相，由脈沖計(jì)數(shù)電路之 后的一只比較器判斷計(jì)數(shù)器是否有高電平到來進(jìn)行是否超時(shí)的判斷，當(dāng)?shù)玫匠?時(shí)判斷時(shí)，驅(qū)動(dòng)繼電器輸出超時(shí)信號(hào)。另外，電路從計(jì)數(shù)器的低位提取脈沖信號(hào)放大，供外部電路監(jiān)控計(jì)數(shù)器的工作過程。 實(shí)施例
如圖1的實(shí)施例電路圖。圖中的前半部分的取樣電路有幾種不同的變化， 如將圖中電阻R3改成二極管或串聯(lián)一只二極管，這樣雖然可以利用二極管的單 向?qū)▉頊p小取樣電阻的平均電流，但二極管要承受被髙壓沖擊擊穿的風(fēng)險(xiǎn)，
同理，在R1和R2兩頭串聯(lián)以二極管的情況也相類似，只是取樣電流的無用功 率消耗更小一些而已。如果三只電阻的阻值相同，A2、 B2和C2的對(duì)地電壓就可 以近似為零，帶靜電的粉塵相對(duì)地要難于在光電耦合器兩側(cè)積累，可靠性和穩(wěn) 定性要高一些。但相同情況下，A相與B相和C相之間的無功功耗要增加。為了 盡量消除因之帶來功耗增加的影響和避免無功功耗過大，又不讓A2、 B2和C2 處的對(duì)地電壓過高，可以適當(dāng)調(diào)整取樣回路中限流電阻的阻值，即讓R3的阻值 比Rl和R2較小一些。
圖1中光電耦合器輸出側(cè)的信號(hào)處理電路中，U2是電子計(jì)數(shù)器CD4060 (也 可以用其它類似集成電路)，U3是OC輸出類型的集成電路比較器LM139 (或 LM239、 LM339等)，它一共包括U3A、 U3B、 U3C和U3D的4個(gè)比較器單元。它們 和圖中的電阻、電容、二極管和其它元件一起，完成缺相檢測(cè)和定時(shí)檢測(cè)等的 功能。這部分電路的工作原理如下
比較器U3C用于將兩只光電耦合器的輸出脈沖進(jìn)行接收和整形，它的存在， 使得CP2結(jié)點(diǎn)的脈沖電平只需適當(dāng)高于W1的設(shè)定電壓就可以輸出合適寬度的脈 沖，而不必在電流和電壓都要滿足后面電路的要求，這樣可以放寬取樣電路的 限流電阻選擇要求。
因CP2沒有脈沖信號(hào)時(shí)總為低電平，比較器U3C的輸出端為低電平，CP3也 將為低電平，比較器U3A和U3D輸出都將為高電平。又因?yàn)橛?jì)數(shù)器l^在上電時(shí) 能通過CP7(C6、 Rll和R12)進(jìn)行復(fù)位，計(jì)數(shù)器U2的各個(gè)輸出也均為低電平， 因而比較器U3B的輸出端必為對(duì)地關(guān)斷狀態(tài)(輸出端為高電平)，即CP7、 CP9 和CP10都將維持高電平。當(dāng)CP2有脈沖到來后，首先被U3C隔離和整形后再送到D3整流(實(shí)際再串 聯(lián)一只電阻為好)，使得CP3相對(duì)于電位器W1的設(shè)定電壓為高電平，比較器U3D 的輸出端對(duì)地導(dǎo)通，0UT1為低電平，CP7和CP9也跟著變?yōu)榈碗娖?，?jì)數(shù)器被 啟動(dòng)。
整形后的脈沖還經(jīng)過R9送到計(jì)數(shù)器U2(CP6 )。當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)達(dá)到設(shè)定值時(shí)， CP8變?yōu)楦唠娖?，U3B的輸出端對(duì)地導(dǎo)通，這樣，它一方面通過R13讓Q1導(dǎo)通， 繼電器RL1得電吸合，給外部電路輸出一個(gè)接點(diǎn)導(dǎo)通狀態(tài)，另一方面，它還能 讓CP7和CP9變成并保持低電平，不允許0UT1變成高電平后自動(dòng)復(fù)位計(jì)數(shù)器， 維持繼電器吸合狀態(tài)，直到人工按下按鈕SW1強(qiáng)制復(fù)位為止。
定時(shí)時(shí)間的確定檢測(cè)器的定時(shí)時(shí)間可以由CP8連接至U2的某個(gè)輸出引腳 決定，圖中為接14腳Q8，即經(jīng)過128分頻后，Q8將變成高電平。由于圖中CP2 的脈沖頻率為50 Hz，周期為0. 02 s，因此定時(shí)時(shí)間為2.56 s。同理，如果CP8 是接到13腳Q9,則定時(shí)時(shí)間為5.12 s，這個(gè)值和鋁電解生產(chǎn)過程中習(xí)慣設(shè)置 的保護(hù)時(shí)間很相近(習(xí)慣設(shè)定有5.00 s和6. 00 s兩個(gè)值)，可以直接使用。
僅僅用直接連接U2的引腳的方法來設(shè)定定時(shí)時(shí)間，可獲得的定時(shí)時(shí)間是 0. 02 s的2"倍(其中"為3~13的整數(shù))，如果在U2與U3B之間加入適宜的邏輯 電路，則可以實(shí)現(xiàn)其它定時(shí)時(shí)間的準(zhǔn)確定時(shí)。如圖1所示的用二極管和上拉電 阻R17的組成與非邏輯的接法，可以獲得單片計(jì)數(shù)器最大的定時(shí)時(shí)間。去除(切 斷)其中一只二極管(在電路中的作用)，可減小一個(gè)對(duì)應(yīng)輸出位的位權(quán)和輸入 脈沖周期之積的時(shí)間。
計(jì)數(shù)器的上電復(fù)位和超時(shí)狀態(tài)的保護(hù)為了實(shí)現(xiàn)上電啟動(dòng)電路時(shí)計(jì)數(shù)器可 靠復(fù)位，可在復(fù)位開關(guān)SW1上并聯(lián)了一只電容C6;為了防止超時(shí)后可能存在的 CP2有持續(xù)脈沖到來而讓U2繼續(xù)計(jì)數(shù)而導(dǎo)致CP8出現(xiàn)變?yōu)榈碗娖降默F(xiàn)象發(fā)生， 比較器U3B的輸出CP10還通過D4接到計(jì)數(shù)器U2的脈沖輸入端(ll腳，CP6 )
進(jìn)行脈沖封鎖，不允許它繼續(xù)進(jìn)行計(jì)數(shù)；為了防止超時(shí)保護(hù)動(dòng)作后脈沖消失而 使得0UT1變高時(shí)復(fù)位計(jì)數(shù)器，讓二極管D5接于結(jié)點(diǎn)CP10和CP9之間(陽極接比較器U3B的輸出端)，保持CP9為低電平。當(dāng)不需要保護(hù)超時(shí)狀態(tài)時(shí)，電路去
除D4和D5就能在0UT1變?yōu)楦邥r(shí)自動(dòng)復(fù)位了 (此時(shí)圖中的D6也可以省去不用， 讓CP9和0UT1直接連接起來)。
故障狀態(tài)的檢測(cè)電路中的最后一個(gè)比較器U3A的作用是用于檢測(cè)光電耦 合器的光電三極管是否存在擊穿的故障狀態(tài)的。如果有擊穿，則比較器的輸出 端將對(duì)地導(dǎo)通，從而通過D8讓繼電器得電動(dòng)作而對(duì)外輸出一個(gè)保護(hù)信號(hào)。U3A 能有這一功能的原理是當(dāng)有擊穿現(xiàn)象時(shí)，到達(dá)CP2點(diǎn)的脈沖寬度要大為增加 (將近10ms,而正常情況下要小于3. 3 ms),因而，CP3和CP4點(diǎn)的電壓也要 有較大的增加，這樣，只要讓W(xué)2設(shè)定以一個(gè)合適的電壓值，這一保護(hù)功能就可 以實(shí)現(xiàn)了。
檢測(cè)器的輸出方式實(shí)際的超時(shí)保護(hù)信號(hào)輸出，可以通過繼電器對(duì)外輸出 一個(gè)無源接點(diǎn)的保護(hù)信號(hào)。顯然，圖中的繼電器可以選用固態(tài)繼電器代替。如 不用繼電器，亦可用Ql的C極作為電子開關(guān)對(duì)外輸出，或者讓一只電阻代替線 圈，產(chǎn)生一個(gè)高電平信號(hào)對(duì)外輸出，即超時(shí)后由檢測(cè)器輸出一個(gè)有一定驅(qū)動(dòng)能 力的高電平信號(hào)，而正常時(shí)為輸出一個(gè)低電平信號(hào)。另外，圖中的SW2可用于 試驗(yàn)，以檢查繼電器電路的好壞；Q2用于輸出計(jì)數(shù)器Q4位的反相脈沖。
電位器W1的電平設(shè)定這個(gè)問題涉及到噪聲和節(jié)能的矛盾。從抑制噪聲干 擾的角度看，設(shè)定電壓越高，抗千擾能力越強(qiáng)，而從節(jié)能特別是減小取樣電路 的取樣電流方面看，又希望其值向小的方向取。因此，實(shí)際取值時(shí)，就要兩者 都要兼顧了。但是，前半部分電路的取樣電阻是高壓高電阻，每增加一小點(diǎn)電 流都有可能增加高于后面增加一個(gè)芯片的功耗。例如，在220 V電壓下，100 k Q電阻的電流為2. 2 mA時(shí)，功耗就高達(dá)為484 mW,要增加0. 1 mA的電流，電 阻就要變?yōu)?5. 7kQ,功耗為506 mW，凈增功耗22mW，而一個(gè)四比較器的LM139 工作在12 V電源下的功耗最大也不過是30 mW。而由于傳輸效率的影響，增加 的O. 1 mA電流，光電耦合器輸出電流只能按增加0. 05 mA計(jì)算(電流傳輸效率 為50%時(shí))。可見，通過U3C緩沖并選擇得當(dāng)?shù)脑O(shè)定電壓，對(duì)節(jié)能(減少發(fā)熱)是很有幫助的。
最后，增大電阻R7來提高電流轉(zhuǎn)換成電壓的增益，但過大的R7也容易導(dǎo) 致如暗電流和其它噪聲電流的干擾。為了減小暗電流的影響，可按圖中所示，
在R7上并聯(lián)一只沒有輸入信號(hào)的光電耦合器0P3來旁路(通常是過旁路或欠旁 路)兩只直接參與工作的光電三極管的暗電流，以讓電阻R7的電壓受到暗電流 特別是暗電流漂移的影響得以減小。顯然，暗電流也是一種信號(hào)噪聲，例如， 10 kD的電阻在暗電流為10 juA時(shí)所產(chǎn)生的電壓已達(dá)0. 1 V，而用了0P3就可 以很好地避免暗電流對(duì)電位器W1的設(shè)定電壓產(chǎn)生影響，并可以用來適當(dāng)?shù)亟档?一些設(shè)定電壓。
權(quán)利要求1、一種有定時(shí)檢測(cè)功能的三相電源缺相檢測(cè)器，限流電阻(R1)、(R2)和(R3)分別與三相電源的A、B、C各相相連接，并在三相電源的相間并三只壓敏電阻(RE1)、(RE2)、(RE3)，之后，其中兩只取樣電阻(R1)和(R2)接光電耦合器(OP1)和(OP2)的發(fā)光二極管陰極或陽極，另一只取樣電阻(R3)接到這兩只發(fā)光二極管的陽極或陰極上，光電耦合器(OP1)和(OP2)的發(fā)光二極管分別反向并接一只二極管(D1)和(D2)，與光電耦合器(OP1)和(OP2)的發(fā)光二極管對(duì)應(yīng)的光電三極管，其中一只光電耦合器(OP1)的C極接直流電源正(VCC)，其E極接另一只光電耦合器(OP2)的C極，而光電耦合器(OP2)的E極電路結(jié)點(diǎn)(CP2)接電阻(R7)、電容(C3)和一個(gè)比較器的反相輸入端，電阻(R7)和電容(C3)的另一端接直流電源地(GND)，比較器的同相輸入端接到一個(gè)與電源正(VCC)和電源地(GND)的電位器(W1)的中間抽頭即電路結(jié)點(diǎn)(CP5)，該比較器(U3D)的輸出為該電路的輸出(OUT1)，其特征是電路結(jié)點(diǎn)(CP1)接光電耦合器(OP1)的E極接光電耦合器(OP2)的C極，電路結(jié)點(diǎn)(CP2)接光電耦合器(OP2)的E極、電阻(R7)的一端、比較器(U3C)的同相輸入端，電路結(jié)點(diǎn)(CP3)接二極管(D3)的陽極、電阻(R10)和電容(C3)的一端，電路結(jié)點(diǎn)(CP4)接比較器(U3C)的輸出端、電阻(R8)、(R9)和(R16)的一端，其中，電阻(R16)的另一端接二極管(D3)的陰極，電路結(jié)點(diǎn)(CP5)接電位器(W1)的中間抽頭、比較器(U3B)和(U3D)的同相輸入端、比較器(U3C)的反相輸入端、電容(C4)的一端，電路結(jié)點(diǎn)(CP6)接電阻(R9)的一端、二極管(D4)的陰極、集成電路(U2)的第11腳，電路結(jié)點(diǎn)(CP7)接按鈕(SW1)、電阻(R11)和電容(C6)的一端、接集成電路(U2)的第12腳，電路結(jié)點(diǎn)(CP8)接比較器(U3B)的反相輸入端、接二極管(D10)～(D19)的陰極和電阻(R17)的一端，其中，二極管(D10)～(D19)的陽極依次接集成電路(U2)的一個(gè)輸出端，電路結(jié)點(diǎn)(CP9)接電阻(R11)和(R12)的一端、二極管(D5)和(D6)的陰極，電路結(jié)點(diǎn)(CP10)接二極管(D4)、(D5)和(D7)的陽極、接比較器(U3B)的輸出端，電路結(jié)點(diǎn)(CP11)接二極管(D7)的陰極、電阻(R13)的一端，其中，電阻(R13)的另一端接一只PNP三極管(Q1)的基極，電路結(jié)點(diǎn)(CP21)和電路結(jié)點(diǎn)(CP22)，各接電路一個(gè)輸出端，電路結(jié)點(diǎn)(GND)接電阻(R7)、(R10)、電容(C3)和(C4)的另一端、接各集成電路電源地端、電位器(W1)的一個(gè)固定端、二極管(D9)的陰極、繼電器(RL1)線圈的一端，電路結(jié)點(diǎn)(VCC)接光電耦合器(OP1)發(fā)光二極管的C極、電阻(R8)、(R12)的另一端，三極管(Q1)的E極，電位器(W1)的另一個(gè)固定端，各集成電路電源端，電路結(jié)點(diǎn)(OUT1)接電路一個(gè)輸出端，同時(shí)可以接一只發(fā)光二極管(LED1)后，串聯(lián)一只電阻(R14)再接到電源(VCC)上，電路結(jié)點(diǎn)(OUT2)接三極管(Q1)的C極、二極管(D9)的陽極、繼電器(RL1)線圈的另一端。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種有定時(shí)檢測(cè)功能的三相電源缺相檢測(cè)器，其 特征是檢測(cè)器的電氣結(jié)點(diǎn)(CP3)連接到另有一個(gè)比較器(U3A)的反相輸入 端，該比較器(U3A)的同相輸入端接電位器(W2)的中間抽頭，該比較器(U3A) 的輸出端接一個(gè)二極管(D8)的陽極，該二極管的陰極接到電路結(jié)點(diǎn)(CP11) 上，電位器(W2)的兩個(gè)固定端分別接電源正(VCC)和電源地(GND)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種有定時(shí)檢測(cè)功能的三相電源缺相檢測(cè)器，其 特征是檢測(cè)器的集成電路(U2)第7個(gè)引腳，接電阻(R14)的一端，此電阻 的另一端接一個(gè)NPN三極管(Q2)的基極，該三極管的E極接電源地(GND), C 極接到 一個(gè)輸出端電路結(jié)點(diǎn)(OUT3 )上，并通過一只電阻(R15 )與電源正(VCC ) 相接，或通過一只發(fā)光二極管(LED1)電阻(R15)上串聯(lián)再接到電源正(VCC) 上。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種有定時(shí)檢測(cè)功能的三相電源缺相檢測(cè)器，其 特征是檢測(cè)器中另有一個(gè)光電耦合器(0P3)的光電三極管C極接到電路結(jié)點(diǎn)(CP2)上，E極接到電源地(GND)上，該光電三極管的發(fā)光二極管(LED1), 將其陰極與陽極短接并可接地或其中一極懸空而另一端接地；或者將其陰極接 地，陽極接光電三極管的C極。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種有定時(shí)檢測(cè)功能的三相電源缺相檢測(cè)器，其 特征是該檢測(cè)器中有一只一端與電氣結(jié)點(diǎn)(CP10)連接，而另一端與電源地(GND)相接的按鈕(SW2)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種有定時(shí)檢測(cè)功能的三相電源缺相檢測(cè)器，其 特征是這種檢測(cè)器為直接將電路結(jié)點(diǎn)(CP7 )和(CP9 )，電路結(jié)點(diǎn)(CP11 )、 ( CP10 ) 和(CP12)分別接到一起的電路。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種有定時(shí)檢測(cè)功能的三相電源缺相檢測(cè)器，其 特征是其中的比較器(U3C)同相輸入端接電路結(jié)點(diǎn)(C'P5)，反相輸入端接電 路結(jié)點(diǎn)(CP2)，電阻(R10)接電源地(GND)的一端接電源正(VCC), 二極管(D3)陰極接電路結(jié)點(diǎn)(CP3)，陽極接電路結(jié)點(diǎn)(CP4)，比較器(U3D)的同相 輸入端接電路結(jié)點(diǎn)(CP3)，反相輸入端接電路結(jié)點(diǎn)(CP5)。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種有定時(shí)檢測(cè)功能的三相電源缺相檢測(cè)器，將一個(gè)定時(shí)檢測(cè)電路加入到三相電源缺相檢測(cè)器電路中，由定時(shí)檢測(cè)電路對(duì)進(jìn)行三相電源缺相檢測(cè)時(shí)所必然出現(xiàn)的工頻脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)時(shí)電路達(dá)到預(yù)置值時(shí)，立即發(fā)出一個(gè)定時(shí)時(shí)間到信號(hào)輸出電路，由輸出電路向外發(fā)送定時(shí)時(shí)間到的超時(shí)信號(hào)?？稍跈z測(cè)三相電源是否缺相的同時(shí)由計(jì)數(shù)器進(jìn)行電源脈沖計(jì)數(shù)，實(shí)現(xiàn)如同時(shí)間繼電器功能的超時(shí)檢測(cè)功能，簡(jiǎn)化有時(shí)間保護(hù)或限制功能的限時(shí)輸出系統(tǒng)，增強(qiáng)可靠性和保護(hù)性。適合諸如鋁電解生產(chǎn)中及其它自控領(lǐng)域有限時(shí)控制保護(hù)要求的系統(tǒng)使用。
文檔編號(hào)H02H3/253GK201260065SQ20082010443
公開日2009年6月17日 申請(qǐng)日期2008年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月1日
發(fā)明者黃中寧 申請(qǐng)人:中國鋁業(yè)股份有限公司