一种具有工作状态指示的恒流电路及实现方法与流程

本发明涉及一种自动控制或仪器仪表的电子电路，特别涉及一种具有工作状态指示的恒流电路及实现方法。

背景技术：

在自动控制或仪器仪表电路中，经常会采用恒流电路向负载供电，这种典型的常规恒流电路示于图3中。r1是恒流电路的负载，如果对于系列产品会根据负载r1的工作需要采用两种不同的工作电流，工作电流的通过开关s1来选择，开关s1在打开状态下电路的输出电流值是开关s1闭合状态下输出电流的2倍。

这种常规电路存在如下缺点：

1.尽管电路设计过程中有两种电流值输出，电路实际的工作状态没有明显的状态指示。

2.电流回路开路故障状态下没有对应的输出，使用者无法立即发现运行异常部位，需要通过外接仪表才可以检测出来。

技术实现要素：

鉴于现有技术存在的缺点，本发明提供了一种具有工作状态指示的恒流电路及实现方法。这种恒流电路有通过采集开关s1的状态判断设置的输出电流值，再增加相应的输出电流回路的工作状态检测，判断是否工作正常，同时有发光二极管指示整个恒流电路的不同工作状态。

本发明为实现上述目的，所采取的技术方案是：一种具有工作状态指示的恒流电路，其特征在于：包括集成运算放大器u1、集成双电压比较器u2、电流调整三级管q1、电流选择开关s1、采样电阻r2、限流电阻r3、r4、r7，分压电阻r5、r6、负载r1、状态指示发光二极管l1、l2；

具体电路连接为：集成运算放大器u1的8脚接电源正极24v，4脚接电源负极gnd，1脚输出通过限流电阻r3接电流调整三级管q1的基极，集成运算放大器u1的3脚分别接电流调整三极管q1的发射极、采样电阻r2的一端、集成双电压比较器u2的6脚，采样电阻r2的另一端接电源正极24v，集成运算放大器u1的2脚分别接限流电阻r4一端、二极管d2的阴极和集成双电压比较器u2的2脚，限流电阻r4的另一端接电源负极gnd，二极管d2的阳极与二极管d1的阴极相连，二极管d1的阳极接电源正极24v，开关s1与二极管d2的阳极和阴极并联，集成双电压比较器u2的8脚接电源正极24v，u2的3脚接二极管d3的阴极和分压电阻r6的一端，分压电阻r6的另一端和集成双电压比较器u2的4脚分别与电源负极gnd连接，集成双电压比较器u2的1脚分别接发光二极管l1的阴极和发光二极管l2的阳极，发光二极管l2的阴极接电源负极gnd，发光二极管的l1的阳极分别接限流电阻r7的一端和集成双电压比较器u2的7脚，限流电阻r7的另一端接电源正极24v，二极管d3的阳极分别接分压电阻r5的一端和集成双电压比较器u2的5脚，分压电阻r5的另一端与电源正极24v连接，电流调整三极管q1的集电极与负载r1一端连接，负载r1的另一端接电源负极gnd；

所述集成运算放大器u1的型号为：lm258；

所述集成双电压比较器u2的型号为：lm393。

一种具有工作状态指示的恒流电路实现方法，其特征在于，通过发光二极管l1、l2的亮、灭组合指示电路状态的步骤如下：

当恒流电路的回路出现开路故障时，集成双电压比较器u2的5脚电压低于集成双电压比较器u2的6脚电压，集成双电压比较器u2的7脚输出为低发光二极管l1和l2同时熄灭；恒流电路的电流回路正常时，集成双电压比较器u2的5脚电压高于集成双电压比较器u2的6脚电压，集成双电压比较器u2的7脚输出为集电极开路输出，对于发光二极管的工作状态不产生影响，开关s1的状态不同恒流电流回路有两种工作状态，同时对应这不同的发光二极管状态，当开关s1打开时，恒流电流的电流值为(0.7v+0.7v)/r2，集成双电压比较器u2的3脚电压高于集成双电压比较器u2的2脚电压，u2的1脚输出为集电极开路输出，不影响发光二极管l1、l2的工作状态，发光二极管l1、l2同时点亮；当s1闭合时，恒流电流的电流值为0.7v/r2，此时的恒流电路的电流是开关s1打开时的1/2,集成双电压比较器u2的3脚电压低于集成双电压比较器u2的2脚电压，集成双电压比较器u2的1脚输出为低，发光二极管l1点亮，而发光二级l2由于阳极被拉低，处于熄灭状态；当开关s1打开时，正常状态时发光二极管l1和l2同时点亮，如果出现发光二极管l1点亮而发光二极管l2为熄灭状态时，开关s1则发生短路故障；当开关s1闭合时，正常状态时发光二极管l1点亮而发光二极管l2熄灭，如果出现发光二极管l1、l2同时点亮状态，开关s1则发生开路故障。

本发明的有益效果是：本恒流电路对于恒流电路的工作状态判定直观，不需要专业的技术人员，就可以通过发光二极管的亮、灭组合了解工作状态。当发光二极管l1、l2同时熄灭时，恒流电路电流输出回路为开路故障；当开关s1打开时，正常状态时发光二极管l1和l2同时点亮，如果出现发光二极管l1点亮而发光二极管l2为熄灭状态时，开关s1则发生短路故障；当开关s1闭合时，正常状态时发光二极管l1点亮而发光二极管l2熄灭，如果出现发光二极管l1、l2同时点亮状态，开关s1则发生开路故障。

本恒流电路可以通过发光二极管熄灭与点亮可以实时监测电流回路是否工作正常。

本恒流电路可以通过发光二级管点亮的数量指示当前电流回路提供的电流范围。

总之，现有技术典型的恒流电流电路由于不具备实现指示功能的电路单元，无法实现工作状态指示，本发明的这些优点是典型的常规恒流电路所不具备的。

附图说明

图1为本发明的电路图；

图2为本发明的应用电路图；

图3为现有技术典型的常规恒流电路图。

具体实施方式

如图1所示，一种具有工作状态指示的恒流电路，包括集成运算放大器u1、集成双电压比较器u2（输出为集电极开路）、电流调整三级管q1、采样电阻r2、限流电阻r3、限流电阻r4、限流电阻r7、分压电阻r5、分压电阻r6、负载r1、状态指示发光二级管l1、状态指示发光二级管l2。

具体电路连接为：集成运算放大器u1的8脚接电源正极24v，4脚接电源负极gnd，1脚输出通过限流电阻r3接电流调整三级管q1的基极，集成运算放大器u1的3脚分别接电流调整三极管q1的发射极、采样电阻r2的一端、集成双电压比较器u2的6脚，采样电阻r2的另一端接电源正极24v，集成运算放大器u1的2脚分别接限流电阻r4一端、二极管d2的阴极和集成双电压比较器u2的2脚，限流电阻r4的另一端接电源负极gnd，二极管d2的阳极与二极管d1的阴极相连，二极管d1的阳极接电源正极24v，开关s1与二极管d2的阳极和阴极并联，集成双电压比较器u2的8脚接电源正极24v，u2的3脚接二极管d3的阴极和分压电阻r6的一端，分压电阻r6的另一端和集成双电压比较器u2的4脚分别与电源负极gnd连接，集成双电压比较器u2的1脚分别接发光二极管l1的阴极和发光二极管l2的阳极，发光二极管l2的阴极接电源负极gnd，发光二极管的l1的阳极分别接限流电阻r7的一端和集成双电压比较器u2的7脚，限流电阻r7的另一端接电源正极24v，二极管d3的阳极分别接分压电阻r5的一端和集成双电压比较器u2的5脚，分压电阻r5的另一端与电源正极24v连接，电流调整三极管q1的集电极与负载r1一端连接，负载r1的另一端接电源负极gnd；

一种具有工作状态指示的恒流电路的实现方法：当恒流电路的回路出现开路故障时，集成双电压比较器u2的7脚输出为低发光二极管l1和l2同时熄灭；当电流选择开关s1打开、恒流电路的电流回路正常时，集成双电压比较器u2的3脚电压高于集成双电压比较器u2的2脚电压，集成双电压比较器u2的1脚输出为集电极开路输出，对于发光二极管l1、l2的工作状态不产生影响，集成双电压比较器u2的5脚电压高于集成双电压比较器u2的6脚电压，集成双电压比较器u2的7脚输出为集电极开路输出，对于发光二极管的工作状态不产生影响，发光二极管l1、l2同时点亮；当电流选择开关s1闭合、恒流电路的电流回路正常时，集成双电压比较器u2的3脚电压低于集成双电压比较器u2的2脚电压，集成双电压比较器u2的1脚输出为低，发光二极管l1点亮，而发光二级l2由于阳极被拉低，处于熄灭状态。

应用实例图2给出了本发明电路的一套元件参数。

集成运算放大器u1采用lm258，集成双电压比较器u2采用lm39，电路的供电电压采用24v供电，电流采样电阻r2为5.6ω，开关电流选择开关s1闭合时恒流电流值为0.7v/5.6ω=0.125a，电阻r4上的电压为24v-0.7v=23.3v，开关电流选择开关s1打开时恒流电流值为1.4v/5.6ω=0.25a，电阻r4上的电压为24v-1.4v=22.6v，集成双电压比较器u2的3脚电压为

（(24v-0.7v）/(20k+0.2k))*20k=23.07v,

集成双电压比较器u2的5脚电压为23.07+0.7v=23.77v。

当恒流电路的电流回路开路时，采样电阻r2上没有电流流过，压降为0，此时电压比较器集成双电压比较器u2的6脚电压为24v，高于5脚的23.77v，集成双电压比较器u2的7脚将发光二极管l1的阳极拉低，发光二极管l1、l2同时熄灭；当电流选择开关s1闭合时，恒流值为0.125a，采样电阻r2上的压降为0.7v，集成双电压比较器u2的6脚电压为23.3v，低于集成双电压比较器u2的5脚电压23.77v，集成双电压比较器u2的7脚不会影响l1的工作状态，集成双电压比较器u2的3脚电压值为23.07v，低于集成双电压比较器u2的3脚电压23.3v，集成双电压比较器u2的1脚输出为低将l2的阳极和发光二极管l1阴极拉低此时l1点亮，而l2熄灭；当电流选择开关s1打开时，恒流值为0.25a，采样电阻r2上压降为1.4v，集成双电压比较器u2的6脚电压为22.6v，低于集成双电压比较器u2的5脚电压23.77v，集成双电压比较器u2的7脚不会影响l1的工作状态，集成双电压比较器u2的3脚电压值为23.07v，高于集成双电压比较器u2的3脚电压22.6v，集成双电压比较器u2的1脚输出不会影响发光二级管l1、l2的工作状态相当于l1和l2串联，l1、l2同时点亮。

试验表明电路可以按照设计方案有效实施，弥补了典型的常规恒流电路的缺陷。