接地电阻精密监测电路结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种接地电阻精密监测电路结构，包括多个子单元和与所述子单元相连接的主单元；所述子单元包括：子控电路；精密电源电路；激励线圈驱动电路；激励线圈；用于对所述激励线圈驱动电路输出脉冲信号施加给被测接地电阻后产生的电流信号进行检测的响应线圈；用于对所述响应线圈检测到的电流信号进行采样和放大处理，并输出至所述子控电路的精密采样电路；第一RS485接口电路；所述主单元包括：第二RS485接口电路；主控电路；本实用新型能够精确测量被测接地电阻，掌握被测接地电阻回路的现状。
【专利说明】接地电阻精密监测电路结构
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电子【技术领域】，具体为一种接地电阻精密监测电路结构。
【背景技术】
[0002]接地电阻是电流由接地装置流入大地再经大地流向另一接地体或向远处扩散所遇到的电阻,其包括接地线和接地体本身的电阻、接地体与大地的电阻之间的接触电阻、两接地体之间的大地电阻或接地体到无限远处的大地电阻,接地电阻大小直接体现了电气装置与地接触的良好程度，也反映了接地网的规模，因此接地电阻监测装置是检验和测量接地电阻的常用仪表，也是电气安全检查与接地工程竣工验收不可缺少的工具，现有技术中的接地电阻监测装置存在如下问题:测量过程复杂、测量精度不高、测试过程容易受干扰、测试结果不准确、不能保证电阻测量值的重复性和稳定性，同时也无法应用于使用需求较高的防爆场所，以及无法完成对阻值极低的接地电阻的在线监测，进而影响了对实际应用的指导效果。
[0003]同时，随着智能芯片的不断发展，具有根据接收的电压信号和电流信号计算出相应电阻值功能的智能芯片已经能够被实现，且具有这种功能的智能芯片在现有技术中的电阻测试仪被广泛应用，如中南林业科技大学涉外学院公开的“基于AT89S52单片机的毫欧表电路设计”，其中公开了一种具有根据接收到的电压信号和电流信号计算出电阻值功能的单片机。
【发明内容】
[0004]本实用新型针对以上问题的提出，而研制一种测量精度高、测量结果准确可靠、使用方便，并可应用于防爆场所的接地电阻精密监测电路结构。
[0005]本实用新型的技术方案是:
[0006]一种接地电阻精密监测电路结构，包括多个子单元和与所述子单元相连接的主单元;
[0007]所述子单元包括:
[0008]用于输出恒定频率脉冲信号的子控电路；
[0009]用于提供一恒定电压的精密电源电路；
[0010]连接子控电路和精密电源电路，用于输出具有所述恒定频率、以及幅值与所述恒定电压相同的脉冲信号的激励线圈驱动电路；
[0011]连接激励线圈驱动电路和被测接地电阻，用于将所述激励线圈驱动电路输出的脉冲信号施加给被测接地电阻的激励线圈；
[0012]连接被测接地电阻，用于对所述激励线圈驱动电路输出脉冲信号施加给被测接地电阻后产生的电流信号进行检测的响应线圈；
[0013]连接响应线圈和子控电路，用于对所述响应线圈检测到的电流信号进行采样和放大处理，并输出至所述子控电路的精密采样电路；[0014]连接子控电路，用于所述子单元与主单元之间进行RS485通讯的第一 RS485接口电路；
[0015]所述主单元包括:
[0016]通过RS485总线连接所述子单元，用于所述主单元与子单元之间进行RS485通讯的第二 RS485接口电路；
[0017]连接第二 RS485接口电路的主控电路；
[0018]另外，还包括后台系统；所述主单元还包括连接主控电路和后台系统的CAN接口电路、以太网接口电路和第三RS485接口电路；所述主控电路通过CAN接口电路、以太网接口电路或第三RS485接口电路与后台系统进行通讯；
[0019]进一步地，所述精密电源电路包括恒定电压产生电路，该恒定电压产生电路具备输入预设电压的第一输入端和第二输入端，以及输出恒定电压的第一输出端和第二输出端，还具备NPN晶体管Ql、上拉电阻R29、稳压二极管Dl、二极管D3、高精度运算放大器U8、可控精密稳压源U10、精密电容C28、精密电阻R31、精密电阻R41、精密电阻R42、精密电容C35和精密电容C25 ；
[0020]所述上拉电阻R29 —端连接所述NPN晶体管Ql的集电极和第一输入端，另一端连接所述NPN晶体管Ql的基极；所述稳压二极管Dl和所述二极管D3相互串联接在NPN晶体管Ql的基极与所述高精度运算放大器U8输出端之间；所述可控精密稳压源UlO的阴极与参考极直接连接，并通过精密电阻R31连接至所述NPN晶体管Ql的发射极和第一输出端；所述精密电阻R41和精密电阻R42相互串联构成分压支路接在所述第一输出端和第二输出端之间；所述精密电容C35和精密电容C25均并联在所述分压支路两端；所述高精度运算放大器U8的反相输入端与精密电阻R41和精密电阻R42的相接点相连接，并通过精密电容C28连接至所述NPN晶体管Ql的发射极和第一输出端；所述高精度运算放大器U8的同相输入端与所述可控精密稳压源UlO的阴极相连接；所述可控精密稳压源UlO的阳极与第二输入端、第二输出端和所述高精度运算放大器U8的接地端相连接；
[0021]进一步地，所述精密电源电路给所述精密采样电路提供工作电源；所述精密采样电路包括:
[0022]连接响应线圈，能够切换用于电流采样的不同匹配电阻的匹配电阻选择电路；
[0023]连接匹配电阻选择电路，用于对采样的电流信号进行放大处理的第一放大电路、第二放大电路和第三放大电路；
[0024]进一步地，所述匹配电阻选择电路包括至少两个电路结构相同的匹配电阻设定支路；其中一匹配电阻设定支路包括精密电阻R80、精密电阻R74、精密电容C17、PNP晶体管Q10、NPN晶体管Q5、二极管D5、继电器K2和匹配电阻R83 ;所述精密电阻R74和精密电容C17相互并联接在所述PNP晶体管QlO的基极和发射极之间；所述PNP晶体管QlO的基极连接所述精密电阻R80 —端；所述PNP晶体管QlO的集电极连接所述NPN晶体管Q5的基极构成异极型达林顿管；所述NPN晶体管Q5的集电极连接所述继电器K2的线圈一端，并通过二极管D5连接至电源VCC ;所述继电器K2的线圈另一端以及所述NPN晶体管Q5的发射极均接地；所述继电器K2的公共触点通过匹配电阻R83接地；所述继电器K2的常开触点与所述响应线圈和所述第一放大电路相连接；
[0025]进一步地，第二放大电路包括:[0026]精密电容C41、精密电阻R8、精密电阻R61、精密电阻R62、精密电阻R64、精密电阻R65、精密电阻R66、高精度运算放大器UP4、精密电容C42和低导通电阻模拟多路复用器U12 ;所述精密电容C41与所述精密电阻R61相互串联接在所述第一放大电路和所述高精度运算放大器UP4的反相输入端之间；所述高精度运算放大器UP4的反相输入端通过精密电阻R62连接至所述低导通电阻模拟多路复用器U12的引脚SI，通过精密电阻R64连接至所述低导通电阻模拟多路复用器U12的引脚S2，通过精密电阻R65连接至所述低导通电阻模拟多路复用器U12的引脚S3，以及通过精密电阻R66连接至所述低导通电阻模拟多路复用器U12的引脚S4 ;所述低导通电阻模拟多路复用器U12的引脚AO和引脚Al连接所述子控电路；所述低导通电阻模拟多路复用器U12的引脚D连接所述高精度运算放大器UP4的输出端；所述高精度运算放大器UP4的输出端通过所述精密电容C42连接至第三放大电路；
[0027]进一步地，所述激励线圈和所述响应线圈分别通过浇注封装在壳体内形成密封防爆结构；
[0028]进一步地，所述精密电源电路给所述激励线圈驱动电路提供工作电源，所述激励线圈驱动电路包括用于接收所述恒定频率脉冲信号的第四放大电路和连接第四放大电路的推挽功率放大电路；
[0029]所述推挽功率放大电路包括高精度运算放大器UP2、精密电阻R48、精密电阻R49、精密电阻R50、精密电阻R51、精密电阻R52、精密电阻R53、PNP晶体管Q8和NPN晶体管Q9 ；所述高精度运算放大器UP2的同相输入端连接所述第四放大电路输出端；所述高精度运算放大器UP2的反相输入端通过精密电阻R48接地，并通过精密电阻R49连接激励线圈；所述高精度运算放大器UP2的输出端连接所述PNP晶体管Q8和NPN晶体管Q9的基极；所述精密电阻R52连接在所述PNP晶体管Q8的基极和集电极之间；所述精密电阻R53连接在所述NPN晶体管Q9的基极和集电极之间；所述PNP晶体管Q8的发射极通过精密电阻R50连接激励线圈；所述NPN晶体管Q9的发射极通过精密电阻R51连接激励线圈；
[0030]进一步地，所述主单元还包括连接主控电路的继电器输出电路，该继电器输出电路包括至少一个继电器输出支路，该继电器输出支路包括精密电阻R36、精密电阻R30、精密电容C21、PNP晶体管Q2、NPN晶体管Q4、二极管D4和继电器Kl ;所述PNP晶体管Q2的基极连接所述精密电阻R36 —端；所述精密电阻R30与所述精密电容C21相互并联接在所述PNP晶体管Q2的基极和发射极之间；所述PNP晶体管Q2的集电极与所述NPN晶体管Q4的基极相连接构成异极型达林顿管；所述NPN晶体管Q4的集电极通过二极管D4连接电源VCC,所述PNP晶体管Q2的发射极连接至电源VCC ;所述二极管D4与继电器Kl的线圈相并联；
[0031]进一步地，所述匹配电阻R83采用精密电阻。
[0032]由于采用了上述技术方案，本实用新型提供的接地电阻精密监测电路结构，能够精确测量被测接地电阻，掌握被测接地电阻回路的现状，通过切实可行的技术措施实现了精确的信号激励和精确的信号采集，采用精密电源电路为精密采样电路和激励线圈驱动电路提供工作电源，便于通过激励线圈提供一个稳定精密的脉冲信号给被测接地电阻，同时精密采样电路包括匹配电阻可以进行切换的匹配电阻选择电路以及放大倍数可以调整的第二放大电路，进而可以实现根据采样信号的强弱选择不同的匹配电阻和放大倍数，从而确保所测量接地电阻的精确度，也利于当本实用新型应用于小阻值检测时保证检测的高精度，测量误差小，通过本实用新型的应用可以及时发现和排除接地电阻逐步变大的问题，消除雷击所造成的巨大破坏，解决了接地排的在线精确监测问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0033]图1是本实用新型的结构框图；
[0034]图2是本实用新型所述子控电路的电路原理图；
[0035]图3是本实用新型所述精密电源电路的电路原理图；
[0036]图4是本实用新型所述激励线圈驱动电路的电路原理图；
[0037]图5是本实用新型所述精密采样电路包括的第一放大电路、第二放大电路和第三放大电路的电路原理图；
[0038]图6是本实用新型所述精密采样电路包括的匹配电阻选择电路的电路原理图；
[0039]图7是本实用新型所述第一 RS485接口电路的电路原理图；
[0040]图8是本实用新型所述第二 RS485接口电路和第三RS485接口电路的电路原理图；
[0041]图9是本实用新型所述CAN接口电路的电路原理图；
[0042]图10是本实用新型所述以太网接口电路的电路原理图；
[0043]图11是本实用新型所述CAN接口电路的电路原理图；
[0044]图12是本实用新型主单元包括的电源电路的电路原理图；
[0045]图13是本实用新型所述继电器输出电路的电路原理图；
[0046]图14是本实用新型应用于原油罐体接地电阻监测的实施例。
【具体实施方式】
[0047]如图1至图13所示的一种接地电阻精密监测电路结构，其特征在于包括多个子单元和与所述子单元相连接的主单元；所述子单元包括:用于输出恒定频率脉冲信号的子控电路；用于提供一恒定电压的精密电源电路；连接子控电路和精密电源电路，用于输出具有所述恒定频率、以及幅值与所述恒定电压相同的脉冲信号的激励线圈驱动电路；连接激励线圈驱动电路和被测接地电阻，用于将所述激励线圈驱动电路输出的脉冲信号施加给被测接地电阻的激励线圈；连接被测接地电阻，用于对所述激励线圈驱动电路输出脉冲信号施加给被测接地电阻后产生的电流信号进行检测的响应线圈；连接响应线圈和子控电路，用于对所述响应线圈检测到的电流信号进行采样和放大处理，并输出至所述子控电路的精密采样电路；连接子控电路，用于所述子单元与主单元之间进行RS485通讯的第一 RS485接口电路；所述主单元包括:通过RS485总线连接所述子单元，用于所述主单元与子单元之间进行RS485通讯的第二 RS485接口电路；连接第二 RS485接口电路的主控电路；另外，还包括后台系统；所述主单元还包括连接主控电路和后台系统的CAN接口电路、以太网接口电路和第三RS485接口电路；所述主控电路通过CAN接口电路、以太网接口电路或第三RS485接口电路与后台系统进行通讯；进一步地，所述精密电源电路包括恒定电压产生电路，该恒定电压产生电路具备输入预设电压的第一输入端和第二输入端，以及输出恒定电压的第一输出端和第二输出端，还具备NPN晶体管Ql、上拉电阻R29、稳压二极管Dl、二极管D3、高精度运算放大器U8、可控精密稳压源UIO、电容C28、精密电阻R31、精密电阻R41、精密电阻R42、精密电容C35和精密电容C25 ;所述精密电源电路可以通过电源变换模块连接主单元包括的电源电路，所述预设电压通过电源变换模块对主单元包括的电源电路输出电压进行变换后得到；所述第一输出端和第二输出端分别连接精密采样电路和激励线圈驱动电路等子单元包括的电路部分，用于给子单元提供工作电源；所述上拉电阻R29 —端连接所述NPN晶体管Ql的集电极和第一输入端，另一端连接所述NPN晶体管Ql的基极；所述稳压二极管Dl和所述二极管D3相互串联接在NPN晶体管Ql的基极与所述高精度运算放大器U8输出端之间；所述可控精密稳压源UlO的阴极与参考极直接连接，并通过精密电阻R31连接至所述NPN晶体管Ql的发射极和第一输出端；所述精密电阻R41和精密电阻R42相互串联构成分压支路接在所述第一输出端和第二输出端之间；所述精密电容C35和精密电容C25均并联在所述分压支路两端；所述高精度运算放大器U8的反相输入端与精密电阻R41和精密电阻R42的相接点相连接，并通过电容C28连接至所述NPN晶体管Ql的发射极和第一输出端；所述高精度运算放大器U8的同相输入端与所述可控精密稳压源UlO的阴极相连接；所述可控精密稳压源UlO的阳极与第二输入端、第二输出端和所述高精度运算放大器U8的接地端相连接；进一步地，所述精密电源电路给所述精密采样电路提供工作电源；所述精密采样电路包括:连接响应线圈，能够切换用于电流采样的不同匹配电阻的匹配电阻选择电路；连接匹配电阻选择电路，用于对采样的电流信号进行放大处理的第一放大电路、第二放大电路和第三放大电路，所述第三放大电路的输出端连接子控电路；进一步地，所述匹配电阻选择电路包括至少两个电路结构相同的匹配电阻设定支路；其中一匹配电阻设定支路包括精密电阻R80、精密电阻R74、精密电容C17、PNP晶体管Q10、NPN晶体管Q5、二极管D5、继电器K2和匹配电阻R83 ;所述精密电阻R74和精密电容C17相互并联接在所述PNP晶体管QlO的基极和发射极之间；所述PNP晶体管QlO的基极连接所述精密电阻R80—端，所述精密电阻R80另一端连接所述子控电路；所述PNP晶体管QlO的集电极连接所述NPN晶体管Q5的基极构成异极型达林顿管；所述NPN晶体管Q5的集电极连接所述继电器K2的线圈一端，并通过二极管D5连接至电源VCC ;所述继电器K2的线圈另一端以及所述NPN晶体管Q5的发射极均接地；所述继电器K2的公共触点通过匹配电阻R83接地；所述继电器K2的常开触点与所述响应线圈和所述第一放大电路相连接；进一步地，第二放大电路包括:精密电容C41、精密电阻R8、精密电阻R61、精密电阻R62、精密电阻R64、精密电阻R65、精密电阻R66、高精度运算放大器UP4、精密电容C42和低导通电阻模拟多路复用器U12 ;所述精密电容C41与所述精密电阻R61相互串联接在所述第一放大电路和所述高精度运算放大器UP4的反相输入端之间；所述高精度运算放大器UP4的反相输入端通过精密电阻R62连接至所述低导通电阻模拟多路复用器U12的引脚SI，通过精密电阻R64连接至所述低导通电阻模拟多路复用器U12的引脚S2，通过精密电阻R65连接至所述低导通电阻模拟多路复用器U12的引脚S3，以及通过精密电阻R66连接至所述低导通电阻模拟多路复用器U12的引脚S4 ;所述低导通电阻模拟多路复用器U12的引脚AO和引脚Al连接所述子控电路；所述低导通电阻模拟多路复用器U12的引脚D连接所述高精度运算放大器UP4的输出端；所述高精度运算放大器UP4的输出端通过所述精密电容C42连接至第三放大电路；进一步地，所述激励线圈和所述响应线圈分别通过浇注封装在壳体内形成密封防爆结构；进一步地，所述精密电源电路给所述激励线圈驱动电路提供工作电源，所述激励线圈驱动电路包括用于接收所述恒定频率脉冲信号的第四放大电路和连接第四放大电路的推挽功率放大电路；所述推挽功率放大电路包括高精度运算放大器UP2、精密电阻R48、精密电阻R49、精密电阻R50、精密电阻R51、精密电阻R52、精密电阻R53、PNP晶体管Q8和NPN晶体管Q9 ;所述高精度运算放大器UP2的同相输入端连接所述第四放大电路输出端；所述高精度运算放大器UP2的反相输入端通过精密电阻R48接地，并通过精密电阻R49连接激励线圈；所述高精度运算放大器UP2的输出端连接所述PNP晶体管Q8和NPN晶体管Q9的基极；所述精密电阻R52连接在所述PNP晶体管Q8的基极和集电极之间；所述精密电阻R53连接在所述NPN晶体管Q9的基极和集电极之间；所述PNP晶体管Q8的发射极通过精密电阻R50连接激励线圈；所述NPN晶体管Q9的发射极通过精密电阻R51连接激励线圈；进一步地，所述主单元还包括连接主控电路的继电器输出电路，该继电器输出电路包括至少一个继电器输出支路，该继电器输出支路包括精密电阻R36、精密电阻R30、精密电容C21、PNP晶体管Q2、NPN晶体管Q4、二极管D4和继电器Kl ;所述PNP晶体管Q2的基极连接所述精密电阻R36 —端，所述精密电阻R36另一端连接所述子控电路；所述精密电阻R30与所述精密电容C21相互并联接在所述PNP晶体管Q2的基极和发射极之间；所述PNP晶体管Q2的集电极与所述NPN晶体管Q4的基极相连接构成异极型达林顿管；所述NPN晶体管Q4的集电极通过二极管D4连接电源VCC，所述PNP晶体管Q2的发射极连接至电源VCC ;所述二极管D4与继电器Kl的线圈相并联；所述电源VCC由主单元包括的电源电路提供；所述电源电路为主单元提供工作电源；所述精密电源电路为子单元提供工作电源；所述匹配电阻R83采用高精度无感电阻。
[0048]精密电阻为要求电阻的阻值误差、电阻的温度系数、电阻的分布系数等项指标均达到一定标准的电阻器，本实用新型所述精密电阻优选为0.01%精度，温漂小于25ppm ;同样地，本实用新型所述精密电容优选为0.5%精度；本实用新型采用的运算放大器优选为高精度军用级运算放大器，其定义通常为偏移电压低于ImV的运算放大器；所述第一放大电路、第三放大电路和第四放大电阻的各组成元器件也优选为精密器件。
[0049]本实用新型所述子单元还包括连接子控电路的第一按键电路和第一显示电路；所述主单元还包括连接主控电路的第二按键电路和第二显示电路；所述第一按键电路和第二按键电路用于接收用户操作，所述第一显示电路和第二显示电路可以用于显示接地电阻测量结果。
[0050]本实用新型所述激励线圈驱动电路通过激励线圈施加一个频率为1.7kHz、幅值为±5.000V的脉冲信号给被测接地电阻，所述响应线圈检测被测接地电阻回路的电流信号，即可利用欧姆定律得出接地电阻测量结果，子控电路可以通过RS485通讯方式将接地电阻测量结果传输给主单元，进一步地，所述主单元可以通过RS485通讯方式、CAN总线通讯方式和以太网通讯方式将接地电阻测量结果传输给后台系统；当所述接地电阻测量结果异常
时，所述继电器输出电路包括的继电器由常开状态切换至闭合状态，进而可以实现异常报
m
目O
[0051]本实用新型能够精确测量被测接地电阻，掌握被测接地电阻回路的现状，通过切实可行的技术措施实现了精确的信号激励和精确的信号采集，采用精密电源电路为精密采样电路和激励线圈驱动电路提供工作电源，便于通过激励线圈提供一个稳定精密的脉冲信号给被测接地电阻，同时精密采样电路包括匹配电阻可以进行切换的匹配电阻选择电路以及放大倍数可以调整的第二放大电路，进而可以实现根据采样信号的强弱选择不同的匹配电阻和放大倍数，从而确保所测量接地电阻的精确度，也利于当本实用新型应用于小阻值检测时保证检测的高精度，测量误差小，避免了由于接地电阻过大，影响雷击电流的泄放而造成重大雷击事故的问题，尤其是能够杜绝在化工罐区和化工仓储区易于出现雷击引起的爆炸和起火事故，通过本实用新型的应用可以及时排除接地电阻变大的问题，消除雷击所造成的巨大破坏，便于用户通过接地电阻测量结果进行历史分析和危险评估，解决了生产装置接地排的在线精确监测问题，及时发现接地排接地电阻因腐蚀等其他原因变大的问题，避免了大电流接地系统中若接地排接地电阻过大而没有被及时发现，则一旦供电系统出现单相接地、零点漂移等故障，将在接地排上产生高电压，从而带来人身安全隐患的问题。
[0052]本实用新型所述主单元与多个子单元相连接，能够实现多路接地电阻的在线监测，既便于用户的现场检查，又能使用户在远离现场的监控室实时了解每个被测接地电阻回路的状况，适用于各行业对防雷接地要求较高的场所，尤其是化工罐区、仓储区、配电室的接地引线接地电阻的在线测量与风险预估，图14示出了本实用新型应用于原油罐体接地电阻监测的实施例，其中包括罐体1、子单元2、主单元3、接地极4、罐体基础接地网5和防火堤6，通常一个原油储罐一般安装有4?16个接地钢排(即接地下引线，用于泄放雷击电流)，接地钢排的上端与金属罐体连接在一起，接地钢排的入地端与接地网和接地极焊接在一起；罐体可以看作是接地钢排的公共点(等电位)，需要在线检测的就是接地钢排的入地端开始的与接地网、通过接地极与大地之间的综合电阻值，往往由于地下土壤环境的影响，造成接地钢排与接地网之间、接地极与土壤之间的连接电阻变大(土壤腐蚀)，影响了雷击电流的泄放，给罐体带来巨大的安全隐患；因此对原油储罐这类设备的接地电阻检测，需要对其每个接地钢排的接地电阻进行检测，这就要求在每个接地钢排上安装一个子单元，每个子单元的激励线圈和响应线圈套接在接地钢排上，每个子单元的485通讯接口以总线拓扑形式串接在一起并与一个主单元的485通讯接口连接在一起，各个子单元一次仅有一个实施接地电阻检测；之所以这样工作是因为被检测的接地电阻是与其它剩余接地电阻的并联再串联的，因此如果多个子单元同时检测接地钢排的接地电阻，那么就会在整个电阻网络中有多个激励电流的存在，造成响应电流的叠加，因而就测量不准各个接地电阻的真实阻值，也就保证不了检测结果的高精度。进一步地，可以根据接地电阻的精密监测结果实现各回路电阻值历史曲线的分析，实现对防雷要求高区域的抗雷击风险预估与预防；同时，对于多组有关连的接地电阻进行精密在线检测时，例如有多个实施例中原油储罐的接地线与接地网之间连接电阻的测量，此时既可以各个原油罐的接地电阻监测装置独立运行，也可以将多个油罐的接地电阻监测装置的主单元通过以太网口、485接口或CAN总线接口接到后台系统中，各个监测装置的各接地电阻变化的历史曲线也可以显示在后台系统的大屏幕显示器上，更便于用户对远方现场接地电阻的集中监测。
[0053]本实用新型所述主单元和所述子单元作为成品应用时，可以分别安装在防爆盒内，激励线圈和响应线圈也分别通过浇注封装在壳体内形成密封防爆结构，能够满足防爆场所使用接地电阻监测技术的现场需要。
[0054]以上所述，仅为本实用新型较佳的【具体实施方式】，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种接地电阻精密监测电路结构，其特征在于包括多个子单元和与所述子单元相连接的主单元； 所述子单元包括: 用于输出恒定频率脉冲信号的子控电路； 用于提供一恒定电压的精密电源电路； 连接子控电路和精密电源电路，用于输出具有所述恒定频率、以及幅值与所述恒定电压相同的脉冲信号的激励线圈驱动电路； 连接激励线圈驱动电路和被测接地电阻，用于将所述激励线圈驱动电路输出的脉冲信号施加给被测接地电阻的激励线圈； 连接被测接地电阻，用于对所述激励线圈驱动电路输出脉冲信号施加给被测接地电阻后产生的电流信号进行检测的响应线圈； 连接响应线圈和子控电路，用于对所述响应线圈检测到的电流信号进行采样和放大处理，并输出至所述子控电路的精密采样电路； 连接子控电路，用于所述子单元与主单元之间进行RS485通讯的第一 RS485接口电路； 所述主单元包括: 通过RS485总线连接所述子单元，用于所述主单元与子单元之间进行RS485通讯的第二 RS485接口电路； 连接第二 RS485接口电路的主控电路。
2.根据权利要求1所述的一种接地电阻精密监测电路结构，其特征在于还包括后台系统；所述主单元还包括连接主控电路和后台系统的CAN接口电路、以太网接口电路和第三RS485接口电路；所述主控电路通过CAN接口电路、以太网接口电路或第三RS485接口电路与后台系统进行通讯。
3.根据权利要求1所述的一种接地电阻精密监测电路结构，其特征在于所述精密电源电路包括恒定电压产生电路，该恒定电压产生电路具备输入预设电压的第一输入端和第二输入端，以及输出恒定电压的第一输出端和第二输出端，还具备NPN晶体管Q1、上拉电阻R29、稳压二极管Dl、二极管D3、高精度运算放大器U8、可控精密稳压源UlO、精密电容C28、精密电阻R31、精密电阻R41、精密电阻R42、精密电容C35和精密电容C25 ； 所述上拉电阻R29 —端连接所述NPN晶体管Ql的集电极和第一输入端，另一端连接所述NPN晶体管Ql的基极；所述稳压二极管Dl和所述二极管D3相互串联接在NPN晶体管Ql的基极与所述高精度运算放大器U8输出端之间；所述可控精密稳压源UlO的阴极与参考极直接连接，并通过精密电阻R31连接至所述NPN晶体管Ql的发射极和第一输出端；所述精密电阻R41和精密电阻R42相互串联构成分压支路接在所述第一输出端和第二输出端之间；所述精密电容C35和精密电容C25均并联在所述分压支路两端；所述高精度运算放大器U8的反相输入端与精密电阻R41和精密电阻R42的相接点相连接，并通过精密电容C28连接至所述NPN晶体管Ql的发射极和第一输出端；所述高精度运算放大器U8的同相输入端与所述可控精密稳压源UlO的阴极相连接；所述可控精密稳压源UlO的阳极与第二输入端、第二输出端和所述高精度运算放大器U8的接地端相连接。
4.根据权利要求1所述的一种接地电阻精密监测电路结构，其特征在于所述精密电源电路给所述精密采样电路提供工作电源；所述精密采样电路包括: 连接响应线圈，能够切换用于电流采样的不同匹配电阻的匹配电阻选择电路； 连接匹配电阻选择电路，用于对采样的电流信号进行放大处理的第一放大电路、第二放大电路和第三放大电路。
5.根据权利要求4所述的一种接地电阻精密监测电路结构，其特征在于所述匹配电阻选择电路包括至少两个电路结构相同的匹配电阻设定支路；其中一匹配电阻设定支路包括精密电阻R80、精密电阻R74、精密电容C17、PNP晶体管Q10、NPN晶体管Q5、二极管D5、继电器K2和匹配电阻R83 ;所述精密电阻R74和精密电容C17相互并联接在所述PNP晶体管QlO的基极和发射极之间；所述PNP晶体管QlO的基极连接所述精密电阻R80 —端；所述PNP晶体管QlO的集电极连接所述NPN晶体管Q5的基极构成异极型达林顿管；所述NPN晶体管Q5的集电极连接所述继电器K2的线圈一端，并通过二极管D5连接至电源VCC ;所述继电器K2的线圈另一端以及所述NPN晶体管Q5的发射极均接地；所述继电器K2的公共触点通过匹配电阻R83接地；所述继电器K2的常开触点与所述响应线圈和所述第一放大电路相连接。
6.根据权利要 求4所述的一种接地电阻精密监测电路结构，其特征在于第二放大电路包括: 精密电容C41、精密电阻R8、精密电阻R61、精密电阻R62、精密电阻R64、精密电阻R65、精密电阻R66、高精度运算放大器UP4、精密电容C42和低导通电阻模拟多路复用器U12 ;所述精密电容C41与所述精密电阻R61相互串联接在所述第一放大电路和所述高精度运算放大器UP4的反相输入端之间；所述高精度运算放大器UP4的反相输入端通过精密电阻R62连接至所述低导通电阻模拟多路复用器U12的引脚SI，通过精密电阻R64连接至所述低导通电阻模拟多路复用器U12的引脚S2，通过精密电阻R65连接至所述低导通电阻模拟多路复用器U12的引脚S3，以及通过精密电阻R66连接至所述低导通电阻模拟多路复用器U12的引脚S4 ;所述低导通电阻模拟多路复用器U12的引脚AO和引脚Al连接所述子控电路；所述低导通电阻模拟多路复用器U12的引脚D连接所述高精度运算放大器UP4的输出端；所述高精度运算放大器UP4的输出端通过所述精密电容C42连接至第三放大电路。
7.根据权利要求1所述的一种接地电阻精密监测电路结构，其特征在于所述激励线圈和所述响应线圈分别通过浇注封装在壳体内形成密封防爆结构。
8.根据权利要求1所述的一种接地电阻精密监测电路结构，其特征在于所述精密电源电路给所述激励线圈驱动电路提供工作电源，所述激励线圈驱动电路包括用于接收所述恒定频率脉冲信号的第四放大电路和连接第四放大电路的推挽功率放大电路； 所述推挽功率放大电路包括高精度运算放大器UP2、精密电阻R48、精密电阻R49、精密电阻R50、精密电阻R51、精密电阻R52、精密电阻R53、PNP晶体管Q8和NPN晶体管Q9 ;所述高精度运算放大器UP2的同相输入端连接所述第四放大电路输出端；所述高精度运算放大器UP2的反相输入端通过精密电阻R48接地，并通过精密电阻R49连接激励线圈；所述高精度运算放大器UP2的输出端连接所述PNP晶体管Q8和NPN晶体管Q9的基极；所述精密电阻R52连接在所述PNP晶体管Q8的基极和集电极之间；所述精密电阻R53连接在所述NPN晶体管Q9的基极和集电极之间；所述PNP晶体管Q8的发射极通过精密电阻R50连接激励线圈；所述NPN晶体管Q9的发射极通过精密电阻R51连接激励线圈。
9.根据权利要求1所述的一种接地电阻精密监测电路结构，其特征在于所述主单元还包括连接主控电路的继电器输出电路，该继电器输出电路包括至少一个继电器输出支路，该继电器输出支路包括精密电阻R36、精密电阻R30、精密电容C21、PNP晶体管Q2、NPN晶体管Q4、二极管D4和继电器Kl ;所述PNP晶体管Q2的基极连接所述精密电阻R36 —端；所述精密电阻R30与所述精密电容C21相互并联接在所述PNP晶体管Q2的基极和发射极之间；所述PNP晶体管Q2的集电极与所述NPN晶体管Q4的基极相连接构成异极型达林顿管；所述NPN晶体管Q4的集电极通过二极管D4连接电源VCC，所述PNP晶体管Q2的发射极连接至电源VCC ;所述二极管D4与继电器Kl的线圈相并联。
10.根据权利要求5所述的一种 接地电阻精密监测电路结构，其特征在于所述匹配电阻R83采用精密电阻。
【文档编号】G01R27/20GK203759129SQ201420185932
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年4月16日 优先权日:2014年4月16日
【发明者】王运才, 杨家竣, 徐承深 申请人:北京奥泰隆石油化工物资有限公司, 杨家竣, 徐承深