一种软件硬件双重过压报警电路的制作方法

本实用新型属于输配电系统中的过电压保护的技术领域，特别是涉及一种软件硬件双重过压报警电路。

背景技术：

传统过电压保护装置里的过压报警电路采取的都是通过ad采样，再将经过软件处理的方式来给出报警信号，此种方式很难避免出现软件故障时告警信号不能给出的问题，在出现过压情况却不能及时给出报警信号，此时系统存在着很大的安全隐患。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种软件硬件双重过压报警电路，解决软件故障时告警信号不能给出，在出现过压情况却不能及时给出报警信号，导致系统存在着很大安全隐患的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种软件硬件双重过压报警电路

包括信号输出继电器hkj2，所述信号输出继电器hkj2由继电器hkj1控制三极管q2和单片机cpu控制三极管q3共同驱动；

运放u2通过比较正、负端电压输出高低电平信号，控制三级管q1驱动继电器hkj1，运放u1搭建的电压跟随电路输出信号通过电阻r5连接到运放u2正端，电阻r7和电阻r8组成的分压电路连接到运放u2负端；

单片机cpu通过采样芯片ad获取电压数字量，采样芯片ad通过电阻r6连接到电压跟随电路的运放u1输出端；

电压跟随电路运放u1正端连接电流型电压互感器pt，电流型电压互感器pt原边串联电阻r1将电压信号转换成电流信号，副边串联电阻r2电流电压信号，电压信号通过电阻r3、r4，电容c1、c2组成的滤波电路连接到运放u1正端。

进一步地，软件硬件双重过压报警电路，继电器hkj1输出端通过电阻r13连接到三极管q1集级。

进一步地，软件硬件双重过压报警电路，双刀双切按钮k1，一组开关并联在r11两端，一组开关连接5v电压信号串联电阻r15，由r15连接到单片机cpu。

进一步地，软件硬件双重过压报警电路，采样芯片ad输入端并联二极管d1到5v电路、并联二极管d2到-5v电路。

本实用新型具有以下有益效果：

本电路设计含电压信号采集电路，单片机处理单元，电压比较电路以及报警信号输出电路。电压输入端经过特定值电阻转换成电流信号后，由电流型电压互感器在副边以电流信号输出，电流信号通过电阻转换成电压信号，该电压信号通过二阶rc滤波电路和电压跟随电路同时提供给软件运算单元(ad采样+单片机运算)和电压比较电路，硬件电压比较电路输出信号通过高电平保持电路保持过压报警状态，直至按下复位按钮，软件运算单元直接由软件输出持续高电平保持过电压报警状态，直至按下复位按钮，上述两种电路是以三级管控制报警继电器的方式共同实现继电器报警信号的输出。本电路设计过压故障的判断是由软件运算单元和硬件电压比较电路独立完成的，在软件运算部分出现死机或其他故障的情况下，过压故障还可以由硬件电路直接判断并给出报警信号，最大程度的减少了因软件故障导致的安全隐患，保证了软件故障排除前的安全运行。

当然，实施本实用新型的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1：整体电路原理图。

图2：电压转换电路。

图3：软件采集电路。

图4：硬件电压比较电路。

图5：告警信号输出电路。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

信号输出继电器hkj2，三极管q2、单片机cpu、三极管q3、运放u2、三级管q1、继电器hkj1、运放u1、电阻r5、电阻r7、电阻r8、采样芯片ad、电阻r6、运放u1、电流型电压互感器pt、电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电容c1、电容c2、电阻r13、双刀双切按钮k1，电阻r11、电阻r15，二极管d1、二极管d2。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

如图1-5所示：一种软件硬件双重过压报警电路

包括信号输出继电器hkj2，所述信号输出继电器hkj2由继电器hkj1控制三极管q2和单片机cpu控制三极管q3共同驱动；

运放u2通过比较正、负端电压输出高低电平信号，控制三级管q1驱动继电器hkj1，运放u1搭建的电压跟随电路输出信号通过电阻r5连接到运放u2正端，电阻r7和电阻r8组成的分压电路连接到运放u2负端；

单片机cpu通过采样芯片ad获取电压数字量，采样芯片ad通过电阻r6连接到电压跟随电路的运放u1输出端；

电压跟随电路运放u1正端连接电流型电压互感器pt，电流型电压互感器pt原边串联电阻r1将电压信号转换成电流信号，副边串联电阻r2电流电压信号，电压信号通过电阻r3、r4，电容c1、c2组成的滤波电路连接到运放u1正端。

继电器hkj1输出端通过电阻r13连接到三极管q1集级。

双刀双切按钮k1，一组开关并联在r11两端，一组开关连接5v电压信号串联电阻r15，由r15连接到单片机cpu。

采样芯片ad输入端并联二极管d1到5v电路、并联二极管d2到-5v电路。

在软件电压采集电路的基础上加入由硬件完成的电压比较电路，该电路不影响软件电压采集电路的正常运行，且能独立完成过电压告警的功能。本方案电路包含了电压转换电路、软件采集电路、硬件电压比较电路和告警信号输出电路。

电压转换电路：输入电压经过电阻r1转换成电流信号后，由电流型电压互感器在副边以电流信号输出，电流信号通过电阻r2转换成电压信号，该电压信号通过二阶rc滤波电路和电压跟随电路同时提供给软件运算单元(ad采样+单片机运算)和电压比较电路。

软件采集电路：电压跟随器输出的电压信号经过r6接到ad模块输入口，ad模块输入口前端通过二极管d1、d2钳制电压信号，保护ad模块，ad模块数据传至单片机，经过单片机处理后给出信号至告警信号输出电路。

硬件电压比较电路：电压跟随器输出的电压信号经过r5接到运放正端，运放负端是由r7、r8构成的分压电路，可根据需要调节电阻值，运放输出端将电压比较结果以高低电平信号接至警信号输出电路。

告警信号输出电路：硬件电压比较电路的输出信号接到由三极管q1和继电器1组成的一个高电平保持电路，继电器1和软件采集电路输出信号分别接到三极管q2、q3的基极，通过三极管共同控制继电器2输出，双刀双切开关k1为故障复位开关，一组开关给单片机提供了一个高电平信号，使单片机完成过压报警复位，另一组开关将q1基极拉低断开继电器1，完成硬件报警信号的复位。

下面通过模拟方式解释本方案的具体工作工程。

电压转换电路：如图2所示，输入电压uin经过电阻r1转换成电流信号，电流信号通过电流型电压互感器原边，通过互感器等比产生的电流信号从副边输出，副边电流信号通过电阻r2转换成电压信号，该电压信号通过二阶rc滤波电路和电压跟随电路输出，最终的输出电压uout＝(r2/r1)*uin。

软件采集电路：如图3所示，电压信号经过r6接到ad模块输入口，ad模块输入口前端通过二极管d1、d2钳制电压信号，保护ad模块，ad模块数据传至单片机，经过单片机处理后给出高低电平信号。

硬件电压比较电路：如图4所示，电压信号经过r5接到运放正端，运放负端是由r7、r8构成的分压电路，可根据需要调节电阻值，运放输出端将电压比较结果以高低电平信号接至警信号输出电路。

告警信号输出电路：硬件电压比较电路的输出信号接到由三极管q1和继电器1组成的一个高电平保持电路，当r10前端输入高电平时q1导通，继电器1吸合，继电器1除了控制三极管q2还反馈给q1基极高电平信号，此时r10前端不管为高电平或是低电平q1基极都是高电平信号，q1持续导通继电器1持续输出高电平，当复位开关k1按下时q1基极被拉低，q1断开，继电器断开，完成硬件告警的复位，软件采集电路输出信号分别接到三极管q3的基极，通过三极管共同控制继电器2输出，继电器线圈反向并联的二极管d3、d4能够抑制继电器线圈因为电流变化引起的高电压，保护电路中的元器件不被损坏。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。