本发明涉及电气控制技术领域，具体涉及一种自适应宽范围直流电源输出短路保护装置。
背景技术：
很多电气设备上所用的负载都需要电压驱动，在设备元器件安装初期调试时或设备维护过程中出现误接线时，经常会出现负载短路现象；还有高校学生特别是电气自动化专业、机电一体化专业的学生在做实验时，不可避免的会发生负载短路现象，在负载短路时，轻则跳闸，重则发生熔断器爆炸，伴随熔断器损坏所发出的烟雾及爆炸声，会使诸多学生对电气控制线路或编程控制系统功能调试有畏惧心理，这则影响学生实践能力和创新能力的提高。同时，由于负载的短路，极可能使电源和用电元器件或设备损坏。目前，虽然市场上已有相关电源短路保护装置，但由于其价格高、维修不便、电源保护等级单一等缺陷而得不到广泛应用。如专利号zl2016208805022一种实验室交直流电源短路保护装置，其所有继电器线圈额定电压只能为常用的同一电压等级，对非常用电压等级的电源起不到短路保护作用。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种自适应宽范围直流电源输出短路保护装置，本发明不但有效解决了现有电气设备在接线过程中，容易发生负载短路使电源和用电元器件或设备损坏的问题，而且有效解决了现有直流电源短路保护装置只能为常用的同一电压等级，对非常用电压等级的电源起不到短路保护作用的问题。
本发明通过以下技术方案实现：
一种自适应宽范围直流电源输出短路保护装置，其特征在于：所述短路保护装置包括外部直流电源（1）、短路保护电路、起保断电路、中间继电器线圈及互锁电路、直流负载（22）；所述保护电路包括熔断器fu（2）和热敏电阻ptcrt（3），熔断器fu（2）输入端与外部直流电源（1）正极性相连，熔断器fu（2）输出端与热敏电阻ptcrt（3）输入端相连；所述起保断电路包括断开按钮sb1（4）、起用按钮sb2（5）和保持电路（6），所述保持电路（6）由多个中间继电器常开触点组成，断开按钮sb1（4）输入端与热敏电阻ptcrt（3）输出端相连，输出端与起用按钮sb2（5）输入端相连，中间继电器常开触点组与起用按钮sb2（5）相并联；所述中间继电器线圈及互锁电路由多个中间继电器线圈及其常闭触点组成，中间继电器的常闭触点起互锁作用。
本发明进一步技术改进方案是：
所述中间继电器包括直流48v中间继电器、直流36v中间继电器、直流24v中间继电器、直流12v中间继电器、直流9v中间继电器、直流6v中间继电器。
本发明进一步技术改进方案是：
所述热敏电阻ptcrt（3）的阻值在负载正常工作时很小，不影响直流负载（22）正常工作，当直流负载（22）短路时，阻值会随着线路的电流大小而迅速变大，从而起到保护熔断器fu（2）和外部直流电源（1）的作用。
本发明进一步技术改进方案是：
所述起保断电路当短路保护装置与外部直流电源（1）和直流负载（22）连接后，按下起用按钮sb2（5），中间继电器线圈及互锁电路中有一中间继电器线圈得电，在其常开触点组中的相应常开触点闭合实现自锁，从而给与之相连的直流负载（22）持续供电；按下断开按钮sb1（4）可使直流负载（22）切断供电电源。
本发明进一步技术改进方案是：
所述中间继电器线圈及互锁电路中若高电压等级中间继电器线圈得电后，用其常闭触点使比此电压等级低的所有中间继电器线圈均不能得电；若低电压等级中间继电器线圈得电后，用其常闭触点使比此电压等级高两个等级及以上的所有中间继电器线圈均不能得电。
本发明进一步技术改进方案是：
所述短路保护装置所用元器件可安装在印制电路板上，或者通过导线连接。
本发明进一步技术改进方案是：
所述中间继电器均为带灯4常开4常闭小型电磁式继电器。
本发明与现有技术相比，具有以下明显优点：
一、本发明利用中间继电器线圈在一定的欠压和过压范围内能正常工作的特性，实现较宽范围内可连续变化的直流电源短路保护作用。
二、本发明能适合较多电压等级的负载（直流5～50v，交流380v、220v、110v、36v等），范围宽，通用性强。
三、本发明短路保护装置应用范围广（如车用气瓶水压检测设备、各种液压成形注塑设备等），防止在设备使用过程中，某负载发生短路时，对其所提供的电源起保护作用。
四、本发明短路保护装置所用电气元器件数量少、价格低，而且可拆卸，便于维护安装，元器件还可重复使用。
附图说明
图1为本发明控制电路原理图。
具体实施方式
如图1所示，本发明短路保护装置包括外部直流电源1、短路保护电路、起保断电路、中间继电器线圈及互锁电路、直流负载22，保护电路包括熔断器fu2和热敏电阻ptcrt3，熔断器fu2输入端与外部直流电源正极性相连，熔断器fu2输出端与热敏电阻ptcrt3输入端相连，所述起保断电路包括断开按钮sb14、起用按钮sb25和保持电路6，所述保持电路6由多个中间继电器常开触点组成，断开按钮sb14输入端与热敏电阻ptcrt3输出端相连，断开按钮sb14输出端与起用按钮sb25输入端相连，中间继电器常开触点组与起用按钮sb25相并联，所述中间继电器线圈及互锁电路包括直流48v中间继电器线圈、直流36v中间继电器线圈、直流24v中间继电器线圈、直流12v中间继电器线圈、直流9v中间继电器线圈、直流6v中间继电器线圈及它们的常闭触点，中间继电器的常闭触点起互锁作用，所述热敏电阻ptcrt3其阻值在直流负载正常工作时很小，不影响直流负载正常工作，当直流负载短路时，其阻值会随着线路的电流大小而迅速变大，从而起动保护熔断器fu2和外部直流电源1的作用；所述起保断电路当短路保护装置与外部直流电源1和直流负载22连接后，按下起用按钮sb25，中间继电器线圈及互锁电路中有一中间继电器线圈得电，在其常开触点组中的相应常开触点闭合实现自锁，从而给与之相连的直流负载22持续供电；按下断开按钮sb14可使直流负载切断供电电源；所述中间继电器线圈及互锁电路中高电压等级中间继电器线圈得电后，用其常闭触点使比此电压等级低的所有中间继电器线圈均不能得电，低电压等级中间继电器线圈得电后，用其常闭触点使比此电压等级高两个等级及以上的所有中间继电器线圈均不能得电；所述中间继电器均使用带灯4常开4常闭小型电磁式继电器，可通过指示灯的亮灭判断是否给直接负载3供电及直流外部电源1的供电电压值范围；所述短路保护装置所用元器件既可安装在印制电路板上，亦可随用随连接。若使用者不知道直流负载电压范围，可将上述中间继电器全部使用，若知其具体电压等级，可只用一个相应电压等级的中间继电器，并用跳线帽将与此中间继电器线圈进线端相连的所有较高电压等级中间继电器的常闭触点短接，用跳线帽将与此中间继电器线圈出线端相连的所有较低电压等级中间继电器的常闭触点短接，所述短路保护装置所用直流中间继电器，可将其线圈换成交流中间继电器，如ac380v、ac220v、ac110v、ac36v等，实现对交流电源短路输出的保护。
结合图1简述本发明的工作原理：
本短路保护装置是利用中间继电器动作电压为额定电压70～125%的继电特性实现在中间继电器额定电压附近小范围的连续输出电压值，利用不同电压等级中间继电器的组合，实现直流5～50v宽范围的输出电压值或几个固定交流电压等级（交流380v、220v、110v、36v等）的输出电压值。
当使用者将短路保护装置与外部直流电源1和直流负载22相连接后，按下起用按钮sb25，根据外部直流电源1提供的电压值，相应的中间继电器线圈得电，通过继电器的常开和常闭触点的动作，给直流负载22供电。如外部直流电源1电压值为10v，则额定线圈电压为12v的中间继电器ka4线圈14得电，其常闭触点15断开，使中间继电器ka5和ka6的线圈17和20不能得电，同时，中间继电器的常闭触点16也断开，使得中间继电器ka1和ka2的线圈7和9也不能得电，此时中间继电器ka4在继电器常开触点组6中的常开触点闭合，给直流负载22持续提供工作电压。当直流负载22发生短路时，中间继电器线圈及互锁电路中电压值为0，此时中间继电器组中的已得电的那个中间继电器线圈失电，其常开触点复位，使得直流负载22与外部直流电源1相分断，起到保护电源和负载的目的。在短路发生瞬间，由于短路电流比较大，若不增设ptc热敏电阻rt3，定会损坏外部直流电源1（除非外部直流电源自身具备短路输出保护功能）。断开按钮sb14便于使用者在调试线路功能过程中断开外部直流电源1与直流负载22用，起到安全之功效。熔断器fu2是进一步保护在直流负载22发生短路瞬间，短路保护装置中有元器件损坏情况下，保护外部直流电源1之功用。
若直流负载22为常用电压等级的负载，如直流48v、36v、24v、12v、9v、6v等，可直接使用相应电压等级的1个中间继电器便可（5v的直流负载22可使用电压等级为6v的中间继电器），这时需要将其他中间继电器的常闭触点短接来使得电路正常工作。如直流负载22的工作电压为直流24v，此时只需额定电压为直流24v的中间继电器ka3，用跳线帽将额定电压高于24v的所有中间继电器ka1和ka2与其线圈7和9进线端相连的常闭触点8和10相短接，用跳线帽将额定电压低于24v的所有中间继电器ka4、ka5和ka6与其线圈14、17和20出线端相连的常闭触点16、19和21相短接，这可按下起用按钮sb25，可对直流24v的负载进行供电。
如果负载为交流常用电压等级的负载，如交流380v、交流2200v、交流110v、交流36v等，这时可将短路保护装置上的所有直流中间继电器全部拔下（底接插座保持不动），换成相应电压等级的交流中间继电器，并用上述方法将相应常闭触点用跳线帽短接便可。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。