一种井下充填管路参数监测电源保护电路的制作方法

1.本实用新型涉及电源保护技术领域，尤其涉及一种井下充填管路参数监测电源保护电路。


背景技术：

2.智慧充填系统需对井下充填管路压力等参数进行实时监测，由于矿山井下供电电压受到井下大负荷设备影响，电压波动较大，而充填管路参数监测传感器对电压稳定性要求较高，当电压出现较大波动时会损坏监测设备。现亟需对系统供电电源实施过压欠压保护策略，使系统电压稳定在ac220
±
20v范围内，超出此范围时切断充填管路监测电源，以保护系统后级电路。


技术实现要素：

3.本实用新型提出了一种井下充填管路参数监测电源保护电路，其目的是：使系统电压稳定在设定范围内，超出设定范围时切断充填管路监测电源，以保护系统后级电路。
4.本实用新型技术方案如下：
5.一种井下充填管路参数监测电源保护电路，包括整流稳压电路、电压比较判断电路和电源投切控制电路，所述整流稳压电路的输入端与交流电源输入端相连接，整流稳压电路的一级输出端与所述电压比较判断电路的输入端相连接，电压比较判断电路的输出端与所述电源投切控制电路的控制端相连接，电源投切控制电路的输入端与整流稳压电路的二级输出端相连接，电源投切控制电路的输出端与系统后级电路相连接，所述电源投切控制电路用于根据所述电压比较判断电路的输出电压控制所述系统后级电路的通断。
6.进一步地，所述电压比较判断电路包括可变电阻r1、电压比较器 n1、电压比较器n2和与非逻辑比较器a1，所述电阻r1的两个连接端与所述电压比较判断电路的输入端相连接，电阻r1的滑动端连接于电压比较器n1的负输入端和电压比较器n2的正输入端，电压比较器n1的正输入端与可变电阻r2的滑动端相连接，可变电阻r2的两个连接端分别与12v直流电源输入端和接地端相连接，电压比较器n2 的负输入端通过电阻r3与所述12v直流电源输入端相连接，电压比较器n2的负输入端还通过电阻r4与接地端相连接，电压比较器n1 和电压比较器n2的电源端与vcc直流电源输入端相连接，电压比较器n1的输出端通过上拉电阻r5与vcc直流电源输入端相连接，电压比较器n1的输出端和电压比较器n2的输出端与所述与非逻辑比较器a1的输入端相连接，与非逻辑比较器a1的输出端作为所述电压比较判断电路的输出端。
7.进一步地，所述电压比较判断电路还包括电压比较驱动电路，所述电压比较驱动电路包括第二三端稳压器，所述第二三端稳压器的输入端与所述整流稳压电路的二级输出端相连接，第二三端稳压器的输出端与所述与非逻辑比较器a1的电源端相连接，第二三端稳压器的接地端与电源接地端gnd相连接。
8.进一步地，所述电源投切控制电路包括电阻r7、三极管q1、稳压二极管d6和继电器
j1，稳压二极管d6和继电器j1的线圈并联后一端与所述电源投切控制电路的输入端相连接，稳压二极管d6和继电器j1的线圈的另一并联端与三极管q1的集电极相连接，稳压二极管d6的电流导通方向为由三极管q1的集电极指向所述电源投切控制电路的输入端，三极管q1的基极与电阻r7的一端相连接，电阻r7 的另一端与所述电源投切控制电路的控制端相连接，三极管q1的发射极与电源接地端gnd相连接，继电器j1的常闭触点连接于所述电源投切控制电路的输出端。
9.进一步地，所述整流稳压电路包括变压器、单相整流桥d1和第一三端稳压器，所述变压器的两个初级线圈与所述整流稳压电路的输入端相连接，变压器的两个次级线圈与所述单相整流桥d1的两个桥臂相连接，单相整流桥d1的正输出端与所述第一三端稳压器的输入端相连接，单向整流桥d1的负输出端和第一三端稳压器的接地端均与电源接地端gnd相连接，单相整流桥d1的正输出端和负输出端之间连接有电容c1，单相整流桥d1的正输出端和负输出端作为所述整流稳压电路的一级输出端，第一三端稳压器的输出端作为所述整流稳压电路的二级输出端。
10.进一步地，所述电源保护电路还包括报警电路，所述报警电路包括电阻r6和发光二极管d5，电阻r6的一端与所述电压比较判断电路的输出端相连接，电阻r6的另一端与发光二极管d5的阳极相连接，发光二极管d5的阴极与电源接地端gnd相连接。
11.相对于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：
12.(1)电压比较判断电路通过电压比较和与非逻辑判断输入电压范围，电源电压低于200v或者高于240v时，电源投切控制电路通过控制三极管q1导通使继电器j1动作，切除电源，从而使得井下充填管路监测设备电源稳定在交流220
±
20v，实现了保护后续电路的目的；
13.(2)通过改变电压比较判断电路中可变电阻器r1和r2的触头位置、调整r3和r4的比值，可改变电路的稳定电压范围，提高了电源保护电路使用的灵活性；
14.(3)电源投切控制电路利用稳压二极管d6稳定继电器电源为 dc12v，提高了电路的稳定性；
15.(4)本电路器件成本低，体积小，响应速度快，电路器件少，结构简单，可靠性高。
附图说明
16.图1为本实用新型的电路结构示意图。
具体实施方式
17.下面结合附图详细说明本实用新型的技术方案：
18.如图1，一种井下充填管路参数监测电源保护电路，包括整流稳压电路1、电压比较判断电路2和电源投切控制电路4，所述整流稳压电路1的输入端与ac220v交流电源输入端相连接，整流稳压电路 1的一级输出端与所述电压比较判断电路2的输入端相连接，电压比较判断电路2的输出端与所述电源投切控制电路4的控制端相连接，电源投切控制电路4的输入端与整流稳压电路1的二级输出端相连接，电源投切控制电路4的输出端与系统后级电路相连接，所述电源投切控制电路4用于根据所述电压比较判断电路2的输出电压控制所述系统后级电路的通断。
19.所述整流稳压电路1包括变压器、单相整流桥d1和第一三端稳压器，所述第一三端稳压器的型号为w7812。所述变压器的两个初级线圈与所述整流稳压电路1的输入端相连接，变压器的两个次级线圈与所述单相整流桥d1的两个桥臂相连接，单相整流桥d1的正输出端与所述第一三端稳压器的输入端相连接，单向整流桥d1的负输出端和第一三端稳压器的接地端均与电源接地端gnd相连接，单相整流桥 d1的正输出端和负输出端之间连接有电容c1，单相整流桥d1的正输出端和负输出端作为所述整流稳压电路1的一级输出端，第一三端稳压器的输出端作为所述整流稳压电路1的二级输出端。所述整流稳压电路1通过降压变压器使输入电压稳定在ac15v左右，经过滤波和稳压作用使输出电压维持在dc12v。
20.所述电压比较判断电路2包括可变电阻r1、电压比较器n1、电压比较器n2和与非逻辑比较器a1，与非逻辑比较器a1的型号为 74ls00。所述电阻r1的两个连接端与所述电压比较判断电路2的输入端相连接，电阻r1的滑动端连接于电压比较器n1的负输入端和电压比较器n2的正输入端，电压比较器n1的正输入端与可变电阻r2 的滑动端相连接，可变电阻r2的两个连接端分别与12v直流电源输入端和接地端相连接，电压比较器n2的负输入端通过电阻r3与所述 12v直流电源输入端相连接，电压比较器n2的负输入端还通过电阻 r4与接地端相连接，电压比较器n1和电压比较器n2的电源端与vcc 直流电源输入端相连接，电压比较器n1的输出端通过上拉电阻r5与 vcc直流电源输入端相连接，电压比较器n1的输出端和电压比较器 n2的输出端与所述与非逻辑比较器a1的输入端相连接，与非逻辑比较器a1的输出端作为所述电压比较判断电路2的输出端。
21.电压比较器n1和电压比较器n2组成窗口电压比较器，窗口电压比较器的参考电压为+12v，参考比较电压上限u2＝12*r2*k2，k2为电阻r2的比例系数，比较电压下限u3＝12*r4/(r3+r4)。与非逻辑比较器a1输入高电平逻辑最小电压2v，输入低电平逻辑最大电压0.8v，输入同时为1时输出为0，输入同时为0时输出为1。
22.窗口电压比较器采样电阻电压u1可由下式表示，其中k为电阻 r1比例系数，u2为变压器二次侧电压：
[0023][0024]
其中k取值0.5，取系统电压有效值进行计算说明。系统电压 220v时u1＝0.9
×
15
×
0.5
×
0.707＝4.77v；系统电压200v时对应比较电压为4.3v，比较采样电阻比值为r3/r4＝77/43，即得到比较电压下限u3为4.3v；系统电压240v时，对应比较电压上限5.2v，比较采样电阻r2触头位于5.2/12位置处，即得到比较电压上限u2。
[0025]
当采样电压值位于u2和u3之间时，比较器输出高电平，此时与非逻辑比较器a1引脚3输出低电平；当采样电压值位于u2和u3之外时，比较器输出低电平，此时与非逻辑比较器a1引脚3输出高电平。
[0026]
通过改变电压比较判断电路2中可变电阻器r1和r2的触头位置、调整r3和r4的比值，可改变电路的稳定电压范围，提高电源保护电路使用的灵活性。
[0027]
进一步地，所述电压比较判断电路2还包括电压比较驱动电路3，所述电压比较驱动电路3包括第二三端稳压器，所述第二三端稳压器的输入端与所述整流稳压电路1的二级输出端相连接，第二三端稳压器的输出端与所述与非逻辑比较器a1的电源端(引脚14)相连接，第二三端稳压器的接地端与电源接地端gnd相连接。所述第二三端稳压器的型号为
lm7805，将供电电压由dc12v变为dc5v，为与非逻辑比较器a1提供dc5v电源电压。
[0028]
所述电源投切控制电路4包括电阻r7、npn型三极管q1、稳压二极管d6和继电器j1，稳压二极管d6和继电器j1的线圈并联后一端与所述电源投切控制电路4的输入端相连接，稳压二极管d6和继电器j1的线圈的另一并联端与三极管q1的集电极相连接，稳压二极管d6的电流导通方向为由三极管q1的集电极指向所述电源投切控制电路4的输入端，三极管q1的基极与电阻r7的一端相连接，电阻 r7的另一端与所述电源投切控制电路4的控制端相连接，三极管q1 的发射极与电源接地端gnd相连接，继电器j1的常闭触点连接于所述电源投切控制电路4的输出端。
[0029]
根据稳压二极管伏安特性，稳压二极管d6工作在反向击穿状态，此时稳压二极管d6两端电压将不会随系统电压升高而升高，稳压二极管d6两端电压维持稳定，继电器j1的dc12v线圈与稳压二极管d6并联，其端电压为稳压二极管端电压，由此实现了继电器电源电压稳定在dc12v。
[0030]
当与非逻辑比较器a1引脚3有输出电压时，三极管q1基极和发射极形成电位差，三极管q1工作在导通状态，继电器j1的线圈得电，继电器j1的常闭触点断开，触点所串联的后续电路断开，从而实现对后续电路的欠压过压保护作用。
[0031]
进一步地，所述电源保护电路还包括报警电路5，所述报警电路 5包括电阻r6和发光二极管d5，电阻r6的一端与所述电压比较判断电路2的输出端相连接，电阻r6的另一端与发光二极管d5的阳极相连接，发光二极管d5的阴极与电源接地端gnd相连接。当与非逻辑比较器a1引脚3有输出电压时表明系统电压异常，发光二极管d5发光进行警示。