专利名称：直流负载监控器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及的是一种直流负载监控器，特别是一种能对工作状态和非工作状态的多种直流负载进行故障的自动检测、显示和控制的直流负载监控器。
直流负载监控器对于单刀单负载回路中的负载监控，一般较容易解决。对于负载较多的直流供电系统中，由于负载之间存在着机、电、声、光等方面的联系，必须使所有负载同时工作。如果其中一个负载损坏，其它负载可能仍在工作，但还会造成不良，甚至严重后果。对于这类多个并联的相关负载可以采用联动的多刀开关控制，这样每个负载之间相互隔离，可分别进行监示和控制。但联动的多刀开关体积大，触点多，开关结构复杂，致使成本增高，可靠性差。针对这个问题，后来改用单刀开关控制多个并联的相关负载，但由于各负载之间的电位无法进行隔离，给每个负载的监控工作带来一定的困难。
为了解决这个问题，专利90214138.4对被监示并联着的每个负载灯泡，在其前端分别串联一个硅整流管，使每两个灯泡在电位上进行隔离后，再进行监示。专利90226454.0不仅利用硅整流管隔离电位，还利用工作状态时，在其上产生的压降进行检测。这两种方法都能随时监示灯泡是否损坏，但串联了硅整流管后，又存在一些不足1、为使硅管能承受负载冷丝接通时的电流，必须适当增加硅管容量；2、硅管压降约为0.7伏，其能耗减弱了灯泡的亮度；3、灯泡工作电流较大时，硅管须加散热片；4、灯泡和导线由于某些人为或自然因素造成短路时，硅管因不能承受短路电流的冲击而损坏。因此，这种方法也不能用于监示直流电机这样的负载。
专利91217701采用干簧管磁性开关来进行监示，其触点导通的可靠性差，寿命短，特别对于使用在有很大振动和离心力的汽车、飞机这类交通工具上，可能使触点产生误动作。
本实用新型的目的是针对上述不足而提供一种既适合单刀控制并联的多个负载，又适合单刀控制单个负载的多种直流负载监控器。它能自动、准确、可靠地对不同类型的直流负载在工作和非工作时的故障进行检测、显示和控制。
本实用新型是以如下方式实现的直流负载监控器由外壳、指示面板，电路板组成。电路板上包括检测／隔离电路、比较门电路、稳压电源及显示，报警和控制电路。检测／隔离电路中传感器是由脉冲变压器、导通隔离二极管和脉冲发生器组成。脉冲变压器次级线圈一端接至电源开关，另一端经负载接地；脉冲变压器初级线圈一端接地，另一端与导通隔离二极管经负载接地的电路并联于A点。通过A点经一限流电阻与脉冲发生器相连接，作为脉冲变压器初级输出端A又连接至检测二极管的正级。通过传感器中的脉冲变压器、导通隔离二极管对负载在工作与非工作状态下正常和损坏两种状态所产生的不同电特性，使得由脉冲发生器流经限流电阻的电流或大、或小地变化，而在限流电阻两端上产生不同的电压降，同时A点也产生相应的电位输出，经检测、比较放大电路后的输出信号去进行显示、报警和控制，来实现对直流负载的监控。
非工作状态下负载正常时，由于负载与脉冲变压器的初级相并联，使得脉冲发生器流过限流电阻的电流增大，压降增大，相应A点电位降低，经检测，送比较门电路确认和放大，无任何输出。
非工作状态负载断路时由于脉冲变压器次级线圈的匝数大于或等于初级线圈的匝数，使次级电压大于或等于初级电压，且方向相反，二级管反置，切断了脉冲向其它并联负载流入的通路，限流电阻上压降减小，A点电位升高，经检测，送比较门电路确认和放大输出，使故障显示发光二极管亮，声报警，直至故障排除。
工作状态负载正常时由于脉冲变压器次级线圈匝数与负载电流的乘积大于或等于脉冲变压器的饱和磁场强度，脉冲变压器磁饱和，初级高频阻抗变得很小，限流电阻上压降增大，A点电位降低，经检测，送比较门电路确认放大后输出为地电位。工作状态负载正常的光显示电路，依靠负载电源开关控制供电，其发光二极管的接地端连接在比较门电路的输出端，此时发光二极管导通显示，表示工作状态下负载正常。
工作状态下负载损坏时脉冲变压器恢复正常工作，次级线圈阻抗增大至正常值，限流电阻压降减小，A点电位升高，经检测，送比较门电路确认放大后，其输出电压大于反应工作状态下负载正常的光显示电路中稳压二极管提供给发光二极管工作的电压，发光二极管熄灭，而故障显示二极管亮，声报警，控制部分切断有关负载电源。当切断电源是故障本身时，负载监示进入非工作状态负载损坏时的情况，故障显示、报警依然存在，直至故障排除。
工作状态下，无论负载正常，还是损坏，传感器中的导通隔离二极管均处于反置状态，阻隔了高频脉冲的通路，去掉它，脉冲变压器功能不变，所以对于仅用于工作状态下的直流负载监控器，其传感器可由脉冲变压器和脉冲发生器组成。
仅在工作状态下，对大、中型负载进行监控时，其负载电流较大，次级线圈匝数不到一匝，脉冲变压器铁心就可以达到磁饱和。鉴于这种情况，可采用负载导电母线穿过脉冲变压器作为次级线圈。
本实用新型与现有的直流监控器相比具有以下优点1、由于采用了脉冲变压器作为直流监控器的传感元件，不仅解决了对单刀控制的多个并联负载在电位上进行隔离监控的问题，更重要的是能承受大电流的冲击，而对许多大功率直流负载，如直流电机进行监控；工作不消耗电路的能量，稳定、可靠。
2、整个监控电路无触点，主要由集成块，脉冲变压器组成，无发热元件，能在工艺上进行灌封。因此耐震、防潮、工作可靠、寿命长。
3、可以方便地更改为仅作为工作状态下的监控器或仅作为非工作状态下的监控器，以适应各种不同的需要。
以下结合附图对本实用新型的实施例汽车电路监示器进行详细描述。
图1是本实用新型的电路原理图。
图2是本实用新型用于汽车电路监示器的结构示意图。
图3是图2的A－A剖视图。
图4是本实用新型用于汽车电路监示器时的负载接线图。
上述图中1－检测／隔离电路2－比较门电路3－稳压电源4－显示电路5－报警电路6－控制电路
7－外壳8－指示面板9－安装板10－电路板11－插座12－红绿指示灯汽车电路监示器是由外壳7、指示面板8、安装板9、电路板10和插座11组成。
指示面板8上有红绿指示灯12。
电路板10上包括检测／隔离电路1、比较门电路2、稳压电源3、显示电路4及报警电路5。
汽车电气负载连接见图4。其中P种接法有八路，分别监示汽车的八种对称灯；Q种接法有四路，分别监示汽车的雨刮电机和洗涤电机等。具体连接是这样的两个被监示的负载一端均接地，另一端通过插头座分别连至相应脉冲变压器次级线圈一端，而两次级线圈的另一端，按P种接法，并联接于电源控制开关；按Q种接法分别接至相对应的电源控制开关。
每个负载的监控电路按图1具体连接如下脉冲变压器B1的次级线圈W12的一端经操作开关K1与电源相接，另一端与被监示的负载N1串联后接地；脉冲变压器B1初级线圈W11的一端接地，另一端A经限流电阻R1与脉冲发生器X1相接，并通过导通隔离二极管D1、检测二极管D2分别输出接至N1的非接地端和电容C1、电阻R2并联的一端，电容C1，电阻R2的另一并联端接地。电容C1，电阻R2并联的非接地端又接至集成比较放大器IC1的同相输入端，集成比较放大器IC1的反相输入端接至与仪器内部稳压电源3相连的分压电路中两电阻R5和R6的公共端B点，集成比较放大器IC1的输出端F通过限流电阻R7接至故障显示发光二极管D8的正极，D8的负极接地，同时F接至报警电路5。在表示负载工作状态正常的光显示电路中，稳压管D4与电容C2并联，其一端接地，另一端M通过限流电阻R3，开关K1接至电源E，M端又通过二极管D3，电阻R4接至发光二极管D5的正极，D5的负极接至集成比较放大器IC1的输出端F。
汽车电路监示器中共用的脉冲发生器X1通过并联接于在其上的12个电阻(R1，R′1～R11′)分别接至对应的脉冲变压器的初级线圈的A点。
脉冲变压器B1次级线圈W12匝数应大于或等于初级线圈W11的匝数，次级线圈W12匝数与负载电流乘积大于或等于铁心的饱和磁场强度。
具体工作过程如下1、K1未合，负载为不工作状态。
N1如果正常，脉冲电压UI经R1－D1－N1－接地，使UA＜UB，UF＝0，此时仪器无任何输出，说明N1正常。
如果N1损坏，脉冲电压UI经D1－W12－接地的通路因次级W12电压≥初级W11电压，又被切断，所以C1充电使UA＞UB，UF约等于稳压电源的输出电压U，此时D8发红光，X2声报警。
2、K1合上，负载为工作状态。
N1正常时，因为E＞脉冲电压UI的峰值，D1被反置，而负载电流I导通后，使B1饱和，UA近似为零，UB＞UA，UF＝0。但R3、R4回路随K1合上被接通，UM通过D3－R4－D5－IC1－接地，使D5绿色灯发光，说明N1正常工作。
N1损坏时，因B1采用高频低剩磁材料，当N1没有电流流过时，B1又能恢复正常工作，因为D1被反置，C1充电，使UA＞UB，UF约等于稳压电源的输出电压U，且U＞UM，此时，D8发红光，X2声报警。
权利要求1.直流负载监控器包括外壳(7)、指示面板(8)和电路板(10)，电路板(10)上包括检测/隔离电路(1)、比较门电路(2)、显示电路(4)、声报警电路(5)、控制电路(6)及稳压电源(3)。其特征在于检测/隔离电路(1)中的传感器是由脉冲变压器B1，起导通隔离作用的二极管D1和脉冲发生器X1组成，脉冲变压器B1的次级线圈W12的一端通过负载N1接地，另一端与电源控制开关K1相连，脉冲变压器B1的初级线圈W11一端接地，另一端A与二极管D1的正极端相连，D1的负极端接至负载N1的非接地端，A点又通过限流电阻R1与脉冲发生器X1相连，作为脉冲信号的输出端A与检波二极管D2的正极端相连接。
2.根据权利要求1所述的监控器，其特征在于表示负载工作状态正常的光显示电路中，稳压管D4与电容C2并联，其一端接地，另一端M通过限流电阻R3、开关K1接至电源E，M端又通过二极管D3、电阻R4接至发光二极管D5的正极，D5的负极接至集成比较放大器IC1的输出端F。
3.根据权利要求1所述的监控器，其特征在于反应工作状态下负载情况的脉冲变压器B1次级线圈W12匝数与负载N1电流乘 积大于或等于脉冲变压器的饱和磁场强度，反应非工作状态负载情况的脉冲变压器次级线圈W12匝数大于或等于初级线圈W11的匝数。
4.根据权利要求1所述的监控器，其特征在于脉冲变压器B1的磁芯所用材料是高频低剩磁材料。
5.根据权利要求1所述的监控器，其特征在于，仅用于工作状态的监控器，其传感器是由脉冲变压器B1和脉冲发生器X1组成。
专利摘要本实用新型提供了一种能对工作状态和非工作状态的多种直流负载进行自动监控的装置。由检测、比较，显示和控制电路组成。检测电路采用脉冲变压器作为传感元件，来拾取负载故障触发信号，信号经电路处理后对负载实行监控。脉冲变压器不消耗负载电路能量，耐大电流冲击，采用该传感元件的监控器能对单刀控制的多个并联直流负载实行电位隔离进行监控，更适用于中、大功率直流负载的监控。工作稳定、可靠。
文档编号G01R19/145GK2151560SQ9320549
公开日1993年12月29日 申请日期1993年3月10日 优先权日1993年3月10日
发明者常嘉翔 申请人:常嘉翔