CN119253531A - 一种防强电压损坏的保护电路、方法及静电管理测试仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防强电压损坏的保护电路、方法及静电管理测试仪，属于电源保护电路技术领域，包括固态继电器、电压采集电路和电阻采集电路，固态继电器常闭接在电压采集电路的采集端上，固态继电器常开接在电阻采集电路的采集端上；电压采集电路包括直流电压测量电路和交流电压测量电路，其中，测量直流电压小于直流阈值电压或测量交流电压小于交流阈值电压时，向固态继电器发出切换信号，固态继电器切换闭合在电阻采集电路的采集端上，测量电阻值，并迅速切换回电压采集电路的采集端上；其中，测量直流电压大于等于直流阈值电压或测量交流电压大于等于交流阈值电压时，发出报警信号，固态继电器常闭接在电压采集电路的采集端上。

Description

一种防强电压损坏的保护电路、方法及静电管理测试仪

技术领域

本发明涉及电源保护电路技术领域，具体涉及一种防强电压损坏的保护电路、方法及静电管理测试仪。

背景技术

在工业生产中，静电会带来很严重的危害，比如静电会使粉尘吸附在设备上，影响粉末的过滤和输送；比如静电放电会造成电磁干扰，从而引起电子设备的故障和误动作，而在静电快速放电的过程中形成的电流会击穿电路和精密的电子元件，造成元件的老化损毁；又比如静电的能量虽然不大，但因其电压很高且易放电，出现静电火花，在化工生产中容易发生火灾。为此，在现有工业生产中部分企业会安装静电测试仪测量并消除工件所携带的静电，提高产品生产安全性。

工厂在静电管理时，会定期使用静电管理测试仪对物品性能进行点检，其中包含测试设备的接地电阻值、静电地线的电阻值、电源地线的电阻值等。在使用静电管理测试仪的电阻档位测试电阻时，工人有时会不小心插到220V交流高压上去，导致昂贵的精密仪器损坏，给工作带来中断等麻烦，也造成不必要的维修成本与维修时间。

因此，如何提供一种保护电路，能避免静电测试仪被强电压损坏，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

为此，本发明提供一种防强电压损坏的保护电路、方法及静电管理测试仪，以解决现有技术中由于电源电路插接错误而导致的高压导致测试仪损坏的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

根据本发明的第一方面，提供了一种防强电压损坏的保护电路，包括固态继电器、电压采集电路和电阻采集电路，所述固态继电器常闭接在所述电压采集电路的采集端上，所述固态继电器常开接在所述电阻采集电路的采集端上；

所述电压采集电路包括直流电压测量电路和交流电压测量电路，其中，所述直流电压测量电路中的测量直流电压小于直流阈值电压或所述交流电压测量电路中的测量交流电压小于交流阈值电压时，向所述固态继电器发出切换信号，所述固态继电器切换闭合在所述电阻采集电路的采集端上，测量所述电阻采集电路中电阻值，并迅速切换回所述电压采集电路的采集端上；

其中，所述直流电压测量电路中的测量直流电压大于等于直流阈值电压或所述交流电压测量电路中的测量交流电压大于等于交流阈值电压时，向所述固态继电器发出报警信号，所述固态继电器常闭接在所述电压采集电路的采集端上。

进一步的，所述固态继电器与所述电压采集电路之间还设有运算比较电路，其中，当所述固态继电器常闭接在所述电压采集电路的采集端上时，检测电流经过所述运算比较电路流入所述电压采集电路内。

进一步的，所述固态继电器与所述电阻采集电路之间还设有TVS双重保护电路，其中，当所述固态继电器切换闭合在所述电阻采集电路的采集端上时，检测电流经过所述TVS双重保护电路流入所述电阻采集电路内。

进一步的，所述运算比较电路包括比较器U1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8和电容C1，所述比较器U1的正输入端分别与所述电阻R1和电阻R2的一端连接，所述电阻R1的另一端与所述固态继电器Q1的常闭端连接，所述电阻R2的另一端接地，所述比较器U1的负输入端分别与所述电阻R3和电阻R4的一端连接，所述电阻R4的另一端与所述比较器U1的输出端连接，所述电阻R3的另一端接地，所述电阻R5和电阻R6串联连接在所述比较器U1的输出端上，并与所述直流电压测量电路的采集端相连，所述电阻R7、电阻R8和电容C1串联连接在所述比较器U1的输出端上，并与所述交流电压测量电路的采集端相连。

进一步的，所述TVS双重保护电路包括比较器U2、TVS二极管T1、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12和电阻R13，所述电阻R9的一端与所述固态继电器Q1的常开端连接，所述电阻R9的另一端分别与所述TVS二极管T1、电阻R10和电阻R11的一端连接，所述电阻R10的另一端输入第二参考电压V2，所述电阻R11的另一端与所述比较器U2的正输入端连接，所述电阻R12的一端与所述比较器U2的负输入端连接，所述TVS二极管T1和电阻R12的另一端接地，所述比较器U2的负输入端与所述电阻R13的一端连接，所述电阻R13的另一端与所述比较器U2的输出端连接，并与所述电阻采集电路的采集端相连。

进一步的，所述固态继电器Q1的正极与电阻R14的一端相连，所述电阻R14另一端输入第一参考电压V1，所述固态继电器Q1的负极接地。

根据本发明的第二方面，提供了一种防强电压损坏的保护方法，包括

判断电源电路中的电源为直流电源或交流电源；

基于所述电源电路中的电源为直流电源，获取所述直流电压测量电路中的测量直流电压；

如果所述直流电压测量电路中的测量直流电压小于直流阈值电压，则向所述固态继电器发出切换信号；

如果所述直流电压测量电路中的测量直流电压大于等于直流阈值电压，则向所述固态继电器发出报警信号；

基于所述电源电路中的电源为交流电源，获取所述交流电压测量电路中的测量交流电压；

如果所述交流电压测量电路中的测量交流电压小于交流阈值电压时，则向所述固态继电器发出切换信号；

如果所述交流电压测量电路中的测量交流电压大于等于交流阈值电压，则向所述固态继电器发出报警信号；

基于所述固态继电器接收到切换信号，所述固态继电器切换闭合在所述电阻采集电路的采集端上，测量所述电阻采集电路中电阻值，并迅速切换回所述电压采集电路的采集端上；

基于所述固态继电器接收到报警信号，所述固态继电器常闭接在所述电压采集电路的采集端上。

进一步的，基于所述固态继电器切换闭合在所述电阻采集电路的采集端上，如果所述电阻采集电路中的脉冲电压小于脉冲阈值电压，比较器U1的输出端输出低电平，则TVS二极管T1导通；如果所述电阻采集电路中的脉冲电压大于等于脉冲阈值电压，比较器U1的输出端输出高电平，则TVS二极管T1不导通。

根据本发明的第三方面，提供了一种静电管理测试仪，所述静电管理测试仪的红表笔与所述固态继电器连接，所述静电管理测试仪的黑表笔接地。

本发明具有如下优点：

本申请提供的保护电路包括固态继电器、电压采集电路和电阻采集电路，固态继电器常闭接在电压采集电路的采集端上，固态继电器常开接在电阻采集电路的采集端上；电压采集电路包括直流电压测量电路和交流电压测量电路，其中，直流电压测量电路中的测量直流电压小于直流阈值电压或交流电压测量电路中的测量交流电压小于交流阈值电压时，向固态继电器发出切换信号，固态继电器切换闭合在电阻采集电路的采集端上，测量电阻采集电路中电阻值，并迅速切换回电压采集电路的采集端上；其中，直流电压测量电路中的测量直流电压大于等于直流阈值电压或交流电压测量电路中的测量交流电压大于等于交流阈值电压时，电压采集端发出报警信号，固态继电器常闭接在电压采集电路的采集端上。

本申请提供的静电管理测试仪在对静电电阻进行测试时，首先检测电源电路中的电源电压，如果电源电路中的电源电压大于等于预设阈值，则发出报警信号，提示工作人员电源电路接入的电源过大。如果电源电路中的电源电压小于预设阈值，则切换到电阻采集电路中，电管理测试仪的红黑表笔加在测试设备的两端，对测试设备的静电电阻进行测量。本申请避免在电阻测量时电源电压直接作用到静电管理测试仪两端，保护静电测试仪免受强电压损坏。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中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示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明实施例1提供的一种防强电压损坏的保护电路的组成结构示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

根据本发明的第一方面，提供了一种防强电压损坏的保护电路，如图1所示的，包括固态继电器、电压采集电路和电阻采集电路，固态继电器常闭接在电压采集电路的采集端上，固态继电器常开接在电阻采集电路的采集端上；

电压采集电路包括直流电压测量电路和交流电压测量电路，其中，直流电压测量电路中的测量直流电压小于直流阈值电压或交流电压测量电路中的测量交流电压小于交流阈值电压时，向固态继电器发出切换信号，固态继电器切换闭合在电阻采集电路的采集端上，测量电阻采集电路中电阻值，并迅速切换回电压采集电路的采集端上；

其中，直流电压测量电路中的测量直流电压大于等于直流阈值电压或交流电压测量电路中的测量交流电压大于等于交流阈值电压时，向固态继电器发出报警信号，固态继电器常闭接在电压采集电路的采集端上。

本申请提供的静电管理测试仪在对静电电阻进行测试时，首先检测电源电路中的电源电压，如果电源电路中的电源电压大于等于预设阈值，则发出报警信号，提示工作人员电源电路接入的电源过大。如果电源电路中的电源电压小于预设阈值，则切换到电阻采集电路中，电管理测试仪的红黑表笔加在测试设备的两端，对测试设备的静电电阻进行测量。本申请避免在电阻测量时电源电压直接作用到静电管理测试仪两端，保护静电测试仪免受强电压损坏。

固态继电器与电压采集电路之间还设有运算比较电路，其中，当固态继电器常闭接在电压采集电路的采集端上时，检测电流经过运算比较电路流入电压采集电路内。

运算比较电路包括比较器U1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8和电容C1，比较器U1的正输入端分别与电阻R1和电阻R2的一端连接，电阻R1的另一端与固态继电器Q1的常闭端连接，电阻R2的另一端接地，比较器U1的负输入端分别与电阻R3和电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端与比较器U1的输出端连接，电阻R3的另一端接地，电阻R5和电阻R6串联连接在比较器U1的输出端上，并与直流电压测量电路的采集端相连，电阻R7、电阻R8和电容C1串联连接在比较器U1的输出端上，并与交流电压测量电路的采集端相连。固态继电器Q1的正极与电阻R14的一端相连，电阻R14另一端输入第一参考电压V1，固态继电器Q1的负极接地。

通过调整电阻R1、电阻R2和电阻R14的电阻值调整比较器U1正输入端的第一参考电压V1。

当电源电路中的电源为直流电源时，比较器U1正输入端第一参考电压V1为直流阈值电压，比较器U1的负输入端测量的是直流电压测量电路中的测量直流电压。通过比较测量直流电压和直流阈值电压之间的大小关系，判断向所述固态继电器发出何种信号。如果直流电压测量电路中的测量直流电压小于直流阈值电压，比较器U1的输出端输出低电平，则向固态继电器发出切换信号；如果直流电压测量电路中的测量直流电压大于等于直流阈值电压，比较器U1的输出端输出高电平，则向固态继电器发出报警信号。

当电源电路中的电源为交流电源时，比较器U1正输入端第一参考电压V1为交流阈值电压，比较器U1的负输入端测量的是交流电压测量电路中的测量交流电压。通过比较测量交流电压和交流阈值电压之间的大小关系，判断向所述固态继电器发出何种信号。如果交流电压测量电路中的测量交流电压小于交流阈值电压，比较器U1的输出端输出低电平，则向固态继电器发出切换信号；如果交流电压测量电路中的测量交流电压大于等于交流阈值电压，比较器U1的输出端输出高电平，则向固态继电器发出报警信号。

固态继电器与电阻采集电路之间还设有TVS双重保护电路，其中，当固态继电器切换闭合在电阻采集电路的采集端上时，检测电流经过TVS双重保护电路流入电阻采集电路内，避免电阻测量过程中线路的瞬间脉冲。

TVS双重保护电路包括比较器U2、TVS二极管T1、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12和电阻R13，电阻R9的一端与固态继电器Q1的常开端连接，电阻R9的另一端分别与TVS二极管T1、电阻R10和电阻R11的一端连接，电阻R10的另一端输入第二参考电压V2，电阻R11的另一端与比较器U2的正输入端连接，电阻R12的一端与比较器U2的负输入端连接，TVS二极管T1和电阻R12的另一端接地，比较器U2的负输入端与电阻R13的一端连接，电阻R13的另一端与比较器U2的输出端连接，并与电阻采集电路的采集端相连。

比较器U2的负输入端测量的是电阻采集电路中的脉冲电压，比较器U2的正输入端接收是第二参考电压为脉冲阈值电压。如果脉冲电压小于脉冲阈值电压，比较器U1的输出端输出低电平，则TVS二极管T1导通，固态继电器与电阻采集电路连通；如果脉冲电压大于等于脉冲阈值电压，比较器U1的输出端输出高电平，则TVS二极管T1不导通，固态继电器与电阻采集电路不连通。

实施例

根据本发明的第二方面，提供了一种防强电压损坏的保护方法，包括

判断电源电路中的电源为直流电源或交流电源；

基于电源电路中的电源为直流电源，获取直流电压测量电路中的测量直流电压；

如果直流电压测量电路中的测量直流电压小于直流阈值电压，则向固态继电器发出切换信号；

如果直流电压测量电路中的测量直流电压大于等于直流阈值电压，则向固态继电器发出报警信号；

基于电源电路中的电源为交流电源，获取交流电压测量电路中的测量交流电压；

如果交流电压测量电路中的测量交流电压小于交流阈值电压时，则向固态继电器发出切换信号；

如果交流电压测量电路中的测量交流电压大于等于交流阈值电压，则向固态继电器发出报警信号；

基于固态继电器接收到切换信号，固态继电器切换闭合在电阻采集电路的采集端上，测量电阻采集电路中电阻值，并迅速切换回电压采集电路的采集端上；

基于固态继电器接收到报警信号，固态继电器常闭接在电压采集电路的采集端上。

基于固态继电器切换闭合在电阻采集电路的采集端上，如果脉冲电压小于脉冲阈值电压，比较器U1的输出端输出低电平，则TVS二极管T1导通，固态继电器与电阻采集电路连通；如果脉冲电压大于等于脉冲阈值电压，比较器U1的输出端输出高电平，则TVS二极管T1不导通，固态继电器与电阻采集电路不连通。

基于运算比较电路中电源电压和阈值电压的比较结果，控制固态继电器的触点关断，排除高电压对静电测试仪的损坏。基于TVS双重保护电路中脉冲电压和脉冲阈值电压的比较结果，控制固态继电器与电阻采集电路之间的通断，从而避免电阻测量的瞬间脉冲对电阻测量的干扰，提高电阻测量的精确性。

实施例

根据本发明的第三方面，提供了一种静电管理测试仪，静电管理测试仪的红表笔与固态继电器连接，静电管理测试仪的黑表笔接地。使用时，红黑表笔接在测试设备的两端，当静电管理测试仪中的保护电路输出切换信号时，固态继电器切换到电阻采集电路中，静电管理测试仪中显示测量设备的测量电阻；当静电管理测试仪中的保护电路输出报警信号时，固态继电器常闭接在电压测量电路中，静电管理测试仪无显示，工作人员可查看接入电源是否出现错误。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种防强电压损坏的保护电路，其特征在于，包括固态继电器、电压采集电路和电阻采集电路，所述固态继电器常闭接在所述电压采集电路的采集端上，所述固态继电器常开接在所述电阻采集电路的采集端上；

所述电压采集电路包括直流电压测量电路和交流电压测量电路，其中，所述直流电压测量电路中的测量直流电压小于直流阈值电压或所述交流电压测量电路中的测量交流电压小于交流阈值电压时，向所述固态继电器发出切换信号，所述固态继电器切换闭合在所述电阻采集电路的采集端上，测量所述电阻采集电路中电阻值，并迅速切换回所述电压采集电路的采集端上；

其中，所述直流电压测量电路中的测量直流电压大于等于直流阈值电压或所述交流电压测量电路中的测量交流电压大于等于交流阈值电压时，向所述固态继电器发出报警信号，所述固态继电器常闭接在所述电压采集电路的采集端上。

2.如权利要求1所述的防强电压损坏的保护电路，其特征在于，所述固态继电器与所述电压采集电路之间还设有运算比较电路，其中，当所述固态继电器常闭接在所述电压采集电路的采集端上时，检测电流经过所述运算比较电路流入所述电压采集电路内。

3.如权利要求1所述的防强电压损坏的保护电路，其特征在于，所述固态继电器与所述电阻采集电路之间还设有TVS双重保护电路，其中，当所述固态继电器切换闭合在所述电阻采集电路的采集端上时，检测电流经过所述TVS双重保护电路流入所述电阻采集电路内。

4.如权利要求2所述的防强电压损坏的保护电路，其特征在于，所述运算比较电路包括比较器U1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8和电容C1，所述比较器U1的正输入端分别与所述电阻R1和电阻R2的一端连接，所述电阻R1的另一端与所述固态继电器Q1的常闭端连接，所述电阻R2的另一端接地，所述比较器U1的负输入端分别与所述电阻R3和电阻R4的一端连接，所述电阻R4的另一端与所述比较器U1的输出端连接，所述电阻R3的另一端接地，所述电阻R5和电阻R6串联连接在所述比较器U1的输出端上，并与所述直流电压测量电路的采集端相连，所述电阻R7、电阻R8和电容C1串联连接在所述比较器U1的输出端上，并与所述交流电压测量电路的采集端相连。

5.如权利要求3所述的防强电压损坏的保护电路，其特征在于，所述TVS双重保护电路包括比较器U2、TVS二极管T1、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12和电阻R13，所述电阻R9的一端与所述固态继电器Q1的常开端连接，所述电阻R9的另一端分别与所述TVS二极管T1、电阻R10和电阻R11的一端连接，所述电阻R10的另一端输入第二参考电压V2，所述电阻R11的另一端与所述比较器U2的正输入端连接，所述电阻R12的一端与所述比较器U2的负输入端连接，所述TVS二极管T1和电阻R12的另一端接地，所述比较器U2的负输入端与所述电阻R13的一端连接，所述电阻R13的另一端与所述比较器U2的输出端连接，并与所述电阻采集电路的采集端相连。

6.如权利要求1所述的防强电压损坏的保护电路，其特征在于，所述固态继电器Q1的正极与电阻R14的一端相连，所述电阻R14另一端输入第一参考电压V1，所述固态继电器Q1的负极接地。

7.一种防强电压损坏的保护方法，应用于如权利要求1-6任一项所述的防强电压损坏的保护电路，其特征在于，包括：

判断电源电路中的电源为直流电源或交流电源；

基于所述电源电路中的电源为直流电源，获取所述直流电压测量电路中的测量直流电压；

如果所述直流电压测量电路中的测量直流电压小于直流阈值电压，则向所述固态继电器发出切换信号；

如果所述直流电压测量电路中的测量直流电压大于等于直流阈值电压，则向所述固态继电器发出报警信号；

基于所述电源电路中的电源为交流电源，获取所述交流电压测量电路中的测量交流电压；

如果所述交流电压测量电路中的测量交流电压小于交流阈值电压时，则向所述固态继电器发出切换信号；

如果所述交流电压测量电路中的测量交流电压大于等于交流阈值电压，则向所述固态继电器发出报警信号；

基于所述固态继电器接收到切换信号，所述固态继电器切换闭合在所述电阻采集电路的采集端上，测量所述电阻采集电路中电阻值，并迅速切换回所述电压采集电路的采集端上；

基于所述固态继电器接收到报警信号，所述固态继电器常闭接在所述电压采集电路的采集端上。

8.如权利要求7所述的防强电压损坏的保护方法，其特征在于，基于所述固态继电器切换闭合在所述电阻采集电路的采集端上，如果所述电阻采集电路中的脉冲电压小于脉冲阈值电压，比较器U1的输出端输出低电平，则TVS二极管T1导通；如果所述电阻采集电路中的脉冲电压大于等于脉冲阈值电压，比较器U1的输出端输出高电平，则TVS二极管T1不导通。

9.一种静电管理测试仪，包含如权利要求1-6任一项所述的防强电压损坏的保护电路，其特征在于，所述静电管理测试仪的红表笔与所述固态继电器连接，所述静电管理测试仪的黑表笔接地。