[实用新型]一种低压软起动器的自动增益调节电流检测电路

说明书

技术领域

本实用新型属于低压软起动装置技术领域。具体涉及一种用于低压固态软起动装置的电流检测电路。

背景技术

电动机在使用低压固态软起动器起动时，最大起动电流可达到电动机额定电流6倍，空载运行时最小运行电流可低于电动机额定电流的30%，而相同变比的电流互感器可用于一个功率段范围的低压固态软起动器上，故低压固态软起动器在起动或运行过程中，最大电流和最小电流值相差可超过50倍。目前通用的做法是不同功率的低压固态软起动器装置，需要根据电动机功率选择相应的取样电阻，在使用过程中对厂家和用户都造成极大不便。

发明内容

本实用新型是根据低压固态软起动器在使用过程中，由于电流测量原因造成的电路板不能通用问题提出的一种低压软起动器的自动增益调节电流检测电路。

本实用新型的技术解决方案是：一种低压软起动器的自动增益调节电流检测电路，其特征在于：由单片机、运算放大器及外围元器件组成的同相输入放大电路构成，包括交流采样电路、隔直电路、高频滤波电路，直流电压上拉电路和反馈控制电路，其中，交流采样电路中的交流采样电阻和隔直电路中的隔直电容连接，隔直电容和高频滤波电路中的滤波电容连接，并与运算放大器的同相输入端连接，直流电压上拉电路与运算放大器的同相输入端连接；反馈控制电路中的反馈电阻连接运算放大器的反相输入端和输出端，运算放大器反相输入端并接四个输入电阻，该四个输入电阻的另一端分别与四个电容分别连接，四个电容与单片机对应的四个输出端口连接；单片机的模拟量端口与运算放大器的输出端连接。

本实用新型的技术解决方案中所述的交流采样电路上并联有过压保护电路。

本实用新型由于采用由单片机、运算放大器及外围元器件组成的低压软起动器的自动增益调节电流检测电路，因而当电流互感器电流经过交流采样电阻时便获得采样电压，该采样电压经过滤波处理后进入运算放大器同相输入端，运算放大器反相输入端输入电阻经电容与单片机输出端口相连，单片机检测到运算放大器输出端输出电压后，控制单片机的输出端口的通断，得以改变放大电路的增益，保持运算放大器输出电压值在合适范围内，实现宽范围内电流的检查。

本实用新型的有益效果是：通过单片机自动控制运放增益方式，实现对宽范围电流的采集，解决了电流检测电路不能通用的问题。同时通过运算放大器增益的调节，使单片机检测到的电压保持在一个合理范围内，避免采样信号过大引起的线性度失真或采样信号过小引起的误差过大问题。

本实用新型具有改变放大电路的增益，使运算放大器输出电压值保持在合适范围内，实现宽范围内电流检查的特点。本实用新型主要用于低压固态软起动装置电流检测时电路的自动增益调节。

通过单片机检测值的大小，自动调节运放的增益，始终保证采样电压在合理的范围内，该电路运行可靠，可实现宽范围内的电流检测，同时可有效抑制输出噪声并保证电流测量的精度。

附图说明

图1是本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1所示。本实用新型由单片机MCU、运算放大器U1及外围元器件组成的同相输入放大电路构成，包括交流采样电路、隔直电路、高频滤波电路、直流电压上拉电路和反馈控制电路。交流采样电路由电阻R5构成，外接电流信号后获得采样电压。隔直电路由电容C5构成，采样电压通过隔直电容C5接入到运算放大器U1的同相输入端。高频滤波电路由电容C6构成，用于高频滤波。直流电压上拉电路由电阻R6、R7、R8构成，Vcc/2直流电压上拉并连接到运算放大器U1同相输入端。反馈控制电路中，单片机MCU四个输出端口P0.0-P0.3分别经电容C1- C4与四个电阻R1-R4连接，电阻R1-R4并接与运算放大器的反相输入端，运算放大器反相输入端和输出端Uo通过反馈电阻RF连接。单片机MCU模拟量端口与运算放大器U1的输出端Uo连接，用于检测采样电压。初始时单片机MCU P0.0-P0.3端口关闭处于高阻状态，运算放大器U1为电压跟随模式，单片机MCU检测到运算放大器U1输出端Uo电压后，根据检测到的电压值的大小，选控单片机MCU P0.0-P0.3端口，运算放大器U1的放大增益改变，其输出端Uo电压随之变化，始终保持Uo电压值在一个合理范围内，避免采样电压过大或过小造成了测量不准的问题。过压保护电路由瞬态抑制二极管D1构成，用于过压保护。

其工作过程为：互感器电流流经采样电阻R5，获得交流采样电压，瞬态抑制二极管D1与电阻R5并联用于过压保护。交流采样电压通过隔直电容C5与运算放大器U1的同相输入端相连；滤波电容C6两端连接运算放大器U1同相输入端和地，用于高频滤波；电阻R6、R7、R8构成Vcc/2直流电压上拉连接到运算放大器U1同相输入端，交流采样电压叠加到Vcc/2直流电压上。电阻R1-R4之间并联后与运算放大器U1反相输入端相连；反馈电阻RF与运算放大器U1的输出端和反相输入端相连。电阻R1通过电容C1与单片机MCU的P0.1端口连接，电阻R2通过电容C2与单片机MCU的P0.2端口连接，电阻R3通过电容C3与单片机MCU的P0.3端口连接，电阻R4通过电容C4与单片机MCU的P0.4端口连接，电阻R1-R4与反馈电阻RF共同构成了同相输入放大电路，放大增益为Uo=(1+RF/Ri)×Ui，其中Ri大小取决于单片机MCU的输出端口P0.0-P0.3端口开断情况。运算放大器U1的输出端Uo与单片机MCU模拟量采集端口相连，单片机MCU根据运算放大器U1输出端Uo电压大小自动选通单片机MCU的输出端口P0.0-P0.3。