一种电动机保护装置的电流输入量程自动切换电路制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种电动机保护装置的电流输入量程自动切换电路，包括模拟电子切换开关U2、运算放大器U4、反相比例运算放大电路和基准电压电路，所述模拟电子切换开关U2的型号为TS3A5017，所述单片机的型号为STM32，所述基准电压电路的输出端并联有电阻R8、电阻R9、电阻R10和电阻R12，电阻R8、电阻R9、电阻R10和电阻R12的另一端分别连接模拟电子切换开关U2的第3、4、5和6引脚，模拟电子切换开关U2的第11、12、13引脚通过反相比例运算放大电路与运算放大器U4连接，所述运算放大器U4的输出端与二极管D2的阳极连接，二极管D2的阴极连接+3.3V电源。本实用新型专利技术节省了器件成本，提高了可靠率，增加了低通滤波器功能，极大地提高了自动量程切换电路的实用性。

【技术实现步骤摘要】
一种电动机保护装置的电流输入量程自动切换电路
本技术涉及电动机
，更具体地说，特别涉及一种电动机保护装置的电流输入量程自动切换电路。
技术介绍
随着自动控制技术及智能制造的不断发展，三相异步电动机已成为主要动力来源，确保电动机的安全控制和经济运行就显得尤为重要，电动机保护测控装置(以下简称保护装置)因此也越来越普及起来。保护装置主要是依靠对电动机实际工作电流的采集来判断电机的状态及进行保护动作。实际运行中，电动机的运行电流通常会在额定电流附近，但是在启动过程中会出现6-8倍于额定电流的起动电流，同时故障状态下也会出现数倍于额定电流的故障电流，这就对保护装置的电流测量范围及精度提出了较高的要求，测量范围大了精度就会下降。为此申请人于2008年专利技术了一种电动机保护的设备的电流输入量程自动切换电路，专利号ZL200820215852.2。但是在应用过程中也逐渐发现了其局限性，主要表现为这种电路必须采用±5V的双电源供电，现在的电子系统设计中往往采用的是数字式设计，通常不会使用到负电压电源，为了支持这种量程自动切换电路电源系统必须设计额外的负电压电源，造成了电源系统体积增大且实际增加成本，增加额外一条电源回路也会导致产品可靠率降低；此外这种量程自动切换电路将电流切换回路和电平抬高分成了两个电路模块，各自使用了一个运算放大器，器件越多意味着可靠性越低，也增加了成本。所以这种量程自动切换电路越来越不适合现在整体式设计思路。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种电动机保护装置的电流输入量程自动切换电路，在实现宽范围、高精度的基础上，采用了单电源供电的方式，只使用了一个集成运算放大器，有效地节省了器件成本，极大地提高了可靠率，增加了低通滤波器功能，极大地提高了自动量程切换电路的实用性。为了达到上述目的，本技术采用的技术方案如下：一种电动机保护装置的电流输入量程自动切换电路，包括模拟电子切换开关U2、运算放大器U4、反相比例运算放大电路和基准电压电路，所述模拟电子切换开关U2的型号为TS3A5017，所述单片机的型号为STM32，所述基准电压电路的输出端并联有电阻R8、电阻R9、电阻R10和电阻R12，电阻R8、电阻R9、电阻R10和电阻R12的另一端分别连接模拟电子切换开关U2的第3、4、5和6引脚，模拟电子切换开关U2的第11、12、13引脚通过反相比例运算放大电路与运算放大器U4连接，所述运算放大器U4的输出端与二极管D2的阳极连接，二极管D2的阴极连接+3.3V电源。进一步地，所述反相比例运算放大电路包括电阻R3、电阻R4和电阻R5，所述模拟电子切换开关U2的第13引脚依次通过串联的电阻R3、电阻R4和电阻R5后与运算放大器U4的输出端连接，模拟电子切换开关U2的第11引脚连接在电阻R4和电阻R5之间，模拟电子切换开关U2的第12引脚连接在电阻R3和电阻R4之间，模拟电子切换开关U2的第10引脚连接在运算放大器U4的输出端，模拟电子切换开关U2的第9引脚通过电容C3后连接在运算放大器U4的输出端，模拟电子切换开关U2的第9引脚还与运算放大器U4的反相端连接。进一步地，所述运算放大器U4的型号为OPA337。进一步地，所述基准电压电路包括型号为LM431的稳压芯片U1和电阻R6，稳压芯片U1的阳极与电阻R6连接，稳压芯片U1的控制端与其阴极连接后接地。与现有技术相比，本技术的优点在于：本技术利用电子模拟开关及运算放大器组成自动量程切换电路，此电路采用单电源供电的方式，使得电流切换电路、滤波电路、电平抬高电路巧妙地集成于一个电路，使得电路体积、成本大大减小，增强了电路的可靠性，具备功耗低、切换速度快等优势，在拓宽测量范围的基础上保证了测量的精度，极大地提高了自动量程切换的适用范围。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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本技术的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本技术的量程自动切换电路的电路图。图2是本技术的基准电压电路的电路图。具体实施方式下面结合附图对本技术的优选实施例进行详细阐述，以使本技术的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本技术的保护范围做出更为清楚明确的界定。本技术的采样电路的主要分为四个功能：第一功能作用是电流通道切换，其主要作用是对前端采集到的交流电压信号进行比例放大增益，其增益倍数可通过控制引脚的高低电平来选择切换；第二功能作用是电平抬高，由于交流电压信号为正负交变的交流信号，而采用的运算放大器是单电源供电，再加之后端AD转换器是单极性的，所以必须把交流信号波形抬高到零伏以上。第三功能作用是低通滤波，电流互感器输出的信号富含高频率噪声信号，而实际有用的基波为50Hz，所以有必要滤除噪声信号提高抗干扰特性；第三功能作用是电压信号输出限幅，采样电路输出信号超过后端AD转换器满量程有可能会损坏转换器，所以有必要对输出信号进行限幅。本技术的单片机控制电路，主要作用为通过AD转换器判断采样值的大小，同时判断采样值的大小后，利用IO口输出来控制模拟电子开关调控量程切换电路的增益，实现量程自动切换。此部分由STM32单片机完成。下面将具体介绍一下本技术电路工作原理。参阅图1、图2所示，本技术提供一种电动机保护装置的电流输入量程自动切换电路，包括模拟电子切换开关U2、运算放大器U4、反相比例运算放大电路和基准电压电路，所述模拟电子切换开关U2的型号为TS3A5017，所述单片机的型号为STM32，所述基准电压电路的输出端并联有电阻R8、电阻R9、电阻R10和电阻R12，电阻R8、电阻R9、电阻R10和电阻R12的另一端分别连接模拟电子切换开关U2的第3、4、5和6引脚，模拟电子切换开关U2的第11、12、13引脚通过反相比例运算放大电路与运算放大器U4连接，所述运算放大器U4的输出端与二极管D2的阳极连接，二极管D2的阴极连接+3.3V电源。本技术中采样电路中使用的模拟电子切换开关U2采用了一片TI公司的TS3A5017，此种开关原理相当于双刀四掷的电子开关，开关接通哪一通道由控制输入的2位地址码IN1、IN2决定，其真值表见表1。其切换时间在5ns左右，导通时接触电阻在10Ω左右。FUNCTIONTABLE为得到不同比例的电流增益，我们在运算放大器的反相端构建了反相比例运算放大电路，如图1所示，本技术采用了R3＝20K,R4＝40K,R5＝80K，组成电阻网络。所述反相比例运算放大电路包括电阻R3、电阻R4和电阻R5，R3＝20K,R4＝40K,R5＝80K。所述模拟电子切换开关U2的第13引脚依次通过串联的电阻R3、电阻R4和电阻R5后与运算放大器U4的输出端连接，模拟电子切换开关U2的第11引脚连接在电阻R4和电阻R5之间，模拟电子切换开关U2的第12引脚连接在电阻R3和电阻R4之间，模拟电子切换开关U2的第10引脚连接在运算放大器U4的输出端，模拟电子切换开关U2的第9引脚通过电容C3后连接在运算放大器U4的输出端，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电动机保护装置的电流输入量程自动切换电路，其特征在于：包括模拟电子切换开关U2、运算放大器U4、单片机、反相比例运算放大电路和基准电压电路，所述模拟电子切换开关U2的型号为TS3A5017，所述单片机的型号为STM32，所述基准电压电路的输出端并联有电阻R8、电阻R9、电阻R10和电阻R12，电阻R8、电阻R9、电阻R10和电阻R12的另一端分别连接模拟电子切换开关U2的第3、4、5和6引脚，模拟电子切换开关U2的第11、12、13引脚通过反相比例运算放大电路与运算放大器U4连接，所述运算放大器U4的输出端与二极管D2的阳极连接，二极管D2的阴极连接+3.3V电源。

【技术特征摘要】
1.一种电动机保护装置的电流输入量程自动切换电路，其特征在于：包括模拟电子切换开关U2、运算放大器U4、单片机、反相比例运算放大电路和基准电压电路，所述模拟电子切换开关U2的型号为TS3A5017，所述单片机的型号为STM32，所述基准电压电路的输出端并联有电阻R8、电阻R9、电阻R10和电阻R12，电阻R8、电阻R9、电阻R10和电阻R12的另一端分别连接模拟电子切换开关U2的第3、4、5和6引脚，模拟电子切换开关U2的第11、12、13引脚通过反相比例运算放大电路与运算放大器U4连接，所述运算放大器U4的输出端与二极管D2的阳极连接，二极管D2的阴极连接+3.3V电源。2.根据权利要求1所述的电动机保护装置的电流输入量程自动切换电路，其特征在于：所述反相比例运算放大电路包括电阻R3、电阻R4和电阻R5，所述模拟电子切换开关U2...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜大海，张克君，
申请(专利权)人：南京南自电力仪表有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32