一种防止短路的电源装置的制作方法

1.本发明涉及短路检测技术领域，具体是一种防止短路的电源装置。


背景技术：

2.电路短路是一种严重的电力连接错误的现象，存在电源短路或者局部短路两种表现形式，在将电源正负极利用导线直接连接的短路情况称为电源短路，是一种较为危险的连接错误问题，有可能导致电源损毁或火灾现象；导线与用电器并联的短路称为局部短路，只是对局部用电电压造成一定影响，为避免电源电力短路的发生，对其进行短路检测是有必要的，当时，目前市面上大多数短路检测装置直接通过检测电压跳变进行短路检测，导致短路检测的延时长，检测慢，短路检测不全面，且未对电源电缆进行适当的检测和判断，使得短路检测范围较小，并且随着智能化的发展，短路时的智能控制可以大大减小人力资源，减轻短路对电源装置的损伤。


技术实现要素：

3.本发明实施例提供一种防止短路的电源装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.依据本发明实施例的第一方面，提供一种防止短路的电源装置，该防止短路的电源装置包括短路电流检测模块，电源电缆检测模块，主控制模块，开关控制模块，电源模块，通信模块，报警模块；所述短路电流检测模块，用于通过有源二阶带通滤波的检测方式检测电源模块输出端的短路电流并转换为电压信号，用于将电压信号与设定阈值进行比较；所述电源电缆检测模块，用于检测电源电缆的故障点并输出频率信号；所述主控制模块，用于接收并处理所述短路电流检测模块输出的电压信号和所述电源电缆检测模块输出的频率信号，用于输出控制信号、报警信号和数据信号；所述开关控制模块，用于接收所述主控制模块输出的控制信号，用于控制电源模块工作；所述报警模块，用于接收所述主控制模块输出的报警信号，用于发出声光报警；所述通信模块，用于接收所述主控制模块输出的数据信号并与用户终端进行数据交互；所述电源模块，用于为用电器提供电源。
5.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明防止短路的电源装置采用有源二阶带通滤波的方式结合相关电路能够快速检测短路电流，判断短路的发生，添加隔离器增强采样电压信号的抗干扰能力，还通过检测所测电源的电缆，预防由于电缆故障造成的短路，并且在电路短路时，能够智能的断开电路，避免危险的进一步发生。
附图说明
6.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例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发明的一些实施例，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。
7.图1为本发明实例提供的防止短路的电源装置的原理方框示意图。
8.图2为本发明实例提供的短路电流检测模块的方框示意图。
9.图3为本发明实例提供的短路电流检测模块电路图。
10.图4为本发明实例提供的电源电缆检测模块电路图。
11.图5为本发明实例提供的开关控制模块和报警模块电路图。
具体实施方式
12.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
13.参见图1，本发明实施例提供一种防止短路的电源装置，该防止短路的电源装置包括短路电流检测模块1，电源电缆检测模块2，主控制模块3，开关控制模块4，通信模块5，报警模块6，电源模块7；具体地，短路电流检测模块1，用于通过有源二阶带通滤波的检测方式检测电源模块7输出端的短路电流并转换为电压信号，用于将电压信号与设定阈值进行比较；电源电缆检测模块2，用于检测电源电缆的故障点并输出频率信号；所述电源电缆检测模块2连接主控制模块3的第二端；主控制模块3，用于接收并处理所述短路电流检测模块1输出的电压信号和所述电源电缆检测模块2输出的频率信号，用于输出控制信号、报警信号和数据信号；所述主控制模块3的第三端连接开关控制模块4的第一端；开关控制模块4，用于接收所述主控制模块3输出的控制信号，用于控制电源模块7工作；所述开关控制模块4的第二端连接电源模块7；报警模块6，用于接收所述主控制模块3输出的报警信号，用于发出声光报警；所述报警模块6连接主控制模块3的第四端；通信模块5，用于接收所述主控制模块3输出的数据信号并与用户终端进行数据交互；所述通信模块5连接主控制模块3的第五端；电源模块7，用于为用电器提供电源。
14.在具体实施例中，上述短路电流检测模块1可采用德立雅尼思有源二阶带通滤波器结合相关电路检测短路电流，通过对输出电压进行电平检测判断故障的发生，其中，德立雅尼思有源二阶带通滤波器直接影响短路电流快速检测的性能和反应时间；上述电源电缆检测模块2可采用频率检测的方式，通过对电源电缆的电容和电阻与故障位置关系进行短距离故障点检测，高精度的判断电源电缆的工作状态；上述主控制模块3可采用dsp（digital signal process，数字信号处理）或者cpu（central processing unit，中央处理
器）实现对数据的采集、处理和传输功能；上述开关控制模块4可采用由主控制模块3控制的电子开关，通过接收主控制模块3输出的控制信号，智能的实现短路保护功能；上述报警模块6可采用报警自锁的方式，预防由于开关控制模块4断开电源后，由于没有报警信号而导致报警模块6停止工作；上述通信模块5可采用rs
‑
485通信的方式实现数据的交互，在此不做赘述；上述电源模块7为供电装置，在此不做赘述。
15.实施例2：在实施例1的基础上，请参阅图2、图3和图4，在本发明所述的防止短路的电源装置的一个具体实施例中，所述短路电流检测模块1包括时序检测单元101、隔离单元102和电平检测单元103；具体地，时序检测单元101，用于通过有源二阶带通滤波的检测方式检测电源模块7输出端的短路电流并转换为电压信号；隔离单元102，用于防止所述电平检测单元103干扰所述时序检测单元101输出信号；电平检测单元103，用于接收所述时序检测单元101输出的电压信号并将电压信号与设定阈值进行比较；所述时序检测单元101的第一端连接电源模块7的输出端，时序检测单元101的第二端连接隔离单元102的第一端，隔离单元102的第二端连接电平转换模块的第一端，电平检测单元103的第二端连接主控制模块3的第一端。
16.进一步地，所述时序检测单元101包括第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5、第一运放a1、第一电容c1和第二电容c2；具体地，第一电阻r1的第一端连接第一电容c1、第二电阻r2和第二电容c2，第一电容c1的另一端连接第一运放a1的反相端和第五电阻r5，第二电阻r2的另一端、第三电阻r3，第一运放a1的同相端连接第三电阻r3的另一端和第四电阻r4，第一运放a1的输出端连接第四电阻r4的另一端、第二电容c2的另一端和第五电阻r5的另一端。
17.进一步地，所述隔离单元102包括第六电阻r6、第二运放a2和第三运放a3；具体地，第六电阻r6的第一端连接所述第一运放a1的输出端，第六电阻r6的第二端连接第二运放a2的同相端和第三运放a3的同相端，第二运放a2的反相端连接第二运放a2的输出端，第三运放a3的反相端连接第三运放a3的输出端。
18.进一步地，所述电平检测单元103包括第一电位器rp1、第二电位器rp2、第六电容c6、第三电容c3、第一比较器b1、第一电源 5v和第二比较器b2；具体地，第一比较器b1的同相端连接第二运放a2的输出端，第一比较器b1的反相端连接第六电容c6和第一电位器rp1的滑片端，第六电容c6的另一端和第一电位器rp1的第一端接地，第一电位器rp1的第二端连接第一电源 5v，第二比较器b2的同相端连接第三电容c3和第二电位器rp2的滑片端，第二比较器b2的反相端连接第三运放a3的输出端，第三电容c3的另一端和第二电位器rp2的第一端接地，第二电位器rp2的第二端连接第一电源 5v。
19.进一步地，所述电源电缆检测模块2包括第七电阻r7、第八电阻r8、第四电容c4、第五电容c5和定时器u2；具体地，定时器u2的第一端连接地端，定时器u2的第二端连接第四电容c4、第八电阻r8和定时器u2的第六端，定时器u2的第四端、定时器u2的第八端和第七电阻r7共同连接第一电源 5v，定时器u2的第五端通过第五电容c5连接地端和第四电容c4的另一端，第一控制器的第三io端连接定时器u2的第三端。
20.在具体实施例中，上述第一运放a1可选用lm741运算放大器或者llm324运算放大器，在检测没有短路故障时，第一运放a1输出的电压为0，当短路故障发生时，由于输入时序检测单元101的电压升高，第一运放a1输出的电压不再为0；上述第二运放a2和第三运放a3可选用op07系列运算放大器；上述第二比较器b2和第三比较器可选用lm339比较器或者lm290比较器，分别通过调节第一电位器rp1和第二电位器rp2改变设定的阈值，从而改变比较器的比较值；上述定时器u2可选用ne555定时器u2，根据相关电阻电容组成多谐振荡器进行电源电缆频率检测，电源电缆短路时，第四电容c4值很小，采集频率低于设定阈值则认为电源电缆短路，反之则断路。
21.实施例3：在实施例2的基础上，请参阅图4，在本发明所述的防止短路的电源装置的一个具体实施例中，所述开关控制模块4包括第九电阻r9、第十电阻r10、第一二极管d1、第二二极管d2、第一开关管m1和第一继电器k1；所述电源模块7包括供电电源v1；具体地，第九电阻r9和第一二极管d1的阴极连接第一控制器的第四io端，第九电阻r9的另一端连接第一二极管d1的阳极、第十电阻r10和第一开关管m1的栅极，第十电阻r10的另一端和第一开关管m1的源极接地，第一开关管m1的漏极连接第二二极管d2的阳极和第一继电器k1，第一继电器k1的另一端和第二二级管共同连接第一电源 5v，第一继电器k1的第一触点与供电电源v1串联。
22.进一步地，所述报警模块6包括第十一电阻r11、第十二电阻r12、第十三电阻r13、第二开关管n1、第三开关管n2、第二二极管d2、第二继电器k2和报警器j3；具体地，第十一电阻r11依次通过第一继电器k1的第二触点和第二继电器k2的第二触点连接第十三电阻r13、第一电源 5v、第二二极管d2的阴极和第二继电器k2，第十一电阻r11的另一端连接第十二电阻r12和第二开关管n1的基极，第二开关管n1的集电极连接第十三电阻r13的另一端和第三开关管n2的基极，第三开关管n2的集电极连接第二二极管d2的阳极和第二继电器k2的另一端，第三开关管n2的发射极、第二开关管n1的发射极和第十二电阻r12的另一端共同接地，第二继电器k2的第二触点串联在供电电源v1和报警器j3之间。
23.在具体实施例中，上述第一开关管m1可采用n沟道增强型mosfet（metal
‑
oxide
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semiconductor field
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effect transistor，金氧半场效晶体管），通过第一控制器驱动控制其闭断；第二开关管n1和第三开关管n2可选用npn型三极管；上述第一继电器k1控制第一继电器k1的第一触点和第一继电器k1的第二触点动作，其中第一继电器k1的第一触点和第一继电器k1的第二触点为常闭触点，第二继电器k2控制第二继电器k2的第一触点和第二继电器k2的第二触点动作，其中第二继电器k2的第一触点为常开触点，第二继电器k2的第二触点为常闭触点。
24.在本发明实施例中，通过短路电流检测模块1检测电源模块7输出端的短路电流，通过判断有无短路电流决定电路是否发生短路，并通过电源电缆检测模块2检测电源电缆频率判断是否电源电缆的状态（短路或者断路），并将检测的电压信号和频率信号传输给主控制模块3，在发生短路时，主控制模块3便控制报警模块6进行报警，控制开关控制模块4断开电源模块7，停止电器的工作，并通过通信模块5与用户终端进行无线数据交互；其中在短路电流检测模块1中，通过有源二阶带通滤波器对短路电流快速检测，由于短路的发生，输入电压升高，输出电压不为0，并将不为0的情况进行记录并传送给电平检测单元，通过电平
检测单元检测不为0时刻短路故障的发生，与设定的阈值进行比较，最终传输给第一控制器的时钟引脚；电源电缆检测模块2中，电源电缆短路时，第四电容c4值很小，采集频率低于设定阈值则认为电源电缆短路，反之则断路；报警模块6中，短路时由于第一继电器k1动作，第一继电器k1的第二触点断开，第二开关管n1不导通，第三开关管n2导通，第二继电器k2动作，报警器j3工作，同时第二继电器k2的第二触点断开，报警器j3自锁，只要关闭电源便可停止报警。
25.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
26.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。