一種基于催化元件的故障檢測與保護電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于催化元件的故障檢測與保護電路，包括催化元件（S1）、MOS管（Q1）、第一運算放大器（U1）和第二運算放大器（U2），利用上述電路形成保護電路、故障檢測電路和測量電路。本實用新型的基于催化元件的故障檢測與保護電路能夠?qū)崿F(xiàn)低功耗啟動催化元件，當超量程或故障時能夠可靠保護元件，同時能夠可靠檢測出元件任意管腳的斷絲等故障。
【專利說明】一種基于催化元件的故障檢測與保護電路
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種基于催化元件的故障檢測與保護電路。
【背景技術】
[0002]催化元件基于催化燃燒原理，具有輸出電壓呈線性，響應速度快，元件工作穩(wěn)定可靠，但同時也存在一些明顯的缺點，抗中毒性差，不能工作于高濃度環(huán)境，抗振動性、沖擊性差，這些缺點使催化元件很容易出現(xiàn)損壞、內(nèi)部斷絲等故障，造成不能正常測量甲烷濃度，出現(xiàn)故障后如果不能及時判斷故障原因，會給現(xiàn)場的應用和檢修帶來很大的麻煩。
[0003]因此，需要一種基于催化元件的故障檢測與保護電路以解決上述問題。
實用新型內(nèi)容
[0004]實用新型目的:本實用新型針對現(xiàn)有技術中催化元件不能有效保護和進行催化元件的任意管腳斷絲的故障檢測缺陷，提供一種具有良好的保護電路和任意管腳斷絲故障檢測電路。
[0005]技術方案:
[0006]一種基于催化元件的故障檢測與保護電路，包括催化元件、MOS管、第一運算放大器和第二運算放大器，所述催化元件包括G端、V端和D端，所述G端連接所述MOS管的漏極，所述MOS管的源極接地并通過電容Cl連接所述MOS管的柵極，所述MOS管的柵極通過電阻Rl連接1control端；
[0007]所述催化元件的V端連接二極管的負極，所述二極管的正極連接+3.3V電壓端，所述催化元件的V端通過串聯(lián)連接的電阻R2、可變電阻器R4的固定部分和電阻R3連接所述G端，所述催化元件的D端通過電阻RlO連接所述第一運算放大器的同相輸入端，所述可變電阻器R4的移動部分通過電阻RlI連接所述第一運算放大器的反相輸入端，所述第一運算放大器的同相輸入端和反向輸入端之間設置有電容C2，所述第一運算放大器的輸出端連接AD采樣模塊，所述第一運算放大器的正電源和負電源分別連接+3.3V電壓端和-3.3V電壓端，所述第一運算放大器的參考端接地；
[0008]所述催化元件的D端通過電阻R6連接所述第二運算放大器的同相輸入端并通過電阻R5接地，所述第二運算放大器的反相輸入端通過電阻R8接地并通過電阻R7連接+3.3V電壓端，所述第二運算放大器的輸出端通過電阻R9連接1test端。
[0009]有益效果:本實用新型的基于催化元件的故障檢測與保護電路能夠?qū)崿F(xiàn)低功耗啟動催化元件，當超量程或故障時能夠可靠保護元件，同時能夠可靠檢測出元件任意管腳的斷絲等故障。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1、是基于催化元件的故障檢測與保護電路的電路圖；
[0011]圖2、是催化單元的結構示意圖；
[0012]圖3、是催化單元的測試示意圖。
【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖和具體實施例，進一步闡明本發(fā)明，應理解這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領域技術人員對本發(fā)明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權利要求所限定的范圍。
[0014]請參閱圖1、圖2和圖3所示，本實用新型的基于催化元件的故障檢測與保護電路，包括催化元件S1、M0S管Ql、第一運算放大器Ul和第二運算放大器U2，催化元件SI包括G端、V端和D端，G端連接MOS管Ql的漏極，MOS管Ql的源極接地并通過電容Cl連接MOS管Ql的柵極，MOS管Ql的柵極通過電阻Rl連接1control端。第一運算放大器Ul宜采用AD8223運算放大器。
[0015]催化元件SI的V端連接二極管Dl的負極，二極管Dl的正極連接+3.3V電壓端，催化元件SI的V端通過串聯(lián)連接的電阻R2、可變電阻器R4的固定部分和電阻R3連接G端，催化元件SI的D端通過電阻RlO連接第一運算放大器Ul的同相輸入端，可變電阻器R4的移動部分通過電阻Rll連接第一運算放大器Ul的反相輸入端，第一運算放大器Ul的同相輸入端和反向輸入端之間設置有電容C2,第一運算放大器Ul的輸出端連接AD米樣模塊,第一運算放大器Ul的正電源和負電源分別連接+3.3V電壓端和-3.3V電壓端，第一運算放大器Ul的參考端接地。
[0016]催化元件SI的D端通過電阻R6連接第二運算放大器U2的同相輸入端并通過電阻R5接地，第二運算放大器U2的反相輸入端通過電阻R8接地并通過電阻R7連接+3.3V電壓端，第二運算放大器U2的輸出端通過電阻R9連接1test端。
[0017]保護電路包括MOS管Ql、電阻、電容。故障檢測電路包括第二運算放大器U2及電阻元件。測量電路包括第一運算放大器Ul及阻容件。
[0018]其中，具體的，二極管Dl實現(xiàn)3.3V降壓為3V，給催化元件提供正常工作所需要的電壓。
[0019]請參閱圖2和圖3所示，R2、R3、R4與催化元件構成電橋電路，其中，R4實現(xiàn)硬件調(diào)零，將初始AD值調(diào)為一固定非零值。本發(fā)明中催化元件為甲烷傳感器。
[0020]催化元件的結構如圖2和圖3所示，由檢測元件D和補償元件C構成,檢測元件D和補償元件C連接在一起輸出，補償元件C和檢測元件D分別接電源和地。其中，催化元件的G端連接檢測元件D的一端，V端連接補償元件C的一端，D端連接檢測元件D和補償元件C的另一端。
[0021]R10、R11、C2構成低通濾波器，減小射頻干擾，RG為運放Ul的增益調(diào)節(jié)電阻，運放Ul將催化元件和R2、R3、R4構成的電橋電路的差分信號進行放大，送入單片機進行AD采集，從而計算得到甲烷的濃度值。
[0022]正常工作時催化元件與電阻R2、電阻R3、可變電阻器R4構成的電橋電路經(jīng)由第一運算放大器Ul進行放大處理后進入單片機進行AD采集，從而實現(xiàn)甲烷濃度的測量。
[0023]1control端由單片機控制輸出，通過限流電阻Rl和電容Cl進行充電，得到一電壓值來驅(qū)動MOS管Ql的導通與關斷，控制催化元件的電源端；檢測到故障或超量程需要保護時，1control輸出低電平，關斷MOS管Ql，從而切斷催化元件的電源，保護催化元件；同時在催化元件上電時通過控制電阻Rl和電容Cl的充電時間，來控制MOS管導通的速度，從而控制催化元件的電源來實現(xiàn)低功耗啟動，更好地實現(xiàn)遠供。
[0024]電阻R6為限流電阻，電阻R7、電阻R8分壓與電阻R6和第二運算放大器U2構成比較器，比較器的輸出經(jīng)電阻R9限流輸出1test信號給單片機，供單片機采集，當探頭白元件出現(xiàn)斷絲等故障時，該腳輸出為高電平，探頭正常工作時輸出為低電平，從而可以檢測出白元件故障。
[0025]R5電阻為下拉電阻，當催化元件的黑元件部分出現(xiàn)斷絲等故障時給第二運算放大器U2的同相輸入端提供一個穩(wěn)定的OV電壓，使AD采集到的值為0，從而檢測出黑元件故障。
[0026]本實用新型公開了一種基于催化元件的故障檢測與保護電路，包括保護電路、故障檢測電路、測量電路。能夠?qū)崿F(xiàn)低功耗啟動催化元件，當超量程或故障時能夠可靠保護元件，同時能夠可靠檢測出元件任意管腳的斷絲等故障。
【權利要求】
1.一種基于催化元件的故障檢測與保護電路，其特征在于:包括催化元件(S1)、M0S管(Q1)、第一運算放大器(Ul)和第二運算放大器(U2)，所述催化元件(SI)包括G端、V端和D端，所述G端連接所述MOS管(Ql)的漏極，所述MOS管(Ql)的源極接地并通過電容Cl連接所述MOS管(Ql)的柵極，所述MOS管(Ql)的柵極通過電阻Rl連接1control端； 所述催化元件(SI)的V端連接二極管(Dl)的負極，所述二極管(Dl)的正極連接+3.3V電壓端，所述催化元件(SI)的V端通過串聯(lián)連接的電阻R2、可變電阻器R4的固定部分和電阻R3連接所述G端，所述催化元件(SI)的D端通過電阻RlO連接所述第一運算放大器(Ul)的同相輸入端，所述可變電阻器R4的移動部分通過電阻Rll連接所述第一運算放大器(Ul)的反相輸入端，所述第一運算放大器(Ul)的同相輸入端和反向輸入端之間設置有電容C2，所述第一運算放大器(Ul)的輸出端連接AD采樣模塊，所述第一運算放大器(Ul)的正電源和負電源分別連接+3.3V電壓端和-3.3V電壓端，所述第一運算放大器(Ul)的參考端接地； 所述催化元件(SI)的D端通過電阻R6連接所述第二運算放大器(U2)的同相輸入端并通過電阻R5接地，所述第二運算放大器(U2)的反相輸入端通過電阻R8接地并通過電阻R7連接+3.3V電壓端，所述第二運算放大器(U2)的輸出端通過電阻R9連接1test端。
【文檔編號】H02H3/02GK204116515SQ201420526351
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年9月12日 優(yōu)先權日:2014年9月12日
【發(fā)明者】金勇 , 趙鑫, 施偉軍 申請人:南京北路自動化系統(tǒng)有限責任公司