熱線風速儀的熱線限流保護電路的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電子測量技術領域，尤其涉及一種熱線風速儀的熱線限流保護電路。
【背景技術】
[0002]熱線風速儀被廣泛用于流體流速的測量，其工作原理為將熱線置于流體中，通過電路電流加熱熱線，同時熱線與流體又進行熱交換，通過加熱量和散熱量的平衡關系，將流速信號轉化為電信號，實現流速的測量。因此熱線為熱線風速儀測量系統的關鍵敏感元件，為了提高流速測量的靈敏度，熱線風速儀的熱線一般采用電阻溫度系數相對較大的細徑鎢絲，細鎢絲的熱容量小，在使用熱線風速儀時若工作電流設置不當或者出現線路連接不當等誤操作時，往往會使流經熱線的電流超過允許值，導致熱線燒斷。目前對熱線風速儀熱線的保護一般是憑借使用者的操作經驗，缺少限流保護措施。因此設計一種熱線保護電路對熱線風速儀熱線進行主動的過流保護是非常必要的。

【發明內容】

[0003]本發明所要解決的技術問題是針對【背景技術】中所涉及到的缺陷，提供一種熱線風速儀的熱線限流保護電路。
[0004]本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案:
熱線風速儀的熱線限流保護電路，包含電流采樣電阻、差分信號放大器、比較器、D型觸發器、切換及指示電路、限流保護自檢切換電路、熱線模擬電阻和限流保護管理模塊；
所述電流采樣電阻與熱線風速儀熱線回路串接；
所述差分信號放大器的兩個輸入端分別與電流采樣電阻的兩端相連，輸出端與比較器的同相輸入端相連；
所述比較器的反相輸入端與限流保護管理模塊相連，輸出端與D型觸發器的觸發端相連；
所述D型觸發器的復位端與限流保護管理模塊相連，輸出端與切換及指示電路的控制端C相連；
所述切換及指示電路的反饋端S與限流保護管理模塊相連，兩個切換端口分別與電流采樣電阻以及限流保護自檢切換電路相連；
所述限流保護自檢切換電路的切換端分別與熱線風速儀放大器、熱線模擬電阻以及熱線相連，控制端與限流保護管理模塊相連；
所述電流采樣電阻用于將熱線工作電流轉化為其兩端的電壓信號，便于差分信號放大器米集；
所述差分信號放大器用于對流經電流采樣電阻的熱線工作電流產生的電位差信號進行放大，得到反映熱線工作電流的電壓信號，并將其傳遞給所述比較器；
所述比較器用于將接收到的反映熱線工作電流的電壓信號與限流保護管理模塊提供的門檻電壓進行比較，產生保護信號，并將其傳遞給所述D型觸發器； 所述D型觸發器用于根據接收到的保護信號鎖定保護狀態，并進一步通過切換及指示電路控制熱線回路斷開；
所述切換及指示電路用于在熱線工作電流過大時切斷熱線回路并顯示保護狀態，同時將熱線限流保護電路工作狀態反饋給限流保護管理模塊；
所述限流保護自檢切換電路用于熱線限流保護電路的正常工作狀態和自檢狀態的切換，正常工作狀態時將熱線風速儀放大器和熱線接入熱線回路，自檢狀態時將熱線模擬電阻接入熱線回路；
所述限流保護管理模塊用于提供比較器的門檻電壓、D型觸發器的復位信號、限流保護自檢切換電路的自檢狀態切換信號，同時接收切換及指示電路反饋的保護狀態信號。
[0005]作為本發明熱線風速儀的熱線限流保護電路進一步的優化方案，所述電流采樣電阻采用低阻值的精密電阻。
[0006]作為本發明熱線風速儀的熱線限流保護電路進一步的優化方案，所述切換及指示電路包含繼電器驅動器、雙刀單擲繼電器和限流保護指示電路；
所述繼電器驅動器用于驅動所述雙刀單擲繼電器的線圈；
所述雙刀單擲繼電器的一個觸點與熱線串接控制熱線電流的通斷，另一個觸點反饋保護狀態信號給限流保護管理模塊；
所述限流保護指示電路通過一個帶限流保護電阻的發光二極管并聯在所述雙刀單擲繼電器線圈兩端實現限流保護狀態的指示。
[0007]作為本發明熱線風速儀的熱線限流保護電路進一步的優化方案，所述限流保護自檢切換電路包含恒流源和雙刀雙擲繼電器；
所述雙刀雙擲繼電器的一個觸點用于對熱線模擬電阻以及熱線的切換連接，另一個觸點用于對恒流源以及熱線風速儀放大器的切換連接:在限流保護電路非自檢狀態下熱線風速儀放大器和熱線)接入電路，在限流保護電路自檢狀態下恒流源和熱線模擬電阻接入電路。
[0008]本發明采用以上技術方案與現有技術相比，具有以下技術效果:
1.通過直接檢測熱線電流的方法，在其達到一定值以后直接斷開熱線，電流檢測準確，保護及時，能夠有效防止熱線燒斷，實現熱線的主動限流保護；
2.設置了限流保護電路的自檢功能，在熱線正式投入工作前能確認保護電路的有效性。
【附圖說明】
[0009]圖1是熱線風速儀的熱線限流保護電路原理圖。
[0010]圖中，1-電流采樣電阻，2-差分信號放大器，3-比較器，4-D型觸發器，5-切換及指示電路，6-限流保護自檢切換電路，7-熱線模擬電阻，8-和限流保護管理模塊。
【具體實施方式】
[0011]下面結合附圖對本發明的技術方案做進一步的詳細說明:
如圖1所示，本發明公開了一種熱線風速儀的熱線限流保護電路，包括電流采樣電阻
1、差分信號放大器2、比較器3、D型觸發器4、切換及指示電路5、限流保護自檢切換電路6、熱線模擬電阻7和限流保護管理模塊8。
[0012]保護電路的連接方式為:電流采樣電阻1與熱線風速儀熱線回路串接，差分信號放大器2的兩個輸入端與電流米樣電阻1相連，差分信號放大器2的輸出端與比較器3的同相輸入端相連，比較器3的反相輸入端與限流保護管理模塊8相連，比較器3的輸出端與D型觸發器4的觸發端相連，D型觸發器4的復位端與限流保護管理模塊8相連，D型觸發器4的輸出端與切換及指示電路5的控制端C相連，切換及指示電路5的反饋端S與限流保護管理模塊8相連，切換及指示電路5的兩個切換端口分別與電流采樣電阻1以及限流保護自檢切換電路6相連，限流保護自檢切換電路6的切換端分別與熱線風速儀放大器9、熱線模擬電阻7以及熱線10相連，限流保護自檢切換電路6的控制端與限流保護管理模塊8相連。
[0013]保護電路的工作方式為:電流采樣電阻1對熱線風速儀熱線上的工作電流進行采樣，并將其轉化成電流采樣電阻1兩端的電位差，差分信號放大器2對電流采樣電阻1兩端的電位差進行放大并將放大的信號送到比較器3的同相輸入端與限流保護管理模塊8在比較器3反相輸入端設置的門檻電壓進行比較，判斷是否過流，比較器3將比較的結果送到D型觸發器4的觸發端，若熱線工作電流超過允許值，則比較器3輸出保護信號，保護信號將使D型觸發器4觸發，D型觸發器4將控制切換及指示電路5切斷熱線回路，同時顯示限流保護電路的工作狀態并將限流保護電路的工作狀態反饋給限流保護管理模塊8，D型觸發器4 一旦觸發將一直鎖定觸發狀態，除非限流保護管理模塊8對D型觸發器4進行復位，這將保證熱線過流時限流保護電路保持在保護狀態，此外，限流保護電路設置自檢功能，限流保護電路正常工作時熱線風速儀放大器9以及熱線10接入電路，在限流保護電路自檢模式下，恒流源代替熱線風速儀9、熱線模擬電阻7代替熱線10接入電路，限流保護電路自檢模式用于檢測保護電路是否有效，限流保護自檢切換電路6的切換指令由限流保護管理模塊8給定。
[0014]所述的電流采樣電阻1采用低阻值的精密電阻，其阻值恒定不變，電流采樣電阻1串接于熱線回路，因此流經電流采樣電阻1上的電流即為熱線10上的工作電流，又因為電流采樣電阻1的阻值恒定不變，則其兩端的電位差與熱線10上的工作電流成正比，使得差分信號放大器2采樣的電位差信號與熱線電流成正比，確保電流采集準確。
[0015]所述的比較器3的同相輸入端為差分信號放大器2