[实用新型]一种基于FPGA和继电器的保护电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于FPGA和继电器的保护电路。

背景技术

现有的漏电保护电路一般采用霍尔电流传感器进行直流漏电流检测，主要问题出在传感器受到了分布电容的影响、剩磁变化的影响、导线相对位置的影响、环境电磁干扰及被测直流电流中的纹波干扰等，从而影响检测的精度和稳定性，给现场测试带来极大的不便。且现有的很多漏电保护电路不具有在漏电发生时自动断电的功能，常常造成电气设备的损坏。

因此，有必要设计一种新型的基于FPGA和继电器的保护电路。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于FPGA和继电器的保护电路，该基于FPGA和继电器的保护电路能实现漏电报警及漏电发生时自动断电，可靠性高，抗干扰能力强。

实用新型的技术解决方案如下：

一种基于FPGA和继电器的保护电路，包括控制电路、按键、显示屏、报警器、继电器RL1、三极管Q1、2个采样电阻以及3条放大及A/D转换支路；按键和显示屏均与控制电路相连；

2个采样电阻分别是第一采样电阻R1和第二采样电阻R2；

第一采样电阻R1、继电器R1的常闭开关K1、负载RL和第二采样电阻R2依次串接在主电源与地之间；第一采样电阻R1和第二采样电阻R2均为0.1欧姆；

所述的控制电路采用FPGA芯片，FPGA芯片上集成有第一减法器、第二减法器、比较器、D触发器和具有2个输入端的或门；

3条放大及A/D转换支路由第一放大及A/D转换支路、第二放大及A/D转换支路和第三放大及A/D转换支路组成；

第一放大及A/D转换支路接在主电源与第一减法器的第一输入端之间；

第二放大及A/D转换支路接在第一采样电阻R1与常闭开关K1的连接点与第一减法器的第二输入端之间；第一减法器的输出端接第二减法器的第一输入端；

第三放大及A/D转换支路接在第二采样电阻R2与负载RL的连接点与第二减法器的第二输入端之间；第二减法器的输出端接比较器的第一输入端；比较器的第二输入端接预设值；或门的第一个输入端以及D触发器的CP段均与比较器的输出端接；D触发器的D端接高电平，D触发器的Q输出端接或门的第二输入端；或门的输出端接报警器；所述的报警器包括LED灯和蜂鸣器；

三极管Q1为NPN型三极管，三极管Q1的c极接主电源，三极管Q1的b极接或门的输出端；三极管Q1的e极经继电器RL1的线圈接地；

每一条放大及A/D转换支路均由放大器和A/D转换器依次串接而成；其中放大器的放大倍数为10倍，A/D转换器采用16位的A/D转换器。

有益效果：

本实用新型的基于FPGA和继电器的保护电路，通过2个采样电阻配合3条放大及A/D转换支路直接获取电源输出电流和电源回流的电流，相比于采用霍尔传感器检测电流，其准确性和抗干扰性能更强。

本实用新型采用继电器控制负载的供电，在漏电值超过预设值时能自动切断电源，实现对电路的彻底保护。

本电路不涉及到CPU，因而也不涉及到程序，即采用全硬件的电路，这也是其可靠性高的原因之一。

另外，采用FPGA作为主控芯片，集成度高，而且是全硬件电路，响应速度快，结构紧凑，布线简单，易于实施。

按键用于设定预设值。显示屏能显示实时的漏电流大小。

附图说明

图1为直流漏电流检测与保护电路的电路原理图；

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明：

实施例1：如图1，一种基于FPGA和继电器的保护电路，包括控制电路、按键、显示屏、报警器、继电器RL1、三极管Q1、2个采样电阻以及3条放大及A/D转换支路；按键和显示屏均与控制电路相连；

2个采样电阻分别是第一采样电阻R1和第二采样电阻R2；

第一采样电阻R1、继电器R1的常闭开关K1、负载RL和第二采样电阻R2依次串接在主电源与地之间；第一采样电阻R1和第二采样电阻R2均为0.1欧姆；

所述的控制电路采用FPGA芯片，FPGA芯片上集成有第一减法器、第二减法器、比较器、D触发器和具有2个输入端的或门；

3条放大及A/D转换支路由第一放大及A/D转换支路、第二放大及A/D转换支路和第三放大及A/D转换支路组成；

第一放大及A/D转换支路接在主电源与第一减法器的第一输入端之间；