本實(shí)用新型屬于報(bào)警電路技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種開(kāi)爾文接地報(bào)警電路。

背景技術(shù)：

在精密測(cè)量系統(tǒng)中通常采用開(kāi)爾文連接即四線連接，四線指的是信號(hào)線和地線各兩根，即信號(hào)force線、信號(hào)sense線、地force線、地sense線，這樣做的目的是分開(kāi)電流路徑和測(cè)量路徑，以免路徑上的電阻影響測(cè)量準(zhǔn)確性。當(dāng)信號(hào)線或地sense線沒(méi)有連接恰當(dāng)時(shí)，系統(tǒng)輕則精度下降但仍可以工作，重則系統(tǒng)無(wú)法工作。所以對(duì)信號(hào)線和地線的開(kāi)爾文連接的檢測(cè)非常重要。當(dāng)前的開(kāi)爾文報(bào)警傳統(tǒng)方式通常是通過(guò)比較電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)比較sense線與force線上的電壓差，如果差別大則判斷這時(shí)他們并沒(méi)有相連，或者連接上有較大電阻。但這種方法只適用于信號(hào)線的檢測(cè)，并不適用于地線的檢測(cè)。當(dāng)操作員忘記連接sense線時(shí)，信號(hào)線的force線和sense線在電路中是有一些連接關(guān)系的，所以比較器仍然可以做出正確的判斷，但地線的force線和sense線在內(nèi)部幾乎是無(wú)任何關(guān)系的，所以會(huì)被認(rèn)為完全懸空，此時(shí)比較器的比較結(jié)果是不受控的，對(duì)于開(kāi)爾文連接檢測(cè)的結(jié)果也就沒(méi)有意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

實(shí)用新型目的：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本實(shí)用新型的目的是提供一種開(kāi)爾文接地報(bào)警電路，可即時(shí)產(chǎn)生報(bào)警，可及時(shí)避免系統(tǒng)工作在不正常狀態(tài)下，進(jìn)而避免了時(shí)間的浪費(fèi)和設(shè)備的損壞。

技術(shù)方案：為了實(shí)現(xiàn)上述實(shí)用新型目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下：

一種開(kāi)爾文接地報(bào)警電路，包括限壓電路，運(yùn)算放大器，比較器和報(bào)警電路；所述的限壓電路，運(yùn)算放大器，比較器和報(bào)警電路依次串聯(lián)，其中，比較器為雙比較器并聯(lián)入電路。

所述的限壓電路由2個(gè)二極管和1個(gè)串聯(lián)電阻組成，二極管其中一個(gè)正向接+15V電源，另一個(gè)反向接-15V電源。

所述的二極管型號(hào)均為1N4148，電阻為10KΩ串在信號(hào)輸入路徑上。

所述的運(yùn)算放大器的型號(hào)為L(zhǎng)F356，以跟隨器的形式連接，當(dāng)3腳輸入端懸空時(shí)，6腳輸出正滿偏或者負(fù)滿偏兩者之中的一個(gè)電壓。

所述的比較器采用雙比較器，分別為上限比較器和下限比較器，型號(hào)均為L(zhǎng)M393，由正負(fù)15V供電，前級(jí)過(guò)來(lái)的信號(hào)同時(shí)接入上限比較器的負(fù)端和下限比較器的正端；上限比較器的正端接上限電壓，下限比較器的負(fù)端接下限電壓。

所述的報(bào)警電路包括三極管和發(fā)光二極管，前級(jí)輸入通過(guò)20KΩ電阻連接三極管的基極，三極管的發(fā)射極與二極管和500Ω電阻均相連；在3.3V的輸出端與前級(jí)輸入之前串聯(lián)有20KΩ電阻和5.5KΩ電阻，3.3V的輸出端通過(guò)200Ω電阻連接二極管，3.3V的輸出端通過(guò)4.7KΩ電阻連接500Ω電阻；前級(jí)輸入通過(guò)20KΩ電阻、5.5KΩ電阻、4.7KΩ電阻連接500Ω電阻；500Ω電阻連接至處理器。

有益效果：與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本實(shí)用新型的開(kāi)爾文接地報(bào)警電路，利用運(yùn)算放大器輸入懸空則會(huì)滿偏的特性，將滿偏的電壓送至比較器做比較，比較器則可通過(guò)該電壓得出一個(gè)確定的比較結(jié)果，非常符合接地開(kāi)爾文檢測(cè)的需要。當(dāng)由于誤操作使得地sense線沒(méi)有連接時(shí)，本電路可即使產(chǎn)生報(bào)警，可及時(shí)避免系統(tǒng)工作在不正常狀態(tài)下，進(jìn)而避免了時(shí)間的浪費(fèi)和設(shè)備的損壞。

附圖說(shuō)明

圖1是開(kāi)爾文接地報(bào)警電路的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是存儲(chǔ)器深度擴(kuò)展示意圖；

圖3是轉(zhuǎn)換電路的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說(shuō)明。

如圖1所示，開(kāi)爾文接地報(bào)警電路，包括限壓電路，運(yùn)算放大器，比較器和報(bào)警電路；限壓電路，運(yùn)算放大器，比較器和報(bào)警電路依次串聯(lián)。

限壓電路由兩個(gè)二極管和一個(gè)串聯(lián)電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)，二極管型號(hào)均為1N4148，電阻在此選擇10KΩ串在信號(hào)輸入路徑上，二極管其中一個(gè)正向接+15V電源，另一個(gè)反向接-15V電源(如圖2)。該電路的作用是當(dāng)輸入信號(hào)過(guò)大時(shí)保護(hù)后級(jí)電路不受損壞。1N4148的管壓降約為0.4V，如果輸入電壓超過(guò)+14.6V則上面二極管導(dǎo)通，超過(guò)-14.6V則下面二極管導(dǎo)通，電阻上會(huì)產(chǎn)生壓降，最終到達(dá)后級(jí)的電壓被限制在正負(fù)15V范圍內(nèi)。

運(yùn)算放大器選用LF356，該放大器優(yōu)點(diǎn)是速度較快。放大器由正負(fù)15V供電，所以輸入必須被限制在正負(fù)15V范圍內(nèi)，這就是限壓電路的意義所在。該放大器以跟隨器的形式連接，即2腳和6腳短路，當(dāng)3腳輸入端懸空時(shí)，6腳將輸出正滿偏或者負(fù)滿偏兩者之中的一個(gè)電壓。

比較器選用LM393，該芯片為雙比較器，本實(shí)施例需要上下限兩種狀態(tài)比較，所以使用雙比較器比較合適，用于上限比較的稱為上限比較器，用于下限比較的稱為下限比較器。比較器由正負(fù)15V供電，前級(jí)過(guò)來(lái)的信號(hào)同時(shí)接入上限比較器的負(fù)端和下限比較器的正端。上限比較器的正端接上限電壓，下限比較器的負(fù)端接下限電壓。上限電壓和下限電壓由實(shí)際應(yīng)用需求決定，本例中報(bào)警的上下限設(shè)置為+1V/-1V，所以上限電壓為+1V，下限電壓為-1V。兩個(gè)電壓由正負(fù)15V電源經(jīng)過(guò)電阻分壓分別得到，電阻選用140K和10K。比較器當(dāng)正端電壓大于負(fù)端電壓時(shí)輸出正邏輯，當(dāng)正端電壓小于負(fù)端電壓時(shí)輸出負(fù)邏輯，當(dāng)前選用的比較器為集電極開(kāi)路輸出，正邏輯以高阻態(tài)形式給出，負(fù)邏輯即為地腳上的電平(本例中比較器的地腳接-15V電源)，所以將兩個(gè)比較器的輸出短路在一起使用，目的是當(dāng)兩個(gè)比較器有任意一個(gè)出現(xiàn)負(fù)邏輯時(shí)，輸出即為負(fù)邏輯。當(dāng)前級(jí)輸入懸空時(shí)，本級(jí)輸入電壓約為+13V或-13V，無(wú)論是哪種情況都超過(guò)本例設(shè)置的上限電壓和下限電壓，所以此時(shí)本級(jí)輸出必定是負(fù)邏輯。

報(bào)警電路包括三極管和發(fā)光二極管，前級(jí)輸入通過(guò)20KΩ電阻連接三極管的基極，三極管的發(fā)射極與二極管和500Ω電阻均相連；在3.3V的輸出端與前級(jí)輸入之前串聯(lián)有20KΩ電阻和5.5KΩ電阻，3.3V的輸出端通過(guò)200Ω電阻連接二極管，3.3V的輸出端通過(guò)4.7KΩ電阻連接500Ω電阻；前級(jí)輸入通過(guò)20KΩ電阻、5.5KΩ電阻、4.7KΩ電阻連接500Ω電阻；500Ω電阻連接至處理器。該報(bào)警電路由三極管和發(fā)光二極管實(shí)現(xiàn)，使用發(fā)光二極管可以直觀的發(fā)現(xiàn)報(bào)警的產(chǎn)生，但為避免操作人員忽略報(bào)警燈被點(diǎn)亮，本方案同時(shí)產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)送至處理器，通過(guò)處理器返回到電腦界面上提示給操作員，或做一些硬件上的保護(hù)動(dòng)作，如斷電、復(fù)位等。由于通常情況處理器的輸入信號(hào)格式為L(zhǎng)VTTL即3.3V電平標(biāo)準(zhǔn)，所以需要將前級(jí)的正負(fù)邏輯狀態(tài)轉(zhuǎn)換為3.3V和0V再送至處理器。在此轉(zhuǎn)換電路以三級(jí)管實(shí)現(xiàn)，本例選用2N2907，該三極管為PNP管(如圖3)。當(dāng)前級(jí)信號(hào)為高阻態(tài)時(shí)，三極管基極約為3.3V，三極管為截止?fàn)顟B(tài)，發(fā)光二極管沒(méi)有電流流過(guò)即不會(huì)被點(diǎn)亮，200Ω電阻沒(méi)有壓降所以輸出至處理器的信號(hào)約為3.3V，即為高電平。當(dāng)前級(jí)信號(hào)為負(fù)邏輯即-15V時(shí)，基極電壓Vb＝3.3-(3.3+15)*5.5/25.5約為-0.65V，發(fā)射極電壓Ve＝Vb+0.7約為0.05V，送至處理器即為低電平，二極管電流約7mA，被點(diǎn)亮。所以送至處理器的報(bào)警信號(hào)為低電平有效。處理器可以由諸如FPGA等可編程功能芯片承擔(dān)。

本實(shí)用新型的開(kāi)爾文接地報(bào)警電路，利用運(yùn)算放大器輸入懸空則會(huì)滿偏的特性，將滿偏的電壓送至比較器做比較，比較器則可通過(guò)該電壓得出一個(gè)確定的比較結(jié)果，非常符合接地開(kāi)爾文檢測(cè)的需要。當(dāng)由于誤操作使得地sense線沒(méi)有連接時(shí)，本電路可即使產(chǎn)生報(bào)警，可及時(shí)避免系統(tǒng)工作在不正常狀態(tài)下，進(jìn)而避免了時(shí)間的浪費(fèi)和設(shè)備的損壞。