霍爾燈光信號及電器負載監測器的製作方法
2024-01-21 22:13:15 1
專利名稱：霍爾燈光信號及電器負載監測器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種監視檢測車輛、船舶、航標燈及公路、鐵路信號燈等交通工具與器材的照明和燈光信號系統以及某些電器負載的工作(故障)狀態的裝置。
車輛、船舶、航標燈及公路、鐵路信號燈等交通工具和器材的燈光信號對於維護交通安全有著重要的意義。尤以交通工具，至今還未設置燈光信號工作(故障)狀態監測裝置。而某些如太陽能或發電機充電設備，電磁開關，電磁閥等工作(故障)狀態，也需一種監視檢測裝置。
近來已有資料介紹了這方面的內容。如1、小汽車照明燈損壞指示器－－《實用電子文摘》1987年第4期P71(四川)2、汽車燈監視器－－《實用電子文摘》1987年第5期P124(四川)3、車燈故障探測器－－《實用電子文摘》1987年第6期P118(四川)以及「交通工具燈光信號故障顯示器」(專利號89 2 076429)上述資料較典型地介紹了對燈絲電流的檢測採用電阻或幹簧繼電器或零序互感器傳感方式。採用電阻傳感的缺點是取樣電阻有壓降和功耗，且過荷易損。幹簧繼電器則在振動較劇的場合，易破裂及產生誤動作。零序互感器必須接入兩組對稱的燈絲電路，這在某些只有一個接線端的電路裡會給使用帶來困難。而且前兩種檢測方式不適合交流電路使用。
實際使用中，如汽車燈光線路常為二至四隻燈，分車箱前後左右安裝，而經過燈具開關一般常為一根燈線，採用零序互感器，會使燈線數量增加一倍，給安裝帶來不便。而使用幹簧繼電器或電阻傳感，也存在靈敏度控制和壓降功耗等問題。
本實用新型的目的是為燈光信號及電器負載的工作(故障)狀態的監視和檢測提供一種(1)安裝使用簡便，有較強的抗震動和過載能力；(2)通用性強，能適用於交、直流兩種電源的負載；(3)具有工作和故障狀態的可視性顯示和可聞性故障報警的監測裝置。
本實用新型由霍爾電流傳感器和工作(故障)狀態顯示器組成，被監測電器負載的工作電流流過霍爾電流傳感器，霍爾電流傳感器根據其流過電流的大小送出不同的控制信號去控制工作(故障)狀態顯示器，由工作(故障)狀態顯示器顯示出被監測電器負載的工作(故障)狀態，其要點在於霍爾電流傳感器由電磁感應線圈和霍爾集成電路組成。
圖1為本實用新型的組成框圖。圖中RL為被監測電器負載；SA為開關；1為霍爾電流傳感器；2為工作(故障)狀態顯示器；FU為保險絲；X1、X2為被監測電路接線端；X3、X4為檢測電路電源接線端。
被監測電器負載的工作電流流過霍爾電流傳感器中的鐵芯電磁感應線圈，並以電流的大小在鐵芯氣隙中產生適合霍爾集成電路工作特性要求的不同程度的磁感應強度。如霍爾開關集成電路的導通點磁感應強度Bop和截止點磁感應強度Brp，霍爾線性集成電路線性工作區的磁感應強度BQ。霍爾集成電路以磁感應強度的大小送出不同的控制信號。
由於霍爾集成電路的輸出控制信號可與TTL、CMOS等數字和模擬電路兼容，故不僅可用以產生工作(故障)狀態的聲光顯示，還可以與計算機，自控系統，無線電發訊系統配合使用。
霍爾電流傳感器不僅適合直流電路對電器負載工作電流的檢測。還適用於低壓交流工頻供電的電器負載工作電流的檢測。因此被監測電路與檢測電路須隔離，並應有良好的絕緣性能。而本實用新型採用的霍爾電流傳感器是一種電磁轉換檢測方式的傳感器，可方便地將被監測電路與檢測電路隔離，並可作到較好的絕緣。
本實用新型電磁感應線圈的鐵芯氣隙可以作成能夠調節的，這在需要對磁感應強度進行調整的電路中十分有用。圖2是這類傳感器中鐵芯氣隙可調的一種結構圖。圖2中a為鐵芯；b為線圈框架；c為緊固及磁極螺栓；d為鐵芯氣隙調節螺栓；e為固定霍爾元件塑料件；f為霍爾元件。
電磁感應線圈匝數的計算公式B·Lo＝12.6N·I(DC)B·Lo＝17.8N·I(AC)式中B～鐵芯氣隙中磁感應強度；GSLo～鐵芯氣隙距離；mmN～線圈匝數；匝I～流過線圈的電流；A公式的導出在此省略。
由於採用了上述方案，與現有技術中採用串聯電阻傳感方式相比，電磁感應線圈無壓降無功耗，在負載出現短時不易損壞。與採用幹簧繼電器傳感方式相比，抗震動能力強且不會產生誤動作。與採用零序互感器傳感方式相比，其體積小、安裝方便、接線簡單。而且電磁感應線圈和霍爾集成電路組成的霍爾電流傳感器，對交直流電源的負載均可適用。
實際應用中，霍爾電流傳感器具有足夠的靈敏度，採用霍爾開關集成電路適用於一至四隻功率相同負載的監測，線性霍爾集成電路則可用於兩隻以上的多隻負載的監測。
例如以霍爾開關集成電路UGN－3020與電磁感應線圈組成霍爾電流傳感器，其導通點磁感應強度Bop＝220GS，截止點磁感應強度Brp＝165GS，應用監測汽車前後左右四隻(每隻8W)示寬燈，當一燈出現斷路時，鐵芯氣隙中磁感應強度由220GS降為162.96GS，小於截止點磁感應強度，UGN－3020截止。
本實用新型為了顯示出被監測電器負載不同的工作(故障)狀態，特選用變色發光管作顯示器件，以減少顯示器件數目及簡化顯示形式。
圖3為本實用新型實施例之一的電路原理圖。適用於對單只燈或低阻無源電器負載的監測。圖3中SA1為被監測電路開關；SA2為檢測電路開關；L為電磁感應線圈；EL為被監測燈；H為霍爾開關集成電路；LED為變色發光管，RD為LED中的紅色管，GN為LED中的綠色管；D1為隔離二極體，HA為蜂鳴器；E為電源；V1為GN的開關管；V2、V3為三極體與門電路；R1～R5為電阻；FU為保險絲；X1、X2為被監測電路接線端；X3、X4為檢測電路電源接線端，D2為防電源極性反接二極體。
合上SA2，檢測電路工作，因電磁感應線圈L中無電流流過，H截止，經R1，V1導通，LED中GN亮，呈綠色。同時經R3饋給LED中RD的電流通過D1、L、EL旁路，RD滅。當EL開路，則RD亦亮，LED呈黃色。RD和GN的管壓經R4、R5饋給V2、V3，與門電路導通，蜂鳴器HA發出可聞告警信號。這是EL未點亮，即燈絲為冷態時的檢測過程，LED呈綠色表示EL正常，黃色為EL故障。
當合上SA1，EL亮。EL工作電流流經電磁感應線圈L，鐵芯氣隙中磁感應強度達到Bop(導通點)，H的2、3腳導通，V1截止，GN滅。由於D1的陰極電位抬高，旁路消除，經R3饋電，RD亮，呈紅色。當EL開路，H的2、3端不導通，經R1，V1導通，GN亦亮，LED呈黃色，HA發出告警信號。這是當EL亮，即燈絲為熱態時的檢測過程。LED呈紅色表示EL工作正常，黃色為EL故障。
此外，當EL接觸不良，燈光信號暗淡，流過L的電流不足或減少，鐵芯氣隙中磁感應強度達不到Bop(導通點)或降至Brp(截止點)以下時，LED亦呈黃色故障顯示，HA發聲告警。
圖4為本實用新型又一實施例的電路原理圖。適用於對多燈或多隻電器負載的監測。圖4中，SA1為被監測電路開關；SA2為RD輔助顯示開關，與SA1聯動；EL1～EL4為被監測燈；H為線性霍爾集成電路；IC1為運算放大器；IC2為時基電路構成的施密特電路；D為穩壓管；其餘符號旁註同前圖。
SA1未合上時，因L中無電流流過，H、IC1無檢測信號輸出，使IC2輸出低電位，V1截止。經R11，LED中GN亮，呈綠色。
當合上SA1、SA2，L中流過EL1～EL4工作電流，鐵芯氣隙中產生磁感應強度BQ，經H檢測，IC1放大，使IC2輸出高電位，通過R10，V1導通，GN滅。同時因SA2閉合，經R12饋電使RD亮，LED呈紅色。當EL1～EL4中有燈斷路，鐵芯氣隙中BQ下降，H檢測信號減弱，IC1輸出電位升高，使IC2輸出低電平，V1截止，GN亦亮，LED呈黃色，HA發聲告警。此檢測過程中，LED呈綠色表示EL1～EL4未工作，LED呈紅色表示EL1～EL4工作正常，LED呈黃色表示EL1～EL4中有故障現象或全部開路。
根據同一原理，將被監測燈換成需監視，檢測的其它電器作負載，可達到相同的目的。
權利要求1.一種霍爾燈光信號及電器負載監測器，在被監測電器負載的工作電流流過電流傳感器時，電流傳感器根據流過其電流的大小送出不同的控制信號，控制工作(故障)狀態顯示器顯示出被監測電器負載的工作(故障)狀態)，其特徵是監測器由霍爾電流傳感器(1)和工作(故障)狀態顯示器(2)組成，霍爾電流傳感器(1)、被監測燈(EL)或電器負載(RL)與電器負載開關(SA)相串聯後並接於交、直流電源，霍爾電流傳感器(1)的輸出端與工作(故障)狀態顯示器(2)的輸入端相連接。
2.如權利要求1的霍爾燈光信號及電器負載監測器，其特徵是霍爾電流傳感器(1)由霍爾集成電路(H)固定於電磁感應線圈(L)的鐵芯空氣隙端面構成。
專利摘要一種霍爾燈光信號及電器負載工作(故障)狀態監測器，由霍爾電流傳感器(1)和工作(故障)狀態顯示器(2)組成。霍爾電流傳感器(1)以霍爾集成電路和電磁感應線圈構成。本實用新型可監視、檢測車輛、船舶、航標燈及公路、鐵路信號燈等交通工具與器材的照明和燈光信號系統工作(故障)狀態，以及某些需監視、檢測電器負載的工作(故障)狀態。並且簡單易制，工作可靠，具有較強的抗振抗幹擾能力，可以有可視性工作(故障)狀態顯示和可聞性故障告警信號。
文檔編號G01R31/02GK2140065SQ9220468
公開日1993年8月11日 申請日期1992年3月16日 優先權日1992年3月16日
發明者潘為東 申請人:潘為東