CN102435894A - 一种数字漏电保护器测试仪及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电器检测装置，旨在提供一种数字漏电保护器测试仪及测试方法。该测试仪包括电源接入端和n个并联于电源接入端的电阻，这些电阻的阻值构成一个以1/2为公比的等比数列，即满足如下关系：R₀＝R，R₁＝R/2，R₂＝R/2²，……，R_n-1＝R/2^n-1；并且在每个电阻所在的支路中，均串联有一个可控的双向电子开关用于控制该电阻是否接入电路；还有一个与单片机相连的驱动电路，该驱动电路分别控制每个支路中的双向电子开关。本发明能够连续、精确地控制产生的漏电流，且控制的精度只取决于最大的电阻值，并且可以根据电压的变化在线调整开关的状态，从而调整接入电阻的阻值，达到稳定电流的目的；其次，控制方法很简单；再次，主电路极其简单，所需的仅为电阻，因此十分稳定、可靠。

Description

一种数字漏电保护器测试仪及测试方法

技术领域

本发明涉及一种电器检测装置，特别地涉及一种检测漏电保护器装置是否合格的数字漏电测试仪及测试方法。

背景技术

漏电保护器广泛应用于工业和家庭中，用来保护操作人员的人生安全，当设备产生漏电流或人员触电，达到漏电保护器所规定的阈值时，漏电保护器就会在规定的时间内自动断开电源，因此精确检测漏电保护器的漏电流动作阈值是至关重要的。现在是市面上的漏电保护检测装置大多是采用分段产生漏电流的方式来检测漏电保护器，而不能在一定范围内连续、精确地调节漏电流，然而不同的漏电保护器的动作阈值是不同的，使现有漏电保护器检测装置的使用范围受到限制。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种能连续调节且能在一定范围内精确产生漏电流的数字漏电保护器测试仪，从而达到全面检测漏电保护器的目的。

为了解决该问题，本发明是通过以下方案解决的：

提供一种数字漏电保护器测试仪，包括电源接入端；还包括n个并联于电源接入端的电阻，这些电阻的阻值构成一个以1/2为公比的等比数列，即满足如下关系：R₀＝R，R₁＝R/2，R₂＝R/2²，……，R_n-1＝R/2^n-1；并且在每个电阻所在的支路中，均串联有一个可控的双向电子开关用于控制该电阻是否接入电路；还有一个与单片机相连的驱动电路，该驱动电路连接至每个支路中的双向电子开关，分别对其实现控制。

作为一种改进，还包括一个与被测漏电保护器并联的电压传感器，电压传感器、调理电路、AD采样电路和单片机依次连接。

作为一种改进，单片机还与指示灯相连。

作为一种改进，单片机还与上位机相连。

更进一步地，本发明还提供了一种基于前述数字漏电保护器测试仪的测试方法，包括以下步骤：

(1)由上位机向单片机发送所要求的漏电流指令；

(2)单片机收到漏电流指令后，由漏电保护器所处的电网电压值V获取双向电子开关S_i的状态设定参数，并根据该参数设置单片机的I/O口状态：

设所需要的漏电流为I_out(A)，记

将N表示为n位的二进制数N＝b₀b₁…b_n-1，其中b_i的取值为0或1，则双向电子开关S_i的状态以下述方式确定：当b_i＝1时，S_i闭合，而当b_i＝0时，S_i断开；所述n为所用电阻个数，i＝0，1，L n-1；

(3)在驱动电路的配合下，与单片机I/O口相对应的双向电子开关自动闭合，该双向电子开关所在支路的电阻接入到主电路中产生所需要的漏电流；与此同时，单片机启动一个定时电路，在规定的时间内根据电压传感器检测到的电压是否为零，从而判断漏电保护器是否已将电路断开。

作为一种改进，还包括根据电压传感器检测到的电压情况，改变指示灯置位情况以提示检测结果。

作为一种改进，还包括将测试结果通过单片机上传到上位机的步骤。

本发明的有益效果在于：

本发明能够连续、精确地控制产生的漏电流，且控制的精度只取决于最大的电阻值，并且可以根据电压的变化在线调整开关的状态，从而调整接入电阻的阻值，达到稳定电流的目的；其次，控制方法很简单，只需要根据

将N表示为二进制数，设置单片机相应的IO口就可以了；再次，主电路极其简单，所需的仅为电阻，因此十分稳定、可靠。

附图说明

图1是本发明用在单相漏电保护器时的原理示意图。

具体实施方式

本发明的核心思想是提出了一个“权电阻网络”，所有支路的电阻是并联的，在每个支路中都有一个双向电子开关控制其是否接入电路中，并且这些电阻的阻值满足关系：R₀＝R，R₁＝R/2，R₂＝R/2²，……，R_n-1＝R/2^n-1。

本发明中，用D_k＝1表示开关S_k闭合，D_k＝0表示开关S_k断开，则每个支路的电流可以表示为

……，

总电流

其中k＝0，1，2…n-1。由此可见，每改变一个开关的状态，总电流的改变量为

此即为电流的步进值，而当所有开关均闭合时，亦即D_k＝1时获得最大电流，该最大值为

综上所诉，电流的精度取决于最大电阻R₀的取值R，而电流的取值范围取决于电阻的个数n，根据所需要产生漏电流的范围和精度，就可以获得所需要的参数R和n，并留有一定的余量。

假设所需要的漏电流为I_out(A)，记

将N表示为n(n为所用电阻个数)位的二进制数N＝b₀b₁…b_n-1(其中b_i的取值为0或1)，则开关S_i的状态可以通过这样很容易的确定：当b_i＝1时，S_i闭合，而当b_i＝0时，S_i断开。所述i＝0，1，L n-1。

为了获得最大的精度，所有的电阻均采用温度特性稳定的精密电阻，电阻的功率应根据所不同的使用场合选择不同的功率等级。对于非标准的电阻值，可以采用可调电阻或几个电阻串联和并联的方法获得。对于较大功率阻值的电阻，还应考虑加风扇进行散热。

实际中，电网的电压是会改变的，为了获得准确的电网电压，从而达到更高的电流精度，本发明中设有Hall电压传感器，其输出电压(或电流)经过调理电路后，变换到采样电路的要求范围，再经过AD采样后变为数字信号送入单片机。这里，AD采样器可以采用外部AD，亦可以使用单片机自带的AD采样器。

对于电压较低的场合，双向电子开关可以采用继电器，电压较大时可以采用双向晶闸或其他可控电力开关器件的反向并联。

上位机用于设定所需要的电流值，然后通过通信电路将设定值发送到单片机，单片机根据此电流值和采样的电压值确定所需要闭合的开关。

指示灯用来指示漏电保护器的合格与否，此结果也将通过单片机上传到上位机。

下面，参考附图和实例对本发明作进一步说明。

作为一种具体的实现方式，本实施方式选电阻的个数n＝14，最大电阻的阻值为4MΩ，即R₀＝4MΩ，R₁＝2MΩ，R₂＝1MΩ，R₃＝500KΩ，R₄＝8250KΩ，R₅＝125KΩ，R₆＝62.5KΩ，R₇＝31.3MΩ，R₈＝15.6KΩ，R₉＝7.8KΩ，R₁₀＝3.9KΩ，R₁₁＝1.96KΩ，R₁₂＝976Ω，R₁₃＝488Ω，当电网电压为220V是，漏电流的步进精度为因此，可以把漏电流看做是连续调节的，而漏电流的最大值为

因此其范围为0～901mA。

当按图1连接好线路以后，由上位机向单片机发送所要求的漏电流指令，单片机收到该指令后，根据所测得的电网电压值，按照公式

计算出N的值，然后将其转换为相应的二进制数，并根据该数值置位对应的I/O口，在驱动电路的配合下，相应的开关就会自动闭合，该开关所在支路的电路就接入到主电路中，这样就产生了所需要的漏电流，与此同时单片机启动一个定时电路，在规定的时间内根据电压传感器检测到的电压是否为零，从而判断漏电保护器是否已将电路断开。如果漏电保护器在规定的时间内断开电路，那么电压传感器检测回来的电压值为0，说明该漏电保护器合格，将指示灯置位绿色表示之；如果在规定时间内，漏电保护没有断开电路，那么电压传感器检测回来的电压值为电网电压(220V左右)，说明漏电保护不合格，并以红色表示之，同时测试结果也将通过单片机上传到上位机。

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种数字漏电保护器测试仪，包括电源接入端，其特征在于：还包括n个并联于电源接入端的电阻，这些电阻的阻值构成一个以1/2为公比的等比数列，即满足如下关系：R₀＝R，R₁＝R/2，R₂＝R/2²，……，R_n-1＝R/2^n-1；并且在每个电阻所在的支路中，均串联有一个可控的双向电子开关用于控制该电阻是否接入电路；还有一个与单片机相连的驱动电路，该驱动电路分别控制每个支路中的双向电子开关。

2.根据权利要求1所述的数字漏电保护器测试仪，其特征在于，还包括一个与被测漏电保护器并联的电压传感器，电压传感器、调理电路、AD采样电路和单片机依次连接。

3.根据权利要求1或2所述的数字漏电保护器测试仪，其特征在于，单片机还与指示灯相连。

4.根据权利要求1或2所述的数字漏电保护器测试仪，其特征在于，单片机还与上位机相连。

5.一种基于权利要求1所述数字漏电保护器测试仪的测试方法，包括以下步骤：

(1)由上位机向单片机发送所要求的漏电流指令；

(2)单片机收到漏电流指令后，由漏电保护器所处的电网电压值V获取双向电子开关Si的状态设定参数，并根据该参数设置单片机的I/O口状态：

设所需要的漏电流为I_out(A)，记

将N表示为n位的二进制数N＝b₀b₁…b_n-1，其中b_i的取值为0或1；则双向电子开关S_i的状态以下述方式确定：当b_i＝1时，S_i闭合，而当b_i＝0时，S_i断开；所述n为所用电阻个数，i＝0，1，L n-1；

(3)在驱动电路的配合下，与单片机I/O口相对应的双向电子开关自动闭合，该双向电子开关所在支路的电阻接入到主电路中产生所需要的漏电流；与此同时，单片机启动一个定时电路，在规定的时间内根据电压传感器检测到的电压是否为零，从而判断漏电保护器是否已将电路断开。

6.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，还包括根据电压传感器检测到的电压情况，改变指示灯置位情况以提示检测结果。

7.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，还包括将测试结果通过单片机上传到上位机的步骤。

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