CN105823922A - 交流带电感应装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种交流带电感应装置，包括电源电路、信号接收电路、档位控制电路、信号处理电路、MCU控制电路、报警电路和MCU输入电路，MCU控制电路输出档位控制信号给档位控制电路，进行档位的选择；档位控制电路与信号接收电路电连接，用于控制接入信号处理电路的取样电阻；信号接收电路检测电信号，将检测的电信号传递给信号处理电路；信号处理电路接收信号接收电路检测的电信号，并进行放大滤波后传递给MCU输入电路，控制三极管的导通，输出信号给MCU控制电路，MCU控制电路用于接收MCU输入电路的信号，分析检测的电信号的电压等级，并控制报警电路进行报警。其可以在检测设备是否带电的同时，还可以检测设备的电压等级。

Description

交流带电感应装置

技术领域

本发明涉及验电领域，特别是涉及一种交流带电感应装置。

背景技术

近年来，随着我国经济的发展，作为国民经济命脉的电力行业的现代化建设已经体现出越来越大的重要性，电能作为现代社会及其重要的能源，在国民经济和人民生活中起着举足轻重的作用，人们对电力的需求和依赖与日剧增，保证供电系统的安全可靠运行已经成为电力管理部门的首要任务。

验电器是一种检测物体是否带电以及粗略估计带电量大小的仪器，分为低压验电器和高压验电器，低压验电器用来检验对地电压在250V及以下的低压电气设备，高压验电器主要用来检验设备对地电压在250V以上的高压电气设备，现有技术中，高压验电器只能对标称的电压等级的设备进行带电检测，不同电压等级需要不同的验电器。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种交流带电感应装置，其可以检测220V/380V电压以上线路是否带电，并且可以自动区分出带电类型及带电等级。

本发明的目的是这样实现的：一种交流带电感应装置，包括电源电路、信号接收电路、档位控制电路、信号处理电路、MCU控制电路、报警电路和MCU输入电路，所述电源电路用于给整个装置供电，所述MCU控制电路用于输出档位控制信号给档位控制电路，进行档位的选择，并存储档位信息；所述档位控制电路与信号接收电路电连接，用于控制接入信号处理电路的取样电阻；所述信号接收电路用于检测电信号，并将检测的电信号传递给信号处理电路；所述信号处理电路用于接收信号接收电路检测的电信号，并进行放大滤波处理后传递给MCU输入电路，控制其三极管的导通；所述MCU输入电路用于接收信号处理电路处理后的电信号，输出电平信号给MCU控制电路，所述MCU控制电路用于接收MCU输入电路输出的电平信号，并根据该电平信号以及与该电平信号对应的档位信息分析检测的电信号的电压等级，并控制报警电路进行报警。所述MCU控制电路根据预设程序控制档位选择开关依次闭合t秒。t根据实际情况设定。

所述档位控制电路包括多个档位选择开关，多个档位选择开关用于分别控制接入信号处理电路的取样电阻，各档位选择开关分别通过MCU控制电路控制其通断。

本交流带电感应装置还包括自动巡检开关J4，所述自动巡检开关J4的一端与电源正极连接，自动巡检开关J4的另一端与信号处理电路的输入端连接，所述自动巡检开关J4通过MCU控制电路控制其通断。

所述信号处理电路与三极管的基极之间连接有自激振荡电路，所述自激振荡电路用于接收信号处理电路输出的电信号，发生振荡，输出脉冲信号给三极管的基极，控制三极管的导通。

本交流带电感应装置还包括一蜂鸣器，所述蜂鸣器的一端与三极管的发射极连接，三极管的集电极与电源的一端连接，所述蜂鸣器的另一端与电源的另一端连接。

所述MCU输入电路包括三极管，所述三极管的基极用于接收信号处理电路处理后的电信号，进行导通或截止，输出电平信号给MCU控制电路。

所述MCU输入电路还包括光电耦合器，所述光电耦合器的第一输入端与三极管的发射极连接，三极管的集电极与电源的一端连接，所述光电耦合器的第二输入端与电源的另一端连接，所述光电耦合器的第一输出端与电源正极连接，光电耦合器的第二输出端与MCU控制电路连接。

所述信号处理电路包括放大电路和选频电路，所述放大电路包括第一运放A1、第二运放A2、第三运放A3，所述第一运放A1的同相输入端与信号接收电路连接，所述第一运放A1的反相输入端与电源正极连接，所述第一运放A1的输出端与第二运放A2的同相输入端、反相输入端连接，第二运放A2的输出端与第三运放A3的同相输入端之间设置选频电路。

所述自激振荡电路包括第三运放A3和第四运放A4，所述第三运放A3的反相输入端与第六电阻R6的一端连接，第六电阻R6的另一端分别与第七电阻R7的一端、第三电容C3的一端连接，第七电阻R7的另一端与第三运放A3的输出端连接，第三电容C3的另一端与第四运放A4的输出端连接，第三运放A3的输出端与第四运放A4的同相输入端、反相输入端连接。所述第四运放A4的输出端与三极管的基极连接。所述选频电路采用RC选频电路。

所述第二运放A2的输出端与第三运放A3的同相输入端之间设有整流二极管D1。

所述报警电路采用NV040C语音芯片。

所述信号接收电路包括RC检波电路以及一杆接收专用天线，所述RC检波电路包括第二取样电阻R2、第三取样电阻R3、第一电容C1，所述第二取样电阻R2的一端分别与接收专用天线、第一电容C1的一端、信号处理电路的输入端连接，第一电容C1的另一端接地，第二取样电阻R2的另一端分别与第三取样电阻R3的一端、第四取样电阻R4的一端、第三档位选择开关J3的一端连接，第三取样电阻R3的另一端连接电源负极，第四取样电阻R4的另一端经第二档位选择开关J2连接电源负极，第三档位选择开关J3的另一端连接电源负极。第一档位选择开关J1的一端悬空，第一档位选择开关J1的另一端连接电源负极。

本发明的有益效果为：本发明提供的交流带电检测装置可以检测220V/380V电压以上线路是否带电，并且可以自动区分出带电类型及带电等级，分别为35KV带电、10KV带电和感应带电，其适用于待测设备的电压等级未知时的情况，可以广泛应用于所有电压等级的电力设备或线缆，本发明具有适用性强、安全、携带方便等特点。本发明由于采用了双级放大电路，灵敏度高且所有直接检测元器件均采用了物理隔离，在气候多变的环境下仍有良好的报警稳定性，报警速度快。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为本发明的交流带电感应装置的原理框图；

图2为本发明的交流带电感应装置的单片机的电路图；

图3为本发明的交流带电感应装置的档位控制电路的电路图；

图4为本发明的交流带电感应装置的电源电路的电路图；

图5为本发明的交流带电感应装置的报警电路的电路图；

图6为本发明的交流带电感应装置电路图的第一实施例（基本电路）；

图7为本发明的交流带电感应装置电路图的第二实施例（加自激振荡）；

图8为本发明的交流带电感应装置电路图的第三实施例（加自激振荡和蜂鸣器）；

图9为本发明的交流带电感应装置电路图的第四实施例（加自激振荡、蜂鸣器和加光耦隔离）。

具体实施方式

具体实施例1：

参见图1至图6，一种交流带电感应装置，包括电源电路、信号接收电路、档位控制电路、信号处理电路、MCU控制电路、报警电路和MCU输入电路，电源电路用于给整个装置供电，所述MCU控制电路用于输出档位控制信号给档位控制电路，进行档位的选择，并存储档位信息；所述档位控制电路与信号接收电路电连接，用于控制接入信号处理电路的取样电阻；所述信号接收电路用于检测电信号，并将检测的电信号传递给信号处理电路；所述信号处理电路用于接收信号接收电路检测的电信号，并进行放大滤波处理后传递给MCU输入电路，控制其第一三极管Q1的导通；所述MCU输入电路用于接收信号处理电路处理后的电信号，输出电平信号给MCU控制电路，所述MCU控制电路用于接收MCU输入电路输出的电平信号，并根据该电平信号以及与该电平信号对应的档位信息分析检测的电信号的电压等级，并控制报警电路进行报警。所述MCU输入电路包括第一三极管Q1，所述第一三极管Q1的基极用于接收信号处理电路处理后的电信号，进行导通或截止，输出电平信号给MCU控制电路。所述MCU控制电路根据预设程序控制档位选择开关依次闭合t秒。t根据实际情况设定。根据交流带电感应装置要实现的相关功能，本实施例选择STM32单片机最小系统作为MCU控制电路。最小系统由电源电路、复位电路、时钟电路、下载电路等组成。本实施例的单片机型号为STM32F103C8T6。所述报警电路采用NV040C语音芯片。所述报警电路采用NV040C语音芯片。NV040C语音芯片是一款适合工厂量产型的工业级OTP语音芯片。它具有成本低，性能稳定，音质高，控制方便，电路简单等诸多显著优点。NV040C语音芯片支持DAC外接功放，支持播放声音优美的和弦MIDI音乐。考虑到体积散热以及便于携带等问题，本实施例选用了小体积的高性能电池作为电源。电源电路包括电池和稳压器，所述稳压器将电池5V电压转换为3.3V电压输出。

所述档位控制电路包括多个档位选择开关，多个档位选择开关用于分别控制接入信号处理电路的取样电阻，各档位选择开关分别通过MCU控制电路控制其通断。本实施例设有三个档位选择开关，三个档位选择开关分别采用继电器J1、继电器J2、继电器J3。继电器J1的线圈的一端连接5V电压，继电器J1的线圈的另一端与第二开关管Q2的集电极连接，第二开关管Q2的发射极接地，第二开关管Q2的基极与单片机连接。继电器J2的线圈的一端连接5V电压，继电器J2的线圈的另一端与第三开关管Q3的集电极连接，第三开关管Q3的发射极接地，第三开关管Q3的基极与单片机连接。继电器J3的线圈的一端连接5V电压，继电器J3的线圈的另一端与第四开关管Q4的集电极连接，第四开关管Q4的发射极接地，第四开关管Q4的基极与单片机连接。

所述信号接收电路包括RC检波电路以及一杆接收专用天线，所述RC检波电路包括第二取样电阻R2、第三取样电阻R3、第一电容C1，所述第二取样电阻R2的一端分别与接收专用天线、第一电容C1的一端、信号处理电路的输入端连接，第一电容C1的另一端接地，第二取样电阻R2的另一端分别与第三取样电阻R3的一端、第四取样电阻R4的一端、第三继电器J3的常开触点一端连接，第三取样电阻R3的另一端连接电源负极，第四取样电阻R4的另一端经第二继电器J2的常开触点连接电源负极，第三继电器J3的常开触点另一端连接电源负极。第一继电器J1的常开触点一端悬空，第一继电器J1的常开触点另一端连接电源负极。

本交流带电感应装置还包括自动巡检开关J4，所述自动巡检开关J4的一端与电源正极连接，自动巡检开关J4的另一端与信号处理电路的输入端连接，所述自动巡检开关J4通过MCU控制电路控制其通断。所述自动巡检开关采用继电器J4。继电器J4的线圈的一端连接5V电压，继电器J4的线圈的另一端与第五开关管Q5的集电极连接，第五开关管Q5的发射极接地，第五开关管Q5的基极与单片机连接。继电器J4的常开触点的一端与电源正极连接，继电器J4的常开触点的另一端与信号处理电路的输入端连接。

所述信号处理电路包括放大电路和选频电路，所述放大电路包括第一运放A1、第二运放A2、第三运放A3，所述第一运放A1的同相输入端与信号接收电路连接，所述第一运放A1的反相输入端与电源正极连接，所述第一运放A1的输出端与第二运放A2的同相输入端、反相输入端连接，第二运放A2的输出端与第三运放A3的同相输入端之间设置选频电路。所述选频电路采用RC选频电路。所述第二运放A2的输出端与第三运放A3的同相输入端之间设有整流二极管D1。第三运放A3的反相输入端与同相输入端连接，第三运放A3的输出端与第一三极管Q1的基极连接。第一三极管Q1的集电极与电源正极连接，第一三极管Q1的发射极与单片机连接。

鉴于数据放大器有很高的共模抑制比，较高的输入电阻，较高的开环增益，较低的失调电压，失调电流，噪声以及漂移等。我们采用三运放数据放大电路。输入阻抗高，输出阻抗低，失调及零漂很小，放大倍数精确可调。选频电路用于接收某一频带范围内的有效信号，而消除高频段及低频段的干扰和噪声。

具体实施例2：

参见图7，所述信号处理电路与MCU输入电路之间连接有自激振荡电路，所述自激振荡电路用于接收信号处理电路输出的电信号，发生振荡，输出脉冲信号给MCU输入电路，控制其第一三极管Q1的导通。所述MCU输入电路用于接收自激振荡电路输出的脉冲信号，输出电平信号给MCU控制电路，所述MCU控制电路用于接收MCU输入电路输出的电平信号，并根据该电平信号以及与该电平信号对应的档位信息分析检测的电信号的电压等级，并控制报警电路进行报警。所述信号处理电路包括放大电路和选频电路，所述放大电路包括第一运放A1、第二运放A2、第三运放A3，所述第一运放A1的同相输入端与信号接收电路连接，所述第一运放A1的反相输入端与电源正极连接，所述第一运放A1的输出端与第二运放A2的同相输入端、反相输入端连接，第二运放A2的输出端与第三运放A3的同相输入端之间设置选频电路。所述选频电路采用RC选频电路。所述第二运放A2的输出端与第三运放A3的同相输入端之间设有整流二极管D1。所述自激振荡电路包括第三运放A3和第四运放A4，所述第三运放A3的反相输入端与第六电阻R6的一端连接，第六电阻R6的另一端分别与第七电阻R7的一端、第三电容C3的一端连接，第七电阻R7的另一端与第三运放A3的输出端连接，第三电容C3的另一端与第四运放A4的输出端连接，第三运放A3的输出端与第四运放A4的同相输入端、反相输入端连接。所述第四运放A4的输出端与第一三极管Q1的基极连接。第一三极管Q1的集电极与电源正极连接，第一三极管Q1的发射极与单片机连接。其他特征与具体实施例1相同。

具体实施例3：

参见图8，本交流带电感应装置还包括一蜂鸣器，所述蜂鸣器的一端与第一三极管Q1的发射极连接，第一三极管Q1的集电极与电源的一端连接，所述蜂鸣器的另一端与电源的另一端连接。其他特征与具体实施例2相同。

具体实施例4：

参见图9，所述MCU输入电路还包括光电耦合器，所述光电耦合器的第一输入端与第一三极管Q1的发射极连接，第一三极管Q1的集电极与电源的一端连接，所述光电耦合器的第二输入端与电源的另一端连接。所述光电耦合器的第一输出端与电源正极连接，光电耦合器的第二输出端与单片机连接。其他特征与具体实施例3相同。

本发明的工作原理：

天线检测到信号，此信号较弱，需经过信号处理电路进行放大、整流、滤波后，进入自激振荡电路，自激振荡电路发生振荡，输出脉冲信号给三极管的基极，控制三极管导通，蜂鸣器通电，并输入信号给单片机，单片机控制报警装置语音报警。

开启检测装置，继电器J4、J3、J2、J1通过单片机控制依次闭合。J1是作为检测感应电的档位，J2是作为检测10kV电的档位，J3是作为检测35kV电的档位，J4则为自动巡检档位。

继电器J4闭合时，接入的取样电阻为串联的R2、R3，若三极管导通，蜂鸣器发出响声，则代表电路正常工作；若三极管不导通，蜂鸣器不响，则代表电路存在故障。

继电器J3闭合时，接入的取样电阻为R2，若三极管导通，蜂鸣器发出响声，则代表检测到电线有35KV及35KV以上的电压；若三极管不导通，蜂鸣器不响，则说明电线不带电或带电电压低于35KV。

继电器J2闭合时，接入的取样电阻为R4与R3并联后与R2串联，若三极管导通，蜂鸣器发出响声，则代表检测到电线有10KV及10KV以上的电压；若三极管不导通，蜂鸣器不响，则说明电线不带电或带电电压低于10KV。

继电器J1闭合时，接入的取样电阻为串联的R2、R3，若三极管导通，蜂鸣器发出响声，则代表检测到电线有感应电压；若三极管不导通，蜂鸣器不响，则说明电线不带电。

交流带电感应装置将接收的监测信号进行前端分析处理，取出45-65HZ工频信号，经过数字滤波排除干扰信号，分析其信号强度和等级，以语音报读的形式提醒工作人员。本实施例的交流带电感应装置只对220V以上工频45-65HZ的电压预警，电路通过数字滤波抗干扰，稳定可靠。

本发明不仅仅局限于上述实施例，在不背离本发明技术方案原则精神的情况下进行些许改动的技术方案，应落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种交流带电感应装置，其特征在于：包括电源电路、信号接收电路、档位控制电路、信号处理电路、MCU控制电路、报警电路和MCU输入电路，所述电源电路用于给整个装置供电，所述MCU控制电路用于输出档位控制信号给档位控制电路，进行档位的选择，并存储档位信息；所述档位控制电路与信号接收电路电连接，用于控制接入信号处理电路的取样电阻；所述信号接收电路用于检测电信号，并将检测的电信号传递给信号处理电路；所述信号处理电路用于接收信号接收电路检测的电信号，并进行放大滤波处理后传递给MCU输入电路，控制其三极管的导通；所述MCU输入电路用于接收信号处理电路处理后的电信号，输出电平信号给MCU控制电路，所述MCU控制电路用于接收MCU输入电路输出的电平信号，并根据该电平信号以及与该电平信号对应的档位信息分析检测的电信号的电压等级，并控制报警电路进行报警。

2.根据权利要求1所述的交流带电感应装置，其特征在于：所述档位控制电路包括多个档位选择开关，多个档位选择开关用于分别控制接入信号处理电路的取样电阻，各档位选择开关分别通过MCU控制电路控制其通断。

3.根据权利要求1所述的交流带电感应装置，其特征在于：还包括自动巡检开关（J4），所述自动巡检开关（J4）的一端与电源正极连接，自动巡检开关（J4）的另一端与信号处理电路的输入端连接，所述自动巡检开关（J4）通过MCU控制电路控制其通断。

4.根据权利要求1所述的交流带电感应装置，其特征在于：所述信号处理电路与MCU输入电路之间连接有自激振荡电路，所述自激振荡电路用于接收信号处理电路输出的电信号，发生振荡，输出脉冲信号给MCU输入电路，控制其三极管的导通。

5.根据权利要求4所述的交流带电感应装置，其特征在于：还包括一蜂鸣器，所述蜂鸣器的一端与三极管的发射极连接，三极管的集电极与电源的一端连接，所述蜂鸣器的另一端与电源的另一端连接。

6.根据权利要求1或4或5所述的交流带电感应装置，其特征在于：所述MCU输入电路还包括光电耦合器，所述光电耦合器的第一输入端与三极管的发射极连接，三极管的集电极与电源的一端连接，所述光电耦合器的第二输入端与电源的另一端连接，所述光电耦合器的第一输出端与电源正极连接，光电耦合器的第二输出端与MCU控制电路连接。

7.根据权利要求1所述的交流带电感应装置，其特征在于：所述信号处理电路包括放大电路和选频电路，所述放大电路包括第一运放（A1）、第二运放（A2）、第三运放（A3），所述第一运放（A1）的同相输入端与信号接收电路连接，所述第一运放（A1）的反相输入端与电源正极连接，所述第一运放（A1）的输出端与第二运放（A2）的同相输入端、反相输入端连接，第二运放（A2）的输出端与第三运放（A3）的同相输入端之间设置选频电路。

8.根据权利要求7所述的交流带电感应装置，其特征在于：所述第二运放（A2）的输出端与第三运放（A3）的同相输入端之间设有整流二极管（D1）。

9.根据权利要求1所述的交流带电感应装置，其特征在于：所述报警电路采用NV040C语音芯片。

10.根据权利要求1所述的交流带电感应装置，其特征在于：所述信号接收电路包括RC检波电路以及一杆接收专用天线，所述RC检波电路包括第二取样电阻（R2）、第三取样电阻（R3）、第一电容（C1），所述第二取样电阻（R2）的一端分别与接收专用天线、第一电容（C1）的一端、信号处理电路的输入端连接，第一电容（C1）的另一端接地，第二取样电阻（R2）的另一端分别与第三取样电阻（R3）的一端、第四取样电阻（R4）的一端、第三档位选择开关（J3）的一端连接，第三取样电阻（R3）的另一端连接电源负极，第四取样电阻（R4）的另一端经第二档位选择开关（J2）连接电源负极，第三档位选择开关（J3）的另一端连接电源负极。