CN106199141B - 一种剩余电压检测系统 - Google Patents
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Abstract
为了提高剩余电压的检测精度，本发明提供了一种剩余电压检测系统，包括如下组件：时序控制模块、检测模块、计时模块、电源模块、环境检测和设置模块和剩余电压计算模块。本剩余电压检测系统克服了现有技术中延迟时间的选取与温度漂移对剩余电压检测的精度影响问题。
Description
技术领域
本发明属于电压检测技术领域，更具体地，涉及一种剩余电压检测系统。
背景技术
剩余电压的建立是由于电气设备电源回路存在着储能器件，如果回路中储能器件容量足够的大，电能释放电阻阻值也足够的大，虽然储能器件中存储的能量很小，存在的时间很短，但产生的剩余电压也将会引起触电安全事故。随着智能仪器和智能控制技术的发展，家用电器的电子化进程也随之不断加深，而电子化设计会使用电容、电感等储能器件，如果电源回路中储能器件容量足够的大，电阻阻值也足够的大，那么，产生的剩余电压将会引起触电安全事故。为了保护消费者、操作者或他人的人身安全，防止在断电瞬间触及带电部件而发生危险，电器产品安全检测需要对此项指标进行测试、考核。因此必须对剩余电压进行测试。
现有技术中，申请号为CN201220644069.4的实用新型专利提供了一种剩余电压测试装置，MCU控制模块发出信号控制继电器驱动电路断开电源，然后采用电压测量电路中的分压电路将电源插头间的剩余电压进行分压采样，该采样电压输入到电压跟随器，电压跟随器输出的电压值经ADC后，输入到MCU控制模块数据处理单元进行数据处理、储存与显示，并在剩余电压超出标准时报警。
然而，这种系统检测到的剩余电压往往存在检测值波动较大的情况，不利于对高剩余电压检测精度的环境的要求。
发明内容
为了提高剩余电压的检测精度，本发明提供了一种剩余电压检测系统，包括如下组件：时序控制模块、检测模块、计时模块、电源模块、环境检测和设置模块和剩余电压计算模块，其中时序控制模块用于控制检测模块、计时模块、电源模块、环境检测和设置模块和剩余电压计算模块的工作顺序，检测模块用于检测被检测器件的电压和相位信息，所述计时模块根据检测模块检测到的被检测器件的电压和相位信息获得被检测器件相位变化参考时间，所述电源模块用于根据计时模块和检测模块的输出信息控制被检测器件是否被上电，所述环境检测和设置模块检测并设定被检测器件与电源的表面初始温度和环境初始温度并使被检测器件处于正常工作状态，所述剩余电压计算模块用于根据检测模块和计时模块输出的信息计算被检测器件的剩余电压。
进一步地，所述检测模块包括相位检测电路和电位计，所述相位检测电路用于输出对被检测器件的相位检测结果信息，所述电位计检测被检测器件的电压检测结果信息。
进一步地，所述电源模块包括电磁阀和电源，所述电磁阀根据所述计时模块和检测模块的输出信息控制电源被开启或关闭。
进一步地，所述计时模块包括计时器、触发器和驱动器，所述计时器用于根据相位检测电路的输出信号计时，所述触发器根据计时器的输出信号通过与电源连接的电磁阀控制电源的开关，所述驱动器用于增强触发器输出到电磁阀的电流。
进一步地，所述剩余电压计算模块包括：
被检测器件的电压的变化平均值和相位变化的平均值计算子模块，用于当电源模块的电源相位到达第N个过零点到第N+M个过零点期间，根据被检测器件的电压和相位变化，计算在M个过零点期间该电压的变化平均值和相位变化的平均值；
被检测器件的变化时间和相位变化参考时间计算子模块，用于在电源模块的电源相位经历第N+M个过零点之后的第N+M+K个过零点期间，计算在每个电源相位过零点时，被检测器件的相位变化到步骤所述的相位变化的平均值所需要的变化时间，同时计算被检测器件在每个电源相位过零点时的电压变化，根据该电压变化计算被检测器件相位变化参考时间，其中K大于1；
剩余电压参考值计算子模块，用于当电源模块的电源相位在经历第N+M+K个过零点之后的任一个过零点时的同时断开电源，根据被检测器件从断开电源以后的电压值曲线，计算上述被检测器件的相位变化参考时间对应的电压值，作为一个剩余电压参考值；
剩余电压值计算模块，用于根据时序控制模块的控制信息计算被检测器件的剩余电压值。
进一步地，所述被检测器件的变化时间和相位变化参考时间计算子模块还根据所述电压变化与电压的变化平均值之间的差值小于预定阈值时的该电压变化所对应的变化时间，计算被检测器件相位变化参考时间。
进一步地，所述被检测器件的变化时间和相位变化参考时间计算子模块计算该电压变化所对应的变化时间的平均值作为被检测器件相位变化参考时间。
进一步地，所述时序控制模块在所述剩余电压参考值计算子模块计算出剩余电压参考值之后，设置环境检测和设置模块改变被检测器件与电源的表面初始温度和环境初始温度到新的恒定温度，并使被检测器件处于正常工作状态。
进一步地，所述环境检测和设置模块在被改变被检测器件与电源的表面初始温度和环境初始温度之前，检测并保持被检测器件与电源的表面温度以及该剩余电压检测系统所处的环境温度不变。
进一步地，所述计时模块还包括晶振，用于为计时器、触发器和驱动器提供工作时钟。
剩余电压检测系统，包括如下组件：电源、晶振、计时器、触发器、驱动器、电磁阀、相位检测电路、电位计、存储器以及控制器，所述晶振产生该剩余电压检测系统中器件工作所需的时钟信号，所述计时器用于根据相位检测电路的输出信号计时，所述触发器根据计时器的输出信号通过与电源连接的电磁阀控制电源的开关，所述驱动器用于增强触发器输出到电磁阀的电流，所述相位检测电路用于输出对被检测器件的相位检测结果信息，所述电位计检测被检测器件的电压检测结果信息，所述存储器用于存储计时器、相位检测电路、电位计以及控制器的输出信号，所述控制器控制该剩余电压检测系统的所述各个组件的工作时序，并根据存储器中存储的信息检测被检测器件的剩余电压。
本发明的有益效果为：一方面克服了现有技术中计算剩余电压的时刻的选定的随机性和不确定性，提高了最终计算的精度；另一方面，在克服了温度漂移对检测的影响的条件下通过多次检测提高了剩余电压的监测精度。经实验表明，本发明的检测系统比现有技术中延迟预定的时间的方式的精度和稳定度至少高出5-10倍。
附图说明
图1示出了根据本发明的一个实施例的剩余电压检测系统的结构框图。
具体实施方式
下面将结合附图说明本发明的具体实施例。
如图1所示，剩余电压检测系统包括如下组件：时序控制模块、检测模块、计时模块、电源模块、环境检测和设置模块和剩余电压计算模块。为了简要起见，图1中的连接关系仅是部分模块之间的数据流向和信息连接关系，而并未表达全部信息连接关系。本领域技术人员根据在此的描述能够清楚地理解各个组件之间的全部连接关系和数据流向。、
时序控制模块用于控制检测模块、计时模块、电源模块、环境检测和设置模块和剩余电压计算模块的工作顺序，检测模块用于检测被检测器件的电压和相位信息，所述计时模块根据检测模块检测到的被检测器件的电压和相位信息获得被检测器件相位变化参考时间，所述电源模块用于根据计时模块和检测模块的输出信息控制被检测器件是否被上电，所述环境检测和设置模块检测并设定被检测器件与电源的表面初始温度和环境初始温度并使被检测器件处于正常工作状态，所述剩余电压计算模块用于根据检测模块和计时模块输出的信息计算被检测器件的剩余电压。
所述检测模块包括相位检测电路和电位计，所述相位检测电路用于输出对被检测器件的相位检测结果信息，所述电位计检测被检测器件的电压检测结果信息。
所述电源模块包括电磁阀和电源，所述电磁阀根据所述计时模块和检测模块的输出信息控制电源被开启或关闭。
所述计时模块包括计时器、触发器和驱动器，所述计时器用于根据相位检测电路的输出信号计时，所述触发器根据计时器的输出信号通过与电源连接的电磁阀控制电源的开关，所述驱动器用于增强触发器输出到电磁阀的电流。
所述剩余电压计算模块包括：
被检测器件的电压的变化平均值和相位变化的平均值计算子模块，用于当电源模块的电源相位到达第N个过零点到第N+M个过零点期间，根据被检测器件的电压和相位变化，计算在M个过零点期间该电压的变化平均值和相位变化的平均值；
被检测器件的变化时间和相位变化参考时间计算子模块，用于在电源模块的电源相位经历第N+M个过零点之后的第N+M+K个过零点期间，计算在每个电源相位过零点时，被检测器件的相位变化到步骤所述的相位变化的平均值所需要的变化时间，同时计算被检测器件在每个电源相位过零点时的电压变化，根据该电压变化计算被检测器件相位变化参考时间，其中K大于1；
剩余电压参考值计算子模块，用于当电源模块的电源相位在经历第N+M+K个过零点之后的任一个过零点时的同时断开电源，根据被检测器件从断开电源以后的电压值曲线，计算上述被检测器件的相位变化参考时间对应的电压值，作为一个剩余电压参考值；
剩余电压值计算模块，用于根据时序控制模块的控制信息计算被检测器件的剩余电压值。
优选地，所述被检测器件的变化时间和相位变化参考时间计算子模块还根据所述电压变化与电压的变化平均值之间的差值小于预定阈值时的该电压变化所对应的变化时间，计算被检测器件相位变化参考时间。
优选地，所述被检测器件的变化时间和相位变化参考时间计算子模块计算该电压变化所对应的变化时间的平均值作为被检测器件相位变化参考时间。
优选地，所述时序控制模块在所述剩余电压参考值计算子模块计算出剩余电压参考值之后，设置环境检测和设置模块改变被检测器件与电源的表面初始温度和环境初始温度到新的恒定温度，并使被检测器件处于正常工作状态。
优选地，所述环境检测和设置模块在被改变被检测器件与电源的表面初始温度和环境初始温度之前，检测并保持被检测器件与电源的表面温度以及该剩余电压检测系统所处的环境温度不变。
根据本发明的优选实施例，所述计时模块还包括晶振，用于为计时器、触发器和驱动器提供工作时钟。在该优选实施例中，剩余电压检测系统包括如下组件：电源、晶振、计时器、触发器、驱动器、电磁阀、相位检测电路、电位计、存储器以及控制器，所述晶振产生该剩余电压检测系统中器件工作所需的时钟信号，所述计时器用于根据相位检测电路的输出信号计时，所述触发器根据计时器的输出信号通过与电源连接的电磁阀控制电源的开关，所述驱动器用于增强触发器输出到电磁阀的电流，所述相位检测电路用于输出对被检测器件的相位检测结果信息，所述电位计检测被检测器件的电压检测结果信息，所述存储器用于存储计时器、相位检测电路、电位计以及控制器的输出信号，所述控制器控制该剩余电压检测系统的所述各个组件的工作时序，并根据存储器中存储的信息检测被检测器件的剩余电压。
上述剩余电压检测系统的工作原理为：
(1)在恒定的环境温度T下，接通被检测器件的电源，使被检测器件处于正常工作状态；作为本方法的第一个步骤，要确保电源温度与被检测器件温度在未上电工作的条件下均相同，例如为T0。优选地，在其他的检测流程中，每次接通被检测器件的电源，使被检测器件处于正常工作状态时，电源温度与被检测器件温度在未上电工作时均保持T0不变。
(2)监测被检测器件的相位和电源的相位；
(3)当电源的相位到达第N个过零点到第N+M个过零点期间，监测被检测器件的电压和相位变化，计算在M个过零点期间该电压的变化平均值和相位变化的平均值；
(4)在电源相位经历第N+M个过零点之后的第N+M+K个过零点期间，计算在每个电源相位过零点时，被检测器件的相位变化到步骤(3)所述的相位变化的平均值所需要的变化时间，同时计算被检测器件在每个电源相位过零点时的电压变化，根据该电压变化计算被检测器件相位变化参考时间，其中K大于1；
(5)电源相位在经历第N+M+K个过零点之后的任一个过零点时的同时断开电源，监测被检测器件从断开电源以后的电压值曲线，获得上述被检测器件相位变化参考时间对应的电压值，作为一个剩余电压参考值；
(6)重复步骤(1)-(5)，查找出P个剩余电压参考值，计算这P个剩余电压参考值的平均值作为该被检测器件的剩余电压值。
优选地，步骤(4)中根据该电压变化计算被检测器件相位变化参考时间包括：根据该电压变化与所述步骤(3)中的电压的变化平均值之间的差值小于预定阈值时的该电压变化所对应的变化时间，计算被检测器件相位变化参考时间。
优选地，计算该电压变化所对应的变化时间的平均值作为被检测器件相位变化参考时间。
优选地，所述步骤(6)中，重复步骤(1)-(5)是在新的恒定的环境温度条件下做出的。
优选地，所述步骤(6)中偶数次地重复步骤(1)-(5)。
优选地，所述新的恒定的环境温度为对称于温度T的温度。
优选地，所述新的恒定的环境温度与温度T的差值的绝对值小于预设的阈值。
优选地，所述阈值小于0.5摄氏度。
优选地，所述步骤(6)是在同样的环境温度T的条件下进行的。
优选地，所述步骤(6)是在电源与被检测器件表面温度均为相同值的条件下进行的。
上面以文字和附图说明的方式阐释了本发明一些具体实施方式的结构，并非详尽无遗或限制于上述所述具体形式。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种剩余电压检测系统，包括如下组件：时序控制模块、检测模块、计时模块、电源模块、环境检测和设置模块和剩余电压计算模块，其中时序控制模块用于控制检测模块、计时模块、电源模块、环境检测和设置模块和剩余电压计算模块的工作顺序，检测模块用于检测被检测器件的电压和相位信息，所述计时模块根据检测模块检测到的被检测器件的电压和相位信息获得被检测器件相位变化参考时间，所述电源模块用于根据计时模块和检测模块的输出信息控制被检测器件是否被上电，所述环境检测和设置模块检测并设定被检测器件与电源的表面初始温度和环境初始温度并使被检测器件处于正常工作状态，所述剩余电压计算模块用于根据检测模块和计时模块输出的信息计算被检测器件的剩余电压。
2.根据权利要求1的剩余电压检测系统，其特征在于，所述检测模块包括相位检测电路和电位计，所述相位检测电路用于输出对被检测器件的相位检测结果信息，所述电位计检测被检测器件的电压检测结果信息。
3.根据权利要求1的剩余电压检测系统，其特征在于，所述电源模块包括电磁阀和电源，所述电磁阀根据所述计时模块和检测模块的输出信息控制电源被开启或关闭。
4.根据权利要求3的剩余电压检测系统，其特征在于，所述计时模块包括计时器、触发器和驱动器，所述计时器用于根据相位检测电路的输出信号计时，所述触发器根据计时器的输出信号通过与电源连接的电磁阀控制电源的开关，所述驱动器用于增强触发器输出到电磁阀的电流。
5.根据权利要求4的剩余电压检测系统，其特征在于，所述剩余电压计算模块包括：
被检测器件的电压的变化平均值和相位变化的平均值计算子模块，用于当电源模块的电源相位到达第N个过零点到第N+M个过零点期间，根据被检测器件的电压和相位变化，计算在M个过零点期间该电压的变化平均值和相位变化的平均值；
被检测器件的变化时间和相位变化参考时间计算子模块，用于在电源模块的电源相位经历第N+M个过零点之后的第N+M+K个过零点期间，计算在每个电源相位过零点时，被检测器件的相位变化到所述的相位变化的平均值所需要的变化时间，同时计算被检测器件在每个电源相位过零点时的电压变化，根据该电压变化计算被检测器件相位变化参考时间，其中K大于1；
剩余电压参考值计算子模块，用于当电源模块的电源相位在经历第N+M+K个过零点之后的任一个过零点时的同时断开电源，根据被检测器件从断开电源以后的电压值曲线，计算上述被检测器件的相位变化参考时间对应的电压值，作为一个剩余电压参考值；
所述被检测器件的变化时间和相位变化参考时间计算子模块还根据所述电压变化与电压的变化平均值之间的差值小于预定阈值时的该电压变化所对应的变化时间，计算被检测器件相位变化参考时间；
剩余电压值计算模块，用于使剩余电压参考值计算子模块重复P次获得剩余电压参考值的过程，查找出P个剩余电压参考值，计算这P个剩余电压参考值的平均值作为被检测器件的剩余电压值。
6.根据权利要求5的剩余电压检测系统，其特征在于，所述被检测器件的变化时间和相位变化参考时间计算子模块计算该电压变化所对应的变化时间的平均值作为被检测器件相位变化参考时间。
7.根据权利要求5的剩余电压检测系统，其特征在于，所述时序控制模块在所述剩余电压参考值计算子模块计算出剩余电压参考值之后，设置环境检测和设置模块改变被检测器件与电源的表面初始温度和环境初始温度到新的恒定温度，并使被检测器件处于正常工作状态。
8.根据权利要求1的剩余电压检测系统，其特征在于，所述环境检测和设置模块在被改变被检测器件与电源的表面初始温度和环境初始温度之前，检测并保持被检测器件与电源的表面温度以及该剩余电压检测系统所处的环境温度不变。
9.根据权利要求4的剩余电压检测系统，其特征在于，所述计时模块还包括晶振，用于为计时器、触发器和驱动器提供工作时钟。
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| CN106199141A (zh) | 2016-12-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| PB01 | Publication | ||
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Denomination of invention: A residual voltage detection system Effective date of registration: 20210106 Granted publication date: 20180817 Pledgee: Chengdu SME financing Company Limited by Guarantee Pledgor: SICHUAN XINHUANJIA TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co.,Ltd. Registration number: Y2021980000070 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
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Date of cancellation: 20230607 Granted publication date: 20180817 Pledgee: Chengdu SME financing Company Limited by Guarantee Pledgor: SICHUAN XINHUANJIA TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co.,Ltd. Registration number: Y2021980000070 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A residual voltage detection system Effective date of registration: 20230616 Granted publication date: 20180817 Pledgee: Chengdu SME financing Company Limited by Guarantee Pledgor: SICHUAN XINHUANJIA TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co.,Ltd. Registration number: Y2023980044102 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20231208 Granted publication date: 20180817 Pledgee: Chengdu SME financing Company Limited by Guarantee Pledgor: SICHUAN XINHUANJIA TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co.,Ltd. Registration number: Y2023980044102 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A residual voltage detection system Granted publication date: 20180817 Pledgee: Chengdu SME financing Company Limited by Guarantee Pledgor: SICHUAN XINHUANJIA TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co.,Ltd. Registration number: Y2024980012521 |