CN106602500A - 一种新型保护接地带电报警及保护电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种新型保护接地带电报警及保护电路，包括：带电探测模块、信号转换模块和报警及控制模块；其中，所述带电探测模块包括氖管、限流电阻、人体电容等效电路；所述信号转换模块包括光电转换器和信号放大器；所述报警及控制模块包括信号阈值比较电路、超值报警电路和供电电源断电控制电路。本发明为供电系统中保护接地线带电报警并断电保护提供了一种新型的解决方案，避免由于供电系统中保护接地线带电故障而引起的对人员和财产造成的伤害和损失。

Description

一种新型保护接地带电报警及保护电路
技术领域
本发明属于用电安全防护领域，尤其工业或民用用电领域的用电器金属外壳和保护接地线带电的安全防护。
背景技术
在工业与民用领域，一般供电电源中均要求有保护接地线，该接地线是作为电气设备或家用电器(II类)的安全防护线使用的，要求电气设备或家用电器的金属外壳等要与保护接地线连接，以防止其由于外壳带电而造成的人员伤害或财产损失。在实际应用上，由于供电电源中的保护接地线是相互连通的，如果发生供电电源相(火)线与保护接地线短路等故障，那么任何一台连接该保护接地线的用电器金属外壳均会带电，从而对使用人员或设备自身造成损害。
在传统的供电线路中常用漏电保护开关来进行漏电保护，而漏电保护开关只对其以下的用电器自身产生的漏电故障起漏电保护作用，而对其上端的接地线路故障则没有漏电保护功能。这就是一般发生漏电事故时，即使断掉用电器电源开关其金属外壳仍然处于带电状态的原因。再者，一般漏电保护开关属于滞后型保护，只有当漏电事故发生后(形成漏电流)才会起保护作用，并且对其上端的保护接地线故障无能为力。所以由于目前用电器用电环境的因素，经常会有漏电伤人事故发生。
通常多数的漏电相关事故的发生，并不是漏电保护开关以下的用电器(包括热水器等II类电器)漏电引起，而是与同一接地线连接的在漏电保护开关上端的其他用电器(电磁炉等大功率II类电器)或公共区域的用电器(电表、照明等)发生的接地线路故障，使整个系统的接地保护线及用电器金属外壳均带电，这样的保护接地线故障是很难提前发现并预防的。
发明内容
本漏电保护装置采用简单、低成本的方法，识别用电器金属外壳带电或保护接地线带电故障，及时采取报警或断开用电器电源(包括保护接地线)等预防措施，以确保人员安全和避免财产损失。
本发明为一种新型保护接地带电报警及保护电路，包括：带电探测模块、信号转换模块和报警及控制模块；其中，所述带电探测模块包括氖管、限流电阻、人体电容等效电路；所述信号转换模块包括光电转换器和信号放大器；所述报警及控制模块包括信号阈值比较电路、超值报警电路和断开电源控制电路。其特征在于，所述带电探测模块包括：氖管、限流电阻和人体电容等效电路；所述信号转换模块包括：光电转换器和信号放大器；所述报警及控制模块包括：信号阈值比较电路、超值报警电路和断开用电器电源(包括接地保护线)控制电路；所述带电探测模块中与探测端相连的金属体带电时，当有一定的电压时会有微弱的电流流过，使氖管发出微弱的光，经信号转换模块将氖管的光信号转换成一定伏值的电信号，使报警及控制模块报警并切断供电电源(包括保护接地线)。此发明的特点在于，利用带电探测模块的探测端与被探测金属体相连，当被探测金属体带电时，利用带电探测模块中的氖管、限流电阻和人体电容等效电路的串联关系，使得带电探测模块中的氖管被加在探测端和人体电容等效电路之间的电压即氖管两端的电压点亮(微弱电流流过)。信号转换模块中的光电转换器起着对氖管发光的检测作用，当氖管发光时，光电转换器中的光电流发生变化，经信号放大器将光电信号放大，当光电信号超过报警阈值电压时，控制模块中的信号阈值比较电路发出超值电信号，超值报警电路和用电器电源断电控制电路启动，发出报警或切断用电器供电电源(包括保护接地线)，起到漏电报警和断电保护作用。
这里被探测的物体针对的是用电器供电电源的保护接地线，信号转换模块和报警及控制模块的供电由供电电源的火线和零线提供(或电池提供)。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1所示的是本发明提供的一种新型保护接地带电报警及保护电路的模块结构示意图；
图2所示的是图1中各模块的更详细的拆分图。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
本发明实施例提供的一种新型保护接地带电报警及保护电路模块结构组成如图1所示，包括：漏电探测模块、信号转换模块和报警及控制模块。本发明所称新型保护接地带电报警及保护电路，是指利用氖管的两端有足够的启辉电压并有微电流流过时的发光特性，检测带电情况的发生。
其中，所述带电探测模块为用电器金属外壳或保护接地线带电检测模块，当上述物体带电并达到一定电压时，会有微弱电流(uA)流过模块而使发光管发出微弱的光信号；所述信号转换模块为光电信号检测和转换模块，其作用为检测带电探测模块的光信号，并根据光信号的特征而产生相应的电信号；所述报警及控制模块为带电报警及切断供电电源的控制模块，当检测到信号转换模块发出电信号时，报警及控制模块将根据其信号特征发出报警信号，也可以和切断用电器供电电源并同时切断保护接地线。
优选的，所述带电探测模块包括：发光管、限流电阻和人体电容等效电路。
优选的，所述信号转换模块包括：光电转换器和信号放大器。
优选的，所述报警及控制模块包括：信号阈值比较电路、超值报警电路和用电器包括保护接地线在内的电源断电控制电路。
优选的，所述带电探测模块为独立工作模块，模块一端为测量端，当测量端和金属带电体接触时，模块中的发光管会即时发光。
优选的，所述带电探测模块中与探测端相连的金属体带电时，可以使发光管发光，经信号转换模块将氖管微弱的光信号转换成一定伏值的电信号，使报警及控制模块报警，也可以切断用电器供电电源并同时切断保护接地线。
优选的，所述信号转换模块和断电控制模块均由独立的电源供电(或电池)。
优选的，所述带电探测模块中的发光管、限流电阻和人体电容等效电路为串联关系，可以是发光管、限流电阻、人体电容等效器件顺序串联方式，也可以是限流电阻、发光管、人体电容等效器件顺序串联方式。
优选的，所述带电探测模块中的发光管可以是氖管，也可以是其它发光管或发光器件。
优选的，所述光电转换器，用于接收发光管的光信号，并将光信号变为相应的电信号。
优选的，所述信号放大器，用于将光电转换器产生的电信号放大，方便后续电路继续处理相关信号。
优选的，所述信号阈值比较电路将信号放大器放大后的信号与预定信号比较，根据比预定信号大或者小而输出两种不同的比较结果。
优选的，所述超值报警电路，用于当光电信号超过预定值时，控制发光器件或声响器件发光或者发声，起到报警作用。
优选的，所述用电器电源断电控制电路，用于当光电信号超过预定值时，控制继电器或其它断电开关，将所控用电器供电电源断开(包括保护接地线)，起到断电保护作用。
优选的，所述信号转换模块中的光电转换器如果产生的电信号足够强，可以省去信号转换模块中的信号放大器，使信号转换模块中只有光电转换器。
虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。本发明所述方法还可有其他多种实施例，在不背离本发明实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。

Claims (15)

1.一种新型保护接地带电报警及保护电路，包括：带电探测模块、信号转换模块和报警及控制模块；
其中，所述带电探测模块为用电器金属外壳或保护接地线带电检测模块，当上述物体带电并达到一定电压时，会有微弱电流(uA)流过模块而使发光管发出微弱的光信号；
所述信号转换模块为光电信号检测和转换模块，其作用为检测带电探测模块的光信号，并根据光信号的特征而产生相应的电信号；
所述报警及控制模块为漏电报警及切断用电电源的控制模块，当检测到信号转换模块发出电信号时，报警及控制模块将根据其信号特征，发出报警信号，也可以切断用电器供电电源并同时切断保护接地线。
2.根据权利要求1所述的一种保护接地带电报警及保护电路，其特征在于，所述带电探测模块包括：发光管、限流电阻和人体电容等效电路。
3.根据权利要求1所述的一种保护接地带电报警及保护电路，其特征在于，所述信号转换模块包括：光电转换器和信号放大器。
4.根据权利要求1所述的一种保护接地带电报警及保护电路，其特征在于，所述报警及控制模块包括：信号阈值比较电路、超值报警电路和用电器包括保护接地线在内的电源断电控制电路。
5.根据权利要求1所述的一种保护接地带电报警及保护电路，其特征在于，所述带电探测模块为独立工作模块，模块一端为测量端，当测量端和金属带电体接触时，模块中的发光管会即时发光。
6.根据权利要求1所述的一种保护接地带电报警及保护电路，其特征在于，所述带电探测模块中与探测端相连的金属体带电时，可以使发光管发光，经信号转换模块将氖管微弱的光信号转换成一定伏值的电信号，使报警及控制模块报警，也可以切断用电器供电电源并同时切断保护接地线。
7.根据权利要求1所述的一种保护接地带电报警及保护电路，其特征在于，所述信号转换模块和报警及控制模块均由独立的电源供电。
8.根据权利要求2所述的带电探测模块，其特征在于，所述带电探测模块中的发光管、限流电阻和人体电容等效电路为串联关系，可以是发光管、限流电阻、人体电容等效器件顺序串联方式，也可以是限流电阻、发光管、人体电容等效器件顺序串联方式。
9.根据权利要求2所述的带电探测模块，其特征在于，所述带电探测模块中的发光管可以是氖管，也可以是其它发光管或发光器件。
10.根据权利要求3所述的信号转换模块，其特征在于，所述光电转换器，用于接收发光管的光信号，并将光信号变为相应的电信号。
11.根据权利要求3所述的信号转换模块，其特征在于，所述信号放大器，用于将光电转换器产生的电信号放大，方便后续电路继续处理相关信号。
12.根据权利要求4所述的报警及控制模块，其特征在于，所述信号阈值比较电路将信号放大器放大后的信号与预定信号比较，根据比预定信号大或者小而输出两种不同的比较结果。
13.根据权利要求4所述的报警及控制模块，其特征在于，所述超值报警电路，用于当光电信号超过预定值时，控制发光器件或声响器件发光或者发声，起到报警作用。
14.根据权利要求4所述的报警及控制模块，其特征在于，所述用电器电源断电控制电路，用于当光电信号超过预定值时，控制继电器或其它断电开关，将所控用电器供电电源断开并同时切断保护接地线，起到断电保护作用。
15.根据权利要求8所述的信号转换模块，其特征在于，所述信号转换模块中的光电转换器如果产生的电信号足够强，可以省去信号转换模块中的信号放大器，使信号转换模块中只有光电转换器。
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