CN107402321A - 一种防触电报警电路以及手腕式近电报警装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及报警电路技术领域，尤其涉及一种防触电报警电路，其包括依次电连接的信号采集电路、同相比例运算电路、防误触发延时电路、反向比例运算电路、报警输出电路。本发明同时公开一种手腕式近电报警装置，包括用于佩戴在手腕上的手环以及设置于手环内部的上述防触电报警电路。本发明的防触电报警电路设计合理，抗干扰能力强且工作可靠，本发明的手腕式近电报警装置，佩戴在电气操作人员的手腕处，当手接近带电设备时，能够在第一时间报警，提醒电气操作人员及时离开，可靠保证了他们的人身安全。

Description

一种防触电报警电路以及手腕式近电报警装置

技术领域

本发明涉及报警电路技术领域，尤其涉及一种防触电报警电路以及手腕式近电报警装置。

背景技术

随着电网建设的逐步加强，电力工作的密度越来越大，致使电力安全事故时常发生。很多操作人员因工作环境不熟悉和思想麻痹大意误触碰带电设备(或因故障而带电的设备外壳)，人的不安全行为是电力系统安全生产的大敌，很多从业人员安全意思不高，自我保护意识差，对工作中的潜在危险点、危险源不加分析，对可能导致的灾祸估计不足或者根本没有察觉，待造成严重的后果时，带来的只有惋惜。所以在加强从业人员的安全意识之余，更需要有能够检测出设备是否带电的装置，实现电力的测量以及接近带电装置时及时提醒人们远离，争取降低电力安全事故发生的概率。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种能够在接近带电装置时有提醒作用的防触电报警电路以及手腕式近电报警装置。

一种防触电报警电路，包括依次电连接的信号采集电路、同相比例运算电路、防误触发延时电路、反向比例运算电路、报警输出电路，以及为防触电报警电路提供电能的电源；其中：信号采集电路用于感应电场并产生电信号；同相比例运算电路用于将电信号放大且保持电信号的相位；防触发延时电路使电信号单向传输，且存储电能以及延长报警时间；反向比例运算电路用于将防触发延时电路的输出信号反向按比例放大；报警输出电路在反向比例运算电路输出低电位时发出报警信号。

进一步的，信号采集电路包括金属片，金属片在靠近电场的位置能够产生感应电势，形成信号采集电路的输入信号。

进一步的，信号采集电路还包括电阻R₁、电阻R₂以及场效应管Q₁，金属片连接在场效应管Q₁的G极；电阻R₁一端连接场效应管Q₁的D极，另一端连接电源的正极；电阻R₂一端连接场效应管Q₁的S极，另一端连接电源的负极，场效应管Q₁的S极连接同相比例运算电路的输入端。

进一步的，同相比例运算电路包括电阻R₃、电阻R₄、电阻R₅、电阻R₆以及运算放大器IC1A,其中：

运算放大器IC1A的正极输入端通过电阻R₃与场效应管Q₁的S极连接；电阻R₄的一端连接在运算放大器IC1A的负极输入端，另一端与电源的正极；电阻R₅一端接入运算放大器IC1A的负极输入端，另一端连接在电源的负极；电阻R₆一端连接运算放大器IC1A的负极输入端，另一端连接运算放大器IC1A的输出端；运算放大器IC1A的+V_CC端子接入电源的正极，运算放大器IC1A的-V_EE端子接入电源的负极。

进一步的，防误触发延时电路包括二极管D₁、电容C₁、电阻R₇，其中：

二极管D₁的阳极与运算放大器IC1A的输出端连接，阴极与电容C₁一端连接；电容C₁的另一端接入电源的负极；电阻R₇一端与二极管D₁的阴极连接，另一端接入电源的负极，二极管D₁的阴极连接反向比例运算电路的输入端。

进一步的，反向比例运算电路包括电阻R₈、电阻R₉、电阻R₁₀、电阻R₁₁、运算放大器IC1B，其中：

运算放大器IC1B的负极输入端通过电阻R₈与二极管D₁的阴极连接；电阻R₉一端接入电源的正极，另一端接入运算放大器IC1B的正极输入端；电阻R₁₀的一端与运算放大器IC1B的正极输入端连接，另一端接入电源的负极；电阻R₁₁一端接入运算放大器IC1B的正极输入端，另一端接在运算放大器IC1B的输出端。

进一步的，报警输出电路包括报警芯片IC2、电容C₂、报警驱动器，其中：

报警芯片IC2的正极与负极分别连接电源的正极与负极，报警芯片IC2的输入端与运算放大器IC1B的输出端连接，报警芯片IC2的输出端与电容C₂一端连接，电容C₂的另一端与报警驱动器连接，报警驱动器的另一端与电源的负极连接。

进一步的，报警芯片IC2为语音芯片，报警驱动器为声波发生器；或者，报警芯片IC2为振动芯片，报警驱动器为振动发生器。

本发明的防触电报警电路，包括依次电连接的信号采集电路、同相比例运算电路、防误触发延时电路、反向比例运算电路、报警输出电路，以及为防触电报警电路提供电能的电源，整个电路结构简单且设计合理；同相比例运算电路与反向比例运算电路将电信号进行放大，工作更加可靠；防误触发延时电路抗干扰能力强且能够在报警开始后仍然持续一定时间，直到远离带电设备后才能结束报警；有效保护电气操作人员的安全；通过报警输出电路产生报警信号提示电气操作人员远离带电设备。另外，信号采集电路利用金属片来感应电场并生成电势，场效应管Q₁只有在金属片产生感应电势的时候才能导通，非常适合在带电区域测量电场强度，判断设备是否带电。防误触发延时电路中二极管D₁与电容C₁的接入，能够有效防止误报警情况的发生，且在金属片7远离电场不产生感应电势时，电容C₁将储存的电能放出，能够保证反向比例运算电路持续导通一段时间，延长报警。报警输出电路通过语音报警或者振动报警的形式提示电气操作人员远离带电设备。

一种手腕式近电报警装置，包括用于佩戴在手腕上的手环以及设置于手环内部的上述防触电报警电路，防触电报警电路的电源为安装于手环上的电池。

进一步的，金属片位于靠近手环外侧的位置，电池为纽扣电池。

本发明的手腕式近电报警装置，佩戴在电气操作人员的手腕处，当手接近带电设备时，本发明能够在第一时间报警，提醒电气操作人员及时离开，可靠保证了他们的人身安全；另外，将金属片设置在靠近手环外侧的位置，使金属片能够更加灵敏的感应电场，报警效果更好；纽扣电池为手腕式近电报警装置供电，安装更换操作简便。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1为本发明实施例的一种防触电报警电路组成框图；

图2为本发明实施例的一种防触电报警电路电气组成图；

图3为本发明实施例的一种手腕式近电报警装置结构图；

图中：1-信号采集电路、2-同相比例运算电路、3-防误触发延时电路、4-反向比例运算电路、5-报警输出电路、6-电源、7-金属片、8-报警驱动器、9-手环。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。

如图1至2所示为本发明的一种防触电报警电路，包括依次电连接的信号采集电路1、同相比例运算电路2、防误触发延时电路3、反向比例运算电路4、报警输出电路5，以及为防触电报警电路提供电能的电源6；其中：信号采集电路1用于感应电场并产生电信号；同相比例运算电路2用于将电信号放大且保持电信号的相位；防触发延时电路使电信号单向传输，且存储电能以及延长报警时间；反向比例运算电路4用于将防触发延时电路的输出信号反向按比例放大；报警输出电路5在反向比例运算电路4输出低电位时发出报警信号。

具体的，信号采集电路1包括金属片7，金属片7在靠近电场的位置能够产生感应电势，形成信号采集电路1的输入信号。信号采集电路1还包括电阻R₁、电阻R₂以及场效应管Q₁，金属片7连接在场效应管Q₁的G极；电阻R₁一端连接场效应管Q₁的D极，另一端连接电源6的正极；电阻R₂一端连接场效应管Q₁的S极，另一端连接电源6的负极，场效应管Q₁的S极连接同相比例运算电路2的输入端。信号采集电路1利用金属片7来感应电场并生成电势，场效应管Q₁只有在金属片7产生感应电势的时候才能导通，非常适合在带电区域测量电场强度，判断设备是否带电。

具体的，同相比例运算电路2包括电阻R₃、电阻R₄、电阻R₅、电阻R₆以及运算放大器IC1A,其中运算放大器IC1A的正极输入端通过电阻R₃与场效应管Q₁的S极连接；电阻R₄的一端连接在运算放大器IC1A的负极输入端，另一端与电源的正极；电阻R₅一端接入运算放大器IC1A的负极输入端，另一端连接在电源的负极；电阻R₆一端连接运算放大器IC1A的负极输入端，另一端连接运算放大器IC1A的输出端；运算放大器IC1A的+V_CC端子接入电源6的正极，运算放大器IC1A的-V_EE端子接入电源6的负极。本实施例采用运算放大器IC1A工作更加可靠，能够将较小的信号在保持原有相位的基础上有效放大，对输入信号的能量要求低，更易于实现。

具体的，防误触发延时电路3包括二极管D₁、电容C₁、电阻R₇，二极管D₁的阳极与运算放大器IC1A的输出端连接，阴极与电容C₁一端连接；电容C₁的另一端接入电源6的负极；电阻R₇一端与二极管D₁的阴极连接，另一端接入电源6的负极，二极管D₁的阴极连接反向比例运算电路4的输入端。当运算放大器IC1A有高电位输出时，二极管D₁单向导通，电容C₁充电，待电容C₁两端压差达到一定值后，反向比例运算电路4则有输入，二极管D₁与电容C₁的接入，能够有效防止误报警情况的发生，且在金属片7远离电场不产生感应电势时，信号采集电路1不导通，电容C₁将储存的电能放出，能够保证反向比例运算电路4持续导通一段时间，延长报警。

具体的，反向比例运算电路4包括电阻R₈、电阻R₉、电阻R₁₀、电阻R₁₁、运算放大器IC1B，运算放大器IC1B的负极输入端通过电阻R₈与二极管D₁的阴极连接；电阻R₉一端接入电源6的正极，另一端接入运算放大器IC1B的正极输入端；电阻R₁₀的一端与运算放大器IC1B的正极输入端连接，另一端接入电源6的负极；电阻R₁₁一端接入运算放大器IC1B的正极输入端，另一端接在运算放大器IC1B的输出端。反向比例运算电路4将防误触发延时电路3的高电位输出信号进行反向放大，使运算放大器IC1B的输出为低电位，进而触发报警输出电路进行工作。

具体的，报警输出电路5包括报警芯片IC2、电容C₂、报警驱动器8，其中报警芯片IC2的正极与负极分别连接电源6的正极与负极，报警芯片IC2的输入端与运算放大器IC1B的输出端连接，报警芯片IC2的输出端与电容C₂一端连接，电容C₂的另一端与报警驱动器8连接，报警驱动器8的另一端与电源6的负极连接。报警芯片IC2至少包括正极、负极、输入端、输出端这四个端子，正极、负极是与电源正负极相连，当报警芯片IC2的输入端有低电位输入时，则其输出端产生输出信号，电容C₂通直流阻交流，只有在报警芯片IC2有输出信号时才能导通，使报警驱动器8进行报警。

具体的，报警芯片IC2为语音芯片，报警驱动器8为声波发生器；或者，报警芯片IC2为振动芯片，报警驱动器8为振动发生器。声波发生器将电信号转化为声信号进行报警，振动发生器将电能转化为动能，实现语音报警或者振动报警提示。语音芯片以及声波发生器选用现有技术中较常见的产品即可，振动芯片以及振动发生器的具体产品参数本实施例也不做具体的限定。

本实施例的防触电报警电路，当信号采集电路1中的金属片7靠近带电设备时，因带电设备产生的电场使金属片7产生感应电势，继而场效应管Q₁导通，电阻R₂产生压降，则效应管Q₁的S极有高电势；同相比例运算电路2中运算放大器IC1A的正极输入端获得高电位，则运算放大器IC1A的输入端输出高电位；防误触发延时电路3中的二极管D₁单向导通，电容C₁进行充电；反向比例运算电路4待电容C₁充到一定值后，其中的运算放大器IC1B的正极输入端获得高电位，其输出端输出反相信号，即为低电位；报警输出电路5因反相比例运算电路输出的低电位而被触发报警，电气操作人员听到语音报警或者感受到振动报警后立即远离带电设备，而同相比例运算电路2中的电容C₁在金属片7无感应电势后进行放电，使报警输出电路5仍然报警，直至运算放大器IC1B的正极输入端不能获得高电位，报警停止。整个防触电报警电路在金属片7靠近带电设备时进行报警，待金属片7远离带电设备时，报警仍持续一小段时间，有效地保证了电气操作人员的安全。

本实施例对防触电报警电路中的各电气元件的参数均不做具体限定，具体根据使用要求进行配置。

本发明的防触电报警电路，包括依次电连接的信号采集电路1、同相比例运算电路2、防误触发延时电路3、反向比例运算电路4、报警输出电路5，以及为防触电报警电路提供电能的电源6，整个电路结构简单且设计合理，同相比例运算电路2与反向比例运算电路4将电信号进行放大，工作更加可靠；防误触发延时电路3抗干扰能力强且能够在报警开始后仍然持续一定时间，直到远离带电设备后才能结束报警，有效保护电气操作人员的安全；通过报警输出电路5产生报警信号提示电气操作人员远离带电设备。另外，信号采集电路1利用金属片7来感应电场并生成电势，场效应管Q₁只有在金属片7产生感应电势的时候才能导通，非常适合在带电区域测量电场强度，判断设备是否带电。防误触发延时电路3中二极管D₁与电容C₁的接入，能够有效防止误报警情况的发生，且在金属片7远离电场不产生感应电势时，电容C₁将储存的电能放出，能够保证反向比例运算电路4持续导通一段时间，延长报警。报警输出电路5通过语音报警或者振动报警的形式提示电气操作人员远离带电设备。

如图3所示为本发明的一种手腕式近电报警装置，包括用于佩戴在手腕上的手环9以及设置于手环9内部的上述实施例的防触电报警电路，防触电报警电路的电源6为安装于手环9上的电池。本实施例对手环9的具体形状以及材质均不做限定，优选的，手环9为橡胶或者硅胶制成，还可仿照手表形状进行制作，只要能够佩戴在手腕上即可达到本实施例的目的。优选的，电池为纽扣电池。将金属片7设置在位于靠近手环9外侧的位置，能够更加灵敏的感应电场，及时触发防触电报警电路，保证工作人员的人身安全。

本发明的手腕式近电报警装置，佩戴在电气操作人员的手腕处，当手接近带电设备时，本发明能够在第一时间报警，提醒电气操作人员及时离开，可靠保证了他们的人身安全；另外，将金属片设置在靠近手环外侧的位置，使金属片能够更加灵敏的感应电场，报警效果更好；纽扣电池为手腕式近电报警装置供电，安装更换操作简便。

以上借助具体实施例对本发明做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。

Claims (10)

1.一种防触电报警电路，其特征在于，包括依次电连接的信号采集电路、同相比例运算电路、防误触发延时电路、反向比例运算电路、报警输出电路，以及为所述防触电报警电路提供电能的电源；其中：

所述信号采集电路用于感应电场并产生电信号；所述同相比例运算电路用于将所述电信号放大且保持所述电信号的相位；所述防触发延时电路使电信号单向传输并存储电能以延长报警时间；所述反向比例运算电路用于将所述防触发延时电路的输出信号反向按比例放大；所述报警输出电路在所述反向比例运算电路输出低电位时发出报警信号。

2.如权利要求1所述的一种防触电报警电路，其特征在于，所述信号采集电路包括金属片，所述金属片在靠近电场的位置能够产生感应电势，形成所述信号采集电路的输入信号。

3.如权利要求2所述的一种防触电报警电路，其特征在于，所述信号采集电路还包括电阻R₁、电阻R₂以及场效应管Q₁，所述金属片连接在所述场效应管Q₁的G极；所述电阻R₁一端连接所述场效应管Q₁的D极，另一端连接所述电源的正极；所述电阻R₂一端连接所述场效应管Q₁的S极，另一端连接所述电源的负极，所述场效应管Q₁的S极连接所述同相比例运算电路的输入端。

4.如权利要求3所述的一种防触电报警电路，其特征在于，所述同相比例运算电路包括电阻R₃、电阻R₄、电阻R₅、电阻R₆以及运算放大器IC1A,其中：

所述运算放大器IC1A的正极输入端通过所述电阻R₃与所述场效应管Q₁的S极连接；所述电阻R₄的一端连接在所述运算放大器IC1A的负极输入端，另一端与所述电源的正极；所述电阻R₅一端接入所述运算放大器IC1A的负极输入端，另一端连接在所述电源的负极；所述电阻R₆一端连接所述运算放大器IC1A的负极输入端，另一端连接所述运算放大器IC1A的输出端；所述运算放大器IC1A的+V_CC端子接入所述电源的正极，所述运算放大器IC1A的-V_EE端子接入所述电源的负极。

5.如权利要求4所述的一种防触电报警电路，其特征在于，所述防误触发延时电路包括二极管D₁、电容C₁、电阻R₇，其中：

所述二极管D₁的阳极与所述运算放大器IC1A的输出端连接，阴极与所述电容C₁一端连接；所述电容C₁的另一端接入所述电源的负极；所述电阻R₇一端与所述二极管D₁的阴极连接，另一端接入所述电源的负极，所述二极管D₁的阴极连接所述反向比例运算电路的输入端。

6.如权利要求5所述的一种防触电报警电路，其特征在于，所述反向比例运算电路包括电阻R₈、电阻R₉、电阻R₁₀、电阻R₁₁、运算放大器IC1B，其中：

所述运算放大器IC1B的负极输入端通过所述电阻R₈与所述二极管D₁的阴极连接；所述电阻R₉一端接入所述电源的正极，另一端接入所述运算放大器IC1B的正极输入端；所述电阻R₁₀的一端与所述运算放大器IC1B的正极输入端连接，另一端接入所述电源的负极；所述电阻R₁₁一端接入所述运算放大器IC1B的正极输入端，另一端接在所述运算放大器IC1B的输出端。

7.如权利要求6所述的一种防触电报警电路，其特征在于，所述报警输出电路包括报警芯片IC2、电容C₂、报警驱动器，其中：

所述报警芯片IC2的正极与负极分别连接所述电源的正极与负极，所述报警芯片IC2的输入端与所述运算放大器IC1B的输出端连接，所述报警芯片IC2的输出端与所述电容C₂一端连接，所述电容C₂的另一端与所述报警驱动器连接，所述报警驱动器的另一端与所述电源的负极连接。

8.如权利要求7所述的一种防触电报警电路，其特征在于，所述报警芯片IC2为语音芯片，所述报警驱动器为声波发生器；

或者，所述报警芯片IC2为振动芯片，所述报警驱动器为振动发生器。

9.一种手腕式近电报警装置，其特征在于，包括用于佩戴在手腕上的手环以及设置于所述手环内部的权利要求1-8任一所述的防触电报警电路，所述防触电报警电路的电源为安装于所述手环上的电池。

10.如权利要求9所述的一种手腕式近电报警装置，其特征在于，所述金属片位于靠近所述手环外侧的位置，所述电池为纽扣电池。