CN108318740A - 一种利用压电点火器测量负载漏电或老化的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用压电点火器测量负载漏电或老化情况的仪器，包括压电点火器，负载，探头，显示器，标准阻值输入模块，单片机，放大器，所述压电点火器与负载连接，负载一端与探头接触，另一端接地，探头与负载接触，探头还连接放大器，放大器、探头、显示器、标准阻值输入模块均连接在单片机上。压电点火器对其负载释放出电压为12V的脉冲电流，负载接地，探头接触负载，利用感应生电的原理，探头通过感应产生的电流经过放大器的放大再流经单片机,单片机将会对其电压电流信息进行计算分析，从而得到负载的阻值，并将其与标准阻值输入模块输入的标准阻值进行比较，通过这样的方式测量负载的漏电或老化情况并在显示屏上显示出来，简单有效，测量准确。

Description

一种利用压电点火器测量负载漏电或老化的装置

技术领域

本发明涉及一种利用压电点火器测量负载漏电或老化的装置，属于测量设备技术领域。

背景技术

目前，随着时代的变迁和社会的发展，用电器的数量也随之增加，这在很大程度上给人们的生活带来了便利。不可避免地，人们的用电频率也随着用电器数量的增加而增加。在当今社会，由于物价上涨或其他原因，人们秉着“节约”的理念，便会将某种用电器或者用电器的某些需要每隔一段时间更换的零件持续使用很长时间，然而，用电器若是不注重保养，就会容易老化，从而导致漏电问题，若人们使用用电器时，不能及时发现此类问题，很容易发生安全事故，不仅会危害到人民群众的人身安全，还会给人民群众的财产利益带来危害。因此，人们在解决此类问题时，着眼于发明可以帮助人们测量负载漏电的仪器，从而降低使用用电器时潜在的风险。采用高电压直接测量，会损害精密的电气设备，低电压非接触式的安全测量具有重要的推广价值。

发明内容

针对上述问题，本发明要解决的技术问题是提供一种利用压电点火器测量负载漏电或老化的装置，旨在通过压电点火器在工作时对与压电点火器相连的负载发出脉冲，负载接地，此时与负载相连的探头将通过感应生电原理产生感应电流并输出电压，经过放大器的作用将输出电压放大，压电点火器电压一定，感应电流产生的电压可根据压电点火器的电压得出，通过放大器的作用将感应电流的电压放大至与压电点火器的电压值一样大，通过对电流和电压的分析计算，算出负载阻值，和标准阻值进行对比，判断负载漏电或老化情况，若计算出的阻值小于标准阈值，显示屏输出“负载漏电”，若计算出的阻值大于标准阈值，显示屏输出“负载老化”，结构简单，成本低廉，可以检测负载是否漏电及老化情况，提高了电路的安全性。

本发明采用的的技术方案是：一种利用压电点火器测量负载漏电或老化的装置，包括压电点火器，负载，探头，显示器，标准阻值输入模块，单片机，放大器，所述压电点火器与负载连接，负载一端与探头接触，另一端接地，探头与负载接触，探头还连接放大器，放大器、探头、显示器、标准阻值输入模块均连接在单片机上。压电点火器对其负载释放出电压为12V的电流，负载接地，探头接触负载，利用感应生电的原理，探头通过感应产生的电流经过放大器的放大再流经单片机,单片机将会对其电压电流信息进行计算分析，从而得到负载阻值，并将其与标准阻值输入模块输入的标准阻值进行比较，通过这样的方式测量负载的漏电或老化情况并在显示屏上显示出来。

所述压电点火器输出电压为12V，且压电点火器发出电流的电压为12V，选用压电点火器的原理是压电打火器能发出低压脉冲，探头必须是脉冲才能感应发电。

进一步的，所述负载并不属于本发明装置结构的构成部分，负载为本装置所要去测得的元器件。

进一步的，探头的顶部为绝缘材料，目的在于杜绝直接接触传导电流，而是通过感应的方式产生电流。

进一步的，所述显示器采用LCD显示屏，型号为LM016L，若通过对电流的分析计算出的负载阻值小于标准阻值输入模块的标准阈值，显示屏输出“负载漏电”，若计算出的阻值大于标准阈值，显示屏输出“负载老化”。

进一步的，所述的标准阻值输入模块中设置有所测元器件的阻值，其作用是向单片机输入负载的标定阻值。

所述的单片机型号为AT80C51。

一种利用压电打火器测量负载漏电或老化的仪器，其控制方法包括如下步骤：

步骤1.标准阻值输入模块将测量负载的标准阻值输入到单片机里，以用于之后计算结果的比较；

步骤2.压电打火器对负载输出电压为12V的电流，负载接地，探头与负载接触，探头处通过感应产生感应电流，并输出电压；

步骤3.感应电流通过放大器的作用，将输出电压放大至与压电点火器的电压相同的12V，检测出此时的电流；

步骤4.单片机根据放大器的电压电流对电阻进行分析计算，得出负载的实际电阻值；

步骤5.计算出来的负载实际的阻值与标准阻值进行比较，比较得出负载是漏电、是老化还是正常的结果，将结果通过显示屏输出。

本发明的工作原理是：本发明所描述的仪器本身回路并不闭合，只有当负载接入该仪器时才构成闭合回路。元器件在使用一段时间之后会不可避免的并且无法还原的损害，当元器件造成损坏并且没有及时更换会进一步对元器件所在的整体设备造成损坏，本来换个元器件就可以解决的问题变成需要更换更多的元器件甚至更换整个设备，元器件本身并不好判断其变化情况，本发明所描述的仪器就采用了压电打火器直接对元器件，也就是负载直接通电，检测其电流的方法解决的这个问题，能及时掌握负载的元器件变化情况，出现问题了能及时更换，利用物理公式计算出负载的实际电阻，将实际电阻与标准电阻进行比较，标准阻值用标准阻值输入模块去输入，标准电阻的误差范围在10％，一旦超过这个范围我们就可以判断负载并不能继续工作，需要及时更换，这样的方式不需要卸下负载，检测方法也十分便捷，一般情况来说当元器件漏电会导致电阻变小，元器件老化会导致电阻变大，所以我们可以通过元器件也就是负载的阻值变化判断负载漏电或者老化情况，并将具体情况输出到显示屏上，我们可以直接通过显示屏上显示的文字直观的看出负载的情况。

本发明中的负载阻值的检测原理是物理公式R=U/I ，E=N•dΦ/dt，I∝Φ：压电打火器输出12V的电压为固定值，设电流流经负载时, 电流改变负载周围的磁通量, 磁通量的变化产生感应电动势, 感应电动势加载到感应探头电感线圈上, 电感线圈便产生感应电流, 这样感应探头接收到感应电流I₀，再流经放大器放大A倍后电流在回路中的电流值变为I，输出电压为V₀，然后通过电阻分压，得到降落在电阻R₂上的电压等于V，输入AD转换电路,单片机通过AD转换电路得到电压值，负载实际电阻R_X，R为标准阻值，R1和R2为分压电阻，U₀为压电点火器输入12V电压，具体计算过程如下：

根据欧姆定理，回路中电流值I=V/R2（R2已知可以设定，但是转换输入电压V₀和输入ADC0809的电压V也就是电阻R2上的电压等于V，关系应满足V₀*（R2/R1+R2）=V < 5v,因为ADC测量范围为0-5v），然后感应电流为I₀=I/A，根据感应生电原理，在负载上的电流正比于感应电流I₀, 参数确定好之后, 就可以通过感应电流I₀反算出负载单的真实电流,则负载阻值R_X=U₀/I，与单片机内设定的阻值R比较，标准阻值的误差范围在±10％，即超出该误差范围即可判断其元器件出现问题，则最小值，最大值。

若，即负载正常；

若，即负载老化；

若，即负载漏电。

本发明的有益效果：设置了一种行之有效的测量负载的装置，解决了在当元器件造成损坏并没有及时更换造成的整体设备造成损坏，进而需要更换更多的元器件甚至更换整个设备的问题；能及时检测出负载的工作情况，在很大程度上避免了由于负载漏电或负载老化造成的电路安全隐患；该发明装置结构简单，检测时不用取下负载就可以直接对负载进行实时测量，使用性能好，便捷有效，具有很好的普及效应。

附图说明：

图1为本发明整体结构图。

图2为本发明系统电路图。

图中各标号为：1-压电打火器，2-负载，3-探头，4-显示器，5-标准阻值输入模块，6-单片机，7-放大器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明：

如图1-2所示，一种利用压电打火器测量负载漏电或老化的装置，包括压电点火器1，负载2，探头3，显示器4，标准阻值输入模块5，单片机6，放大器7，所述压电点火器1与负载2连接，负载2一端与探头3接触，另一端接地，探头3与负载2接触，探头3还连接放大器7，放大器7、探头3、显示器4、标准阻值输入模块5均连接在单片机6上。压电点火器1对其负载2释放出电压为12V的电流，负载2接地，探头3接触负载2，利用感应生电的原理，探头3通过感应产生感应电流并输出电压，感应电流经过放大器7的放大再流经单片机6,单片机6将会对其电压电流信息进行计算分析，从而得到负载2阻值，并将其与标准阻值输入模块5输入的标准阻值进行比较，通过这样的方式测量负载2的漏电或老化情况并在显示屏上显示出来。

压电点火器1输出电压为12V，且压电点火器1发出电流的电压为12V，选用压电点火器1的原理是压电打火器1能发出低压脉冲，探头3必须是脉冲才能感应发电。

负载2并不属于本发明装置结构的构成部分，负载2为本装置所要去测得的元器件。

探头3的顶部为绝缘材料，目的在于杜绝直接接触传导电流，而是通过感应的方式产生电流。

显示器4采用LCD显示屏，型号为LM016L，若通过对电流的分析计算出的负载2阻值小于标准阻值输入模块5的标准阈值，显示屏4输出“负载漏电”，若计算出的阻值大于标准阈值，显示屏4输出“负载老化”。

标准阻值输入模块5中设置有所测元器件的电阻值，其作用是向单片机6输入负载的标定阻值。

所述的的单片机6的型号为AT80C51。

压电点火器1在工作时对与压电点火器1相连的负载2发出脉冲，负载2接地，此时与负载2相连的探头3将产生感应电流和电压，经过放大器7的作用将电压放大，压电点火器1电压一定，感应电流产生的电压可根据压电点火器1的电压得出，通过放大器7的作用将感应电流放大一定倍数的回路电流，通过对回路电流的分析计算，得出感应电流值进一步算出负载2阻值，和标准阻值输入模块5的阻值进行对比，判断负载2漏电或老化情况，若计算出的阻值小于标准阈值，显示屏4输出“负载漏电”，若计算出的阻值大于标准阈值，显示屏4输出“负载老化”。

其所述负载2的检测原理在于物理公式，压电打火器1输出12V的电压为固定值，设电流流经负载2时由感应探头3接收到感应电流I0，再流经放大器7放大A倍后电流在回路中的电流值变为I，输出电压为V0，然后通过电阻分压，得到降落在电阻R2上的电压等于V，输入AD转换电路,单片机6通过AD转换电路得到电压值，负载2实际电阻RX，R为标准阻值，R1和R2为分压电阻，U0为压电点火器1输入12V电压，具体计算过程如下：

根据欧姆定理，回路中电流值I=V/R2（R2已知可以设定，但是转换输入电压V0和输入ADC0809的电压V也就是电阻R2上的电压等于V，关系应满足V0*（R2/R1+R2）=V < 5v,因为ADC测量范围为0-5v），然后感应电流为I0=I/A，根据感应生电原理，在负载2上的电流应等于感应电流I0,则负载2阻值RX=U0/I0，与单片机6内设定的阻值R比较，标准阻值的误差范围在±10％，即超出该误差范围即可判断其元器件出现问题，则最小值R_min=(1-0.1)R，最大值R_max=(1+0.1)R。

若R_min<RX<R_max，即负载正常；

若RX>R_max，即负载老化；

若R_min>RX，即负载漏电。

如图2所示，本装置的电路系统包括电路包括四个电路模块:单片机6控制电路，LCD显示电路，信号探测电路，AD转换电路。单片机6控制电路就是单片机6最小系统 包括单片机6芯片AT80c51，时钟电路，复位电路；LCD显示电路由LM016L液晶显示屏4显示；信号探测电路包括感应探头3和信号放大电路，将感应电流放大一定倍数A0，然后通过电阻分压R2，得到一个能输入ADC0809转换芯片的电压；AD转换电路由ADC0809芯片组成。下面对单片机6模块的端口进行说明：

单片机6的P0口上拉，用于LCD的数据总线，P2.5,P2.6,P2.7用于LCD显示控制线；单片机6的P3口分别接ADC0809数据输出的2-1到2-8八个数据线，为ADC0809的数据总线，用于传输模拟信号经过模数转换后的数字信号；单片机6的P1.0，P1.1，P1.2分别接ADDA、ADDB、ADDC，用于ADC0809的数据通道选择，选址原理和38译码器类似，电路中选择第一通道，所以写入电平ADDA、ADDB、ADDC为000，P1其他端口用于控制ADC0809的模数转换。其具体实施过程如下：

压电打火器1发出12V脉冲电压，由感应探头3接收并感应产生到感应电流I0，输入信号放大电路，并放大A倍后，接入ADC0809的第一通道，然后单片机6通过P1.0，P1.1，P1.2分别输入ADDA、ADDB、ADDC3位地址000，并使ALE=1，将地址存入地址锁存器中。此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。START上升沿将逐次逼近寄存器复位，下降沿启动 A/D转换，之后EOC输出信号变低，指示转换正在进行，直到A/D转换完成，EOC变为高电平，指示A/D转换结束，结果数据已存入锁存器，ADC0809的EOC产生中断信号，单片机6响应，准备读取ADC0809转换的数据，当OE输入高电平时，输出三态门打开，转换结果的数字量输出到ADC0809的数据总线上，输入单片机6的P3口，单片机6读取，电压数据读取完成。

根据欧姆定理，回路中电流值I=V/R2（R2已知可以设定，但是转换输入电压V0和输入ADC0809的电压V也就是电阻R2上的电压等于V，关系应满足V0*（R2/R1+R2）=V < 5v,因为ADC测量范围为0-5v），然后感应电流为I0=I/A，根据感应生电原理，在负载2上的电流应等于感应电流I0,则负载2阻值RX=U0/I0，与单片机内设定的阻值R比较，标准阻值的误差范围在±10％，即超出该误差范围即可判断其元器件出现问题，则最小值R_min=(1-0.1)R，最大值R_max=(1+0.1)R。

若R_min<RX<R_max，即负载2正常；

若RX>R_max，即负载2老化；

若R_min>RX，即负载2漏电。

当负载2连接到电路中后，压电打火器1发出12V脉冲电压，由感应探头3接收并感应产生到感应电流，输入信号放大电路，并放大A倍后，单片机6识别经处理后的电流电压信号，可得出压电打火器1加一脉冲后回路电流I的大小，此时单片机6可通过获得的电流和电压数值计算出感应电流的大小，进一步计算出负载2的实时电阻值，将此时的电阻值与标准电阻输入模块5的电阻值进行比较可以获得负载2的工作情况，若计算出的阻值小于标准阈值，显示屏4将输出“负载漏电”，若计算出的阻值大于标准阈值，显示屏4将输出“负载老化”，从而进一步实现了对负载2的工作情况的实时检测。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和保护范围进行限定，在不脱离本发明构思的前提下，本领域中普通工程技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种利用压电点火器测量负载漏电或老化的装置,其特征在于：包括压电点火器（1），负载（2），探头（3），显示器（4），标准阻值输入模块（5），单片机（6），放大器（7），所述压电点火器（1）与负载（2）连接，负载（2）一端与探头（3）接触，另一端接地，探头（3）与负载（2）接触，探头（3）还连接放大器（7），放大器（7）、探头（3）、显示器（4）、标准阻值输入模块（5）均连接在单片机（6）上；

压电点火器（1）对其负载（2）释放出电压为12V的脉冲电流，负载（2）接地，探头（3）接触负载（2），利用感应生电的原理，探头（3）通过感应产生的电流经过放大器（7）的放大再流经单片机（6）,单片机（6）将会对其电压电流信息进行计算分析，从而得到负载（2）的阻值，并将其与标准阻值输入模块（5）输入的标准阻值进行比较，通过这样的方式测量负载（2）的漏电或老化情况并在显示屏（4）上显示出来。

2.根据权利要求1所述的利用压电点火器测量负载漏电或老化的装置，其特征在于：所述压电点火器（1）输出的脉冲峰值电压为12V，且压电点火器（1）发出脉冲电流的峰值电压为12V，选用压电点火器（1）的原因是压电打火器（1）能发出低压脉冲，探头（3）必须是脉冲才能感应发电。

3.根据权利要求1所述的利用压电点火器测量负载漏电或老化的装置，其特征在于：所述负载（2）并不属于本发明装置结构的构成部分，负载（2）为本装置所要去测得的元器件。

4.根据权利要求1所述的利用压电点火器测量负载漏电或老化的装置，其特征在于：探头（3）的顶部为绝缘材料，目的在于杜绝直接接触传导电流，而是通过感应的方式产生电流。

5.根据权利要求1所述的利用压电点火器测量负载漏电或老化的装置，其特征在于：所述显示器（4）采用LCD显示屏，型号为LM016L，若通过对电流的分析计算出的负载（2）阻值小于标准阻值输入模块（5）的标准阈值，显示屏（4）输出“负载漏电”，若计算出的阻值大于标准阈值，显示屏（4）输出“负载老化”。

6.根据权利要求1所述的利用压电点火器测量负载漏电或老化的装置，其特征在于：所述的标准阻值输入模块（5）中设置有标准元器件的阻值，其作用是向单片机输入负载的标定阻值。

7.根据权利要求1所述的利用压电点火器测量负载漏电或老化的装置，其特征在于：所述负载阻值的检测原理是物理公式R=U/I ：压电打火器（1）输出12V的电压为固定值，设电流流经负载（2）时由感应探头（3）接收到感应电流I0，再流经放大器（7）放大A倍后电流在回路中的电流值变为I，输出电压为V0，然后通过电阻分压，得到降落在电阻R2上的电压等于V，输入AD转换电路,单片机（6）通过AD转换电路得到电压值，负载（2）实际电阻RX，R为标准阻值，R1和R2为分压电阻，U0为压电点火器（1）输入12V电压，根据欧姆定理，回路中电流值I=V/R2（R2已知可以设定，但是转换输入电压V0和输入ADC0809的电压V也就是电阻R2上的电压等于V，关系应满足V0*（R2/R1+R2）=V < 5v,因为ADC测量范围为0-5v），然后感应电流为I0=I/A，根据感应生电原理，在负载（2）上的电流应等于感应电流I0,则负载（2）阻值RX=U0/I0，与单片机（6）内设定的阻值R比较，标准阻值的误差范围在±10％，即超出该误差范围即可判断其元器件出现问题，则最小值R_min=(1-0.1)R，最大值R_max=(1+0.1)R，

若R_min<RX<R_max，即负载（2）正常；

若RX>R_max，即负载（2）老化；

若R_min>RX，即负载（2）漏电。

8.根据1-7其中任意一个权利要求所述的利用压电点火器测量负载漏电或老化的装置，其特征在于：所述的单片机（6）的型号为AT80C51。