CN108594065B - 一种电压感应式防触电电路及防触电装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种电压感应式防触电电路及防触电装置。该电路包括：信号输入端子，用于输入电压感应式电信号；第一滤波电路，用于滤除电压感应式电信号中的第一干扰信号；第二滤波电路，用于进一步滤除第二干扰信号；放大电路，用于对滤波处理后的第二电压感应式电信号进行信号放大处理，输出放大后的第三电压感应式电信号至第三滤波电路；第三滤波电路，用于滤除第三电压感应式电信号中的第三干扰信号，输出第四电压感应式电信号至逻辑器；逻辑器，用于根据第四电压感应式电信号得到逻辑电信号，输出逻辑电信号。采用上述技术方案，由于基于模拟电路实现电压采集功能，具有更高的灵敏度，信息处理速度更快。
Description
技术领域
本申请实施例涉及测量电变量的技术，尤其涉及一种电压感应式防触电电路及防触电装置。
背景技术
在防触电监测领域，有通过电流互感监测泄漏电流来判断是否存在触电风险，但对于一些接地良好的设备外壳的接地线等，虽有泄漏电流，但电压等于大地电压(0V)，没有触电风险，监测预警信息没有意义。
发明内容
本申请提供一种电压感应式防触电电路及防触电装置，可以优化传统互感器测量方案。
第一方面，本申请实施例提供了一种电压感应式防触电电路，包括：信号输入端子、第一滤波电路、第二滤波电路、放大电路、第三滤波器及逻辑器；
所述信号输入端子，用于输入电压感应式电信号，其中，所述电压感应式电信号是通过采集探头接触待测线路的预设检测点采集到的电压信号；
所述第一滤波电路与所述信号输入端子电连接，用于滤除所述电压感应式电信号中的第一干扰信号；
所述第二滤波电路与所述信号输入端子电连接，用于滤除所述电压感应式电信号中的第二干扰信号，其中，所述第一滤波电路与所述第二滤波电路并联；
所述放大电路与所述第二滤波电路电连接，用于对滤波处理后的第二电压感应式电信号进行信号放大处理，输出放大后的第三电压感应式电信号至第三滤波电路；
所述第三滤波电路与逻辑器电连接，用于滤除所述第三电压感应式电信号中的第三干扰信号，输出滤波处理后的第四电压感应式电信号至逻辑器；
所述逻辑器，用于根据所述第四电压感应式电信号得到逻辑电信号，输出所述逻辑电信号，其中，所述第四电压感应式电信号均为高电平时，逻辑电信号为低电平。
第二方面，本申请实施例还提供了一种电压感应式防触电装置，具有如上述第一方面所述的电压感应式防触电电路，还包括传感器壳体、屏蔽线缆和采集探头；
所述电压感应式防触电电路设置于传感器壳体内，所述传感器壳体利用防水胶进行灌封；
所述采集探头通过屏蔽线缆与所述传感器壳体中的电压感应式防触电电路连接。
本申请实施例提供一种电压感应式防触电电路，包括信号输入端子、第一滤波电路、第二滤波电路、放大电路、第三滤波器及逻辑器，所述信号输入端子，用于输入电压感应式电信号，其中，所述电压感应式电信号是通过采集探头接触待测线路的预设检测点采集到的电压信号；通过滤波电路进行滤波，并通过放大电路进行信号放大处理；通过逻辑器根据滤波及放大后的感应式电信号得到逻辑电信号，输出所述逻辑电信号，其中，若电压感应式电信号均为高电平时，则逻辑电信号为低电平，根据逻辑电信号的值判定是否出现漏电情况。采用上述技术方案，由于基于模拟电路实现电压采集功能，解决传统电流互感检测漏电方案的缺陷，具有更高的灵敏度，信息处理速度更快。
附图说明
图1为本申请实施例一提供的一种电压感应式防触电电路的结构示意图；
图2为本申请实施例二提供的一种电压感应式防触电装置的立体图；
图3为本申请实施例二提供的一种电压感应式防触电装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1为本申请实施例一提供的一种电压感应式防触电电路的结构示意图，如图1所示，该装置包括：
信号输入端子1、第一滤波电路2、第二滤波电路3、放大电路4、第三滤波器5及逻辑器6；
所述信号输入端子1，用于输入电压感应式电信号，其中，所述电压感应式电信号是通过采集探头接触待测线路的预设检测点采集到的电压信号；
所述第一滤波电路2与所述信号输入端子1电连接，用于滤除所述电压感应式电信号中的第一干扰信号；
所述第二滤波电路3与所述信号输入端子1电连接，用于滤除所述电压感应式电信号中的第二干扰信号，其中，所述第一滤波电路2与所述第二滤波电路3并联；
所述放大电路4与所述第二滤波电路3电连接，用于对滤波处理后的第二电压感应式电信号进行信号放大处理，输出放大后的第三电压感应式电信号至第三滤波电路5；
所述第三滤波电路5与逻辑器6电连接，用于滤除所述第三电压感应式电信号中的第三干扰信号，输出滤波处理后的第四电压感应式电信号至逻辑器6；
所述逻辑器6，用于根据所述第四电压感应式电信号得到逻辑电信号，输出所述逻辑电信号，其中，所述第四电压感应式电信号均为高电平时，逻辑电信号为低电平。
可选的，所述第一滤波电路2包括第五电容和第一电阻，所述第五电容与所述第一电阻并联，所述第五电容与所述第一电阻的一个公共端连接所述信号输入端子，另一个公共端接地。
可选的，所述第二滤波电路3包括第一电容、第七电容和第二电阻，所述第一电容与所述第二电阻并联，所述第一电容与所述第二电阻的一个公共端连接所述信号输入端子，另一公共端串联第七电容后接地。
可选的，所述放大电路4包括串联的第六电容、第一二极管、第五电阻及第六电阻，所述第一二极管的阴极连接所述第六电容，所述第一二极管的阳极连接所述第六电阻，所述第五电阻和第六电阻的公共端连接第一三极管的基极，所述第五电阻的另一端连接电源，所述第一三极管的发射极连接电源，所述第一三极管的集电极连接所述第三滤波电路5。其中，第六电容C6＝100pF，第一二极管的型号为IN5819WS，第五电阻R5＝47MΩ，第六电阻R6＝7.1MΩ。
可选的，所述第一三极管为PNP型三极管。
可选的，所述第三滤波电路5包括第三电阻、第二电容、第四电阻和第四电容，所述第四电阻与第四电容串联后的子电路与所述第二电容和第三电阻并联，所述第三电阻和第二电容的一个公共端与所述第一三极管的集电极连接，所述第三电阻和第二电容的另一个公共端接地，所述第四电阻和第四电容的公共端连接所述逻辑器6。
可选的，所述逻辑器6的第一组输入端与所述第三滤波电路连接，所述逻辑器的第一输出端输出逻辑电信号至传感器的控制器，所述第一输出端串联第十电阻后接地，其中，所述传感器用于输出漏电预警信息。
示例性的，假设待测线路存在漏电情况，通过信号输入端子由预设检测点采集到电压信号，且电压信号为高电平。如图1所示，该电压信号通过第一电阻和第五电容构成的第一滤波电路2进行滤波处理，滤除第一干扰信号。其中，第一电阻R1＝44MΩ，第五电容C5＝33nF，从而，基于上述数值可以确定可滤除的第一干扰信号的频率区间。此外，采用第一电容、第二电阻和第七电容构成的第二滤波电路3进行再次滤波，滤除第二干扰信号。其中，第一电容C1为高压陶瓷贴片电容，型号为102K/2KV X7R，第二电阻R2为压敏电阻，型号为1812SH471KT-501，以及第七电容C7＝100pF，从而，基于上述数值可以确定可滤除的第二干扰信号的频率区间，得到滤波处理后的第二电压感应式电信号，其中，第二电压感应式电信号为高电平。从而，在第六电容C6的两端施加了与电源VCC方向相反的电信号，进而，使第一三极管Q1导通，并输出高电平(第三电压感应式电信号)至第三滤波电路5。第三滤波电路5由第三电阻R3、第二电容C2、第四电阻R4和第四电容C4构成，其中，第三电阻R3＝1.2MΩ，第二电容C2＝0.1uF，第四电阻R4＝200KΩ，第四电容C4＝0.1uF，从而，基于上述数值可以确定可滤除的第三干扰信号的频率区间，得到第四感应式电信号，并输出至逻辑器6。逻辑器6是四组两通道输入的与非门IC器件，当两个输入均为高电平时，逻辑器6输出低电平，而当两个输入中至少有一个为低电平时，逻辑器输出高电平。由于第四感应式电信号为高电平，所以输出端Uout的逻辑电信号(即电平)发生翻转。输出端与传感器中的单片机电连接，若单片机与逻辑器连接的管脚检测到变化的逻辑电信号时，可以判定出现电压感应式电流，启动比较器电路(或ADC功能)进行信号比较。若检测到的电压感应式电信号高于比较器电路的参考电信号，则确定发生漏电，输出漏电预警信息。可选的，可以通过GPRS将漏电预警信息发送至用户手机，实现高压电感应预警。
本申请实施例提供一种电压感应式防触电电路，包括信号输入端子、第一滤波电路、第二滤波电路、放大电路、第三滤波器及逻辑器，所述信号输入端子，用于输入电压感应式电信号，其中，所述电压感应式电信号是通过采集探头接触待测线路的预设检测点采集到的电压信号；通过滤波电路进行滤波，并通过放大电路进行信号放大处理；通过逻辑器根据滤波及放大后的感应式电信号得到逻辑电信号，输出所述逻辑电信号，其中，若电压感应式电信号均为高电平时，则逻辑电信号为低电平，根据逻辑电信号的值判定是否出现漏电情况。采用上述技术方案，由于基于模拟电路实现电压采集功能，解决传统电流互感检测漏电方案的缺陷，具有更高的灵敏度，信息处理速度更快。
在另一些实施例中，还可以包括工作指示电路，所述工作指示电路包括第七电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第三电容、第二三极管、第八电阻和第二二极管，用于通过第二二极管的闪烁指示工作状态；
所述第七电阻的一端连接所述逻辑器的第二组输入端的第一输入端，所述第二组输入端的第二输入端连接所述第一输出端；
所述第九电阻的一端分别连接所述逻辑器的第二输出端和第三组输入端；
所述第七电阻的另一端连接所述第九电阻的另一端，所述第七电阻与第九电阻的公共端串联第三电容和第十一电阻，第十一电阻的一端连接所述第三电容，所述第十一电阻的另一端连接第二三极管的基极；
所述第二三极管的发射极接地，所述第二三极管的集电极串联第八电阻后连接第二二极管的阴极，所述第二三极管的阳极连接电源。
可选的，所述第二三极管是NPN型三极管。
示例性的，在工作指示电路中，第三电容C3＝0.1uF、第七电阻R7＝510KΩ、第九电阻R9＝2MΩ、第十一电阻R11＝300R 1％，第八电阻R8＝100R 1％，其中，通过第三电容和第十一电阻的取值可以控制放电的时间，从而，控制第二二极管的闪烁，用于指示电压感应式防触电电路是否处于工作状态。
图2为本申请实施例一提供的一种电压感应式防触电装置的立体图。如图2所示，一种电压感应式防触电装置，包括传感器壳体10、屏蔽线缆30和采集探头20；
所述电压感应式防触电电路设置于传感器壳体10内，所述传感器壳体10利用防水胶进行灌封，其中，电压感应式防触电电路具有上述实施例一记载的结构；
所述采集探头20通过屏蔽线缆30与所述传感器壳体10中的电压感应式防触电电路连接。其中，屏蔽线缆采用带屏蔽效果的接地屏蔽线。
示例性的，图3为本申请实施例二提供的一种电压感应式防触电装置的结构示意图，如图3所示，该电压感应式防触电装置采集探头采用一体化设计，外部铝片与预设检测点接触(可以采用螺栓连接两个铝片，在铝片接触接地线时，通过拧紧螺栓固定铝片与接地线)，若有漏电情况，采集探头可以检测到漏电并通过铝片将电压感应式电信号输入电压感应式防触电电路的信号输入端子，实现电压的检测采集。可选的，采集探头的尺寸中D1＝20.2cm,D2＝38cm以及D3＝6.2cm。进而，第一三极管Q1导通实现信号采集和放大信号。其中，调节第六电阻R6的大小能够实现电压阈值的调整，从而实现其它电压值的屏蔽和过滤干扰信号。当所采集的电压信号经过逻辑器U2后，信号能够被单片机所识别。其中，逻辑器U2实现该电压感应式电信号的数字化处理。传感器包括的控制器(可以是单片机)与逻辑器的逻辑引脚接通。当控制器接收到来自逻辑器U2变化的逻辑电信号时，判定当前出现电压感应式电信号，启动控制器的ADC功能，对信号进行判断和处理。若电压感应式电信号高于参考电信号，则输出漏电预警信息。
本实施例提供一种电压感应式防触电装置，采用电压感应式防触电电路，在采集端实现电压感应电荷的采集处理，再发送至与采集探头连接的传感器中的控制器，实现了电压感应式电路在防触电装置上的应用，由于采用模拟电路实现电压采集功能，具有参数可调整的优点，提高了防触电装置的灵敏度和性能稳定性，同时，信息处理速度更快，降低了装置的功耗。同时，传感器壳体利用防水胶进行灌封，用于电路防水，提高了装置本身的安全性。
注意，上述仅为本申请的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本申请不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本申请的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本申请进行了较为详细的说明，但是本申请不仅仅限于以上实施例，在不脱离本申请构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本申请的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (8)
1.一种电压感应式防触电电路，其特征在于，包括：信号输入端子、第一滤波电路、第二滤波电路、放大电路、第三滤波电路及逻辑器；
所述信号输入端子，用于输入电压感应式电信号，其中，所述电压感应式电信号是通过采集探头接触待测线路的预设检测点采集到的电压信号；
所述第一滤波电路与所述信号输入端子电连接，用于滤除所述电压感应式电信号中的第一干扰信号；
所述第二滤波电路与所述信号输入端子电连接，用于滤除所述电压感应式电信号中的第二干扰信号，其中，所述第一滤波电路与所述第二滤波电路并联，所述第二滤波电路包括第一电容、第七电容和第二电阻，所述第一电容与所述第二电阻并联，所述第一电容与所述第二电阻的一个公共端连接所述信号输入端子，另一公共端串联第七电容后接地；
所述放大电路与所述第二滤波电路电连接，用于对滤波处理后的第二电压感应式电信号进行信号放大处理，输出放大后的第三电压感应式电信号至第三滤波电路；
所述第三滤波电路与逻辑器电连接，用于滤除所述第三电压感应式电信号中的第三干扰信号，输出滤波处理后的第四电压感应式电信号至逻辑器；
所述逻辑器，用于根据所述第四电压感应式电信号得到逻辑电信号，输出所述逻辑电信号，其中，所述第四电压感应式电信号均为高电平时，逻辑电信号为低电平，所述逻辑器的第一组输入端与所述第三滤波电路连接，所述逻辑器的第一输出端输出逻辑电信号至传感器的控制器，所述第一输出端串联第十电阻后接地，其中，所述传感器用于输出漏电预警信息；逻辑器是四组两通道输入的与非门IC器件，当两个输入均为高电平时，逻辑器输出低电平，当两个输入中至少有一个为低电平时，逻辑器输出高电平，第四感应式电信号为高电平，输出端Uout的逻辑电信号发生翻转，输出端与传感器中的单片机电连接，若单片机与逻辑器连接的管脚检测到变化的逻辑电信号时，判定出现电压感应式电流，启动比较器电路进行信号比较；若检测到的电压感应式电信号高于比较器电路的参考电信号，则确定发生漏电，输出漏电预警信息。
2.根据权利要求1所述的电压感应式防触电电路，其特征在于，所述第一滤波电路包括第五电容和第一电阻，所述第五电容与所述第一电阻并联，所述第五电容与所述第一电阻的一个公共端连接所述信号输入端子，另一个公共端接地。
3.根据权利要求1所述的电压感应式防触电电路，其特征在于，所述放大电路包括串联的第六电容、第一二极管、第五电阻及第六电阻，所述第一二极管的阴极连接所述第六电容，所述第一二极管的阳极连接所述第六电阻，所述第五电阻和第六电阻的公共端连接第一三极管的基极，所述第五电阻的另一端连接电源，所述第一三极管的发射极连接电源，所述第一三极管的集电极连接所述第三滤波电路。
4.根据权利要求3所述的电压感应式防触电电路，其特征在于，所述第一三极管为PNP型三极管。
5.根据权利要求3或4所述的电压感应式防触电电路，其特征在于，所述第三滤波电路包括第三电阻、第二电容、第四电阻和第四电容，所述第四电阻与第四电容串联后的子电路与所述第二电容和第三电阻并联，所述第三电阻和第二电容的一个公共端与所述第一三极管的集电极连接，所述第三电阻和第二电容的另一个公共端接地，所述第四电阻和第四电容的公共端连接所述逻辑器。
6.根据权利要求1所述的电压感应式防触电电路，其特征在于，还包括工作指示电路，所述工作指示电路包括第七电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第三电容、第二三极管、第八电阻和第二二极管，用于通过第二二极管的闪烁指示工作状态；
所述第七电阻的一端连接所述逻辑器的第二组输入端的第一输入端，所述第二组输入端的第二输入端连接所述第一输出端；
所述第九电阻的一端分别连接所述逻辑器的第二输出端和第三组输入端；
所述第七电阻的另一端连接所述第九电阻的另一端，所述第七电阻与第九电阻的公共端串联第三电容和第十一电阻，第十一电阻的一端连接所述第三电容，所述第十一电阻的另一端连接第二三极管的基极；
所述第二三极管的发射极接地，所述第二三极管的集电极串联第八电阻后连接第二二极管的阴极，所述第二三极管的阳极连接电源。
7.根据权利要求6所述的电压感应式防触电电路，其特征在于，所述第二三极管是NPN型三极管。
8.一种电压感应式防触电装置，其特征在于，具有权利要求1至7中任一项所述的电压感应式防触电电路，还包括传感器壳体、屏蔽线缆和采集探头；
所述电压感应式防触电电路设置于传感器壳体内，所述传感器壳体利用防水胶进行灌封；
所述采集探头通过屏蔽线缆与所述传感器壳体中的电压感应式防触电电路连接。
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