CN109298277A - 零线、火线检测电路及方法、用电设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种零线、火线检测电路，其包括电源、信号采样电路模块、信号处理及识别电路模块和提醒模块；电源的正极端用于与市电的零线和火线的两者之一连接，电源的负极端用于与另一者连接，电源的负极端接地设置；信号采样电路模块与电源的负极端连接并用于采集电源负极端的信号；信号处理及识别电路模块与信号采样电路模块连接并用于基于信号采样电路模块采集到的信号的强弱来判定零线、火线的接入状态对应地生成控制信号控制提醒模块工作；提醒模块与信号处理及识别电路模块连接并用于发出提醒。本发明的零线、火线检测电路及方法和用电设备不用借助地线即可直接检测零线、火线的接入状态，防止零线、火线接反而造成触电事故。

Description

零线、火线检测电路及方法、用电设备

技术领域

本发明涉及检测电路技术领域，特别地，涉及一种零线、火线检测电路及方法、用电设备。

背景技术

在电力布线时，结合人体心脏位置，为了保证操作人员人身安全，一般都是火线在右，零线在左。民用电力电路接入进入用户单元时，接线时都是火线先串联用户开关(即用户开关装在火线上)，开关后再串联用电负载，然后再返回零线，这样，用户拉闸(或断开用户开关)后，人体即使接触用电负载电源，操作者也不会触电，这样有利于用电设备安全维护。如果零线、火线交换接入用户，则很容易造成触电等安全事故，也不利于用电设备安全维护。现有的零线、火线检测技术一般都要借助地线来进行检测，当零线和火线交换连接时，火线和地线会产生电位差，零线和地线组成的电路回路会产生检测电流；而当零线和火线正常连接时，零线和地线的电位差为零，零线和地线组成的电路回路不会产生检测电流。

但是现有零线、火线检测技术存在以下缺陷：1、当接入市电的产品只有两线接入没有地线接入时，则无法进行检测；2、当地线接入不良或者地线隐蔽断开时，也无法进行检测；3、当地线隐蔽断开，如果火线和零线交换连接，此时如果有人触摸地线则可能会造成触电事故。

发明内容

本发明提供了一种零线、火线检测电路及方法、用电设备，以解决现有的零线、火线检测技术存在的当接入市电的产品只有两线接入没有地线接入时无法进行检测、当地线接入不良或者地线隐蔽断开时也无法进行检测和地线隐蔽断开可能会造成触电事故的技术问题。

根据本发明的一个方面，提供一种零线、火线检测电路，其用于检测市电的零线、火线接入用户单元时的接入状态，零线、火线检测电路包括电源、信号采样电路模块、信号处理及识别电路模块和提醒模块；电源的正极端用于与市电的零线和火线的两者之一连接，电源的负极端用于与另一者连接，电源的负极端接地设置；信号采样电路模块与电源的负极端连接并用于采集电源负极端的信号；信号处理及识别电路模块与信号采样电路模块连接并用于基于信号采样电路模块采集到的信号的强弱来判定零线、火线的接入状态对应地生成控制信号控制提醒模块工作；提醒模块与信号处理及识别电路模块连接并用于基于信号处理及识别电路模块发出的控制信号发出提醒。

进一步地，零线、火线检测电路还包括用于对信号进行放大处理的信号放大电路模块；信号采样电路模块经信号放大电路模块与信号处理及识别电路模块连接。

进一步地，信号采样电路模块包括信号感应单元、电容C1、电阻R1和电容C2；信号感应单元的第一端与电源的负极端连接，其第二端与电容C1的第一端连接，电容C1的第二端与电阻R1的第一端连接，电阻R1的第二端与电容C2的第一端连接，电容C2的第二端接地设置，所述电阻R1的第二端与信号放大电路模块连接。

进一步地，信号感应单元为天线、一段金属线或者PCB板上的一段信号线。

进一步地，信号放大电路模块包括运算放大器U1、电阻R2和电阻R3；运算放大器U1的同相输入端与信号采样电路模块连接，运算放大器U1的反相输入端与电阻R2的第一端连接，电阻R2的第二端接地设置，运算放大器U1的输出端用与信号处理及识别电路模块连接，电阻R3的第一端与电阻R2的第一端连接，电阻R3的第二端与运算放大器U1的输出端连接。

进一步地，零线、火线检测电路还包括用于消除电路中的干扰信号的电阻R4；信号采样电路模块经电阻R4与信号放大电路模块连接。

进一步地，提醒模块为发光模组、声音模组或者振动模组中的至少一种。

本发明还提供一种用电设备，用电设备包括如上所述的零线、火线检测电路。

本发明还提供一种零线、火线检测方法，其采用如上所述的零线、火线检测电路，其包括以下步骤：步骤S1：将电源的正极端和负极端分别与市电的零线和火线连接；步骤S2：采集负极端的信号；步骤S4：对信号进行信号处理及识别；及步骤S5：基于信号处理及识别的结果发出提醒或者不发出提醒。

进一步地，零线、火线检测方法在步骤S2和步骤S4之间进一步包括步骤S3：

步骤S3：对采集到的信号进行放大处理。

本发明具有以下有益效果：

本发明的零线、火线检测电路通过检测接地端的信号强弱来判定零线、火线的接入状态，无需借助地线即可直接进行检测，并且可以基于零线和火线的接入状态发出提醒以提示操作人员及时纠正零线、火线的纠正方式，在市电接入用户单元时即可排除零线、火线反接的风险，最大程度上地预防零线、火线接反而造成触电事故，而且有利于用电设备安全维护。

另外，本发明的零线、火线检测电路通过设置信号放大电路模块对采集到的信号进行放大处理，提高了信号处理及识别的准确性，防止出现由于采集到的信号太弱而无法被信号处理及识别电路模块识别的问题。

另外，本发明采用天线、一段金属线或者PCB板上的一段信号线来作为信号感应单元，生产成本低廉，而且便于更换。

本发明的用电设备和零线、火线的检测方法由于采用了如上所述的零线、火线的检测电路，故而同样具有上述优点。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的零线、火线检测电路的结构示意图；

图2是本发明优选实施例的图1中的信号采样电路模块和信号放大电路模块的电路连接结构示意图。

图3是本发明的另一实施例的零线、火线检测方法的流程示意图。

图例说明：

11、电源；12、信号采样电路模块；13、信号放大电路模块；14、信号处理及识别电路模块；15、提醒模块；121、信号感应单元。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。

图1是本发明优选实施例的零线、火线检测电路的结构示意图。

如图1所示，本发明的优选实施例提供一种零线、火线检测电路，其可以不用借助地线就可以直接检测零线、火线的接入状态，并且可以提醒操作人员实时纠正零线、火线的接入方式，最大程度上地预防零线、火线接反所造成的触电事故。所述零线、火线检测电路包括电源11、信号采样电路模块12、信号放大电路模块13、信号处理及识别电路模块14和提醒模块15。所述电源11的正极端用于与市电接入的零线和火线的两者之一连接，所述电源11的负极端用于与另一者连接。所述电源11的负极端接地设置，电源11的输出端与信号放大电路模块13、信号处理及识别电路模块14、提醒模块15连接以给信号放大电路模块13、信号处理及识别电路模块14、提醒模块15供电。所述信号采样电路模块12、信号放大电路模块13、信号处理及识别电路模块14和提醒模块15均与电源11的负极端连接。所述信号采样电路模块12与信号放大电路模块13连接，所述信号放大电路模块13与信号处理及识别电路模块14连接，所述信号处理及识别电路模块14与提醒模块15连接。所述信号采样电路模块12用于采集电源11负极端上的信号并传输至信号放大电路模块13，所述信号放大电路模块13用于对信号采样电路模块12传输过来的信号进行放大处理并将放大处理后的信号传输给信号处理及识别电路模块14，所述信号处理及识别电路模块14用于对信号放大电路模块13放大后的信号进行信号处理和识别并生成控制信号传输至提醒模块15，所述提醒模块15用于接收信号处理及识别电路模块14传输过来的控制信号并发出提醒。可以理解，所述电源11优选为低压直流电源。可以理解，当所述信号处理及识别电路模块14处理精度高时，即信号采样电路模块12采集到的信号无需经过放大即可被信号处理及识别电路模块14处理并识别时，所述信号放大电路模块13可以省略。可以理解，作为一种变形，所述电源11的输出端也可以不与信号放大电路模块13、信号处理及识别电路模块14、提醒模块15连接，信号放大电路模块13、信号处理及识别电路模块14、提醒模块15三者都内置电源即可。

可以理解，所述信号采样电路模块12采集的信号具体为电磁感应信号，当电源11的负极端与零线连接时，即零线作为零线、火线检测电路的功能地时，信号采样电路模块12采集到的电磁感应信号较弱；当电源11的负极端与火线连接时，即火线作为零线、火线检测电路的功能地时，信号采样电路模块12采集到的电磁感应信号较强。用户可以基于信号采样电路模块12所采集到的电磁感应信号的强弱来判定零线、火线的接入状态，以便于用户进行调整，防止出现触电事故。本发明的零线、火线检测电路无需借助地线，只需要将电源11的正极端和负极端分别与市电的零线、火线连接，通过信号采样电路模块12采集电源11负极端上的电磁感应信号，然后通过信号放大电路模块13对采集到的电磁感应信号进行放大处理，再通过信号处理及识别电路模块14来识别出该采集到电磁感应信号所对应的零线、火线的接入状态，并基于识别结果生成不同的控制信号控制提醒模块15工作。可以理解，所述提醒模块15可以是发光模组或者声音模组或者振动模组中的至少一种，或者提醒模块15为MCU的输入检测口。当信号处理及识别电路模块14识别出零线、火线反接时，其生成控制信号控制提醒模块15发光和/或发出声音和/或发出振动以提醒用户及时纠正零线、火线的接入状态。当信号处理及识别电路模块14识别出零线、火线正常接入时，其生成控制信号控制提醒模块15不发光和/或不发出声音和/或不发出振动，或者信号处理及识别电路模块14不生成控制信号。

可以理解，所述信号处理及识别电路模块14对电磁感应信号的处理可以是信号处理及识别电路模块14中预存有一阈值，所述信号处理及识别电路模块14将放大处理后的电磁感应信号的大小与该阈值相比较，当放大处理后的电磁感应信号小于该阈值时，则判定为检测到的电磁感应信号较弱，即此时零线是作为功能接地；若放大处理后的电磁感应信号大于该阈值时，则判定为检测到的电磁感应信号较强，即此时火线是作为功能接地。信号处理及识别电路模块14再基于比较结果对应地生成控制指令以控制提醒模块15工作。还可以理解，所述信号处理及识别电路模块14对电磁感应信号的处理还可以是在信号处理及识别电路模块14中预存有两个数值区间，其中一个数值较小的区间，另一个为数值较大的区间，所述信号处理及识别电路模块14将放大处理后的电磁感应信号的大小与该两个数值区间相比较，当放大处理后的电磁感应信号落在数值较小的区间范围内时，则判定为检测到的电磁感应信号较弱，即此时零线是作为功能接地；当放大处理后的电磁感应信号落在数值较大的区间范围内时，则判定为检测到的电磁感应信号较强，即此时火线是作为功能接地。

本发明的零线、火线检测电路通过检测零线、火线分别作为本检测电路的功能地时所辐射的电磁感应信号强弱不同来判定零线和火线的接入状态，无需借助地线即可对市电的零线、火线的接入状态进行检测，并且可以基于零线和火线的接入状态发出提醒以提示操作人员及时纠正零线、火线的接入方式，在市电接入用户单元时即可排除零线、火线反接的风险，最大程度上地预防零线、火线接反而造成触电事故，而且有利于用电设备安全维护。

图2是本发明优选实施例的图1中的信号采样电路模块和信号放大电路模块的电路连接结构示意图。

如图2所示，所述信号采样电路模块12包括信号感应单元121、电容C1、电阻R1和电容C2，所述信号感应单元121的第一端用于与电源11的负极端连接以感应电磁信号，所述信号感应单元121的第二端与电容C1的第一端连接，所述电容C1的第二端与电阻R1的第一端连接，所述电阻R2的第二端与电容C2的第一端连接，所述电容C2的第二端接地设置，所述电阻R2的第二端还与信号放大电路模块连接13。所述信号感应单元121可以是天线、一段金属线或者PCB板上的一段信号线，降低了信号感应单元121的成本。其中，电容C1、电阻R1和电容C2构成了一个滤波子模块，可以对信号感应单元121感应到的信号进行滤波处理。

所述信号放大电路模块13包括运算放大器U1、电阻R2和电阻R3，所述运算放大器U1的同相输入端与电阻R1的第二端连接，所述运算放大器U1的反相输入端与电阻R2的第一端连接，所述电阻R2的第二端接地设置，所述运算放大器U1的输出端与信号处理及识别电路模块14连接，所述电阻R3的第一端与电阻R2的第一端连接，所述电阻R3的第二端与运算放大器U1的输出端连接。所述运算放大器U1还与电源11的输出端连接。

可以理解，在所述电阻R1和运算放大器U1之间还包括电阻R4，所述电阻R4用于消除电路中的干扰信号，以防止干扰信号也被放大处理而影响检测结果的精度。

本发明的另一实施例还提供一种用电设备，其包括如上所述的零线、火线检测电路。可以理解，所述用电设备可以家用电器、仪表仪器等其它直接接入市电的产品。

图3是本发明的另一实施例的零线、火线检测方法的流程示意图。

如图3所示，本发明的另外一个实施例还提供一种零线、火线的检测方法，其可以不用借助地线就可以直接检测零线、火线的接入状态，并且可以提醒操作人员实时纠正零线、火线接入方式，最大程度上地预防零线、火线接反所造成的触电事故。可以理解，本实施例的零线、火线的检测方法优选采用本发明优选实施例的零线、火线的检测电路。

所述零线、火线的检测方法包括以下步骤：

步骤S1：将电源的正极端和负极端分别与市电的零线和火线连接；

步骤S2：采集负极端的信号；

步骤S3：对采集到的信号进行放大处理；

步骤S4：对放大处理后的信号进行信号处理及识别；

步骤S5：基于信号处理及识别的结果发出提醒或者不发出提醒。

可以理解，所述步骤S3可以省略，所述步骤S4中直接对步骤S2采集到的信号进行信号处理及识别。

可以理解，所述步骤S1中，是将电源11的正极端和负极端分别与市电的零线、火线连接。

可以理解，所述步骤S2中，采集的是电源11的负极端的电磁感应信号。

可以理解，所述步骤S4中，当识别出电磁感应信号较弱时，则判定电源11的负极端连接的是零线；当识别出电磁感应信号较强时，则判定电源11的负极端连接的是火线。可以理解，在所述信号处理及识别电路模块14中预存有一阈值，所述信号处理及识别电路模块14将放大处理后的电磁感应信号的大小与该阈值相比较，当放大处理后的电磁感应信号小于该阈值时，则判定为检测到的电磁感应信号较弱，即此时零线是作为接地；若放大处理后的电磁感应信号大于该阈值时，则判定为检测到的电磁感应信号较强，即此时火线是作为接地。

可以理解，所述步骤S5中，当识别出电磁感应信号较弱，即零线和火线的接入方式正确时，不发出提醒。当识别出电磁感应信号较强时，即零线和火线的反接时，发出提醒。提醒的方式可以是发光、发出声音、振动中的至少一种。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种零线、火线检测电路，其用于检测市电的零线、火线接入用户单元时的接入状态，其特征在于：

所述零线、火线检测电路包括电源(11)、信号采样电路模块(12)、信号处理及识别电路模块(14)和提醒模块(15)；

所述电源(11)的正极端用于与市电的零线和火线的两者之一连接，电源(11)的负极端用于与另一者连接，所述电源(11)的负极端接地设置；

所述信号采样电路模块(12)与电源(11)的负极端连接并用于采集电源(11)负极端的信号；

所述信号处理及识别电路模块(14)与信号采样电路模块(12)连接并用于基于信号采样电路模块(12)采集到的信号的强弱来判定零线、火线的接入状态对应地生成控制信号控制提醒模块(15)工作；

所述提醒模块(15)与信号处理及识别电路模块(14)连接并用于基于信号处理及识别电路模块(14)发出的控制信号发出提醒。

2.如权利要求1所述的零线、火线检测电路，其特征在于：

所述零线、火线检测电路还包括用于对信号进行放大处理的信号放大电路模块(13)；

所述信号采样电路模块(12)经信号放大电路模块(13)与信号处理及识别电路模块(14)连接。

3.如权利要求2所述的零线、火线检测电路，其特征在于：

所述信号采样电路模块(12)包括信号感应单元(121)、电容C1、电阻R1和电容C2；

所述信号感应单元(121)的第一端与电源(11)的负极端连接，其第二端与电容C1的第一端连接，电容C1的第二端与电阻R1的第一端连接，电阻R1的第二端与电容C2的第一端连接，电容C2的第二端接地设置，所述电阻R1的第二端与信号放大电路模块(13)连接。

4.如权利要求3所述的零线、火线检测电路，其特征在于：

所述信号感应单元(121)为天线、一段金属线或者PCB板上的一段信号线。

5.如权利要求2所述的零线、火线检测电路，其特征在于：

所述信号放大电路模块(13)包括运算放大器U1、电阻R2和电阻R3；

运算放大器U1的同相输入端与信号采样电路模块(12)连接，运算放大器U1的反相输入端与电阻R2的第一端连接，电阻R2的第二端接地设置，运算放大器U1的输出端用与信号处理及识别电路模块(14)连接，电阻R3的第一端与电阻R2的第一端连接，电阻R3的第二端与运算放大器U1的输出端连接。

6.如权利要求2所述的零线、火线检测电路，其特征在于：

所述零线、火线检测电路还包括用于消除电路中的干扰信号的电阻R4；

所述信号采样电路模块(12)经电阻R4与信号放大电路模块(13)连接。

7.如权利要求1所述的零线、火线检测电路，其特征在于：

所述提醒模块(15)为发光模组、声音模组或者振动模组中的至少一种。

8.一种用电设备，其特征在于：

所述用电设备包括如权利要求1-7任一项所述的零线、火线检测电路。

9.一种零线、火线检测方法，其采用如权利要求1-7任一项所述的零线、火线检测电路，其特征在于：其包括以下步骤：

步骤S1：将电源的正极端和负极端分别与市电的零线和火线连接；

步骤S2：采集负极端的信号；

步骤S4：对信号进行信号处理及识别；及

步骤S5：基于信号处理及识别的结果发出提醒或者不发出提醒。

10.如权利要求9所述的零线、火线检测方法，其特征在于：

所述零线、火线检测方法在步骤S2和步骤S4之间进一步包括步骤S3：

步骤S3：对采集到的信号进行放大处理。