CN109545025B - 一种人体触电模拟装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种人体触电模拟装置及方法，人体触电模拟装置包括人体触电模拟装置本体和人体触电模拟装置控制电路；人体触电模拟装置本体包括装置壳体、触摸控制屏、触摸球抽屉和箱体；人体触电模拟装置控制电路包括微控制器模块和电源电路模块，以及与微控制器模块相接的模拟触电电压电路和RS485通信电路；微控制器模块的输出端接有语音电路模块；人体触电模拟装置的模拟方法包括直流触电电压模拟方法、交流触电电压模拟方法和脉冲触电电压模拟方法。本发明的触电模拟装置结构简单，设计合理，结合模拟方法能够为体验者提供交流电压、直流电压、脉冲电压三种不同电压的模拟触电体验，工作可靠性高，使用效果好，便于推广使用。

Description

一种人体触电模拟装置及方法

技术领域

本发明属于安全模拟设备技术领域，具体涉及一种人体触电模拟装置及方法。

背景技术

随着人们生活水平的不断提高，在生活中、工作中，人们用电的地方越来越多了，但有些人对电的危险性认识不够，不懂得安全用电知识，导致触电身亡、电器火灾等事故时有发生，模拟人体触电体验装置是一项针对如何提高安全用电的体验技术，它可以使人充分的了解触电时自身的感受，从而更深刻的明白触电的危害，提高人们对于安全用电的意识。现有技术中，还缺乏设计合理，模拟程度高，实现方便且成本低的能够为体验者提供交流电压、直流电压、脉冲电压三种不同电压的模拟触电体验的人体触电模拟装置以及实现步骤简单的人体触电模拟方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种人体触电模拟装置，其结构简单，设计合理，实现方便且成本低，结合模拟方法能够为体验者提供交流电压、直流电压、脉冲电压三种不同电压的模拟触电体验，实现方便，工作可靠性高，使用效果好，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种人体触电模拟装置，包括人体触电模拟装置本体和人体触电模拟装置控制电路；

所述人体触电模拟装置本体包括装置壳体，所述装置壳体的上部设置有触摸控制屏，所述装置壳体的中部设置有位于触摸控制屏下方的触摸球抽屉，所述触摸球抽屉内设置有两个用于触摸触电体验的触摸球，所述装置壳体的下部设置有用于放置人体触电模拟装置控制电路板的箱体，所述箱体的底部设置有交流220V电源线插孔、电源开关和触电模拟开关；

所述人体触电模拟装置控制电路包括微控制器模块和为所述人体触电模拟装置控制电路中各用电模块供电的电源电路模块，以及与微控制器模块相接的模拟触电电压电路和用于与触摸控制屏连接并通信的RS485通信电路；所述微控制器模块的输出端接有语音电路模块；所述电源电路模块包括4.5V开关电源和与4.5V开关电源的输出端连接的4.5V到12V电压转换电路，以及均与4.5V到12V电压转换电路的输出端连接的12V到5V电压转换电路和12V到3.3V电压转换电路；所述4.5V开关电源通过触电模拟开关和电源开关连接至交流220V电源线插孔，所述微控制器模块和RS485通信电路均与12V到3.3V电压转换电路的输出端连接，所述模拟触电电压电路与4.5V到12V电压转换电路的输出端和12V到3.3V电压转换电路的输出端均连接，所述语音电路模块与12V到5V电压转换电路的输出端连接。

上述的一种人体触电模拟装置，所述4.5V到12V电压转换电路包括稳压芯片LM2577和极性电容C4，所述稳压芯片LM2577的IN+引脚和极性电容C4的正极均与4.5V开关电源的4.5V电压输出端连接，所述稳压芯片LM2577的IN-引脚、OUT-引脚和极性电容C4的负极均接地，所述稳压芯片LM2577的OUT+引脚为4.5V到12V电压转换电路的12V电压输出端；所述12V到5V电压转换电路包括稳压芯片K78L05、极性电容C5和极性电容C6，所述稳压芯片K78L05的Vin引脚和极性电容C5的正极均与4.5V到12V电压转换电路的12V电压输出端连接，所述稳压芯片K78L05的Vout引脚为12V到5V电压转换电路的5V电压输出端，且与极性电容C6的正极连接，所述稳压芯片K78L05的GND引脚、极性电容C5的负极和极性电容C6的负极均接地；所述12V到3.3V电压转换电路包括稳压芯片AMS1117和极性电容C1，所述稳压芯片AMS1117的VIN引脚与4.5V到12V电压转换电路的12V电压输出端连接，所述稳压芯片AMS1117的OUT引脚为12V到3.3V电压转换电路的3.3V电压输出端，且与稳压芯片AMS1117的VOUT引脚和极性电容C1的正极均连接，所述稳压芯片AMS1117的GND引脚和极性电容C1的负极均接地。

上述的一种人体触电模拟装置，所述微控制器模块包括微控制器芯片MSP430F149以及与微控制器芯片MSP430F149相接的第一晶振电路、第二晶振电路和复位电路；所述第一晶振电路包括晶振Y1、非极性电容C18和非极性电容C19，所述晶振Y1的一端和非极性电容C18的一端均与微控制器芯片MSP430F149的第52引脚连接，所述晶振Y1的另一端和非极性电容C19的一端均与微控制器芯片MSP430F149的第53引脚连接，所述非极性电容C18的另一端和非极性电容C19的另一端均接地；所述第二晶振电路包括晶振Y2、非极性电容C24和非极性电容C26，所述晶振Y2的一端和非极性电容C24的一端均与微控制器芯片MSP430F149的第8引脚连接，所述晶振Y2的另一端和非极性电容C26的一端均与微控制器芯片MSP430F149的第9引脚连接，所述非极性电容C24的另一端和非极性电容C26的另一端均接地；所述复位电路包括复位按键SW1、开关二极管D2、非极性电容C16和电阻R25，所述复位按键SW1的一端、开关二极管D2的阳极、非极性电容C16的一端和电阻R25的一端均与微控制器芯片MSP430F149的第58引脚连接，所述开关二极管D2的阴极和电阻R25的另一端均与12V到3.3V电压转换电路的3.3V电压输出端，所述复位按键SW1的另一端和非极性电容C16的另一端均接地；所述微控制器芯片MSP430F149的第1引脚与12V到3.3V电压转换电路的3.3V电压输出端连接，且通过非极性电容C23接地，所述微控制器芯片MSP430F149的第15引脚通过电阻R55接地，所述微控制器芯片MSP430F149的第20引脚通过电阻R51与12V到3.3V电压转换电路的3.3V电压输出端连接，所述微控制器芯片MSP430F149的第21引脚通过电阻R52与12V到3.3V电压转换电路的3.3V电压输出端连接，所述微控制器芯片MSP430F149的第38引脚通过电阻R56接地，所述微控制器芯片MSP430F149的第61引脚和第62引脚均接地，所述微控制器芯片MSP430F149的第64引脚与12V到3.3V电压转换电路的3.3V电压输出端连接，且通过非极性电容C20接地。

上述的一种人体触电模拟装置，所述RS485通信电路包括RS485通信芯片MAX3485CPA、两引脚接口J10、非极性电容C25、电阻R41、电阻R42、电阻R43、电阻R44和电阻R45，所述RS485通信芯片MAX3485CPA的第1引脚与微控制器芯片MSP430F149的第35引脚连接，所述RS485通信芯片MAX3485CPA的第2引脚和第3引脚均与微控制器芯片MSP430F149的第36引脚连接，所述RS485通信芯片MAX3485CPA的第4引脚与微控制器芯片MSP430F149的第34引脚连接，所述RS485通信芯片MAX3485CPA的第5引脚接地，所述RS485通信芯片MAX3485CPA的第6引脚通过电阻R45与12V到3.3V电压转换电路的3.3V电压输出端连接，且与电阻R43的一端和电阻R44的一端均连接，所述电阻R44的另一端与两引脚接口J10的一个引脚连接，所述RS485通信芯片MAX3485CPA的第7引脚通过电阻R41接地，且与电阻R43的另一端和电阻R42的一端均连接，所述电阻R42的另一端与两引脚接口J10的另一个引脚连接，所述RS485通信芯片MAX3485CPA的第8引脚与12V到3.3V电压转换电路的3.3V电压输出端连接，且通过非极性电容C25接地。

上述的一种人体触电模拟装置，所述模拟触电电压电路包括电压驱动电路、第一光耦隔离电路、第二光耦隔离电路和第三光耦隔离电路，所述电压驱动电路包括驱动器芯片TPS2812P、型号为6N137光耦合器U5、型号为LM358的电压比较器U6A、型号为LM358的电压比较器U6B、型号为S9018的三极管Q2、型号为S9018的三极管Q4、型号为S9018的三极管Q5、开关二极管D1、发光二极管D3、电感L1、非极性电容C7、极性电容C9、极性电容C10、非极性电容C11、极性电容C12、非极性电容C13、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R27、电阻R57和外部触摸球接口P2，以及型号均为IRF630的场效应管Q1和场效应管Q3；所述电压比较器U6A的第2引脚通过电阻R5与12V到3.3V电压转换电路的3.3V电压输出端连接，且与电阻R16的一端和非极性电容C11的一端均连接，所述电压比较器U6A的第4引脚、电阻R16的另一端和非极性电容C11的另一端均接地，所述电压比较器U6A的第3引脚通过电阻R17与电压比较器U6A的第1引脚连接，且与电阻R12的一端连接，所述电阻R12的另一端和电阻R15的一端均与电阻R7的一端连接，所述电阻R15的另一端接地，所述电压比较器U6A的第8引脚、电阻R7的另一端、极性电容C9的正极和电阻R57的一端均与4.5V到12V电压转换电路的12V电压输出端连接，所述电阻R57的另一端与发光二极管D3的阳极连接，所述发光二极管D3的阴极和极性电容C9的负极均接地，所述电压比较器U6A的第1引脚与电阻R8的一端连接，所述电阻R8的另一端为电压驱动电路的电压信号输出端LOWPOWER，所述三极管Q2的基极与电阻R13的一端连接，所述电阻R13的另一端为电压驱动电路的第一电压信号输入端DRIVER1，所述三极管Q2的发射极接地，所述驱动器芯片TPS2812P的第2引脚、三极管Q4的集电极和电阻R6的一端均与三极管Q2的集电极连接，所述电阻R6的另一端与4.5V到12V电压转换电路的12V电压输出端连接，所述驱动器芯片TPS2812P的第3引脚和三极管Q4的发射极均接地，所述三极管Q4的基极通过电阻R22与电压比较器U6B的第7引脚连接，所述电压比较器U6B的第6引脚通过电阻R20与12V到3.3V电压转换电路的3.3V电压输出端连接，所述电压比较器U6B的第5引脚通过电阻R18接地，且与电阻R4的一端连接，所述三极管Q5的基极与电阻R27的一端连接，所述电阻R27的另一端为电压驱动电路的第二电压信号输入端DRIVER2，所述三极管Q5的发射极接地，所述驱动器芯片TPS2812P的第4引脚与三极管Q5的集电极连接，且通过电阻R21与4.5V到12V电压转换电路的12V电压输出端连接，所述驱动器芯片TPS2812P的第5引脚通过电阻R14与场效应管Q3的栅极连接，所述驱动器芯片TPS2812P的第6引脚、非极性电容C13的一端、极性电容C12的正极和电感L1的一端均与4.5V到12V电压转换电路的12V电压输出端连接，所述驱动器芯片TPS2812P的第7引脚通过电阻R10与场效应管Q1的栅极连接，所述场效应管Q1的源极、场效应管Q3的源极、非极性电容C13的另一端、极性电容C12的负极和极性电容C10的负极均接地，所述场效应管Q1的漏极和电感L1的另一端均与开关二极管D1的阳极连接，所述开关二极管D1的阴极、电阻R4的另一端、电阻R9的一端和极性电容C10的正极均与外部触摸球接口P2的一端连接，所述场效应管Q3的漏极与电阻R9的另一端连接，所述光耦合器U5的第2引脚通过电阻R19与外部触摸球接口P2的另一端连接，所述光耦合器U5的第3引脚和第5引脚均接地，所述光耦合器U5的第7引脚、第8引脚、非极性电容C7的一端和电阻R11的一端均与12V到3.3V电压转换电路的3.3V电压输出端连接，所述非极性电容C7的另一端接地，所述光耦合器U5的第6引脚与电阻R11的另一端均与微控制器芯片MSP430F149的第26引脚连接；所述第一光耦隔离电路包括光耦合器TLP521-1、型号为S9018的三极管Q6、非极性电容C15、非极性电容C17、电阻R23、电阻R24和电阻R26，所述三极管Q6的基极与电压驱动电路的电压信号输出端LOWPOWER连接，所述三极管Q6的集电极通过电阻R26与12V到3.3V电压转换电路的3.3V电压输出端连接，所述三极管Q6的发射极接地，所述光耦合器TLP521-1的第1引脚通过电阻R24与12V到3.3V电压转换电路的3.3V电压输出端连接，所述光耦合器TLP521-1的第2引脚与三极管Q6的集电极连接，且通过非极性电容C17接地，所述光耦合器TLP521-1的第4引脚、电阻R23的一端和非极性电容C15的一端均与微控制器芯片MSP430F149的第17引脚连接，所述电阻R23的另一端与12V到3.3V电压转换电路的3.3V电压输出端连接，所述光耦合器TLP521-1的第3引脚和非极性电容C15的另一端均接地；所述第二光耦隔离电路包括型号为6N137的光耦合器U9、非极性电容C21、电阻R28和电阻R31，所述光耦合器U9的第2引脚通过电阻R28与12V到3.3V电压转换电路的3.3V电压输出端连接，所述光耦合器U9的第3引脚与微控制器芯片MSP430F149的第15引脚连接，所述光耦合器U9的第7引脚、第8引脚、非极性电容C21的一端和电阻R31的一端均与12V到5V电压转换电路的5V电压输出端连接，所述光耦合器U9的第5引脚和非极性电容C21的另一端均接地，所述光耦合器U9的第6引脚和电阻R31的另一端均与电压驱动电路的第一电压信号输入端DRIVER1连接；所述第三光耦隔离电路包括型号为6N137的光耦合器U10、非极性电容C22、电阻R29和电阻R32，所述光耦合器U10的第2引脚通过电阻R29与12V到3.3V电压转换电路的3.3V电压输出端连接，所述光耦合器U10的第3引脚与微控制器芯片MSP430F149的第38引脚连接，所述光耦合器U10的第7引脚、第8引脚、非极性电容C22的一端和电阻R32的一端均与12V到5V电压转换电路的5V电压输出端连接，所述光耦合器U10的第5引脚和非极性电容C22的另一端均接地，所述光耦合器U10第6引脚和电阻R32的另一端均与电压驱动电路的第二电压信号输入端DRIVER2连接。

上述的一种人体触电模拟装置，所述语音电路模块包括音乐模块N9200B、扬声器MK1和非极性电容C27，所述音乐模块N9200B的第10引脚与12V到5V电压转换电路的5V电压输出端连接，且通过非极性电容C27接地，所述音乐模块N9200B的第15引脚接地，所述音乐模块N9200B的第11引脚与微控制器芯片MSP430F149的第33引脚连接，所述音乐模块N9200B的第12引脚与微控制器芯片MSP430F149的第32引脚连接，所述音乐模块N9200B的第20引脚与扬声器MK1的正极连接，所述音乐模块N9200B的第21引脚与扬声器MK1的负极连接。

本发明还公开了一种步骤简单，实现方便，模拟触电电压稳定性好的人体触电模拟方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、将外部交流220V电源连接到人体触电模拟装置箱体的交流220V电源线插孔，依次打开电源开关和触电模拟开关，触摸控制屏上显示直流电压模式、交流电压模式和脉冲电压模式的操作选项；

步骤二、打开触摸球抽屉，在触摸控制屏上选择直流电压模式、交流电压模式或脉冲电压模式的触电电压体验模式；

步骤三、体验人将双手分别放置在两个触摸球上，触摸控制屏将选择的触电电压体验模式信号通过RS485通信电路传输到微控制器模块中；

步骤四、微控制器模块判断触电电压体验模式，当为直流电压模式时，微控制器模块控制模拟触电电压电路输出直流模拟触电电压到触摸球抽屉中的两个触摸球上，使体验人放置在两个触摸球上的双手体验到直流电压模拟触电感觉；当为交流电压模式时，微控制器模块控制模拟触电电压电路输出交流模拟触电电压到触摸球抽屉中的两个触摸球上，使体验人放置在两个触摸球上的双手体验到交流电压模拟触电感觉；当为脉冲电压模式时，微控制器模块控制模拟触电电压电路输出脉冲模拟触电电压到触摸球抽屉中的两个触摸球上，使体验人放置在两个触摸球上的双手体验到脉冲电压模拟触电感觉。

所述微控制器模块控制模拟触电电压电路输出直流模拟触电电压到触摸球抽屉中的两个触摸球上的具体过程为：微控制器模块通过控制场效应管Q1的导通与关闭，实现4.5V到12V电压转换电路的12V电压对极性电容C10的充电控制；微控制器模块通过控制场效应管Q3的导通与关闭，实现极性电容C10的放电控制；微控制器模块通过调节场效应管Q1的导通与关闭时间，实现对极性电容C10的充电时间的调节，并通过调节场效应管Q3的导通与关闭时间，实现对极性电容C10的放电时间的调节，使极性电容C10在触摸球上的放电表现为直流脉冲；同时，微控制器模块通过电压比较器U6B实现对极性电容C10充电电压的闭环控制；

所述微控制器模块控制模拟触电电压电路输出交流模拟触电电压到触摸球抽屉中的两个触摸球上的具体过程为：微控制器模块通过控制场效应管Q1的导通与关闭，实现4.5V到12V电压转换电路的12V电压对极性电容C10的充电控制；微控制器模块通过控制场效应管Q3的导通与关闭，实现极性电容C10的放电控制；微控制器模块通过调节场效应管Q1的导通与关闭时间，实现对极性电容C10的充电时间的调节，并通过调节场效应管Q3的导通与关闭时间，实现对极性电容C10的放电时间的调节，使极性电容C10在触摸球上的放电表现为交流脉冲；同时，微控制器模块通过电压比较器U6B实现对极性电容C10充电电压的闭环控制；

所述微控制器模块控制模拟触电电压电路输出脉冲模拟触电电压到触摸球抽屉中的两个触摸球上的具体过程为：微控制器模块通过控制场效应管Q1的导通与关闭，实现4.5V到12V电压转换电路的12V电压对极性电容C10的充电控制；微控制器模块通过控制场效应管Q3的导通与关闭，实现极性电容C10的放电控制；微控制器模块通过调节场效应管Q1的导通与关闭时间，实现对极性电容C10的充电时间的调节，并通过调节场效应管Q3的导通与关闭时间，实现对极性电容C10的放电时间的调节，使极性电容C10在触摸球上的放电表现为间断性脉冲；同时，微控制器模块通过电压比较器U6B实现对极性电容C10充电电压的闭环控制；

其中，所述微控制器模块通过控制场效应管Q1的导通与关闭，实现4.5V到12V电压转换电路的12V电压对极性电容C10的充电控制的具体过程为：

步骤a1、微控制器模块中微控制器芯片MSP430F149的第15引脚的控制信号经过第二光耦隔离电路输出到三极管Q2的基极；

步骤a2、三极管Q2导通，驱动器芯片TPS2812P的第7引脚输出控制信号到场效应管Q1的栅极；

步骤a3、场效应管Q1导通，实现4.5V到12V电压转换电路的12V电压对极性电容C10的充电控制；

其中，所述微控制器模块通过控制场效应管Q3的导通与关闭，实现极性电容C10的放电控制的具体过程为：

步骤b1、微控制器模块中微控制器芯片MSP430F149的第38引脚的控制信号经过第三光耦隔离电路输出到三极管Q5的基极；

步骤b2、三极管Q5导通，驱动器芯片TPS2812P的第5引脚输出控制信号到场效应管Q3的栅极；

步骤b3、场效应管Q3导通，实现对极性电容C10的放电控制；

其中，所述微控制器模块通过电压比较器U6B实现对极性电容C10充电电压的闭环控制的具体过程为：

步骤c1、电压驱动电路中分压电阻R4和R18之间的电压通过电压比较器U6B与12V到3.3V电压转换电路的输出端3.3V电压进行比较；

步骤c2、电压比较器U6B的输出引脚输出控制信号到三极管Q4的基极；

步骤c3、三极管Q4导通，驱动器芯片TPS2812P的第7引脚输出控制信号到场效应管Q1的栅极；

步骤c4、场效应管Q1导通，实现4.5V到12V电压转换电路的12V电压对极性电容C10的充电电压的闭环控制。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明的人体触电模拟装置结构简单，设计合理，实现方便且成本低。

2、本发明的人体触电模拟装置采用模拟触电电压电路结合模拟方法能够实现交流模拟电压、直流模拟电压、脉冲模拟电压三种不同电压的模拟触电体验，同时，模拟触电电压电路还能够实现对触电电压的闭环控制，功能完备，工作可靠性高。

3、本发明的人体触电模拟装置采用RS485通信电路实现触摸控制屏与微控制器模块之间的数据通信，数据传输稳定，传输速率快。

4、本发明的人体触电模拟方法步骤简单，实现方便，模拟触电电压稳定性好，本发明的交流电压触电模拟方法在触摸球上有效模拟出了交流脉冲的触电感觉；直流电压触电模拟方法在触摸球上有效模拟出了直流脉冲的触电感觉；脉冲电压触电模拟方法在触摸球上有效模拟出了间断性脉冲的触电感觉，触感明显。

5、本发明能够提供结构简单，设计合理的人体触电模拟装置，结合模拟方法能够为体验者提供交流电压、直流电压、脉冲电压三种不同电压的模拟触电体验，实现方便，工作可靠性高，使用效果好，便于推广使用。

综上所述，本发明的人体触电模拟装置结构简单，设计合理，实现方便且成本低，结合模拟方法能够为体验者提供交流电压、直流电压、脉冲电压三种不同电压的模拟触电体验，实现方便，工作可靠性高，使用效果好，便于推广使用。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明人体触电模拟装置的结构示意图；

图2为本发明人体触电模拟装置的箱体下部剖视图；

图3为本发明控制电路的电路原理框图；

图4为本发明4.5V到12V电压转换电路的电路原理图；

图5为本发明12V到5V电压转换电路的电路原理图；

图6为本发明12V到3.3V电压转换电路的电路原理图；

图7为本发明微控制器模块的电路原理图；

图8为本发明RS485通信电路的电路原理图；

图9为本发明电压驱动电路的电路原理图；

图10为本发明第一光耦隔离电路的电路原理图；

图11为本发明第二光耦隔离电路的电路原理图；

图12为本发明第三光耦隔离电路的电路原理图；

图13为本发明语音电路模块的电路原理图。

附图标记说明:

1—微控制器模块； 2—电源电路模块； 2-1—4.5V开关电源；

2-2—4.5V到12V电压转换电路； 2-3—12V到5V电压转换电路；

2-4—12V到3.3V电压转换电路； 3—RS485通信电路；

4—模拟触电电压电路； 4-1—电压驱动电路；

4-2—第一光耦隔离电路； 4-3—第二光耦隔离电路；

4-4—第三光耦隔离电路； 5—语音电路模块；

6—装置壳体； 7—触摸控制屏； 8—触摸球抽屉；

9—触摸球； 10—箱体； 11—电源线插孔；

12—电源开关； 13—触电模拟开关。

具体实施方式

本发明的人体触电模拟装置包括人体触电模拟装置本体和人体触电模拟装置控制电路；

如图1和图2所示，所述人体触电模拟装置本体包括装置壳体6，所述装置壳体6的上部设置有触摸控制屏7，所述装置壳体6的中部设置有位于触摸控制屏7下方的触摸球抽屉8，所述触摸球抽屉8内设置有两个用于触摸触电体验的触摸球9，所述装置壳体6的下部设置有用于放置人体触电模拟装置控制电路板的箱体10，所述箱体10的底部设置有交流220V电源线插孔11、电源开关12和触电模拟开关13；

如图3所示，所述人体触电模拟装置控制电路包括微控制器模块1和为所述人体触电模拟装置控制电路中各用电模块供电的电源电路模块2，以及与微控制器模块1相接的模拟触电电压电路4和用于与触摸控制屏7连接并通信的RS485通信电路3；所述微控制器模块1的输出端接有语音电路模块5；所述电源电路模块2包括4.5V开关电源2-1和与4.5V开关电源2-1的输出端连接的4.5V到12V电压转换电路2-2，以及均与4.5V到12V电压转换电路2-2的输出端连接的12V到5V电压转换电路2-3和12V到3.3V电压转换电路2-4；所述4.5V开关电源2-1通过触电模拟开关13和电源开关12连接至交流220V电源线插孔11，所述微控制器模块1和RS485通信电路3均与12V到3.3V电压转换电路2-4的输出端连接，所述模拟触电电压电路4与4.5V到12V电压转换电路2-2的输出端和12V到3.3V电压转换电路2-4的输出端均连接，所述语音电路模块5与12V到5V电压转换电路2-3的输出端连接。

本实施例中，如图4所示，所述4.5V到12V电压转换电路2-2包括稳压芯片LM2577和极性电容C4，所述稳压芯片LM2577的IN+引脚和极性电容C4的正极均与4.5V开关电源2-1的4.5V电压输出端连接，所述稳压芯片LM2577的IN-引脚、OUT-引脚和极性电容C4的负极均接地，所述稳压芯片LM2577的OUT+引脚为4.5V到12V电压转换电路2-2的12V电压输出端；如图5所示，所述12V到5V电压转换电路2-3包括稳压芯片K78L05、极性电容C5和极性电容C6，所述稳压芯片K78L05的Vin引脚和极性电容C5的正极均与4.5V到12V电压转换电路2-2的12V电压输出端连接，所述稳压芯片K78L05的Vout引脚为12V到5V电压转换电路2-3的5V电压输出端，且与极性电容C6的正极连接，所述稳压芯片K78L05的GND引脚、极性电容C5的负极和极性电容C6的负极均接地；如图6所示，所述12V到3.3V电压转换电路2-4包括稳压芯片AMS1117和极性电容C1，所述稳压芯片AMS1117的VIN引脚与4.5V到12V电压转换电路2-2的12V电压输出端连接，所述稳压芯片AMS1117的OUT引脚为12V到3.3V电压转换电路2-4的3.3V电压输出端，且与稳压芯片AMS1117的VOUT引脚和极性电容C1的正极均连接，所述稳压芯片AMS1117的GND引脚和极性电容C1的负极均接地。

本实施例中，如图7所示，所述微控制器模块1包括微控制器芯片MSP430F149以及与微控制器芯片MSP430F149相接的第一晶振电路、第二晶振电路和复位电路；所述第一晶振电路包括晶振Y1、非极性电容C18和非极性电容C19，所述晶振Y1的一端和非极性电容C18的一端均与微控制器芯片MSP430F149的第52引脚连接，所述晶振Y1的另一端和非极性电容C19的一端均与微控制器芯片MSP430F149的第53引脚连接，所述非极性电容C18的另一端和非极性电容C19的另一端均接地；所述第二晶振电路包括晶振Y2、非极性电容C24和非极性电容C26，所述晶振Y2的一端和非极性电容C24的一端均与微控制器芯片MSP430F149的第8引脚连接，所述晶振Y2的另一端和非极性电容C26的一端均与微控制器芯片MSP430F149的第9引脚连接，所述非极性电容C24的另一端和非极性电容C26的另一端均接地；所述复位电路包括复位按键SW1、开关二极管D2、非极性电容C16和电阻R25，所述复位按键SW1的一端、开关二极管D2的阳极、非极性电容C16的一端和电阻R25的一端均与微控制器芯片MSP430F149的第58引脚连接，所述开关二极管D2的阴极和电阻R25的另一端均与12V到3.3V电压转换电路2-4的3.3V电压输出端，所述复位按键SW1的另一端和非极性电容C16的另一端均接地；所述微控制器芯片MSP430F149的第1引脚与12V到3.3V电压转换电路2-4的3.3V电压输出端连接，且通过非极性电容C23接地，所述微控制器芯片MSP430F149的第15引脚通过电阻R55接地，所述微控制器芯片MSP430F149的第20引脚通过电阻R51与12V到3.3V电压转换电路2-4的3.3V电压输出端连接，所述微控制器芯片MSP430F149的第21引脚通过电阻R52与12V到3.3V电压转换电路2-4的3.3V电压输出端连接，所述微控制器芯片MSP430F149的第38引脚通过电阻R56接地，所述微控制器芯片MSP430F149的第61引脚和第62引脚均接地，所述微控制器芯片MSP430F149的第64引脚与12V到3.3V电压转换电路2-4的3.3V电压输出端连接，且通过非极性电容C20接地。

本实施例中，如图8所示，所述RS485通信电路3包括RS485通信芯片MAX3485CPA、两引脚接口J10、非极性电容C25、电阻R41、电阻R42、电阻R43、电阻R44和电阻R45，所述RS485通信芯片MAX3485CPA的第1引脚与微控制器芯片MSP430F149的第35引脚连接，所述RS485通信芯片MAX3485CPA的第2引脚和第3引脚均与微控制器芯片MSP430F149的第36引脚连接，所述RS485通信芯片MAX3485CPA的第4引脚与微控制器芯片MSP430F149的第34引脚连接，所述RS485通信芯片MAX3485CPA的第5引脚接地，所述RS485通信芯片MAX3485CPA的第6引脚通过电阻R45与12V到3.3V电压转换电路2-4的3.3V电压输出端连接，且与电阻R43的一端和电阻R44的一端均连接，所述电阻R44的另一端与两引脚接口J10的一个引脚连接，所述RS485通信芯片MAX3485CPA的第7引脚通过电阻R41接地，且与电阻R43的另一端和电阻R42的一端均连接，所述电阻R42的另一端与两引脚接口J10的另一个引脚连接，所述RS485通信芯片MAX3485CPA的第8引脚与12V到3.3V电压转换电路2-4的3.3V电压输出端连接，且通过非极性电容C25接地。

具体实施时，RS485通信电路3能够用于触摸控制屏7与微控制器模块1之间的数据通信，数据传输稳定，传输速率快。

本实施例中，如图3所示，所述模拟触电电压电路4包括电压驱动电路4-1、第一光耦隔离电路4-2、第二光耦隔离电路4-3和第三光耦隔离电路4-4，如图9所示，所述电压驱动电路4-1包括驱动器芯片TPS2812P、型号为6N137光耦合器U5、型号为LM358的电压比较器U6A、型号为LM358的电压比较器U6B、型号为S9018的三极管Q2、型号为S9018的三极管Q4、型号为S9018的三极管Q5、开关二极管D1、发光二极管D3、电感L1、非极性电容C7、极性电容C9、极性电容C10、非极性电容C11、极性电容C12、非极性电容C13、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R27、电阻R57和外部触摸球接口P2，以及型号均为IRF630的场效应管Q1和场效应管Q3；所述电压比较器U6A的第2引脚通过电阻R5与12V到3.3V电压转换电路2-4的3.3V电压输出端连接，且与电阻R16的一端和非极性电容C11的一端均连接，所述电压比较器U6A的第4引脚、电阻R16的另一端和非极性电容C11的另一端均接地，所述电压比较器U6A的第3引脚通过电阻R17与电压比较器U6A的第1引脚连接，且与电阻R12的一端连接，所述电阻R12的另一端和电阻R15的一端均与电阻R7的一端连接，所述电阻R15的另一端接地，所述电压比较器U6A的第8引脚、电阻R7的另一端、极性电容C9的正极和电阻R57的一端均与4.5V到12V电压转换电路2-2的12V电压输出端连接，所述电阻R57的另一端与发光二极管D3的阳极连接，所述发光二极管D3的阴极和极性电容C9的负极均接地，所述电压比较器U6A的第1引脚与电阻R8的一端连接，所述电阻R8的另一端为电压驱动电路4-1的电压信号输出端LOWPOWER，所述三极管Q2的基极与电阻R13的一端连接，所述电阻R13的另一端为电压驱动电路4-1的第一电压信号输入端DRIVER1，所述三极管Q2的发射极接地，所述驱动器芯片TPS2812P的第2引脚、三极管Q4的集电极和电阻R6的一端均与三极管Q2的集电极连接，所述电阻R6的另一端与4.5V到12V电压转换电路2-2的12V电压输出端连接，所述驱动器芯片TPS2812P的第3引脚和三极管Q4的发射极均接地，所述三极管Q4的基极通过电阻R22与电压比较器U6B的第7引脚连接，所述电压比较器U6B的第6引脚通过电阻R20与12V到3.3V电压转换电路2-4的3.3V电压输出端连接，所述电压比较器U6B的第5引脚通过电阻R18接地，且与电阻R4的一端连接，所述三极管Q5的基极与电阻R27的一端连接，所述电阻R27的另一端为电压驱动电路4-1的第二电压信号输入端DRIVER2，所述三极管Q5的发射极接地，所述驱动器芯片TPS2812P的第4引脚与三极管Q5的集电极连接，且通过电阻R21与4.5V到12V电压转换电路2-2的12V电压输出端连接，所述驱动器芯片TPS2812P的第5引脚通过电阻R14与场效应管Q3的栅极连接，所述驱动器芯片TPS2812P的第6引脚、非极性电容C13的一端、极性电容C12的正极和电感L1的一端均与4.5V到12V电压转换电路2-2的12V电压输出端连接，所述驱动器芯片TPS2812P的第7引脚通过电阻R10与场效应管Q1的栅极连接，所述场效应管Q1的源极、场效应管Q3的源极、非极性电容C13的另一端、极性电容C12的负极和极性电容C10的负极均接地，所述场效应管Q1的漏极和电感L1的另一端均与开关二极管D1的阳极连接，所述开关二极管D1的阴极、电阻R4的另一端、电阻R9的一端和极性电容C10的正极均与外部触摸球接口P2的一端连接，所述场效应管Q3的漏极与电阻R9的另一端连接，所述光耦合器U5的第2引脚通过电阻R19与外部触摸球接口P2的另一端连接，所述光耦合器U5的第3引脚和第5引脚均接地，所述光耦合器U5的第7引脚、第8引脚、非极性电容C7的一端和电阻R11的一端均与12V到3.3V电压转换电路2-4的3.3V电压输出端连接，所述非极性电容C7的另一端接地，所述光耦合器U5的第6引脚与电阻R11的另一端均与微控制器芯片MSP430F149的第26引脚连接；如图10所示，所述第一光耦隔离电路4-2包括光耦合器TLP521-1、型号为S9018的三极管Q6、非极性电容C15、非极性电容C17、电阻R23、电阻R24和电阻R26，所述三极管Q6的基极与电压驱动电路4-1的电压信号输出端LOWPOWER连接，所述三极管Q6的集电极通过电阻R26与12V到3.3V电压转换电路2-4的3.3V电压输出端连接，所述三极管Q6的发射极接地，所述光耦合器TLP521-1的第1引脚通过电阻R24与12V到3.3V电压转换电路2-4的3.3V电压输出端连接，所述光耦合器TLP521-1的第2引脚与三极管Q6的集电极连接，且通过非极性电容C17接地，所述光耦合器TLP521-1的第4引脚、电阻R23的一端和非极性电容C15的一端均与微控制器芯片MSP430F149的第17引脚连接，所述电阻R23的另一端与12V到3.3V电压转换电路2-4的3.3V电压输出端连接，所述光耦合器TLP521-1的第3引脚和非极性电容C15的另一端均接地；如图11所示，所述第二光耦隔离电路4-3包括型号为6N137的光耦合器U9、非极性电容C21、电阻R28和电阻R31，所述光耦合器U9的第2引脚通过电阻R28与12V到3.3V电压转换电路2-4的3.3V电压输出端连接，所述光耦合器U9的第3引脚与微控制器芯片MSP430F149的第15引脚连接，所述光耦合器U9的第7引脚、第8引脚、非极性电容C21的一端和电阻R31的一端均与12V到5V电压转换电路2-3的5V电压输出端连接，所述光耦合器U9的第5引脚和非极性电容C21的另一端均接地，所述光耦合器U9的第6引脚和电阻R31的另一端均与电压驱动电路4-1的第一电压信号输入端DRIVER1连接；如图12所示，所述第三光耦隔离电路4-4包括型号为6N137的光耦合器U10、非极性电容C22、电阻R29和电阻R32，所述光耦合器U10的第2引脚通过电阻R29与12V到3.3V电压转换电路2-4的3.3V电压输出端连接，所述光耦合器U10的第3引脚与微控制器芯片MSP430F149的第38引脚连接，所述光耦合器U10的第7引脚、第8引脚、非极性电容C22的一端和电阻R32的一端均与12V到5V电压转换电路2-3的5V电压输出端连接，所述光耦合器U10的第5引脚和非极性电容C22的另一端均接地，所述光耦合器U10第6引脚和电阻R32的另一端均与电压驱动电路4-1的第二电压信号输入端DRIVER2连接。

具体实施时，分压电阻R7和R15之间的电压通过电压比较器U6A与12V到3.3V电压转换电路2-4的输出端3.3V电压进行比较，电压比较器U6A的输出端为电压驱动电路4-1的电压信号输出端LOWPOWER，用于实时检测电压驱动电路4-1的电压输入，保证了人体触电模拟装置工作的稳定性；光耦合器U5用于实时检测触摸球是否有人体双手触摸，将检测信号输出到微控制器模块1中，当有人体双手触摸触摸球时，微控制器模块1将控制模拟触电电压电路4进行触摸球放电。

本实施例中，如图13所示，所述语音电路模块5包括音乐模块N9200B、扬声器MK1和非极性电容C27，所述音乐模块N9200B的第10引脚与12V到5V电压转换电路2-3的5V电压输出端连接，且通过非极性电容C27接地，所述音乐模块N9200B的第15引脚接地，所述音乐模块N9200B的第11引脚与微控制器芯片MSP430F149的第33引脚连接，所述音乐模块N9200B的第12引脚与微控制器芯片MSP430F149的第32引脚连接，所述音乐模块N9200B的第20引脚与扬声器MK1的正极连接，所述音乐模块N9200B的第21引脚与扬声器MK1的负极连接。

具体实施时，语音电路模块5能够用于在人们操作模拟人体触电装置时，全程进行语音提示，还能够用于播放安全用电常识。

本发明的人体触电模拟的方法包括以下步骤：

步骤一、将外部交流220V电源连接到人体触电模拟装置箱体10的交流220V电源线插孔11，依次打开电源开关12和触电模拟开关13，触摸控制屏7上显示直流电压模式、交流电压模式和脉冲电压模式的操作选项；

步骤二、打开触摸球抽屉8，在触摸控制屏7上选择直流电压模式、交流电压模式或脉冲电压模式的触电电压体验模式；

步骤三、体验人将双手分别放置在两个触摸球9上，触摸控制屏7将选择的触电电压体验模式信号通过RS485通信电路3传输到微控制器模块1中；

步骤四、微控制器模块1判断触电电压体验模式，当为直流电压模式时，微控制器模块1控制模拟触电电压电路4输出直流模拟触电电压到触摸球抽屉8中的两个触摸球9上，使体验人放置在两个触摸球9上的双手体验到直流电压模拟触电感觉；当为交流电压模式时，微控制器模块1控制模拟触电电压电路4输出交流模拟触电电压到触摸球抽屉8中的两个触摸球9上，使体验人放置在两个触摸球9上的双手体验到交流电压模拟触电感觉；当为脉冲电压模式时，微控制器模块1控制模拟触电电压电路4输出脉冲模拟触电电压到触摸球抽屉8中的两个触摸球9上，使体验人放置在两个触摸球9上的双手体验到脉冲电压模拟触电感觉。

步骤四中所述微控制器模块1控制模拟触电电压电路4输出直流模拟触电电压到触摸球抽屉8中的两个触摸球9上的具体过程为：微控制器模块1通过控制场效应管Q1的导通与关闭，实现4.5V到12V电压转换电路2-2的12V电压对极性电容C10的充电控制；微控制器模块1通过控制场效应管Q3的导通与关闭，实现极性电容C10的放电控制；微控制器模块1通过调节场效应管Q1的导通与关闭时间，实现对极性电容C10的充电时间的调节，并通过调节场效应管Q3的导通与关闭时间，实现对极性电容C10的放电时间的调节，使极性电容C10在触摸球9上的放电表现为直流脉冲；步骤四中所述微控制器模块1控制模拟触电电压电路4输出交流模拟触电电压到触摸球抽屉8中的两个触摸球9上的具体过程为：微控制器模块1通过控制场效应管Q1的导通与关闭，实现4.5V到12V电压转换电路2-2的12V电压对极性电容C10的充电控制；微控制器模块1通过控制场效应管Q3的导通与关闭，实现极性电容C10的放电控制；微控制器模块1通过调节场效应管Q1的导通与关闭时间，实现对极性电容C10的充电时间的调节，并通过调节场效应管Q3的导通与关闭时间，实现对极性电容C10的放电时间的调节，使极性电容C10在触摸球9上的放电表现为交流脉冲；步骤四中所述微控制器模块1控制模拟触电电压电路4输出脉冲模拟触电电压到触摸球抽屉8中的两个触摸球9上的具体过程为：微控制器模块1通过控制场效应管Q1的导通与关闭，实现4.5V到12V电压转换电路2-2的12V电压对极性电容C10的充电控制；微控制器模块1通过控制场效应管Q3的导通与关闭，实现极性电容C10的放电控制；微控制器模块1通过调节场效应管Q1的导通与关闭时间，实现对极性电容C10的充电时间的调节，并通过调节场效应管Q3的导通与关闭时间，实现对极性电容C10的放电时间的调节，使极性电容C10在触摸球9上的放电表现为间断性脉冲；同时，微控制器模块1通过电压比较器U6B实现对极性电容C10充电电压的闭环控制；

其中，所述微控制器模块1通过控制场效应管Q1的导通与关闭，实现4.5V到12V电压转换电路2-2的12V电压对极性电容C10的充电控制的具体过程为：

步骤a1、微控制器模块1中微控制器芯片MSP430F149的第15引脚的控制信号经过第二光耦隔离电路4-3输出到三极管Q2的基极；

步骤a2、三极管Q2导通，驱动器芯片TPS2812P的第7引脚输出控制信号到场效应管Q1的栅极；

步骤a3、场效应管Q1导通，实现4.5V到12V电压转换电路2-2的12V电压对极性电容C10的充电控制；

其中，所述微控制器模块1通过控制场效应管Q3的导通与关闭，实现极性电容C10的放电控制的具体过程为：

步骤b1、微控制器模块1中微控制器芯片MSP430F149的第38引脚的控制信号经过第三光耦隔离电路4-4输出到三极管Q5的基极；

步骤b2、三极管Q5导通，驱动器芯片TPS2812P的第5引脚输出控制信号到场效应管Q3的栅极；

步骤b3、场效应管Q3导通，实现对极性电容C10的放电控制；

其中，所述微控制器模块1通过电压比较器U6B实现对极性电容C10充电电压的闭环控制的具体过程为：

步骤c1、电压驱动电路4-1中分压电阻R4和R18之间的电压通过电压比较器U6B与12V到3.3V电压转换电路2-4的输出端3.3V电压进行比较；

步骤c2、电压比较器U6B的输出引脚输出控制信号到三极管Q4的基极；

步骤c3、三极管Q4导通，驱动器芯片TPS2812P的第7引脚输出控制信号到场效应管Q1的栅极；

步骤c4、场效应管Q1导通，实现4.5V到12V电压转换电路2-2的12V电压对极性电容C10的充电电压的闭环控制。

综上所述，本发明的人体触电模拟装置采用模拟触电电压电路结合触电模拟方法能够有效实现交流模拟电压、直流模拟电压、脉冲模拟电压三种不同电压的模拟触电体验，触感明显，安全稳定，可靠性高。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (9)

1.一种人体触电模拟装置，其特征在于：包括人体触电模拟装置本体和人体触电模拟装置控制电路；

所述人体触电模拟装置本体包括装置壳体(6)，所述装置壳体(6)的上部设置有触摸控制屏(7)，所述装置壳体(6)的中部设置有位于触摸控制屏(7)下方的触摸球抽屉(8)，所述触摸球抽屉(8)内设置有两个用于触摸触电体验的触摸球(9)，所述装置壳体(6)的下部设置有用于放置人体触电模拟装置控制电路板的箱体(10)，所述箱体(10)的底部设置有交流220V电源线插孔(11)、电源开关(12)和触电模拟开关(13)；

所述人体触电模拟装置控制电路包括微控制器模块(1)和为所述人体触电模拟装置控制电路中各用电模块供电的电源电路模块(2)，以及与微控制器模块(1)相接的模拟触电电压电路(4)和用于与触摸控制屏(7)连接并通信的RS485通信电路(3)；所述微控制器模块(1)的输出端接有语音电路模块(5)；所述电源电路模块(2)包括4.5V开关电源(2-1)和与4.5V开关电源(2-1)的输出端连接的4.5V到12V电压转换电路(2-2)，以及均与4.5V到12V电压转换电路(2-2)的输出端连接的12V到5V电压转换电路(2-3)和12V到3.3V电压转换电路(2-4)；所述4.5V开关电源(2-1)通过触电模拟开关(13)和电源开关(12)连接至交流220V电源线插孔(11)，所述微控制器模块(1)和RS485通信电路(3)均与12V到3.3V电压转换电路(2-4)的输出端连接，所述模拟触电电压电路(4)与4.5V到12V电压转换电路(2-2)的输出端和12V到3.3V电压转换电路(2-4)的输出端均连接，所述语音电路模块(5)与12V到5V电压转换电路(2-3)的输出端连接；

所述模拟触电电压电路(4)包括电压驱动电路(4-1)、第一光耦隔离电路(4-2)、第二光耦隔离电路(4-3)和第三光耦隔离电路(4-4)，所述电压驱动电路(4-1)包括驱动器芯片TPS2812P、型号为6N137光耦合器U5、型号为LM358的电压比较器U6A、型号为LM358的电压比较器U6B、型号为S9018的三极管Q2、型号为S9018的三极管Q4、型号为S9018的三极管Q5、开关二极管D1、发光二极管D3、电感L1、非极性电容C7、极性电容C9、极性电容C10、非极性电容C11、极性电容C12、非极性电容C13、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R27、电阻R57和外部触摸球接口P2，以及型号均为IRF630的场效应管Q1和场效应管Q3；所述电压比较器U6A的第2引脚通过电阻R5与12V到3.3V电压转换电路(2-4)的3.3V电压输出端连接，且与电阻R16的一端和非极性电容C11的一端均连接，所述电压比较器U6A的第4引脚、电阻R16的另一端和非极性电容C11的另一端均接地，所述电压比较器U6A的第3引脚通过电阻R17与电压比较器U6A的第1引脚连接，且与电阻R12的一端连接，所述电阻R12的另一端和电阻R15的一端均与电阻R7的一端连接，所述电阻R15的另一端接地，所述电压比较器U6A的第8引脚、电阻R7的另一端、极性电容C9的正极和电阻R57的一端均与4.5V到12V电压转换电路(2-2)的12V电压输出端连接，所述电阻R57的另一端与发光二极管D3的阳极连接，所述发光二极管D3的阴极和极性电容C9的负极均接地，所述电压比较器U6A的第1引脚与电阻R8的一端连接，所述电阻R8的另一端为电压驱动电路(4-1)的电压信号输出端LOWPOWER，所述三极管Q2的基极与电阻R13的一端连接，所述电阻R13的另一端为电压驱动电路(4-1)的第一电压信号输入端DRIVER1，所述三极管Q2的发射极接地，所述驱动器芯片TPS2812P的第2引脚、三极管Q4的集电极和电阻R6的一端均与三极管Q2的集电极连接，所述电阻R6的另一端与4.5V到12V电压转换电路(2-2)的12V电压输出端连接，所述驱动器芯片TPS2812P的第3引脚和三极管Q4的发射极均接地，所述三极管Q4的基极通过电阻R22与电压比较器U6B的第7引脚连接，所述电压比较器U6B的第6引脚通过电阻R20与12V到3.3V电压转换电路(2-4)的3.3V电压输出端连接，所述电压比较器U6B的第5引脚通过电阻R18接地，且与电阻R4的一端连接，所述三极管Q5的基极与电阻R27的一端连接，所述电阻R27的另一端为电压驱动电路(4-1)的第二电压信号输入端DRIVER2，所述三极管Q5的发射极接地，所述驱动器芯片TPS2812P的第4引脚与三极管Q5的集电极连接，且通过电阻R21与4.5V到12V电压转换电路(2-2)的12V电压输出端连接，所述驱动器芯片TPS2812P的第5引脚通过电阻R14与场效应管Q3的栅极连接，所述驱动器芯片TPS2812P的第6引脚、非极性电容C13的一端、极性电容C12的正极和电感L1的一端均与4.5V到12V电压转换电路(2-2)的12V电压输出端连接，所述驱动器芯片TPS2812P的第7引脚通过电阻R10与场效应管Q1的栅极连接，所述场效应管Q1的源极、场效应管Q3的源极、非极性电容C13的另一端、极性电容C12的负极和极性电容C10的负极均接地，所述场效应管Q1的漏极和电感L1的另一端均与开关二极管D1的阳极连接，所述开关二极管D1的阴极、电阻R4的另一端、电阻R9的一端和极性电容C10的正极均与外部触摸球接口P2的一端连接，所述场效应管Q3的漏极与电阻R9的另一端连接，所述光耦合器U5的第2引脚通过电阻R19与外部触摸球接口P2的另一端连接，所述光耦合器U5的第3引脚和第5引脚均接地，所述光耦合器U5的第7引脚、第8引脚、非极性电容C7的一端和电阻R11的一端均与12V到3.3V电压转换电路(2-4)的3.3V电压输出端连接，所述非极性电容C7的另一端接地，所述光耦合器U5的第6引脚与电阻R11的另一端均与微控制器芯片MSP430F149的第26引脚连接；所述第一光耦隔离电路(4-2)包括光耦合器TLP521-1、型号为S9018的三极管Q6、非极性电容C15、非极性电容C17、电阻R23、电阻R24和电阻R26，所述三极管Q6的基极与电压驱动电路(4-1)的电压信号输出端LOWPOWER连接，所述三极管Q6的集电极通过电阻R26与12V到3.3V电压转换电路(2-4)的3.3V电压输出端连接，所述三极管Q6的发射极接地，所述光耦合器TLP521-1的第1引脚通过电阻R24与12V到3.3V电压转换电路(2-4)的3.3V电压输出端连接，所述光耦合器TLP521-1的第2引脚与三极管Q6的集电极连接，且通过非极性电容C17接地，所述光耦合器TLP521-1的第4引脚、电阻R23的一端和非极性电容C15的一端均与微控制器芯片MSP430F149的第17引脚连接，所述电阻R23的另一端与12V到3.3V电压转换电路(2-4)的3.3V电压输出端连接，所述光耦合器TLP521-1的第3引脚和非极性电容C15的另一端均接地；所述第二光耦隔离电路(4-3)包括型号为6N137的光耦合器U9、非极性电容C21、电阻R28和电阻R31，所述光耦合器U9的第2引脚通过电阻R28与12V到3.3V电压转换电路(2-4)的3.3V电压输出端连接，所述光耦合器U9的第3引脚与微控制器芯片MSP430F149的第15引脚连接，所述光耦合器U9的第7引脚、第8引脚、非极性电容C21的一端和电阻R31的一端均与12V到5V电压转换电路(2-3)的5V电压输出端连接，所述光耦合器U9的第5引脚和非极性电容C21的另一端均接地，所述光耦合器U9的第6引脚和电阻R31的另一端均与电压驱动电路(4-1)的第一电压信号输入端DRIVER1连接；所述第三光耦隔离电路(4-4)包括型号为6N137的光耦合器U10、非极性电容C22、电阻R29和电阻R32，所述光耦合器U10的第2引脚通过电阻R29与12V到3.3V电压转换电路(2-4)的3.3V电压输出端连接，所述光耦合器U10的第3引脚与微控制器芯片MSP430F149的第38引脚连接，所述光耦合器U10的第7引脚、第8引脚、非极性电容C22的一端和电阻R32的一端均与12V到5V电压转换电路(2-3)的5V电压输出端连接，所述光耦合器U10的第5引脚和非极性电容C22的另一端均接地，所述光耦合器U10第6引脚和电阻R32的另一端均与电压驱动电路(4-1)的第二电压信号输入端DRIVER2连接；

通过所述微控制器模块(1)控制场效应管Q1的导通与关闭，实现4.5V到12V电压转换电路(2-2)的12V电压对极性电容C10的充电；通过所述微控制器模块(1)控制场效应管Q3的导通与关闭，实现极性电容C10的放电；通过微控制器模块(1)调节场效应管Q1的导通与关闭时间，实现对极性电容C10的充电时间的调节，并通过调节场效应管Q3的导通与关闭时间，实现对极性电容C10的放电时间的调节，使极性电容C10在触摸球(9)上的放电表现为直流脉冲、交流脉冲或间断性脉冲；同时，所述微控制器模块(1)通过电压比较器U6B实现对极性电容C10充电电压的闭环控制。

2.按照权利要求1所述的一种人体触电模拟装置，其特征在于：所述4.5V到12V电压转换电路(2-2)包括稳压芯片LM2577和极性电容C4，所述稳压芯片LM2577的IN+引脚和极性电容C4的正极均与4.5V开关电源(2-1)的4.5V电压输出端连接，所述稳压芯片LM2577的IN-引脚、OUT-引脚和极性电容C4的负极均接地，所述稳压芯片LM2577的OUT+引脚为4.5V到12V电压转换电路(2-2)的12V电压输出端；所述12V到5V电压转换电路(2-3)包括稳压芯片K78L05、极性电容C5和极性电容C6，所述稳压芯片K78L05的Vin引脚和极性电容C5的正极均与4.5V到12V电压转换电路(2-2)的12V电压输出端连接，所述稳压芯片K78L05的Vout引脚为12V到5V电压转换电路(2-3)的5V电压输出端，且与极性电容C6的正极连接，所述稳压芯片K78L05的GND引脚、极性电容C5的负极和极性电容C6的负极均接地；所述12V到3.3V电压转换电路(2-4)包括稳压芯片AMS1117和极性电容C1，所述稳压芯片AMS1117的VIN引脚与4.5V到12V电压转换电路(2-2)的12V电压输出端连接，所述稳压芯片AMS1117的OUT引脚为12V到3.3V电压转换电路(2-4)的3.3V电压输出端，且与稳压芯片AMS1117的VOUT引脚和极性电容C1的正极均连接，所述稳压芯片AMS1117的GND引脚和极性电容C1的负极均接地。

3.按照权利要求2所述的一种人体触电模拟装置，其特征在于：所述微控制器模块(1)包括微控制器芯片MSP430F149以及与微控制器芯片MSP430F149相接的第一晶振电路、第二晶振电路和复位电路；所述第一晶振电路包括晶振Y1、非极性电容C18和非极性电容C19，所述晶振Y1的一端和非极性电容C18的一端均与微控制器芯片MSP430F149的第52引脚连接，所述晶振Y1的另一端和非极性电容C19的一端均与微控制器芯片MSP430F149的第53引脚连接，所述非极性电容C18的另一端和非极性电容C19的另一端均接地；所述第二晶振电路包括晶振Y2、非极性电容C24和非极性电容C26，所述晶振Y2的一端和非极性电容C24的一端均与微控制器芯片MSP430F149的第8引脚连接，所述晶振Y2的另一端和非极性电容C26的一端均与微控制器芯片MSP430F149的第9引脚连接，所述非极性电容C24的另一端和非极性电容C26的另一端均接地；所述复位电路包括复位按键SW1、开关二极管D2、非极性电容C16和电阻R25，所述复位按键SW1的一端、开关二极管D2的阳极、非极性电容C16的一端和电阻R25的一端均与微控制器芯片MSP430F149的第58引脚连接，所述开关二极管D2的阴极和电阻R25的另一端均与12V到3.3V电压转换电路(2-4)的3.3V电压输出端，所述复位按键SW1的另一端和非极性电容C16的另一端均接地；所述微控制器芯片MSP430F149的第1引脚与12V到3.3V电压转换电路(2-4)的3.3V电压输出端连接，且通过非极性电容C23接地，所述微控制器芯片MSP430F149的第15引脚通过电阻R55接地，所述微控制器芯片MSP430F149的第20引脚通过电阻R51与12V到3.3V电压转换电路(2-4)的3.3V电压输出端连接，所述微控制器芯片MSP430F149的第21引脚通过电阻R52与12V到3.3V电压转换电路(2-4)的3.3V电压输出端连接，所述微控制器芯片MSP430F149的第38引脚通过电阻R56接地，所述微控制器芯片MSP430F149的第61引脚和第62引脚均接地，所述微控制器芯片MSP430F149的第64引脚与12V到3.3V电压转换电路(2-4)的3.3V电压输出端连接，且通过非极性电容C20接地。

4.按照权利要求3所述的一种人体触电模拟装置，其特征在于：所述RS485通信电路(3)包括RS485通信芯片MAX3485CPA、两引脚接口J10、非极性电容C25、电阻R41、电阻R42、电阻R43、电阻R44和电阻R45，所述RS485通信芯片MAX3485CPA的第1引脚与微控制器芯片MSP430F149的第35引脚连接，所述RS485通信芯片MAX3485CPA的第2引脚和第3引脚均与微控制器芯片MSP430F149的第36引脚连接，所述RS485通信芯片MAX3485CPA的第4引脚与微控制器芯片MSP430F149的第34引脚连接，所述RS485通信芯片MAX3485CPA的第5引脚接地，所述RS485通信芯片MAX3485CPA的第6引脚通过电阻R45与12V到3.3V电压转换电路(2-4)的3.3V电压输出端连接，且与电阻R43的一端和电阻R44的一端均连接，所述电阻R44的另一端与两引脚接口J10的一个引脚连接，所述RS485通信芯片MAX3485CPA的第7引脚通过电阻R41接地，且与电阻R43的另一端和电阻R42的一端均连接，所述电阻R42的另一端与两引脚接口J10的另一个引脚连接，所述RS485通信芯片MAX3485CPA的第8引脚与12V到3.3V电压转换电路(2-4)的3.3V电压输出端连接，且通过非极性电容C25接地。

5.按照权利要求3所述的一种人体触电模拟装置，其特征在于：所述语音电路模块(5)包括音乐模块N9200B、扬声器MK1和非极性电容C27，所述音乐模块N9200B的第10引脚与12V到5V电压转换电路(2-3)的5V电压输出端连接，且通过非极性电容C27接地，所述音乐模块N9200B的第15引脚接地，所述音乐模块N9200B的第11引脚与微控制器芯片MSP430F149的第33引脚连接，所述音乐模块N9200B的第12引脚与微控制器芯片MSP430F149的第32引脚连接，所述音乐模块N9200B的第20引脚与扬声器MK1的正极连接，所述音乐模块N9200B的第21引脚与扬声器MK1的负极连接。

6.一种采用如权利要求1所述装置进行人体触电模拟的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、采用连接到交流220V电源线插孔(11)中的电源线将人体触电模拟装置与外部220V交流电源连接，依次打开电源开关(12)和触电模拟开关(13)，触摸控制屏(7)上显示直流电压模式、交流电压模式和脉冲电压模式的触电电压体验模式选项；

步骤二、打开触摸球抽屉(8)，在触摸控制屏(7)上选择直流电压模式、交流电压模式或脉冲电压模式的触电电压体验模式；

步骤三、体验人将双手分别放置在两个触摸球(9)上，触摸控制屏(7)将选择的触电电压体验模式信号通过RS485通信电路(3)传输到微控制器模块(1)中；

步骤四、微控制器模块(1)判断触电电压体验模式，当为直流电压模式时，微控制器模块(1)控制模拟触电电压电路(4)输出直流模拟触电电压到触摸球抽屉(8)中的两个触摸球(9)上，使体验人放置在两个触摸球(9)上的双手体验到直流电压模拟触电感觉；当为交流电压模式时，微控制器模块(1)控制模拟触电电压电路(4)输出交流模拟触电电压到触摸球抽屉(8)中的两个触摸球(9)上，使体验人放置在两个触摸球(9)上的双手体验到交流电压模拟触电感觉；当为脉冲电压模式时，微控制器模块(1)控制模拟触电电压电路(4)输出脉冲模拟触电电压到触摸球抽屉(8)中的两个触摸球(9)上，使体验人放置在两个触摸球(9)上的双手体验到脉冲电压模拟触电感觉。

7.按照权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤四中所述微控制器模块(1)控制模拟触电电压电路(4)输出直流模拟触电电压到触摸球抽屉(8)中的两个触摸球(9)上的具体过程为：微控制器模块(1)通过控制场效应管Q1的导通与关闭，实现4.5V到12V电压转换电路(2-2)的12V电压对极性电容C10的充电控制；微控制器模块(1)通过控制场效应管Q3的导通与关闭，实现极性电容C10的放电控制；微控制器模块(1)通过调节场效应管Q1的导通与关闭时间，实现对极性电容C10的充电时间的调节，并通过调节场效应管Q3的导通与关闭时间，实现对极性电容C10的放电时间的调节，使极性电容C10在触摸球(9)上的放电表现为直流脉冲；同时，微控制器模块(1)通过电压比较器U6B实现对极性电容C10充电电压的闭环控制；

其中，所述微控制器模块(1)通过控制场效应管Q1的导通与关闭，实现4.5V到12V电压转换电路(2-2)的12V电压对极性电容C10的充电控制的具体过程为：

步骤a1、微控制器模块(1)中微控制器芯片MSP430F149的第15引脚的控制信号经过第二光耦隔离电路(4-3)输出到三极管Q2的基极；

步骤a2、三极管Q2导通，驱动器芯片TPS2812P的第7引脚输出控制信号到场效应管Q1的栅极；

步骤a3、场效应管Q1导通，实现4.5V到12V电压转换电路(2-2)的12V电压对极性电容C10的充电控制；

其中，所述微控制器模块(1)通过控制场效应管Q3的导通与关闭，实现极性电容C10的放电控制的具体过程为：

步骤b1、微控制器模块(1)中微控制器芯片MSP430F149的第38引脚的控制信号经过第三光耦隔离电路(4-4)输出到三极管Q5的基极；

步骤b2、三极管Q5导通，驱动器芯片TPS2812P的第5引脚输出控制信号到场效应管Q3的栅极；

步骤b3、场效应管Q3导通，实现对极性电容C10的放电控制；

其中，所述微控制器模块(1)通过电压比较器U6B实现对极性电容C10充电电压的闭环控制的具体过程为：

步骤c1、电压驱动电路(4-1)中分压电阻R4和R18之间的电压通过电压比较器U6B与12V到3.3V电压转换电路(2-4)的输出端3.3V电压进行比较；

步骤c2、电压比较器U6B的输出引脚输出控制信号到三极管Q4的基极；

步骤c3、三极管Q4导通，驱动器芯片TPS2812P的第7引脚输出控制信号到场效应管Q1的栅极；

步骤c4、场效应管Q1导通，实现4.5V到12V电压转换电路(2-2)的12V电压对极性电容C10的充电电压的闭环控制。

8.按照权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤四中所述微控制器模块(1)控制模拟触电电压电路(4)输出交流模拟触电电压到触摸球抽屉(8)中的两个触摸球(9)上的具体过程为：微控制器模块(1)通过控制场效应管Q1的导通与关闭，实现4.5V到12V电压转换电路(2-2)的12V电压对极性电容C10的充电控制；微控制器模块(1)通过控制场效应管Q3的导通与关闭，实现极性电容C10的放电控制；微控制器模块(1)通过调节场效应管Q1的导通与关闭时间，实现对极性电容C10的充电时间的调节，并通过调节场效应管Q3的导通与关闭时间，实现对极性电容C10的放电时间的调节，使极性电容C10在触摸球(9)上的放电表现为交流脉冲；同时，微控制器模块(1)通过电压比较器U6B实现对极性电容C10充电电压的闭环控制；

其中，所述微控制器模块(1)通过控制场效应管Q1的导通与关闭，实现4.5V到12V电压转换电路(2-2)的12V电压对极性电容C10的充电控制的具体过程为：

步骤a1、微控制器模块(1)中微控制器芯片MSP430F149的第15引脚的控制信号经过第二光耦隔离电路(4-3)输出到三极管Q2的基极；

步骤a2、三极管Q2导通，驱动器芯片TPS2812P的第7引脚输出控制信号到场效应管Q1的栅极；

步骤a3、场效应管Q1导通，实现4.5V到12V电压转换电路(2-2)的12V电压对极性电容C10的充电控制；

其中，所述微控制器模块(1)通过控制场效应管Q3的导通与关闭，实现极性电容C10的放电控制的具体过程为：

步骤b1、微控制器模块(1)中微控制器芯片MSP430F149的第38引脚的控制信号经过第三光耦隔离电路(4-4)输出到三极管Q5的基极；

步骤b2、三极管Q5导通，驱动器芯片TPS2812P的第5引脚输出控制信号到场效应管Q3的栅极；

步骤b3、场效应管Q3导通，实现对极性电容C10的放电控制；

其中，所述微控制器模块(1)通过电压比较器U6B实现对极性电容C10充电电压的闭环控制的具体过程为：

步骤c1、电压驱动电路(4-1)中分压电阻R4和R18之间的电压通过电压比较器U6B与12V到3.3V电压转换电路(2-4)的输出端3.3V电压进行比较；

步骤c2、电压比较器U6B的输出引脚输出控制信号到三极管Q4的基极；

步骤c3、三极管Q4导通，驱动器芯片TPS2812P的第7引脚输出控制信号到场效应管Q1的栅极；

步骤c4、场效应管Q1导通，实现4.5V到12V电压转换电路(2-2)的12V电压对极性电容C10的充电电压的闭环控制。

9.按照权利要求6所述的方法，其特征在于：步骤四中所述微控制器模块(1)控制模拟触电电压电路(4)输出脉冲模拟触电电压到触摸球抽屉(8)中的两个触摸球(9)上的具体过程为：微控制器模块(1)通过控制场效应管Q1的导通与关闭，实现4.5V到12V电压转换电路(2-2)的12V电压对极性电容C10的充电控制；微控制器模块(1)通过控制场效应管Q3的导通与关闭，实现极性电容C10的放电控制；微控制器模块(1)通过调节场效应管Q1的导通与关闭时间，实现对极性电容C10的充电时间的调节，并通过调节场效应管Q3的导通与关闭时间，实现对极性电容C10的放电时间的调节，使极性电容C10在触摸球(9)上的放电表现为间断性脉冲；同时，微控制器模块(1)通过电压比较器U6B实现对极性电容C10充电电压的闭环控制；

其中，所述微控制器模块(1)通过控制场效应管Q1的导通与关闭，实现4.5V到12V电压转换电路(2-2)的12V电压对极性电容C10的充电控制的具体过程为：

步骤a1、微控制器模块(1)中微控制器芯片MSP430F149的第15引脚的控制信号经过第二光耦隔离电路(4-3)输出到三极管Q2的基极；

步骤a2、三极管Q2导通，驱动器芯片TPS2812P的第7引脚输出控制信号到场效应管Q1的栅极；

步骤a3、场效应管Q1导通，实现4.5V到12V电压转换电路(2-2)的12V电压对极性电容C10的充电控制；

其中，所述微控制器模块(1)通过控制场效应管Q3的导通与关闭，实现极性电容C10的放电控制的具体过程为：

步骤b1、微控制器模块(1)中微控制器芯片MSP430F149的第38引脚的控制信号经过第三光耦隔离电路(4-4)输出到三极管Q5的基极；

步骤b2、三极管Q5导通，驱动器芯片TPS2812P的第5引脚输出控制信号到场效应管Q3的栅极；

步骤b3、场效应管Q3导通，实现对极性电容C10的放电控制；

其中，所述微控制器模块(1)通过电压比较器U6B实现对极性电容C10充电电压的闭环控制的具体过程为：

步骤c1、电压驱动电路(4-1)中分压电阻R4和R18之间的电压通过电压比较器U6B与12V到3.3V电压转换电路(2-4)的输出端3.3V电压进行比较；

步骤c2、电压比较器U6B的输出引脚输出控制信号到三极管Q4的基极；

步骤c3、三极管Q4导通，驱动器芯片TPS2812P的第7引脚输出控制信号到场效应管Q1的栅极；

步骤c4、场效应管Q1导通，实现4.5V到12V电压转换电路(2-2)的12V电压对极性电容C10的充电电压的闭环控制。

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