CN110927473A - 一种验电放电棒 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种验电放电棒。一种验电放电棒，包括放电接头、连接杆和操作端，所述放电接头通过所述连接杆连接所述操作端，所述放电接头处设有采集放电数据的电压采样电路和发射放电数据的无线发射模块，所述电压采样电路与所述无线发射模块电性连接，所述操作端设有无线接收模块、第一单片机处理模块和显示屏，所述无线发射模块与所述无线接收模块通信连接，所述第一单片机处理模块处理所述无线接收模块接收到的数据并通过所述显示屏显示。

Description

一种验电放电棒

技术领域

本发明涉及电容电压测试领域，更具体地，涉及一种验电放电棒。

背景技术

放电棒，用于室外各项高压试验中，对试品上积累的电荷进行释放，确保 人身安全，是高压相关实验前必不可少的工具。在日常试验过程中，试验人员 在对电容器组进行试验之前，需使用高压放电棒对电容器组逐个多次放电，特 别是在电容器组故障后(此时残余电荷可能较多)进行检查性试验时对放电的 可靠性要求更高。现有的放电棒，无法定量判断出被放电设备残余电荷，在进 行多次放电后，还需要使用万用表、放电笔等放电工具来确保完全放电。目前 技术手段，多次放电后，无法定量、直观观察放电结果；无法判断放电是否完 全，操作比较复杂，存在安全隐患。

发明内容

本发明为克服上述背景技术中所述的多次放电后，无法定量、直观观察放 电结果；无法判断放电是否完全，操作比较复杂，存在安全隐患的问题，提供 一种验电放电棒。本发明通过在传统放电棒内嵌入电压采样电路，在放电的同 时进行电压采样，实时监测放电对象残余电荷，通过无线数据传输和显示屏能 够直观观察放电结果，操作简便，有效杜绝安全隐患。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种验电放电棒，包括 放电接头、连接杆和操作端，所述放电接头通过所述连接杆连接所述操作端， 所述放电接头处设有采集放电数据的电压采样电路和发射放电数据的无线发射 模块，所述电压采样电路与所述无线发射模块电性连接，所述操作端设有无线 接收模块、第一单片机处理模块和显示屏，所述无线发射模块与所述无线接收 模块通信连接，所述第一单片机处理模块处理所述无线接收模块接收到的数据 并通过所述显示屏显示。这样，放电接头用于测试点的放电，同时电压采样电 路进行实时电压数据采样，通过无线发射模块将电压数据发送给无线接收模块， 无线接收模块将接收到的数据通过第一单片机处理模块处理之后再通过显示屏显示，使操作人员实时监控到测试对象的残余电荷，操作简便，有效杜绝安全 隐患。

进一步的，所述连接杆为伸缩式连接杆。这样，使的整个验电放电棒长度 可调，适应不同的测试情况。

进一步的，所述放电接头的外壁开有用于接地线接地的第一圆孔。这样， 放电接头内的接地线总线从第一圆孔引出接地。

优选的，所述无线发射模块为2.4G无线发射模块，所述无线接收模块为 2.4G无线接收模块。本发明因为需要在测试时，实时监控被测点剩余电压的情 况，对电流、电压的同步采样的同步精度直接影响了测量结果的精确度，这是 实现多通道无线测量的关键技术，实现时间同步的方法主要有：1、利用GPS或 北斗卫星授时，但价格很高，特殊环境下GPS的信号无法保障。2、利用高精恒 温晶振，达到精确守时的功能，但成本高，且持续时间不长，只能保持几个小 时。3、利用无线模块，实现时间同步。通过技术对比，采用2.4G无线同步技术效果最优，通过互相校时的方法达到时间同步，同时将无线传输和无线同步 合二为一，既保证了同步采集，也可以将采集数据通过无线方式传输出来。

进一步的，所述电压采样电路包括霍尔隔离变换输出模块、阻抗变换模块、 低通滤波模块、第二单片机处理模块和用于与测试点接触的测试触头模块，所 述测试触头模块的输出端与所述霍尔隔离变换输出模块的输入端电性连接，所 述霍尔隔离变换输出模块的输出端与所述阻抗变换模块输入端电性连接，所述 阻抗变换模块的输出端与所述低通滤波模块的输入端电性连接，所述低通滤波 模块的输出端与所述第二单片机处理模块的输入端电性连接，所述第二单片机 处理模块的输出端与所述无线发射模块的输入端连接。

进一步的，所述测试触头模块包括导电触头、精密电阻RF和霍尔传感器， 所述导电触头一端用于连接测试点、另一端与所述霍尔传感器的IP+接口连接， 所述精密电阻RF一端与所述霍尔传感器的IP-接口电性连接、另一端接地。

进一步的，所述霍尔隔离变化输出模块包括电容C1、电容C2、电阻R3、 电阻R5、电阻R6和稳压电阻D1，所述电容C1一端与所述霍尔传感器的GND接 口电性连接、另一端与所述霍尔传感器的VCC接口电性连接，所述霍尔传感器 的VOUT接口与所述电容C2一端、稳压电阻D1的一端、电阻R6的一端同时电 性连接，所述电容C2的另一端接地，所述稳压电阻D1另一端与所述电阻R3的 一端电性连接，所述电阻R3的另一端接地，所述电阻R6的另一端与所述阻抗 变换模块和电阻R5的一端同时电性连接，所述电阻R5的另一端接地。

进一步的，所述阻抗变换模块包括三极管和电容C4，所述三极管的集电极 与所述电阻R6和电阻R5的一端同时电性连接，所述三极管的基极与所述电容 C4的一端电性连接，所述三极管的发射极与所述低通滤波电路电性连接，所述 电容C4的另一端接地。

进一步的，所述低通滤波模块包括电阻R4、电容C3、稳压电阻D2和电阻 R7，所述电阻R4一端与所述三极管的发射极电性连接，所述R4电阻的另一端 同时与所述电容C3的一端、稳压电阻D2的一端、输出处理模块电性连接，所 述电容C3的另一端接地，所述稳压电阻D2的另一端与所述电阻R7的一端电性 连接，所述电阻R7的另一端接地。

进一步的，所述低通滤波电路与所述第二单片机处理模块的ADC引脚电性 连接，所述无线发射模块与所述第二单片机处理模块通过SPI接口连接。

整个工作过程中，首先通过导电触头与被测电容器组的测试点接触连接， 电压同时流向霍尔传感器和精密电阻，电流流向精密电阻一端，精密电阻另一 端接地，电流同时流向霍尔传感器进行隔离变换输出，之后经过阻抗变换电路 进行阻抗变换，再通过低通滤波电路进行采样电流信号的稳定，之后到单片机 进行数据的识别、存储，通过无线发射模块发射至操作端的无线接收模块，无 线接收模块再通过操作端的单片机第二单片机处理模块将电流数据读取，再通 过显示屏显示，使操作者实时地观察到被测点剩余电压的情况。其原理是基于 放电触头接触放电对象放电过程中，由于流过精密电阻RF的电流IR与流过霍 尔传感器的电流IH一致的，则被放电对象剩余电压U＝IR*RF＝IH*RF,所以通过 对霍尔传感器初级进行采样计算即可得出被放对象的剩余电压。整个装置中的 共同接地线穿过第一圆孔引出接地。

与现有技术相比，有益效果是：

1.通过电压采样电路在放电的同时进行电压采样，实时监测放电对象残余 电荷，通过无线数据传输和显示屏能够使操作者实时地观察到被测点剩余电压 的情况，操作简便，有效杜绝安全隐患。

附图说明

图1是本发明整体结构示意图。

图2是本发明中放电接头的结构方框图。

图3是本发明中电压采样电路的电路原理图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实 施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于 本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。 附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体 描述：

本实施例提供一种验电放电棒。如图1所示，为一种验电放电棒，包括放 电接头1、连接杆2和操作端3，放电接头1通过连接杆2连接操作端3，放电 接头1处设有采集放电数据的电压采样电路和发射放电数据的无线发射模块 (位于图中6的位置的内部，结构未画出)，电压采样电路与无线发射模块电 性连接，操作端3设有无线接收模块4(位于图中该处位置的内部，具体结构 未画出)、第一单片机处理模块和显示屏5，无线发射模块与无线接收模块4 通信连接，第一单片机处理模块处理无线接收模块4接收到的数据并通过显示 屏5显示。

本实施例中，连接杆2为伸缩式连接杆2。所述放电接头的外壁开有用于 接地线接地的第一圆孔6。

本实施例中，无线发射模块为2.4G无线发射模块，无线接收模块4为2.4G 无线接收模块。

如图2和图3所示，放电接头1包括霍尔隔离变换输出模块、阻抗变换模 块、低通滤波模块、第二单片机处理模块和用于与测试点接触的测试触头模块， 测试触头模块的输出端与霍尔隔离变换输出模块的输入端电性连接，霍尔隔离 变换输出模块的输出端与阻抗变换模块输入端电性连接，阻抗变换模块的输出 端与低通滤波模块的输入端电性连接，低通滤波模块的输出端与第二单片机处 理模块的输入端电性连接，第二单片机处理模块的输出端与无线发射模块的输 入端连接。测试触头模块包括导电触头TC、精密电阻RF和霍尔传感器U1，导 电触头TC一端用于连接测试点、另一端与霍尔传感器U1的IP+接口连接，精密电阻RF一端与霍尔传感器U1的IP-电性连接、另一端接地。霍尔隔离变换 输出模块包括电容C1、电容C2、电阻R3、电阻R5、电阻R6和稳压电阻D1， 电容C1一端与霍尔传感器U1的GND接口电性连接、另一端与霍尔传感器U1的 VCC接口电性连接，霍尔传感器U1的VOUT接口与电容C2一端、稳压电阻D1 的一端、电阻R6的一端同时电性连接，电容C2的另一端接地，稳压电阻D1另 一端与电阻R3的一端电性连接，电阻R3的另一端接地，电阻R6的另一端与阻 抗变换模块和电阻R5的一端同时电性连接，电阻R5的另一端接地。阻抗变换 模块包括三极管和电容C4，三极管的集电极与电阻R6和电阻R5的一端同时电 性连接，三极管的基极与电容C4的一端电性连接，三极管的发射极与低通滤波 电路电性连接，电容C4的另一端接地。低通滤波模块包括电阻R4、电容C3、 稳压电阻D2和电阻R7，电阻R4一端与三极管的发射极电性连接，R4电阻的另 一端同时与电容C3的一端、稳压电阻D2的一端、输出处理模块电性连接，电 容C3的另一端接地，稳压电阻D2的另一端与电阻R7的一端电性连接，电阻 R7的另一端接地。所述低通滤波电路与所述第二单片机处理模块的ADC引脚电 性连接，所述无线发射模块与所述第二单片机处理模块通过SPI接口连接。

整个工作过程中，首先通过导电触头TC与被测电容器组的测试点接触连 接，电压同时流向霍尔传感器U1和精密电阻，流向霍尔传感器U1进行隔离变 换输出，之后经过阻抗变换电路进行阻抗变换，再通过低通滤波电路进行采样 电流信号的稳定，之后到单片机进行数据的识别、存储，通过无线发射模块发 射至操作端3的无线接收模块4，无线接收模块4再通过操作端3的单片机第 二单片机处理模块将电流数据读取，再通过显示屏5显示，使操作者实时地观 察到被测点剩余电压的情况。其原理是基于放电触头接触放电对象放电过程中， 由于流过精密电阻RF的电流IR与流过霍尔传感器U1的电流IH一致的，则被 放电对象剩余电压U＝IR*RF＝IH*RF,所以通过对霍尔传感器U1初级进行采样计 算即可得出被放对象的剩余电压。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并 非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述 说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有 的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替 换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种验电放电棒，包括放电接头、连接杆和操作端，所述放电接头通过所述连接杆连接所述操作端，其特征在于：所述放电接头处设有采集放电数据的电压采样电路和发射放电数据的无线发射模块，所述电压采样电路与所述无线发射模块电性连接，所述操作端设有无线接收模块、第一单片机处理模块和显示屏，所述无线发射模块与所述无线接收模块通信连接，所述第一单片机处理模块处理所述无线接收模块接收到的数据并通过所述显示屏显示。

2.根据权利要求1所述的验电放电棒，其特征在于：所述连接杆为伸缩式连接杆。

3.根据权利要求1所述的验电放电棒，其特征在于：所述无线发射模块为2.4G无线发射模块，所述无线接收模块为2.4G无线接收模块。

4.根据权利要求1所述的验电放电棒，其特征在于：所述放电接头的外壁开有用于接地线接地的第一圆孔。

5.根据权利要求1所述的验电放电棒，其特征在于：所述电压采样电路包括霍尔隔离变换输出模块、阻抗变换模块、低通滤波模块、第二单片机处理模块和用于与测试点接触的测试触头模块，所述测试触头模块的输出端与所述霍尔隔离变换输出模块的输入端电性连接，所述霍尔隔离变换输出模块的输出端与所述阻抗变换模块输入端电性连接，所述阻抗变换模块的输出端与所述低通滤波模块的输入端电性连接，所述低通滤波模块的输出端与所述第二单片机处理模块的输入端电性连接，所述第二单片机处理模块的输出端与所述无线发射模块的输入端连接。

6.根据权利要求5所述的验电放电棒，其特征在于：所述测试触头模块包括导电触头、精密电阻RF和霍尔传感器，所述导电触头一端与所述霍尔传感器的IP+接口连接，所述精密电阻RF一端与所述霍尔传感器的IP-接口电性连接、另一端接地。

7.根据权利要求6所述的验电放电棒，其特征在于：所述霍尔隔离变换输出模块包括电容C1、电容C2、电阻R3、电阻R5、电阻R6和稳压电阻D1，所述电容C1一端与所述霍尔传感器的GND接口电性连接、另一端与所述霍尔传感器的VCC接口电性连接，所述霍尔传感器的VOUT接口与所述电容C2一端、稳压电阻D1的一端、电阻R6的一端同时电性连接，所述电容C2的另一端接地，所述稳压电阻D1另一端与所述电阻R3的一端电性连接，所述电阻R3的另一端接地，所述电阻R6的另一端与所述阻抗变换模块和电阻R5的一端同时电性连接，所述电阻R5的另一端接地。

8.根据权利要求7所述的验电放电棒，其特征在于：所述阻抗变换模块包括三极管和电容C4，所述三极管的集电极与所述电阻R6和电阻R5的一端同时电性连接，所述三极管的基极与所述电容C4的一端电性连接，所述三极管的发射极与所述低通滤波电路电性连接，所述电容C4的另一端接地。

9.根据权利要求8所述的验电放电棒，其特征在于：所述低通滤波模块包括电阻R4、电容C3、稳压电阻D2和电阻R7，所述电阻R4一端与所述三极管的发射极电性连接，所述R4电阻的另一端同时与所述电容C3的一端、稳压电阻D2的一端、输出处理模块电性连接，所述电容C3的另一端接地，所述稳压电阻D2的另一端与所述电阻R7的一端电性连接，所述电阻R7的另一端接地。

10.根据权利要求5至9任一所述的验电放电棒，其特征在于：所述低通滤波电路与所述第二单片机处理模块的ADC引脚电性连接，所述无线发射模块与所述第二单片机处理模块通过SPI接口连接。

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