CN112305300B - 一种电压检测传感器及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电压检测传感器及系统，涉及电压检测技术领域，该电压传感器包括传感器主体用于对被测器件进行检测，以获得被测器件的电压信号；充电电路用于根据电压信号驱动发光电路发光；发光电路用于将电压信号转换成光信号。该系统包括电压检测传感器、信号处理板以及计算机，发光电路的输出端与信号处理板的输入端连接，信号处理板的输出端与计算机的输入端连接。本发明的有益效果是：该电压检测传感器的结构简单，降低了功率器件的检测成本；该系统能够准确测算被测器件的电压值，并根据电压值来判断被测器件的状态，而且结构简单，大大降低检测成本。

Description

一种电压检测传感器及系统

技术领域

本发明涉及电压检测技术领域，尤其是涉及一种电压检测传感器及系统。

背景技术

在现有的高压雷电波的测试系统中，通常需要使用半导体器件续流装置作为整形电路，从而获得所需的雷电波形。在测试过程中，由于半导体器件发生部分失效，会进一步引发其他器件的电压应力增大，从而引起大部分器件失效，造成用户损失发生进一步的扩大。因此，在应用过程中需要检测半导体器件的工作状态，从而及时发现损坏的半导体器件并停机维护，防止损失范围进一步扩大。

目前，检测半导体器件的工作状态一般电压传感器来检测半导体器件的电压是否正常。但是，现有的电压传感器结构复杂，导致检测成本高昂；而且使用现有的电压传感器进行检测，就需要搭配A/D转换系统和数字处理芯片来对信号进行处理，使得检测方案复杂而难以实现。

发明内容

本发明正是基于上述技术问题，提出了一种电压检测传感器及系统，以提供一种结构更加简单的电压检测传感器以及一种电压检测系统，从根本上解决现有的半导体器件检测系统结构复杂、检测成本高的问题。

有鉴于此，本发明提出一种电压检测传感器，包括传感器主体、充电电路以及发光电路，其中：

所述传感器主体用于对被测器件进行检测，以获得被测器件的电压信号；

所述充电电路用于根据所述电压信号驱动所述发光电路发光；

所述发光电路用于将所述电压信号转换成光信号。

本发明的有益效果是：通过所述传感器主体可以获取到被测器件两端的电压信号，充电电路则根据所述电压信号驱动所述发光电路发光，以将电压信号转换成光信号；本发明提供的电压检测传感器通过将电压信号转换成光信号以对被测器件进行检测，不仅使得该电压检测传感器的结构更加简单，而且也无需搭配A/D转换系统和数字处理芯片使用，大幅降低了功率器件状态的检测成本。

进一步，所述充电电路包括电阻R1、电容C1、二极管D1以及电容C2，其中：

所述传感器主体的第一检测端与所述电阻R1的第一端连接，所述电阻R1的第二端与所述电容C1的第一端连接，所述电容C1的第二端与所述二极管D1的阳极连接，所述二极管D1的阴极与所述电容C2的第一端连接，所述电容C2的第二端与所述传感器主体的第二检测端连接；且所述电容C2的第一端以及第二端分别与所述发光电路的输入端连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过所述电阻R1、所述电容C1、所述电容C2以及所述二极管D1构成的充电电路，当被测器件的两端存在电压的时候，会给所述电容C1以及所述电容C2进行充电，所述二极管D1保持所述电容C2的能量储存，所述电容C2则驱动所述发光电路发光。通过该电路结构设计，能够将被测器件的两端的电压转换成驱动所述发光电路发光的电压，以将电压信号转换成光信号，使得电压检测传感器的结构更加简单。

进一步，所述充电电路还包括二极管D2，所述二极管D2的阳极与所述电容C2的第二端连接，所述二极管D2的阴极与所述电容C2的第一端连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过所述二极管D2，能够在所述电压检测传感器承受反向电压时，对所述电容C2以及所述发光电路起到保护作用，避免其发生损坏。

进一步，所述充电电路还包括二极管D3，所述二极管D3的阳极与所述电容C2的第一端连接，所述二极管D3的阴极与所述发光电路的输入端连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过所述二极管D3能够在所述电压检测传感器承受反向电压时，对所述发光电路起到保护作用，防止其发生损坏。

进一步，所述发光电路包括恒流发光电路。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过该恒流发光电路，可以使得所述电容C2上存储的电压与所述恒流发光电路的发光时间成正比，以根据所述恒流发光电路的光信号的发光时间来确认电压信号。

为解决上述技术问题，本发明还提出一种电压检测系统，包括至少一个如上述实施例任一项所述的电压检测传感器；信号处理板；以及计算机，所述电压检测传感器的发光电路的输出端与所述信号处理板的输入端连接，所述信号处理板的输出端与所述计算机的输入端连接，其中：

所述信号处理板用于根据所述发光电路输出的光信号确定被测器件上的电压值；

所述计算机用于根据所述电压值判断被测器件的状态是否异常。

本发明的有益效果是：通过所述信号处理板，能根据所述光信号能够准确获得被测器件的电压值，并且将处理得到的电压值传输至计算机中进行被测器件状态异常判断并显示，该系统不仅能够准确测算被测器件的电压值，并根据电压值来判断被测器件的状态；而且系统结构简单，大大降低了检测成本。

进一步，所述信号处理板包括：

检测单元，用于根据所述光信号的发光时间来确定所述被测器件上的电压值；

通信单元，用于将所述被测器件上的电压值传输至所述计算机中。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过计算所述光信号的发光时间能够准确地确定所述被测器件上的电压值，并将该电压值传输至所述计算机中。

进一步，还包括与所述信号处理板的复位端连接的干扰复位器，所述干扰复位器设置成，当有干扰信号时，延迟产生复位信号提供给所述信号处理板，以使所述信号处理板复位。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过该干扰复位器延迟产生复位信号对所述信号处理板进行复位，使得所述信号处理板能够排除干扰信号的影响，准确地采集到所述光信号，并对该光信号进行处理。

进一步，所述干扰复位器包括单稳态电路、三极管Q、电阻R2以及电容C3，其中：

所述单稳态电路的输出端与所述三极管Q的基极连接，所述三极管Q的发射极接地，所述三极管Q的集电极与所述电阻R2的第一端连接，所述电阻R2的第二端分别与所述信号处理板的复位端口以及供电电压连接；所述电容C3的第一端与所述三极管Q的发射极连接，所述电容C3的第二端与所述电阻R2的第二端连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过该干扰复位器，能够产生一个复位信号，以排除电磁干扰对信号处理板的影响，使得所述信号处理板能够正确采集到信号以及对信号进行处理。

进一步，所述干扰复位器还包括电阻R3，所述电阻R3的第一端与所述供电电压连接，所述电阻R3的第二端与所述电阻R2的第二端连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过所述电阻R3，起到限流作用。

附图说明

通过结合附图阅读下文示例性实施例的详细描述可更好地理解本公开的范围。其中所包括的附图是：

图1示出了本发明实施例提出的一种电压检测传感器的结构示意图；

图2示出了本发明实施例提出的一种电压检测传感器的电路连接示意图一；

图3示出了本发明实施例提出的一种电压检测传感器的电路连接示意图二；

图4示出了本发明实施例提出的一种电压检测传感器的电路连接示意图三；

图5示出了本发明实施例提出的一种电压检测系统的结构示意图一；

图6示出了本发明实施例提出的一种电压检测系统的结构示意图二；

图7示出了本发明实施例提出的一种电压检测系统的信号采集及处理的逻辑示意图；

图8示出了本发明实施例提出的一种电压检测系统的干扰复位器的结构示意图一；

图9示出了本发明实施例提出的一种电压检测系统的干扰复位器的结构示意图二；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、传感器主体，2、充电电路，3、发光电路，4、第一检测端，5、第二检测端，6、电压检测传感器，7、信号处理板，8、计算机，9、干扰复位器。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方法，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

实施例一

图1示出了根据本发明实施例提供的一种电压检测传感器的结构连接示意图。如图1所示，本实施例中，一种电压检测传感器，包括传感器主体1、充电电路2以及发光电路3，其中：

所述传感器主体1用于对被测器件进行检测，以获得被测器件的电压信号；

所述充电电路2用于根据所述电压信号驱动所述发光电路发光；

所述发光电路3用于将所述电压信号转换成光信号。

在该技术方案中，所述传感器主体1通过与被测器件接触，以获得被测器件的电压信号，所述充电电路2则接收该电压信号，并将该电压信号转换成能够驱动所述发光电路3进行发光的电压，从而实现将被测器件的电压信号转换成光信号，以根据光信号对被测器件的电压进行检测。

图2示出了根据本发明实施例提供的一种电压检测传感器的电路连接示意图一

如图2所示，在上述技术方案中，所述充电电路2包括电阻R1、电容C1、二极管D1以及电容C2，其中：

所述传感器主体1的第一检测端4与所述电阻R1的第一端连接，所述电阻R1的第二端与所述电容C1的第一端连接，所述电容C1的第二端与所述二极管D1的阳极连接，所述二极管D1的阴极与所述电容C2的第一端连接，所述电容C2的第二端与所述传感器主体1的第二检测端5连接；且所述电容C2的第一端以及第二端分别与所述发光电路3的输入端连接。

在雷电波测试系统运行时，半导体器件的两端会承受一个雷电波电压，如果出现失效，则不会分得电压。因此，对雷电波系统中的半导体器件进行电压检测，即可判断该半导体器件是否失效。

值得说明的是，为了对本发明的技术方案进行充分说明，本发明仅以半导体器件的检测进行举例说明，但本发明所述的被测器件包括但不限于半导体器件。

在该技术方案中，所述第一检测端4以及所述第二检测端5分别安装在被测器件的两端，以获得被测器件的电压信号。其中，所述传感器主体1包括金属或导线等可以通过接触获得电压信号的材料。

例如，在对二极管的电压进行检测时，所述第一检测端4安装在二极管的阳极上，所述第二检测端5则安装在该电极管的阴极上。在二极管两端产生雷电波电压时，会有电流给所述电容C1以及所述电容C2进行充电，而所述二极管D1可以保持所述电容C2的电压储存，即所述电阻R1、所述电容C1、所述电容C2以及所述二极管D1构成了一个电源，以驱动所述发光电路发光。

其中，所述电容C1优选为高压电容器，通过合理配置所述电容C1以及所述电容C2的电容比值，可以通过所述电容C2驱动所述发光电路发光，从而将被测器件两端的电压信号转换成光信号。

在上述技术方案中，所述发光电路3包括恒流发光电路。

由于恒流发光电路的发光时间与所述电容C2上存储的电压成正比，因此，通过对所述恒流发光电路的发光时间进行测算，即可获得被测器件两端的电压值。

图3示出了根据本发明实施例提出的一种电压检测传感器的电路连接示意图二。

如图3所示，在上述技术方案中，所述充电电路还包括二极管D2，所述二极管D2的阳极与所述电容C2的第二端连接，所述二极管D2的阴极与所述电容C2的第一端连接。

在该技术方案中，通过在所述电容C2上并联一个二极管D2，可以防止在半导体器件的两端承受反向电压时，保护所述电容C2以及所述发光电路不受损伤。

图4示出了根据本发明实施例提出的一种电压检测传感器的电路连接示意图三。

如图4所示，在上述技术方案中，所述充电电路还包括二极管D3，所述二极管D3的阳极与所述电容C2的第一端连接，所述二极管D3的阴极与所述发光电路3的输入端连接。

在该技术方案中，通过串联一个二极管D3，可以防止在半导体器件的两端承受反向电压时，损坏所述发光电路。

实施例二

图5示出了根据本发明实施例提出的一种电压检测系统的结构示意图一。如图5所示，本实施例提出一种电压检测系统包括至少一个如上述实施例任一项所述的电压检测传感器6、信号处理板7和计算机8，所述电压检测传感器6的发光电路3的输出端与所述信号处理板7的输入端连接，所述信号处理板7的输出端与所述计算机8的输入端连接，其中：

所述信号处理板7用于根据所述发光电路输出的光信号确定被测器件上的电压值；

所述计算机8用于根据所述电压值判断被测器件的状态是否异常。

在该技术方案中，所述发光电路3的输出端与所述信号处理板7的输入端连接，其中，该连接方式为通过光纤连接。所述信号处理板7接收所述电压检测传感器6发送的光信号，并将该光信号转换成数字信号，以获得被测器件的电压值，进而通过将该电压值发送至所述计算机中，所述计算机8则根据所述电压值判断被测器件的状态是否异常，以供工作人员及时对损坏的功率器件进行更换。

在上述技术方案中，所述信号处理板7包括：

检测单元，用于根据所述光信号的发光时间来确定所述被测器件上的电压值；

通信单元，用于将所述被测器件的电压值传输至所述计算机中。

在该技术方案中，由于所述电压检测传感器6将被测器件两端的电压信号转换成了光信号，而且该电压信号与该光信号的发光时间的长短成正比，因此，通过测算所述发光电路的发光时间，即可准确测算出被测器件两端的电压信号以获得所述电压值；进而通过所述通信单元将所述电压值传输至所述计算机8中，其中，所述通信单元通过通信光纤与所述计算机进行通信连接。

实施例三

图6示出了根据本发明实施例提出的一种电压检测系统的结构示意图二。如图6所示，在上述实施例二的基础上，本实施例中，还包括与所述信号处理板7的复位端连接的干扰复位器9，所述干扰复位器9设置成，当有干扰信号时，延迟产生复位信号提供给所述信号处理板7，以使所述信号处理板7复位。

由于在雷电波发生时，通常会产生电磁干扰，导致周边的模拟信号失真或是导致数字处理单元不能正确运行，从而得出错误的结果。

因此，为了能够使得所述信号处理板7能够正确采集到所述光信号以及能够对所述光信号进行处理，设置了所述干扰复位器9用于在干扰信号产生时，延迟一定时间向所述信号处理板7提供复位信号，从而对所述信号处理板7进行复位，以排除电磁干扰，使得所述信号处理板7能够准确采集到所述光信号并对该光信号进行处理。

图7示出了根据本发明实施例提供的一种电压检测系统的信号采集及处理的逻辑示意图。

如图7所示，在雷电波放电时，产生电磁干扰信号，此时所述干扰复位器9接收到雷电波放电时产生的电磁干扰信号，则在延迟一定时间后产生复位信号。在该复位信号结束后，所述信号处理板7开始进行光信号的采样及对该光信号进行解析处理。因此，通过所述干扰复位器9能够排除电磁干扰信号对所述信号处理板7造成的干扰，使得其能够正确采集到电压检测传感器发送的光信号。

图8示出了根据本发明实施例提供的一种电压检测系统的干扰复位器的结构示意图一。

如图8所示，所述干扰复位器9包括单稳态电路、三极管Q、电阻R2以及电容C3，其中：

所述单稳态电路的输出端与所述三极管Q的基极连接，所述三极管Q的发射极接地，所述三极管Q的集电极与所述电阻R2的第一端连接，所述电阻R2的第二端分别与所述信号处理板7的复位端口以及供电电压连接；所述电容C3的第一端与所述三极管Q的发射极连接，所述电容C3的第二端与所述电阻R2的第二端连接。

在该技术方案中，雷电波产生的电磁干扰脉冲作为所述单稳态电路的输入信号，在外加脉冲的作用下，所述单稳态电路可以从一个稳定状态翻转到一个暂稳态。进而通过所述三极管Q、所述电阻R2以及所述电容C3延时一定时间产生一个复位信号，从而对所述信号处理板7进行复位，以排除电磁干扰的影响。

值得说明的是，所述电阻R2作为上拉电阻，以提高输出的高电平的值，同时也起限流作用。

图9示出了根据本发明实施例提供的一种电压检测系统的干扰复位器的结构示意图二。

如图9所示，在上述技术方案中，所述干扰复位器9还包括电阻R3，所述电阻R3的第一端与所述供电电压连接，所述电阻R3的第二端与所述电阻R2的第二端连接。

在该技术方案中，通过所述电阻R3，起到限流作用，以对电路结构进行保护。

以上结合附图详细说明了本发明的技术方案，考虑到相关技术中，现有的电压传感器对半导体器件的电压进行检测，需要搭配A/D转换系统和数字处理芯片进行使用，导致成本极其高昂。本发明提供一种电压检测传感器及系统，通过将半导体器件的电压信号转换为光信号，进行根据光信号来获得半导体器件的电压信号的数值，以判断半导体器件的工作状态，从根本上解决了现有的半导体器件状态检测方案的不足。

虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (8)

1.一种电压检测传感器，其特征在于，包括传感器主体、充电电路以及发光电路，其中：

所述传感器主体用于对被测器件进行检测，以获得被测器件的电压信号，其中在雷电波测试系统中，所述被测器件的两端会承受一个雷电波电压；

所述充电电路用于根据所述电压信号驱动发光电路发光；

所述发光电路用于将所述电压信号转换成光信号；

所述发光电路包括恒流发光电路；

所述发光电路的输出端通过光纤与信号处理板的输入端连接，其中所述信号处理板通过对所述恒流发光电路的发光时间进行测算，即可获得被测器件两端的电压值；

所述充电电路包括电阻R1、电容C1、二极管D1以及电容C2，其中：

所述传感器主体的第一检测端与所述电阻R1的第一端连接，所述电阻R1的第二端与所述电容C1的第一端连接，所述电容C1的第二端与所述二极管D1的阳极连接，所述二极管D1的阴极与所述电容C2的第一端连接，所述电容C2的第二端与所述传感器主体的第二检测端连接；且所述电容C2的第一端以及第二端分别与所述发光电路的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的电压检测传感器，其特征在于，所述充电电路还包括二极管D2，所述二极管D2的阳极与所述电容C2的第二端连接，所述二极管D2的阴极与所述电容C2的第一端连接。

3.根据权利要求2所述的电压检测传感器，其特征在于，所述充电电路还包括二极管D3，所述二极管D3的阳极与所述电容C2的第一端连接，所述二极管D3的阴极与所述发光电路的输入端连接。

4.一种电压检测系统，其特征在于，包括：

至少一个如权利要求1至3任一项所述的电压检测传感器；

信号处理板；以及

计算机，所述电压检测传感器的发光电路的输出端与所述信号处理板的输入端连接，所述信号处理板的输出端与所述计算机的输入端连接，

其中：

所述信号处理板用于根据所述发光电路输出的光信号确定被测器件上的电压值；

所述计算机用于根据所述电压值判断被测器件的状态是否异常。

5.根据权利要求4所述的电压检测系统，其特征在于，所述信号处理板包括：

检测单元，用于根据所述光信号的发光时间来确定所述被测器件上的电压值；

通信单元，用于将所述被测器件上的电压值传输至所述计算机中。

6.根据权利要求4所述的电压检测系统，其特征在于，还包括与所述信号处理板的复位端连接的干扰复位器，所述干扰复位器设置成，当有干扰信号时，延迟产生复位信号提供给所述信号处理板，以使所述信号处理板复位。

7.根据权利要求6所述的电压检测系统，其特征在于，所述干扰复位器包括单稳态电路、三极管Q、电阻R2以及电容C3，其中：

所述单稳态电路的输出端与所述三极管Q的基极连接，所述三极管Q的发射极接地，所述三极管Q的集电极与所述电阻R2的第一端连接，所述电阻R2的第二端分别与所述信号处理板的复位端口以及供电电压连接；所述电容C3的第一端与所述三极管Q的发射极连接，所述电容C3的第二端与所述电阻R2的第二端连接。

8.根据权利要求7所述的电压检测系统，其特征在于，所述干扰复位器还包括电阻R3，所述电阻R3的第一端与所述供电电压连接，所述电阻R3的第二端与所述电阻R2的第二端连接。