CN202305642U - 地线带电检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种热水器的地线带电检测装置，属于电路安全技术领域。该装置包括检测电路以及接地放大电路；检测电路具有跨接在电源之间的变压器初级线圈和与之串联且受控于微处理器的继电器触点开关，变压器的次级线圈构成的检测回路上分别引出接至热水器内胆和挂架的检测端；检测电路通过串联在检测回路上的光耦器件与接地放大电路耦合连接；接地放大电路具有接地回路，接地回路的信号通过同相比例运算放大电路输出到微处理器。本实用新型只要和地线连接即可通过电势差的值判定是否漏电，可以可靠屏蔽由于湿度等原因造成的假信号；具有“自检”模式，从而可以保证检测电路有效工作，并起到协查线路的作用。

Description

地线带电检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种检测装置，尤其是一种热水器的地线带电检测装置，属于电路安全技术领域。

背景技术

家用电热水器的漏电检测是一项重要的技术指标。检索发现，中国实用新型专利200720103710.2公开了一种带漏电报警功能的热水器，其主要是通过在内胆与墙体之间连接氖泡和限流电阻组成漏电传感器实现漏电报警功能。该技术方案存在如下缺点：1）如果安装时金属膨胀螺钉和墙体接触电阻大或氖泡和金属膨胀螺钉接触不良，没有办法检测，后果是即使地线带电（内胆带电），用户也不能清晰知道；2）只能起警示作用，不能有效切断加热棒等电路。此外，中国实用新型专利200920192981.9公开了另外一种电热水器地线带电检测的技术方案，其实质是将检测电路加在零线和地线之间，当零线带电时，零线电流通过一个大电阻流向地线，通过检测电流来判断是否带电。然而该技术方案仍存在如下缺点：1）当用户进线端地线和零线接在一起，零、地都带电时无法检测（例如，用户家没接地线，而直接将零线、地线接在一起，此时当线皮破损碰到带电物体时零、地线将同时带电）；2）当用户零火线接反，而零线和地线接在一起时（这是地线带电的主要原因），也无法检测。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：针对上述现有技术存在的问题，提出一种可以安全可靠的地线带电检测装置。

为了达到以上目的，本实用新型的地线带电检测装置包括检测电路以及接地放大电路；所述检测电路具有跨接在电源之间的变压器初级线圈和与之串联且受控于微处理器的继电器触点开关，所述变压器的次级线圈构成的检测回路上分别引出接至热水器内胆和挂架的检测端；所述检测电路通过串联在检测回路上的光耦器件与所述接地放大电路耦合连接；所述接地放大电路具有接地回路，所述接地回路的信号通过同相比例运算放大电路输出到微处理器。

本实用新型只要和地线连接即可通过电势差的值判定是否漏电，可以可靠屏蔽由于湿度等原因造成的假信号；具有“自检”模式，从而可以保证检测电路有效工作，并起到协查线路的作用。

附图说明

    下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

图1为本实用新型一个实施例的电路原理图。

图2为图1实施例实际应用时的结构框图。

具体实施方式

实施例一

本实施例的地线带电检测装置如图1所示，检测电路具有跨接在市电电源之间的变压器初级线圈和与之串联且受控于微处理器的继电器触点开关KA1构成，该变压器的次级线圈与二极管D2、D6以及电阻R6、R3构成检测回路，该回路上在电阻R3的两端分别经隔离二极管D3、D5引出接至热水器内胆和挂架的检测端。检测电路通过串联在检测回路上的光耦器件OSC1与接地放大电路耦合连接。接地放大电路具有通过接地电阻R12的接地回路，接地电阻并联滤波电容E1。该接地回路的信号通过运算放大器IC1及其周围器件构成的同相比例运算放大电路输出到微处理器的信号接收端。

工作时，第一步：2个检测端插片分别连接到热水器的内胆和挂架上。刚通电时，微处理器发出自检信号，晶体管T1导通，驱动继电器KA1吸合，220V的交流市电电压施加在变压器的初级，变压器的次级输出50V交流电压。在交流负半周时，二极管D2、D6反向截至；在交流正半周时，二极管D2导通，经R6、R3，光耦OSC1的初级，D7构成闭合回路，流过光耦初级的电流经过光耦次级放大，经电容E1滤波后，流经电阻R12到地，在光耦3脚产生较稳定的检测电压Vp；高精度运放LM358与电阻R7-12构成同相比例运算放大电路，将流入地的微弱电流放大约20到30倍。电容C2、C3对干扰信号进行滤波，稳压二极管D7对运放的输出电压进行钳位，确保微电流信号经运放放大后送到微处理器的电压值低于+5V。之后，微处理器读取该电压值并与预设的门限值进行比较，微处理器检测到该电压高于预设的门限值。

第二步：微处理器关闭自检信号，晶体管T1由导通变为截至，继电器KA1停止工作，变压器初级上的220V电压消失，变压器次级无电压输出，光耦OSC1的初级无电流，导致光耦OSC1的第3脚的电压Vp降为0V,运算放大器的输出电压逐渐降低至0V，微处理器检测到该电压低于预设的门限值。

经过以上2个步骤，微处理器判断地线带电检测装置工作正常。热水器处于正常工作状态。

工作过程中如出现地线带电，内胆与墙体之间会存在较大的电压差，该电压将在D3、R3、光耦OSC的初级、二极管D5、挂架、墙体、大地之间构成闭合回路，行成漏电电流Ip, 流过光耦初级的电流Ip经过光耦次级放大,在光耦的第3脚转换成电压，该电压经运放放大后输出到微处理器（工作原理参见自检第一步）。

为消除热水器工作过程内胆聚集的静电，热水器内胆和挂架检测端之间经并联电阻R4、R5构成泄静电回路。

实际应用时，如图2所示，漏电保护装置和本实施例的地线带电检测装置通过对外界电源的检测后，将检测结果送入MCU。MCU进行运算比较判断外界电源是否正常。如果发现漏电现象，通过对负载控制电路和报警显示电路的控制，及时切断电源，并报警提示。

实践证明，本实施例实际应用后，逐一解决了如下技术问题：

1．检测漏电依赖性不强，只要和地线连接即可，通过电势差的值即可判定，通过软件的有效滤波和计算，可以可靠屏蔽由于湿度等原因造成的假信号（而现有技术必须在地线与零线形成回路时才能检测）；

2．具有“自检”工作模式，使用者可以简单的通过按键操作，判定“检测漏电的条件”是否满足，从而保证检测电路能有效工作，并起到协查线路的作用；

3．检测到漏电后，可以有效自动切断电源，保证用电的绝对安全，而不需要人为操作；

4．检测到漏电后，可以通过显示或蜂鸣报警提示用户当前系统漏电。

除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种地线带电检测装置，其特征在于：包括检测电路以及接地放大电路；所述检测电路具有跨接在电源之间的变压器初级线圈和与之串联且受控于微处理器的继电器触点开关，所述变压器的次级线圈构成的检测回路上分别引出接至热水器内胆和挂架的检测端；所述检测电路通过串联在检测回路上的光耦器件与所述接地放大电路耦合连接；所述接地放大电路具有接地回路，所述接地回路的信号通过同相比例运算放大电路输出到微处理器。

2.根据权利要求1所述的地线带电检测装置，其特征在于：所述热水器内胆和挂架检测端之间经并联电阻构成泄静电回路。

3.根据权利要求2所述的地线带电检测装置，其特征在于：所述接地回路的接地电阻并联滤波电容。

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