CN209928003U - 用于检测交流线路中保护地线的检测电路以及供电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于检测交流线路中保护地线的检测电路，包括信号处理单元、火线电路、中性线电压检测电路及接地端，火线电路包括第一分压电路、第一运算放大电路和第一直流基准电路，第一运算放大电路输出放大信号到信号处理单元，中性线电压检测电路包括第二分压电路、第二运算放大电路和第二直流基准电路，第二运算放大电路输出放大信号到所述信号处理单元，接地端连接至保护地线。本实用新型提供了一种用于检测交流线路中保护地线的检测电路以及供电装置，通过采用火线电路和中性线电路分别检测火线和中性线上的电压信号，在保护地线断开时，火线电路会与中性线电压检测电路形成回路，可在中性线电压检测电路的输出端产生电压信号。

Description

用于检测交流线路中保护地线的检测电路以及供电装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于检测交流线路中保护地线的检测电路以及供电装置。

背景技术

保护地线(PE，Protecting Earthing)是用电安全领域的重要部分，因此对保护地线连接状态的检测就非常重要。在我们的生活中，有部分用电线路中，有的保护地线没有连接，有的尽管已经连接，但是由于时间久了，连接处可能发生锈蚀，连接电阻变大，或者连接因其它原因失效，或者连接老化失效，或者保护接地线埋地不深，接地连接电阻过大，不能起到安全的保护作用。当电源电缆或电器设备没有保护接地线和保护地线连接不良时，对于人身或设备运行存在重大的安全隐患。因此，需要提供一种检测保护地线的方式来确保安全。

实用新型内容

本实用新型解决了用电安全的问题，提供一种用于检测交流线路中保护地线的检测电路以及供电装置。

为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案实现：

一种用于检测交流线路中保护地线的检测电路，包括：

信号处理单元；

火线电路，所述火线电路包括第一分压电路、第一运算放大电路和第一直流基准电路，所述第一分压电路将火线上的电压分压后连接至所述第一运算放大电路的反相输入端，所述第一直流基准电路连接到所述第一运算放大电路的同相输入端，所述第一运算放大电路输出放大信号到所述信号处理单元；

中性线电压检测电路，所述中性线电压检测电路包括第二分压电路、第二运算放大电路和第二直流基准电路，所述第二分压电路将中性线上的电压分压后连接到所述第二运算放大电路的反相输入端，所述第二直流基准电路连接到所述第二运算放大电路的同相输入端，所述第二运算放大电路输出放大信号到所述信号处理单元：及

接地端，所述接地端连接至保护地线；

所述信号处理单元根据所述第一运算放大电路和所述第二运算放大电路的输出信号，决断所述保护地线的连接状态。

根据本实用新型的一个实施方案，当所述第一运算放大电路输出为零时，所述信号处理单元判断所述保护地线为正常连接状态。

根据本实用新型的一个实施方案，当所述第一运算放大电路和所述第二运算放大电路的输出均非零时，所述信号处理单元判断所述保护地线为非正常连接状态。

根据本实用新型的一个实施方案，所述第一运算放大电路和所述第二运算放大电路的输出不相等。

根据本实用新型的一个实施方案，所述第一直流基准电路采用分压电阻和/或采用低压差线性稳压器；所述第二直流基准电路采用分压电阻和/或采用低压差线性稳压器。

根据本实用新型的一个实施方案，所述第一直流基准电路与所述第二直流基准电路为同一电路。

根据本实用新型的一个实施方案，所述第一分压电路和所述第二分压电路均采用分压电阻。

根据本实用新型的一个实施方案，所述第一分压电路与所述第二分压电路采用同一电路结构。

根据本实用新型的一个实施方案，所述第一运算放大电路与所述第二运算放大电路采用同一电路结构。

根据本实用新型的一个实施方案，所述火线电路与所述中性线电压检测电路具有相同的电路结构。

一种供电装置，所述供电装置包括电源和上述用于检测交流线路中保护地线的检测电路；所述电源具有火线端、中性线端和保护地线端；所述火线端和所述中性线端分别与火线电路/中性线电压采样电路电连接；所述保护地线端与所述中性线端电连接。

本实用新型提供了一种用于检测交流线路中保护地线的检测电路以及供电装置，将接地端连接到保护地线上，通过采用火线电路和中性线电路分别检测火线和中性线上的电压信号，在保护地线连接正常时，中性线电压检测电路的输出端电压信号为0，在保护地线断开时，火线电路会与中性线电压检测电路形成回路，可在中性线电压检测电路的输出端产生电压信号，从而通过火线电路与中性线电压检测电路产生的电压信号输出状态得出保护地线的连接状态。

附图说明

图1为实施例的用于检测交流线路中保护地线的检测电路的电路示意图；

图2为实施例的用于检测交流线路中保护地线的检测电路的原理框图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细的描述：

如图1以及2所示，本实施例提供的用于检测交流线路中保护地线的检测电路，即电路结构的地端是直接连接在保护地线上，所述保护地线的检测电路包括信号处理单元、火线电路、中性线电压检测电路及接地端，所述火线电路包括第一分压电路10、第一运算放大电路 20和第一直流基准电路30，所述第一分压电路10将火线上的电压分压后连接到所述第一运算放大电路20的反相输入端，所述第一直流基准电路30连接到所述第一运算放大电路20的同样输入端，第一直流基准电路可采用弱电系统内供电VDD_5V形成的输出信号连接到运算放大器的同相输入端，当然对于不同的弱电系统也可以采用VDD为3.3V等不同的电压，所述第一运算放大电路输出放大信号到所述信号处理单元40，信号处理单元40可采用如单片机或微控制器等，可进行信号的接收与处理，当电路连通时，信号处理单元可从第一运算放大电路的输出端得到火线上相应的电压放大信号。

为了实现对保护地线的检测，与火线电路相对应的，所述中性线电路包括第二分压电路 10’、第二运算放大电路20’和第二直流基准电路30’，所述第二分压电路10’将中性线上的电压分压后连接到所述第二运算放大电路20’的反相输入端，所述第二直流基准电路30’连接到所述第二运算放大电路20’的同相输入端，第二直流基准电路30’与第一直流基准电路30均可采用弱电系统内供电形成，当电路连接时，信号处理单元可从第二运算放大电路的输出端得到中性线上相应的电压放大信号，所述接地端连接至保护地线，所述信号处理单元 40根据所述第一运算放大电路20和所述第二运算放大电路20’的输出信号，判断所述保护地线的连接状态。

继续参考图1所示，所述第一直流基准电路30采用分压电阻和/或采用低压差线性稳压器，同理，所述第一直流基准电路30’采用分压电阻和/或采用低压差线性稳压器，从而得到运算放大电路所需的直流基准信号，直流基准电路是为了得到基准电压，可通过DC/DC电路产生弱电系统的电源，再采用分压电阻和/或采用低压差线性稳压器得到所需要的精确的电压信号，从而满足不同电压应用环境的产品。

进一步的，所述第一直流基准电路30与所述第二直流基准电路30’为同一电路，也就是如图1中的采用同一电压基准信号，对于同一弱电系统内的电源内多个直流基准电路所产生的效果应该是一致的，为了进一步消除可能带来的差异，从而采用同一直流基准电路，将第一运算放大电路的同相输入端与第二运算放大电路的同相输入端连接到同一基准电位上。

参考图1所示，所述第一分压电路10和所述第二分压电路10’均采用分压电阻，电阻 R3和R4以及电阻R1和R5分别起到分压的作用，当电路串联有电阻时，在总电压不变的情况下，在电路上串联分压电阻，将能起分压的作用，一部分电压将降在分压电阻上，使该部分电路两端的电压减小，从而得到所需较低的电压范围。

继续参考图1和图2所示，所述第一分压电路10与所述第二分压电路10’采用同一电路结构，同样的，所述第一运算放大电路20和所述第二运算放大电路20’采用同一电路结构，进一步的，所述火线电路和所述中性线电路具有相同的电路结构，也就是使火线电路和中性线电路在分压电路和运算放大电路等各部分都可以采用相同的设计，在实际运用过程中可以实现两者的相互转换，达到相同的技术效果，可在接入端实现任意接驳。

在上述基础上，本实用新型还提供一种供电装置，所述供电装置包括电源和上述用于检测交流线路中保护地线的检测电路，所述电源具有火线端、中性线端和保护地线端，所述火线端和所述中性线端分别与火线电路/中性性电压采样电路电连接，即将火线电路与中性线电压采样电路分别接入到火线端以及中性线端上，形成供电回路，所述保护地线端与所述中性线端电连接，可检测供电装置与保护地线的连接状态，从而可确保供电装置的使用安全。

本实施例的装置可适用于带有保护地线的接地系统，如：TN系统(TN-C，TN-S，TN-C-S)。该装置可利用如TN系统供电端中性线与保护地线相连的原理，通过检测火线到保护地线之间的电压以及中性线到保护地线之间的电压，来判断保护地线的连接状态。检测到的电压将被发送到信号处理单元或指定电路，以判断连接状态。

在本实施例中，当所述第一运算放大电路输出为零时，所述信号处理单元判断所述保护地线为正常连接状态；当所述第一运算放大电路和所述第二运算放大电路的输出均非零时，所述信号处理单元决断所述保护地线为非正常连接状态。可选的，所述第一运算放大电路和所述第二运算放大电路的输出不相等，可选择了不同的元器件组成电路。

下面针对保护地线连接状态的不同情况进行说明:

如果保护地线连接正常：

在火线和中性线(保护地线)之间存在正弦电压(如中国为220VAC/50Hz)。经过电阻分压器(R3和R4)和放大器U2A之后，获得的电压与火线和保护地线/中性线之间的电压成比例缩减。该比例可以通过改变R3，R4和R6的值来调节。

中性线连接到保护地线时，因此中性线和保护地线之间的电压为0VAC，因此U2B输出电压为0VAC。

当上述两个值输入到信号处理单元时，信号处理单元检测到火线到保护地线之间电压为供电电压，而中性线到保护地线之间电压为0时，即可判断保护地线连接是正常的。

如果保护地线断线(断开)：

在火线和中性线(保护地线)之间存在正弦电压(如中国为220VAC/50Hz)，设为U。交流电源电压流过的路径为跨越火线->R3->R4->R5->R1->中性线。U1A的输入电压为U/(R1+ R3+R4+R5)*R5。U1B的输入电压为U/(R1+R3+R4+R5)*R4。在这种情况下，信号处理单元收到的火线与保护地线电压以及中性线与保护地线信号幅值相等且换算之后为U/2。

凭借上述信号，信号处理单元或指定电路可以判断当前保护地线处于断线状态。

本实用新型提供了一种用于检测交流线路中保护地线的检测电路以及供电装置，将接地端连接到保护地线上，通过采用火线电路和中性线电路分别检测火线和中性线上的电压信号，在保护地线连接正常时，中性线电压检测电路的输出端电压信号为0，在保护地线断开时，火线电路会与中性线电压检测电路形成回路，可在中性线电压检测电路的输出端产生电压信号，从而通过火线电路与中性线电压检测电路产生的电压信号输出状态得出保护地线的连接状态。

本实用新型中的实施例仅用于对本实用新型进行说明，并不构成对权利要求范围的限制，本领域内技术人员可以想到的其他实质上等同的替代，均在本实用新型保护范围内。

Claims (11)

1.一种用于检测交流线路中保护地线的检测电路，其特征在于，包括：

信号处理单元；

火线电路，所述火线电路包括第一分压电路、第一运算放大电路和第一直流基准电路，所述第一分压电路将火线上的电压分压后连接到所述第一运算放大电路的反相输入端，所述第一直流基准电路连接到所述第一运算放大电路的同相输入端，所述第一运算放大电路输出放大信号到所述信号处理单元；

中性线电压检测电路，所述中性线电压检测电路包括第二分压电路、第二运算放大电路和第二直流基准电路，所述第二分压电路将中性线上的电压分压后连接到所述第二运算放大电路的反相输入端，所述第二直流基准电路连接到所述第二运算放大电路的同相输入端，所述第二运算放大电路输出放大信号到所述信号处理单元；及

接地端，所述接地端连接至保护地线；

所述信号处理单元根据所述第一运算放大电路和所述第二运算放大电路的输出信号，判断所述保护地线的连接状态。

2.根据权利要求1所述的用于检测交流线路中保护地线的检测电路，其特征在于，当所述第一运算放大电路输出为零时，所述信号处理单元判断所述保护地线为正常连接状态。

3.根据权利要求1所述的用于检测交流线路中保护地线的检测电路，其特征在于，当所述第一运算放大电路和所述第二运算放大电路的输出均非零时，所述信号处理单元判断所述保护地线为非正常连接状态。

4.根据权利要求3所述的用于检测交流线路中保护地线的检测电路，其特征在于，所述第一运算放大电路和所述第二运算放大电路的输出不相等。

5.根据权利要求1所述的用于检测交流线路中保护地线的检测电路，其特征在于，所述第一直流基准电路采用分压电阻和/或采用低压差线性稳压器；所述第二直流基准电路采用分压电阻和/或采用低压差线性稳压器。

6.根据权利要求1所述的用于检测交流线路中保护地线的检测电路，其特征在于，所述第一直流基准电路与所述第二直流基准电路为同一电路。

7.根据权利要求1所述的用于检测交流线路中保护地线的检测电路，其特征在于，所述第一分压电路和所述第二分压电路均采用分压电阻。

8.根据权利要求1所述的用于检测交流线路中保护地线的检测电路，其特征在于，所述第一分压电路与所述第二分压电路采用同一电路结构。

9.根据权利要求1所述的用于检测交流线路中保护地线的检测电路，其特征在于，所述第一运算放大电路与所述第二运算放大电路采用同一电路结构。

10.根据权利要求1－9中任意一项所述的用于检测交流线路中保护地线的检测电路，其特征在于，所述火线电路与所述中性线电压检测电路具有相同的电路结构。

11.一种供电装置，其特征在于，所述供电装置包括电源和上述权利要求1－10中任意一项所述的用于检测交流线路中保护地线的检测电路；所述电源具有火线端、中性线端和保护地线端；所述火线端和所述中性线端分别与火线电路/中性线电压采样电路电连接；所述保护地线端与所述中性线端电连接。

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