CN213585143U - 一种高可靠性的地线带电检测保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高可靠性的地线带电检测保护电路，包括220V交流电源的火线、零线和地线，还包括地线带电检测电路以及漏电保护电路，所述地线带电检测电路用于检测并比较所述零线和所述地线的电压，在所述零线和所述地线之间存在压差的情况下转化波形并输出对应的电平信号；所述漏电保护电路用于接收转化后的所述波形并根据所述波形处理所述电平信号，在所述零线和所述地线之间存在压差的情况下，所述漏电保护电路输出一地线带电信号提示报警，并同时输出一控制信号切断所述交流电源的电源输出；本实用新型的结构简单、合理，能够减少地线带电的误判，可以保证地线带电检测的准确性，而且成本较低，装配快捷，具有良好的推广前景。

Description

一种高可靠性的地线带电检测保护电路

技术领域

本实用新型涉及地线带电检测领域，特别涉及一种高可靠性的地线带电检测保护电路。

背景技术

现有地线带电检测电路，容易发生误判，稳定性不足，而且结构复杂，成本高，装配不方便，亟需改进。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决现有相关技术中存在的问题之一，为此，本实用新型提出一种高可靠性的地线带电检测保护电路，以解决现有技术中存在的不足。

上述的目的是通过如下技术方案来实现的：

一种高可靠性的地线带电检测保护电路，一种高可靠性的地线带电检测保护电路，包括220V交流电源的火线、零线和地线，还包括跨接在所述零线和所述地线之间的地线带电检测电路以及漏电保护电路，所述地线带电检测电路用于检测并比较所述零线和所述地线的电压，在所述零线和所述地线之间存在压差的情况下转化波形并输出对应的电平信号；所述漏电保护电路用于接收转化后的所述波形并根据所述波形处理所述电平信号，在所述零线和所述地线之间存在压差的情况下，所述漏电保护电路输出一地线带电信号提示报警，并同时输出一控制信号切断所述交流电源的电源输出。

在一些实施方式中，所述地线带电检测电路包括电压比较器和光耦，所述电压比较器的正极输入端与所述地线相连，所述电压比较器的负极输入端与所述零线相连，所述电压比较器的输出端与所述光耦的输入发光二极管的阳极相连，所述光耦的输入发光二极管的阳极同时与所述火线相连，所述光耦的输入发光二极管的阴极与所述零线相连；所述光耦的输出三极管集电极与电源相连，所述光耦的输出三极管发射极作为整个所述地线带电检测电路的输出端与所述漏电保护电路的输入端相连。

在一些实施方式中，所述地线带电检测电路还包括第一整流二极管、稳压二极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第六电阻、第十电阻、第十一电阻、第一电容以及第二电容；其中，所述第一整流二极管和所述第三电阻设于所述火线与所述光耦的输入发光二极管的阳极之间，所述稳压二极管设于所述火线和所述零线之间，所述第一电阻设于所述第一整流二极管和所述稳压二极管之间，所述第二电阻和所述第六电阻设于所述零线与所述电压比较器的负极输入端之间，所述第一电容和所述第十电阻设于所述地线与所述电压比较器的正极输入端之间，所述第二电容和所述第十一电阻并联于所述电压比较器的正极输入端与所述光耦的输入发光二极管的阴极之间。

在一些实施方式中，所述漏电保护电路包括单片机、发光二极管、三极管继电器驱动电路以及开关电源电路，所述发光二极管作为报警元件；其中，所述单片机的输入端与所述光耦的输出三极管集电极相连，所述单片机的输出端同时与所述三极管的基极、所述发光二极管的阳极相连，所述三极管的集电极与所述继电器驱动电路相连，所述三极管的发射极接地，所述发光二极管的阴极与所述电源相连，所述开关电源电路的一端与所述继电器驱动电路相连，另一端分别与所述火线、所述零线相连。

在一些实施方式中，所述漏电保护电路还包括第四电阻、第五电阻、第七电阻、第八电阻以及第九电阻；其中，所述第四电阻设于所述电源与所述光耦的输出三极管集电极之间，所述第五电阻设于所述单片机与所述发光二极管之间，所述第七电阻设于所述单片机的输入端与所述光耦的输出三极管集电极之间，所述第八电阻设于所述单片机的输出端与所述三极管的基极之间，所述第九电阻并联于所述三极管的基极与所述三极管的发射极之间。

在一些实施方式中，所述继电器驱动电路包括继电器、继电器控制开关组以及第三整流二极管，所述第三整流二极管并联于所述继电器，所述继电器的一端与所述开关电源电路相连，所述继电器用于控制所述继电器控制开关组的开闭，所述继电器控制开关组用于控制所述火线、所述零线、所述地线分别与电源输出端的接通或断开。

与现有技术相比，本实用新型的至少包括以下有益效果：

1、本实用新型的结构简单、合理，能够减少地线带电的误判，可以保证地线带电检测的准确性，而且成本较低，装配快捷，具有良好的推广前景。

附图说明

图1是本实用新型的具体线路连接图。

图2是本实用新型在正常状态下的方波波形图。

图3是本实用新型在漏电状态下的方波波形图。

图中标记。

具体实施方式

以下实施例对本实用新型进行说明，但本实用新型并不受这些实施例所限制。对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换，而不脱离本实用新型方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

如图1所示，一种高可靠性的地线带电检测保护电路，包括220V交流电源的火线L、零线N和地线E，还包括跨接在所述零线N和所述地线E之间的地线带电检测电路1以及漏电保护电路2。所述地线带电检测电路1用于检测并比较所述零线N和所述地线E的电压，在所述零线N和所述地线E之间存在压差的情况下转化波形并输出对应的电平信号。所述漏电保护电路2用于接收转化后的所述波形并根据所述波形处理所述电平信号，在所述零线N和所述地线E之间存在压差的情况下，所述漏电保护电路2输出一地线带电信号提示报警，并同时输出一控制信号切断所述交流电源的电源输出。在地线漏电的状态下可切断继电器K从而分别令到所述火线L和电源输出端断开、所述零线N和电源输出端断开、所述地线E和电源输出端断开，保证电路的使用安全。

进一步地，所述地线带电检测电路1包括电压比较器3和光耦U，所述电压比较器3的正极输入端与所述地线E相连，所述电压比较器3的负极输入端与所述零线N相连，所述电压比较器3的输出端与所述光耦U的输入发光二极管的阳极相连，所述光耦U的输入发光二极管的阳极同时与所述火线L相连，所述光耦U的输入发光二极管的阴极与所述零线N相连。而所述光耦U的输出三极管集电极与电源VDD相连，所述光耦U的输出三极管发射极作为整个所述地线带电检测电路1的输出端与所述漏电保护电路2的输入端相连。其中，所述电压比较器3采用型号为LM393A的比较器，而光耦U则采用型号为PC817的光耦，该型号的电压比较器和光耦都具有工作稳定、使用寿命长等优点，成本也较低。

进一步地，所述地线带电检测电路1还包括第一整流二极管D1、稳压二极管ZD1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第六电阻R6、第十电阻R10、第十一电阻R11、第一电容Y1以及第二电容Y2。其中，所述第一整流二极管D1和所述第三电阻R3设于所述火线L与所述光耦U的输入发光二极管的阳极之间，所述稳压二极管ZD1设于所述火线L和所述零线N之间，所述第一电阻R1设于所述第一整流二极管D1和所述稳压二极管ZD1之间，所述第二电阻R2和所述第六电阻R6设于所述零线N与所述电压比较器3的负极输入端之间，所述第一电容Y1和所述第十电阻R10设于所述地线E与所述电压比较器3的正极输入端之间，所述第二电容Y2和所述第十一电阻R11并联于所述电压比较器3的正极输入端与所述光耦U的输入发光二极管的阴极之间。在这里需要进一步强调的是，在本实施方案中所描述的“设于…之间”指的是串联连接，对于本领域技术人员来说应当理解。为了避免电流冲击而损坏光耦U，所述第六电阻R6和所述第十电阻R10均采用大阻抗电阻。在本实施方案中，该地线E的检测保护电压的范围为12V～36V，是一个可调的范围。

在本实施例中，所述漏电保护电路2包括单片机MCU、发光二极管D2、三极管Q继电器驱动电路以及开关电源电路5，所述发光二极管D2作为报警元件。其中，所述单片机MCU的输入端IN与所述光耦U的输出三极管集电极相连，所述单片机MCU的输出端OUT同时与所述三极管Q的基极、所述发光二极管D2的阳极相连，所述三极管Q的集电极与所述继电器驱动电路相连，所述三极管Q的发射极接地，所述发光二极管D2的阴极与所述电源VDD相连，所述开关电源电路5的一端与所述继电器驱动电路相连，同时接地，另一端分别与所述火线L、所述零线N相连。

进一步地，所述漏电保护电路2还包括第四电阻R4、第五电阻R5、第七电阻R7、第八电阻R8以及第九电阻R9。其中，所述第四电阻R4设于所述电源VDD与所述光耦U的输出三极管集电极之间，所述第五电阻R5设于所述单片机MCU与所述发光二极管D2之间，所述第七电阻R7设于所述单片机MCU的输入端IN与所述光耦U的输出三极管集电极之间，所述第八电阻R8设于所述单片机MCU的输出端OUT与所述三极管Q的基极之间，所述第九电阻R9并联于所述三极管Q的基极与所述三极管Q的发射极之间。

进一步地，所述继电器驱动电路包括继电器K、继电器控制开关组4以及第三整流二极管D3，所述第三整流二极管D3并联于所述继电器K，所述继电器K的一端与所述开关电源电路5相连，所述继电器K用于控制所述继电器控制开关组4的开闭，所述继电器控制开关组4用于控制所述火线L、所述零线N、所述地线E分别与电源输出端的接通或断开。

本实用新型的工作原理：

所述地线E经所述第一电容Y1、所述第十电阻R10、所述电压比较器3、第六电阻R6和所述零线 N 形成一回路， 在正常情况下，如图2所示，地线E和零线N无压差，常规电平信号是5V,所述光耦U的输入发光二极管两端压降为零，所述光耦U闭合，所述漏电保护电路2在所述单片机MCU的输出端无任何信号输出；

当所述地线E带电的情况下，即所述电压比较器3的正极输入端的电压大于所述电压比较器3的负极输入端的电压时，所述电压比较器3将正弦波转化为方波输出到所述单片机MCU中，所述单片机MCU根据方波的波形对所述地线E进行判断，即如图3所示，出现电平拉低间隔2ms以上，并且持续出现100ms以上时，则所述单片机MCU判断所述地线E带电，防止出现误判。此时，所述地线E和所述零线N之间存在一定的压差，所述光耦U的输入发光二极管两端有压降，此时所述光耦U导通，并在所述光耦U的输出三极管的发射极发出一触发信号，在该触发信号的信号的作用下，所述漏电保护电路2的三极管Q导通，并经过转换由所述光耦U的输出三极管的集电极发出一电平信号给所述单片机MCU的输入端IN，所述单片机MCU接收该电平信号并经过处理后，在所述单片机MCU的输出端OUT输出高电平进而使得所述发光二极管D2导通，所述发光二极管D2发出光信号以提示地线带电报警，同时，所述单片机MCU的输出端OUT输出一控制信号并控制三极管Q接通，此时，所述继电器K的电路被切断，使得所述继电器控制开关组4断开，让所述火线L、所述零线N、所述地线E分别与电源输出端断开连接，从而避免漏电事故的发生。

以上所述的仅是本实用新型的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种高可靠性的地线带电检测保护电路，包括220V交流电源的火线（L）、零线（N）和地线（E），其特征在于，还包括跨接在所述零线（N）和所述地线（E）之间的地线带电检测电路（1）以及漏电保护电路（2）；

所述地线带电检测电路（1）用于检测并比较所述零线（N）和所述地线（E）的电压，在所述零线（N）和所述地线（E）之间存在压差的情况下转化波形并输出对应的电平信号；

所述漏电保护电路（2）用于接收转化后的所述波形并根据所述波形处理所述电平信号，在所述零线（N）和所述地线（E）之间存在压差的情况下，所述漏电保护电路（2）输出一地线带电信号提示报警，并同时输出一控制信号切断所述交流电源的电源输出。

2.根据权利要求1所述的高可靠性的地线带电检测保护电路，其特征在于，所述地线带电检测电路（1）包括电压比较器（3）和光耦（U），所述电压比较器（3）的正极输入端与所述地线（E）相连，所述电压比较器（3）的负极输入端与所述零线（N）相连，所述电压比较器（3）的输出端与所述光耦（U）的输入发光二极管的阳极相连，所述光耦（U）的输入发光二极管的阳极同时与所述火线（L）相连，所述光耦（U）的输入发光二极管的阴极与所述零线（N）相连；

所述光耦（U）的输出三极管集电极与电源（VDD）相连，所述光耦（U）的输出三极管发射极作为整个所述地线带电检测电路（1）的输出端与所述漏电保护电路（2）的输入端相连。

3.根据权利要求2所述的高可靠性的地线带电检测保护电路，其特征在于，所述地线带电检测电路（1）还包括第一整流二极管（D1）、稳压二极管（ZD1）、第一电阻（R1）、第二电阻（R2）、第三电阻（R3）、第六电阻（R6）、第十电阻（R10）、第十一电阻（R11）、第一电容（Y1）以及第二电容（Y2）；

其中，所述第一整流二极管（D1）和所述第三电阻（R3）设于所述火线（L）与所述光耦（U）的输入发光二极管的阳极之间，所述稳压二极管（ZD1）设于所述火线（L）和所述零线（N）之间，所述第一电阻（R1）设于所述第一整流二极管（D1）和所述稳压二极管（ZD1）之间，所述第二电阻（R2）和所述第六电阻（R6）设于所述零线（N）与所述电压比较器（3）的负极输入端之间，所述第一电容（Y1）和所述第十电阻（R10）设于所述地线（E）与所述电压比较器（3）的正极输入端之间，所述第二电容（Y2）和所述第十一电阻（R11）并联于所述电压比较器（3）的正极输入端与所述光耦（U）的输入发光二极管的阴极之间。

4.根据权利要求2所述的高可靠性的地线带电检测保护电路，其特征在于，所述漏电保护电路（2）包括单片机（MCU）、发光二极管（D2）、三极管（Q）继电器驱动电路以及开关电源电路（5），所述发光二极管（D2）作为报警元件；

其中，所述单片机（MCU）的输入端（IN）与所述光耦（U）的输出三极管集电极相连，所述单片机（MCU）的输出端（OUT）同时与所述三极管（Q）的基极、所述发光二极管（D2）的阳极相连，所述三极管（Q）的集电极与所述继电器驱动电路相连，所述三极管（Q）的发射极接地，所述发光二极管（D2）的阴极与所述电源（VDD）相连，所述开关电源电路（5）的一端与所述继电器驱动电路相连，另一端分别与所述火线（L）、所述零线（N）相连。

5.根据权利要求4所述的高可靠性的地线带电检测保护电路，其特征在于，所述漏电保护电路（2）还包括第四电阻（R4）、第五电阻（R5）、第七电阻（R7）、第八电阻（R8）以及第九电阻（R9）；

其中，所述第四电阻（R4）设于所述电源（VDD）与所述光耦（U）的输出三极管集电极之间，所述第五电阻（R5）设于所述单片机（MCU）与所述发光二极管（D2）之间，所述第七电阻（R7）设于所述单片机（MCU）的输入端（IN）与所述光耦（U）的输出三极管集电极之间，所述第八电阻（R8）设于所述单片机（MCU）的输出端（OUT）与所述三极管（Q）的基极之间，所述第九电阻（R9）并联于所述三极管（Q）的基极与所述三极管（Q）的发射极之间。

6.根据权利要求4或5所述的高可靠性的地线带电检测保护电路，其特征在于，所述继电器驱动电路包括继电器（K）、继电器控制开关组（4）以及第三整流二极管（D3），所述第三整流二极管（D3）并联于所述继电器（K），所述继电器（K）的一端与所述开关电源电路（5）相连，所述继电器（K）用于控制所述继电器控制开关组（4）的开闭，所述继电器控制开关组（4）用于控制所述火线（L）、所述零线（N）、所述地线（E）分别与电源输出端的接通或断开。

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