CN214473595U - 一种检测电路与家用电器 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种检测电路与家用电器，检测电路用于与控制单元、地线以及交流电源连接，检测电路包括开关模块与信号输出模块，其中，开关模块分别与地线以及交流电源的火线连接，开关模块用于基于交流电源的火线与地线之间的电流信号进行开关状态的切换，信号输出模块与开关模块以及控制单元连接，信号输出模块基于开关模块的开关状态输出检测信号至控制单元，以使控制单元基于检测信号确定地线是否出现异常。通过上述方式，能够采用简单的电路实现对地线的异常检测。

Description

一种检测电路与家用电器

技术领域

本实用新型涉及电子电路技术领域，特别是涉及一种检测电路与家用电器。

背景技术

在家用电器应用广泛，但是很多地区尤其是农村乡镇地区的用电环境却不乐观，其中缺失地线是常见现象。这种情况下家用电器如果发生漏电，轻则导致电器产品不能正常使用，重则造成触电事故，危及人身安全。

而在现有技术中，通常采用由多个三极管组成的电路作为对地线异常进行检测的电路，该电路的结构较为复杂，成本较高。

实用新型内容

本实用新型实施例旨在提供一种检测电路与家用电器，本实用新型能够采用简单的电路实现对地线的异常检测。

为实现上述目的，第一方面，本实用新型提供一种检测电路，所述检测电路用于与控制单元、地线以及交流电源连接，所述检测电路包括：

开关模块与信号输出模块；

其中，所述开关模块分别与所述地线以及所述交流电源的火线连接，所述开关模块用于基于所述交流电源的火线与所述地线之间的电流信号进行开关状态的切换；

所述信号输出模块与所述开关模块以及所述控制单元连接，所述信号输出模块基于所述开关模块的开关状态输出检测信号至所述控制单元，以使所述控制单元基于所述检测信号确定所述地线是否出现异常。

在一种可选的方式中，所述开关模块包括第一电阻、稳压二极管与光耦，所述光耦包括发光二极管和用于将所述发光二极管发出的光信号转换成电信号的光电三极管；

所述发光二极管的阳极与所述稳压二极管的阴极连接，所述稳压二极管的阳极与所述第一电阻的第一端连接，所述第一电阻的第二端与所述地线连接，所述发光二极管的阴极与所述交流电源的火线连接，所述光电三极管的发射极接地，所述光电三极管的集电极与所述信号输出模块连接。

在一种可选的方式中，所述开关模块还包括第一电容；

所述第一电容的两端分别与所述交流电源的火线以及所述发光二极管的阴极连接。

在一种可选的方式中，所述开关模块还包括第二电容；

所述第二电容的两端分别与所述交流电源的零线以及所述发光二极管的阴极连接。

在一种可选的方式中，所述开关模块还包括二极管；

所述二极管的阳极与所述发光二极管的阴极连接，所述二极管的阴极与所述发光二极管的阳极连接。

在一种可选的方式中，所述信号输出模块包括第二电阻与第三电阻；

所述第二电阻的第一端与输入电源连接，所述第二电阻的第二端分别与所述第三电阻的第一端以及所述开关模块连接，所述第三电阻的第二端与所述控制单元连接。

在一种可选的方式中，所述信号输出模块还包括第三电容；

所述第三电容的第一端接地，所述第三电容的第二端分别与所述第二电阻的第二端、所述第三电阻的第一端以及所述开关模块连接。

第二方面，本实用新型实施例还提供一种家用电器，所述家用电器包括控制单元以及如上所述的检测电路。

本实用新型实施例的有益效果是：本实用新型提供的检测电路用于与控制单元、地线以及交流电源连接，检测电路包括开关模块与信号输出模块，其中，开关模块分别与地线以及交流电源的火线连接，开关模块用于基于交流电源的火线与地线之间的电流信号进行开关状态的切换，信号输出模块与开关模块以及控制单元连接，信号输出模块基于开关模块的开关状态输出检测信号至控制单元，以使控制单元基于检测信号确定地线是否出现异常，该检测电路中只包括开关模块与信号输出模块，电路较为简单，且当地线出现异常时，开关模块会切换其开关状态，以使信号输出模块输出对应的检测信号至控制单元，从而控制单元可确定地线出现异常，即通过简单的电路实现对地线的异常检测。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1为本实用新型实施例提供的家用电器的结构示意图；

图2为本实用新型另一实施例提供的家用电器的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的检测电路的电路结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的检测电路的输入信号与输出信号的示意图；

图5为本实用新型另一实施例提供的检测电路的输入信号与输出信号的示意图；

图6为本实用新型另一实施例提供的检测电路的电路结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参照图1，图1为本实用新型实施例提供的一种示例性的家用电器的结构示意图，如图1所示，该家用电器100包括检测电路10与控制单元20，当该家用电器100连接外部的市电电源时，市电电源包括交流电源300中的火线、交流电源300中的零线以及地线200，则此时，检测电路10需要分别与地线200以及交流电源300连接，同时，检测电路10也与控制单元20连接。

本领域的技术人员能够知道，市电电源的电压与电流均为正弦波，即交流电源300的电流为正弦波，该波形具有正半波与负半波。那么，在地线200未发生异常的情况下，如果交流电源300的电流处于正半波，交流电源300与地线200之间的电流信号的方向应当是从交流电源300 流向地线200；反之，如果交流电源300的电流处于负半波，交流电源 300与地线200之间的电流信号的方向是从地线200流向交流电源300。而如果地线出现了异常，例如，地线缺失或者是地线未连接等，则此时无法形成通路，也就是说地线200与交流电源300之间不存在电流信号。因此，可利用上述电流信号在不用情况下所对应存在的不同，以触发检测电路10输出不同内容的检测信号，不同的检测信号被控制单元20所接收并识别，则控制单元20能够根据接收到的检测信号确定地线200 是否出现异常。

其中，请结合图1参照图2，检测电路10包括开关模块11与信号输出模块12，开关模块11分别与地线200以及交流电源300的火线ACL 连接，同时，开关模块11还与信号输出模块12连接，且信号输出模块 12与控制单元20连接。

具体地，开关模块11用于基于交流电源300的火线ACL与地线200 之间的电流信号进行开关状态的切换，该电流信号为正弦波信号。若地线200未发生异常，在正弦波信号的正半波，电流信号经交流电源300 的火线ACL与开关模块11到地线200，此时可将开关模块11的开关状态设置为打开状态或者是闭合状态中的一种；在正弦波的负半波，电流信号经地线200与开关模块11到交流电源300的火线ACL，此时可将可将开关模块11的开关状态设置为打开状态或者是闭合状态中的另一种。而若地线200发生异常，则无论正弦波处于正半波还是负半波，开关模块11的开关状态均处于初始的状态。

综上，在地线200未出现异常时，在电流信号的正半波，可将开关模块11的开关状态设置为打开状态，则对应的在电流信号的负半波，应将开关模块11的开关状态设置为闭合状态；在地线200出现异常时，开关模块11则不受电流信号控制，而保持初始状态，其中，开关模块 11的初始状态(打开状态或闭合状态)可根据用户的实际应用需求进行相应的设置，这里不做限制。当然，也可以在电流信号的正半波将开关模块11的开关状态设置为闭合状态，并相应的在电流信号的负半波将开关模块11的开关状态设置为打开状态。

因此，开关模块11的开关状态可由交流电源300与地线200之间的电流信号决定，继而，信号输出模块12可进一步地根据开关模块11 的开关状态输出不同的检测信号至控制单元20。例如，在一实施方式中，若开关模块11为打开状态，则信号输出模块12输出的检测信号为高电平信号，若开关模块11为闭合状态，则信号输出模块12输出的检测信号为低电平信号。则在地线未出现异常时，假设在电流信号的正半波时开关模块11为打开状态，且在电流信号的负半波时开关模块11为闭合状态，那么在地线未出现异常时，信号输出模块12所输出的信号应是按一定时间间隔进行高低电平交替变化的检测信号；在地线出现异常时，开关模块11保持闭合状态或保持打开状态，则信号输出模块12所输出的信号应是持续的高电平信号或持续的低电平信号。当控制单元20接收到上述不同的检测信号时，则可以根据该检测信号的具体波形判断出地线是处于正常状态还是异常状态。

需要说明的是，本实用新型所提供的检测电路10还能够起到检测零火线是否接反的作用。若交流电源300的零火线接反，则此时开关模块11所连接的应是地线200以及交流电源300的零线，那么交流电源 300的零线与地线200之间的电压差过小，接近于0，电流也接近于0，则地线200与交流电源300的零线之间的电流信号也不能够使开关模块 11的开关状态进行切换，开关模块11会保持初始状态，那么信号输出模块12也就对应所输出的检测信号为持续的高电平信号或低电平信号，控制单元20根据所接收到高电平信号或低电平信号则可以确定交流电源300的零火线接反(在地线200未出现异常的情况下)。也就是说，无论是地线200出现异常，或是交流电源300的零火线接反，控制单元 20均能够接收到相关的检测信号，则控制单元20可以采用相关的应对措施，例如，控制单元20可控制蜂鸣器输出报警声，或控制报警灯闪烁等。

可选地，请结合图2参照图3，图3为本实用新型实施例提供的检测电路的电路结构示意图，如图3所示，开关模块11包括第一电阻R1、稳压二极管D1与光耦U1，光耦U1包括发光二极管D和用于将发光二极管D发出的光信号转换成电信号的光电三极管T，其中，发光二极管D 的阳极与稳压二极管DW1的阴极连接，稳压二极管DW1的阳极与第一电阻R1的第一端连接，第一电阻R1的第二端与地线PE连接，发光二极管D的阴极与交流电源的火线ACL连接，光电三极管T的发射极接地，光电三极管T的集电极与信号输出模块12连接。即光耦U1的第1引脚与稳压二极管DW1的阴极连接，第2引脚与交流电源的火线ACL连接，第3引脚接地，第4引脚与信号输出模块12连接。

其中，光耦亦称光电隔离器或光电耦合器。它是以光为媒介来传输电信号的器件，通常把发光器(发光二极管)与受光器(光电三极管) 封装在同一管壳内。当输入端加电信号时发光器发出光线，受光器接受光线之后就产生光电流，从输出端流出，从而实现了“电—光—电”控制。以光为媒介把输入端信号耦合到输出端的光电耦合器，具有体积小、寿命长、无触点，抗干扰能力强，输出和输入之间绝缘，单向传输信号等优点。常见的光耦有PC817A等类型。

可选地，开关模块11还包括第一电容C1，第一电容C1的两端分别与交流电源的火线ACL以及发光二极管D的阴极(光耦U1的第2引脚) 连接。

第一电容C1有存储电能与释放电能的作用，同时，第一电容C1能够起到将地线与火线进行隔离的作用，在本实施例中，由于安规电容在失效后，不会导致电击，不危及人身安全，所以可将第一电容C1选用安规电容中的Y电容，Y电容是用于分别跨接在电力线两线和地之间(即零线与地线或火线与地线)的电容。

可选地，开关模块11还包括二极管D1，二极管D1的阳极与发光二极管D的阴极(光耦U1的第2引脚)连接，二极管D1的阴极与发光二极管D的阳极(光耦U1的第1引脚)连接。

二极管D1则是用于将发光二极管D的反向电压进行钳位，以防止发光二极管D被反向击穿，即防止光耦U1被反向击穿。

实际应用中，在正常情况下，即地线PE未出现异常时，在正弦波的负半波，第一电容C1被交流电源充电，此时的电流方向为地线PE- 第一电阻R1-稳压二极管DW1-发光二极管D-第一电容C1-交流电源的火线ACL，从而发光二极管D得电，发光二极管D发光，光电三极管T导通，即光电三极管T的集电极与发射极连通，即光耦U1的第3引脚与第4引脚之间连通；在正弦波的正半波，由于充电后的第一电容C1两端的电压超过稳压二极管DW1的反向击穿电压，稳压二极管DW1被反向击穿，则交流电源的火线ACL-第一电容C1-二极管D1-稳压二极管DW1- 第一电阻R1-地线PE形成回路，以完成第一电容C1的放电过程，直至第一电容C1两端的电压小于稳压二极管DW1的反向击穿电压时，放电停止，等到正弦波的负半波重新到来时，再重新对第一电容C1进行充电，在该过程中，发光二极管D一直处于失电状态，则光电三极管T的集电极与发射极断开，即光耦U1的第3引脚与第4引脚之间断开。在地线出现异常时，发光二极管D一直处于失电状态(发光二极管D的初始状态即为失电状态)，则光电三极管T的集电极与发射极断开，即光耦U1的第3引脚与第4引脚之间断开。

可选地，信号输出模块12包括第二电阻R2与第三电阻R3,第二电阻R2的第一端与输入电源V1连接，第二电阻R2的第二端分别与第三电阻R3的第一端以及开关模块11连接，第三电阻R3的第二端与控制单元20连接,即第二电阻R2的第一端通过接口J1的第1引脚连接至输入电源V1，而光耦U1的第3引脚通过接口J1的第3引脚接地，第三电阻R3的第二端通过接口J1的第2引脚连接至控制单元20。

可选地，信号输出模块12还包括第三电容C3,第三电容C3的第一端接地，第三电容C3的第二端分别与第二电阻R2的第二端、第三电阻 R3的第一端以及开关模块11连接。即第三电容C3的第二端、第二电阻 R2的第二端与第三电阻R3的第一端均与光耦U1的第4引脚连接。

第三电容C3主要用于滤除信号输出模块12所输出的检测信号中的高频干扰信号。

实际应用中，当光耦U1的第3引脚与第4引脚之间连通，则输入电源V1通过第二电阻R2、光耦U1的第3引脚与第4引脚后连接地GND，则信号输出模块12从接口J1的第2引脚所输出的检测信号被拉低，为低电平信号；当光耦U1的第3引脚与第4引脚之间断开，则输入电源 V1通过第二电阻R2、第三电阻R3连接至接口J1的第2引脚，即连接至控制单元20，此时检测信号为输入电源V1经过第二电阻R2与第三电阻R3后的电压，为高电平信号。

综上所述，在正常情况下，即地线PE未出现异常时，在正弦波的负半波，光耦U1的第3引脚与第4引脚之间连通，从接口J1的第2引脚所输出的检测信号为低电平信号，控制单元20所接收到的信号为低电平信号；在正弦波的正半波，光耦U1的第3引脚与第4引脚之间断开，从接口J1的第2引脚所输出的检测信号为高电平信号，控制单元 20所接收到的信号为高电平信号。

因此，在正常情况下，控制单元20所接收到的检测信号应是在一定时间间隔内进行高低电平交替变化的方波信号。如图4所示，曲线L_V为第一电容C1两端的电压，曲线L_I为流过第一电容C1的电流(电流的最大值为I)，曲线L_OUT为控制单元20所接收到的检测信号。其中，流过第一电容C1的电流L_I超前第一电容C1两端的电压LV相位90度，而随着流过第一电容C1的电流L_I在正半波与负半波之间交替变化，检测信号L_OUT也随着进行高低电平的变化，且检测信号L_OUT的最大电压应为输入电源V1的电压。

在地线PE出现异常时，光耦U1的第3引脚与第4引脚之间断开，从接口J1的第2引脚所输出的检测信号为高电平信号，控制单元20所接收到的信号为持续的高电平信号。如图5所示，曲线L_V仍然为第一电容C1两端的电压，曲线L_OUT1为控制单元20所接收到的检测信号，检测信号L_OUT持续为高电平信号，即检测信号L_OUT的电压一直为输入电源V1 的电压。

再者，如果出现零火线接反的情况，那么此时第一电容C1两端的电压L_V为0或接近于0，同样的，发光二极管D一直处于失电状态，则光电三极管T的集电极与发射极断开，即光耦U1的第3引脚与第4引脚之间断开，从接口J1的第2引脚所输出的检测信号为高电平信号，控制单元20所接收到的信号为持续的高电平信号。

由此可见，若控制单元20接收到的信号为在一定时间间隔内进行高低电平交替变化的方波信号，则确定地线PE未出现异常，同时交流电源的火线与零线未接反；若控制单元20接收到的信号为持续的高电平信号，则地线PE出现异常或是交流电源的火线与零线接反。

在另一种实施方式中，请参阅图6，开关模块10还包括第二电容 C2，第二电容C2的两端分别与交流电源的零线ACN以及发光二极管D 的阴极连接。

第二电容C2能够使该检测电路在出现零火线接反时，控制单元20 接收到的信号也为在一定时间间隔内进行高低电平交替变化的方波信号。由图6可知，端口ACL连接交流电源的火线，同时端口ACN连接交流电源的零线，与，端口ACL连接交流电源的零线，同时端口ACN连接交流电源的火线，上述两个情况实质上是一样的，即在上述两种情况下，控制单元20接收到的检测信号均为同样的方波信号，此时，控制单元 20会断定电路处于正常工作状态。而只有地线PE出现异常时，控制单元20所接收到的信号才会为持续的高电平信号，也就是说控制单元20 接收到持续的高电平信号时，可以确定只能是地线PE出现了异常，例如，地线PE未连接等异常，从而能够及时采取对应的解决措施。

本实用新型提供的检测电路10用于与控制单元20、地线200以及交流电源300连接，检测电路10包括开关模块11与信号输出模块12，其中，开关模块11分别与地线200以及交流电源300的火线连接，开关模块11用于基于交流电源300的火线与地线之间的电流信号进行开关状态的切换，信号输出模块12与开关模块11以及控制单元20连接，信号输出模块12基于开关模块11的开关状态输出检测信号至控制单元 20，以使控制单元20基于检测信号确定地线是否出现异常，该检测电路10中只包括开关模块11与信号输出模块12，电路较为简单，且当地线出现异常时，开关模块11会切换其开关状态，以使信号输出模块12 输出对应的检测信号至控制单元20，从而控制单元20可确定地线200 出现异常，即通过简单的电路实现对地线的异常检测。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；在本实用新型的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本实用新型的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种检测电路，其特征在于，所述检测电路用于与控制单元、地线以及交流电源连接，所述检测电路包括：

开关模块与信号输出模块；

其中，所述开关模块分别与所述地线以及所述交流电源的火线连接，所述开关模块用于基于所述交流电源的火线与所述地线之间的电流信号进行开关状态的切换；

所述信号输出模块与所述开关模块以及所述控制单元连接，所述信号输出模块基于所述开关模块的开关状态输出检测信号至所述控制单元，以使所述控制单元基于所述检测信号确定所述地线是否出现异常。

2.根据权利要求1所述的检测电路，其特征在于，

所述开关模块包括第一电阻、稳压二极管与光耦，所述光耦包括发光二极管和用于将所述发光二极管发出的光信号转换成电信号的光电三极管；

所述发光二极管的阳极与所述稳压二极管的阴极连接，所述稳压二极管的阳极与所述第一电阻的第一端连接，所述第一电阻的第二端与所述地线连接，所述发光二极管的阴极与所述交流电源的火线连接，所述光电三极管的发射极接地，所述光电三极管的集电极与所述信号输出模块连接。

3.根据权利要求2所述的检测电路，其特征在于，

所述开关模块还包括第一电容；

所述第一电容的两端分别与所述交流电源的火线以及所述发光二极管的阴极连接。

4.根据权利要求2所述的检测电路，其特征在于，

所述开关模块还包括第二电容；

所述第二电容的两端分别与所述交流电源的零线以及所述发光二极管的阴极连接。

5.根据权利要求2所述的检测电路，其特征在于，

所述开关模块还包括二极管；

所述二极管的阳极与所述发光二极管的阴极连接，所述二极管的阴极与所述发光二极管的阳极连接。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的检测电路，其特征在于，

所述信号输出模块包括第二电阻与第三电阻；

所述第二电阻的第一端与输入电源连接，所述第二电阻的第二端分别与所述第三电阻的第一端以及所述开关模块连接，所述第三电阻的第二端与所述控制单元连接。

7.根据权利要求6所述的检测电路，其特征在于，

所述信号输出模块还包括第三电容；

所述第三电容的第一端接地，所述第三电容的第二端分别与所述第二电阻的第二端、所述第三电阻的第一端以及所述开关模块连接。

8.一种家用电器，其特征在于，所述家用电器包括控制单元以及如权利要求1-7任意一项所述的检测电路。

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