CN219590492U - 地线挂拆检测电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种地线挂拆检测电路，包括微控单元、设于地线挂钩结构组件内的机械微动开关和高压隔离变压器，以及通过通用型接口与所述微控单元电连接的开关检测电路、电源电路、电感检测电路和提示电路。通过机械微动开关和高压隔离变压器来实现地线的挂接，当检测到高压隔离变压器上的电感量发生变化时，确定地线的挂接状态发生改变，从而实现了对地线是否挂接的实时监控，实现了即使人工挂地或拆地后，仍然可以获知地线挂接是否可靠，提高了安全性。

Description

地线挂拆检测电路

技术领域

本实用新型涉及电气设备领域，尤其涉及一种地线挂拆检测电路。

背景技术

对临时地线挂拆状态进行检测识别是电力防误重要组成部分，关系到操作人员生命和设备安全，市面上常见接地端的地线检测其核心是利用RFID技术间接实现接地端状态检测识别，在高压输电端常用的地线挂钩的为不带检测功能，完全依靠操作人员操作完成地线挂拆，无法实时判断地线真实挂拆状态以及是否可靠挂接，因人为失误可能引发安全事故。

因此，本文提出一种安装于地线挂钩结构组件内的地线挂拆检测电路，能够安全、可靠地监控设备的接地状态。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是解决现有的人工挂地或拆地后，无法获知是否可靠，导致存在安全隐患的问题。

为了解决上述问题，本实用新型第一方面提供了一种地线挂拆检测电路，所述地线挂拆检测电路包括：微控单元、设于地线挂钩结构组件内的机械微动开关和高压隔离变压器，以及通过通用型接口与所述微控单元电连接的开关检测电路、电源电路、电感检测电路和提示电路；

在地线挂接状态下，所述机械微动开关和所述高压隔离变压器均与所述地线物理接触；

所述开关检测电路与所述机械微动开关电连接，用于检测所述机械微动开关是否接触，并基于检测的结果唤醒所述微控单元；

所述电感检测电路与所述高压隔离变压器电连接，用于基于检测到的所述高压隔离变压器在挂接/拆除地线时变化的电感量向所述微控单元输出对应的控制信号，通过所述微控单元控制所述提示电路进行挂接/拆除地线的提示。

在本实用新型第一方面的第一种实现方式中，所述高压隔离变压器包括次级线圈和初级线圈，其中，所述次级线圈设于所述地线一端，所述初级线圈与所述电感检测电路电连接；

在挂接地线时，通过所述地线将所述次级线圈上的两个端点导通，并在电磁互感的作用下改变所述初级线圈的电感量；

所述电感检测电路基于所述初级线圈的电感量输出对应的控制信号。

在本实用新型第一方面的第二种实现方式中，在所述机械微动开关的开关上设有第一弹性结构，在挂接地线时所述第一弹性结构发生压缩形变驱使所述机械微动开关导通。

在本实用新型第一方面的第三种实现方式中，所述机械微动开关包括第二弹性结构和两个挂钩触点，其中两个挂钩触点对应于所述第二弹性结构的两端设置，在挂接地线时通过所述第二弹性结构的压缩形变将两端的挂钩触点导通。

在本实用新型第一方面的第四种实现方式中，所述提示电路包括通过所述通用型接口与所述微控单元电连接的LED指示电路和/或蜂鸣器，用于基于所述控制信号点亮所述LED指示电路中对应的LED灯和/或控制所述蜂鸣器发出提示音。

在本实用新型第一方面的第五种实现方式中，所述电源电路包括与所述微控单元电连接的电池电压检测电路和电源管理电路，以及与所述电源管理电路电连接的充电电池和无线充电电路；

在所述电源管理电路的控制下选择所述充电电池或者所述无线充电电路向所述微控单元供电；

所述电池电压检测电路用于检测所述充电电池的电压，并在电压过低时点亮所述LED指示电路中对应的LED灯。

在本实用新型第一方面的第六种实现方式中，所述地线挂拆检测电路还包括与所述微控单元电连接的无线通信模块和定位模块；

在所述微控单元接收到所述控制信号时，通过所述定位模块定位确定挂接/拆除地线的地线挂钩结构组件，并经过所述无线通信模块发送至对应的后台。

在本实用新型第一方面的第七种实现方式中，所述地线挂拆检测电路还包括与所述微控单元电连接的低功耗电路，用于在地线挂钩结构组件挂接/拆除地线后，控制所述微控单元进入低功耗工作状态。

在本实用新型第一方面的第八种实现方式中，所述地线挂拆检测电路还包括与所述微控单元电连接的按键检测电路。

在本实用新型第一方面的第九种实现方式中，所述地线挂拆检测电路还包括与所述微控单元电连接的蓝牙电路，用于与外部通信工具连接。

有益效果：

本实用新型提供的地线挂拆检测电路，包括微控单元、设于地线挂钩结构组件内的机械微动开关和高压隔离变压器，以及通过通用型接口与所述微控单元电连接的开关检测电路、电源电路、电感检测电路和提示电路。通过机械微动开关和高压隔离变压器来实现地线的挂接，当检测到高压隔离变压器上的电感量发生变化时，确定地线的挂接状态发生改变，向被机械微动开关唤醒的微控单元输出对应的控制信号，从而实现了对地线是否挂接的实时监控，实现了即使人工挂地或拆地后，仍然可以获知地线挂接是否可靠，提高了安全性，而且降低了能耗。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的地线挂拆检测电路的第一种结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的地线挂拆检测电路的第二种结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的地线挂拆检测电路的第三结构示意图。

图4为本实用新型实施例提供的机械微动开关的第一种结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的机械微动开关的第二种结构示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本实用新型。

为了解决现有技术中，完全依靠操作人员操作完成地线挂拆，无法实时判断地线真实挂拆状态以及是否可靠挂接，因人为失误可能引发安全事故的问题，本申请提出了一种用于实现变电站及输电线路输电端挂接状态安全可靠检测，同时将挂拆后的状态实时上传给后台，实现地线挂拆智能管理的地线挂拆检测电路，具体是采用基于微动开关通断唤醒微控MCU单元，利用电感隔离检测技术检测地线挂拆状态。

如图1所示，为本申请实施例提供的一种地线挂拆检测电路，该地线挂拆检测电路主要包括微控单元110、机械微动开关120、高压隔离变压器130、开关检测电路140、电源电路150、电感检测电路160和提示电路170。

机械微动开关120：内置于地线挂钩结构组件内，挂钩触点通过弹性结构和机械微动开关120接触，当挂接地线时，输电线挤压挂钩触点收缩触发微动开关导通，唤醒微控单元MCU110；当拆除地线时，挂钩触点远离输电线而伸长复位触发机械微动开关120断开，唤醒MCU，从而降低能耗，延长电池使用时间。

高压隔离变压器130：内置于地线挂钩结构组件内，高压隔离变压器130初级线圈连接到电感检测电路，当挂接地线时输电导线将次级线圈两个端点导通，此时次级线圈电感量发生变化导致初级线圈电感量变化；当拆除地线时，次级线圈两个端点因远离输电导线断开引起初级线圈电感量变化。

电感检测电路160：用于检测挂拆两个状态时初级线圈的电感量。

开关检测电路140：用于检测机械微动开关120通断状态变化唤醒MCU。

本实施例中，所述微控单元110均与机械微动开关120、高压隔离变压器130、开关检测电路140、电源电路150、电感检测电路160和提示电路170通信连接，具体的，微控单元110上设有多个通用型接口，机械微动开关120、高压隔离变压器130、开关检测电路140、电源电路150、电感检测电路160和提示电路170分别与通用型接口连接，以实现与微控单元110的通信连接（即是电连接），在实际应用中，该地线挂拆检测电路通过上述的电路结构，利用机械微动开关120采集挂接/拆除地线的触发操作，并将触发操作唤醒微控单元110采集高压隔离变压器130上的电感量的变化情况，从而确定当前时刻地线挂钩结构组件是处于挂接地线还是拆除地线。

在本实施例中，在采集高压隔离变压器130上的电感量的变化情况时，通过电感检测电路160来实现，即是电感检测电路160的输入端与高压隔离变压器130电连接，电感检测电路160的输出端与微控单元110的通用型接口连接，电感检测电路160在接收到高压隔离变压器130中的电感量变化，即是存在电压变化，则向微控单元110输出控制信号，该控制信号具体是一个0或1的电平，微控单元110通过0或1的电平来确定地线处于挂接或者拆除状态，从而向提示电路170输出信号控制提示电路170的响应。

本实施例中，机械微动开关120和高压隔离变压器130设于地线挂钩结构组件内，并在地线挂接状态下，所述机械微动开关120和所述高压隔离变压器130均与所述地线物理接触，其中，在挂接地线时械微动开关120与地线之间是无电性的物理接触，而高压隔离变压器130与地线之间是有电性的物理接触，即是在挂接地线后，高压隔离变压器130中的两个输出端均与地线连接。

在本实施例中，在所述机械微动开关120和微控单元110之间设有开关检测电路140，其中，所述开关检测电路140的输入端与机械微动开关120连接，所述开关检测电路140的输出端与微控单元110连接，开关检测电路140检测机械微动开关120的触发导通或者断开信号，以控制微控单元110的唤醒，从而进一步通过电感检测电路160采集高压隔离变压器130中的电感量的变化。

如图2所示，所述高压隔离变压器130包括次级线圈131和初级线圈132，其中，所述次级线圈131设于所述地线一端，所述初级线圈132与所述电感检测电路160电连接；

在挂接地线时，通过所述地线将所述次级线圈131上的两个端点导通，并在电磁互感的作用下改变所述初级线圈132的电感量；

所述电感检测电路160基于所述初级线圈132的电感量输出对应的控制信号。

在本申请一实施例中，在所述机械微动开关120的开关上设有第一弹性结构，在挂接地线时所述第一弹性结构发生压缩形变驱使所述机械微动开关120导通，具体如图4所示，机械微动开关可采用开关按钮，在开关按钮上设置第一弹性结构为弹簧的部件，地线压缩形变后触发按钮以导通。

在本申请一实施例中，所述机械微动开关120包括第二弹性结构和两个挂钩触点，其中两个挂钩触点对应于所述第二弹性结构的两端设置，在挂接地线时通过所述第二弹性结构的压缩形变将两端的挂钩触点导通，具体如图5所示。

在本实施例中，所述地线挂拆检测电路还包括与所述微控单元110电连接的低功耗电路180，用于在地线挂钩结构组件挂接/拆除地线后，控制所述微控单元110进入低功耗工作状态。

通过上述提供的地线挂拆检测电路的结构，在挂接地线时，因挂钩触点被输电导线挤压收缩后触发挂钩内机械微动开关由断开变导通，微控单元MCU被唤醒，同时输电导线将次级线圈两个端点导通，此时次级线圈电感量增加导致初级线圈电感量减少，电感检测电路检测挂接后的初级线圈电感量并被MCU获取，MCU将其同设定的阈值电感量比较后判断地线处于挂接状态，然后控制LED和蜂鸣器进行挂接声光指示，同时控制无线通信+定位模块将挂接状态及位置信息发送给后台，完成整个挂接及状态上传过程，之后进入低功耗状态；

在拆除地线时，因输电线拆除后挂钩触点伸长复位后触发挂钩内机械微动开关由导通变断开，微控MCU被唤醒，同时次级线圈两个端点因原来输电导线而断开，此时次级线圈因回路断开导致初级线圈电感量增加，电感检测电路检测挂接后的初级线圈电感量并被MCU获取，MCU将其同设定的阈值电感量比较后判断地线处于拆除状态，控制LED和蜂鸣器进行拆除声光指示，同时控制通信+定位模块将拆除状态及位置信息发送给后台，完成整个拆除及状态上传过程，之后进入低功耗状态。

如图3所示，所述提示电路170包括通过所述通用型接口与所述微控单元110电连接的LED指示电路171和/或蜂鸣器172，用于基于所述控制信号点亮所述LED指示电路171中对应的LED灯和/或控制所述蜂鸣器172发出提示音。

所述电源电路150包括与所述微控单元110电连接的电池电压检测电路151和电源管理电路1152，以及与所述电源管理电路152电连接的充电电池153和无线充电电路154；

在所述电源管理电路152的控制下选择所述充电电池153或者所述无线充电电路154向所述微控单元110供电；

所述电池电压检测电路151用于检测所述充电电池153的电压，并在电压过低时点亮所述LED指示电路171中对应的LED灯。

所述地线挂拆检测电路还包括与所述微控单元110电连接的无线通信模块191和定位模块192；

在所述微控单元10接收到所述控制信号时，通过所述定位模块192定位确定挂接/拆除地线的地线挂钩结构组件，并经过所述无线通信模块191发送至对应的后台，这里的后台可以理解为是手机或者服务器等等。

进一步的，所述地线挂拆检测电路还包括与所述微控单元110电连接的按键检测电路200、蓝牙电路210和低功耗看门狗220。

无线通信模块+定位模块：用于定位挂钩挂拆时的地理位置并通过无线通信（包含但是不限于4G，NB，GPRS，LoRa，ZigBee等）发送给后台。

电池电压检测电路151：用于检测电池电压，采集电池电量。

LED指示电路171：用于挂拆状态变化LED指示以及低电量提示。

按键检测电路200：通过按键进入各种配置模式。

低功耗看门狗220：防止长期运行程序跑飞，提升装置稳定性，降低系统功耗。

蜂鸣器172：用于挂拆状态变化声音提示。

蓝牙模块210：结合按键可以用于程序在线升级以及通过手机进行各种配置。

低功耗电路180LDO：用于给系统提供3.3V电源。

电源管理电路152：用于电池充放电管理。

无线充电电路154：结合充电线圈用于给电池无线充电。

在工作时，挂接地线时，因挂钩触点被输电导线挤压收缩后触发挂钩内机械微动开关120由断开变导通，微控单元110MCU被唤醒，同时输电导线将次级线圈两个端点导通，此时次级线圈电感量增加导致初级线圈电感量减少，电感检测电路160检测挂接后的初级线圈电感量并被MCU获取，MCU将其同设定的阈值电感量比较后判断地线处于挂接状态，然后控制LED指示电路171和蜂鸣器172进行挂接声光指示，同时控制无线通信模块+定位模块将挂接状态及位置信息发送给后台，完成整个挂接及状态上传过程，之后进入低功耗状态；拆除地线时，因输电线拆除后挂钩触点伸长复位后触发挂钩内机械微动开关120由导通变断开，微控单元10MCU被唤醒，同时次级线圈两个端点因原来输电导线而断开，此时次级线圈因回路断开导致初级线圈电感量增加，电感检测电路160检测挂接后的初级线圈电感量并被MCU获取，MCU将其同设定的阈值电感量比较后判断地线处于拆除状态，控制LED指示电路171和蜂鸣器172进行拆除声光指示，同时控制无线通信模块+定位模块将拆除状态及位置信息发送给后台，完成整个拆除及状态上传过程，之后进入低功耗状态。

综上，通过上述提供的地线挂拆检测电路的实施，至少实现了以下效果：

1.利用隔离变压器实现次级线圈（接地端）和初级线圈（电路端）高压隔离，保护免受残压影响；

2.利用地线挂拆时次级线圈的回路通断引起初级线圈电感量的变化，通过检测初级线圈电感量变化判断挂拆状态的变化；

3.基于挂拆时微动开关的通断自动唤醒微控MCU单元，待完成状态上传后又自动进入低功耗状态，实现整体超低功耗设计；

4.支持无线充电，无需更换电池，使用方便，寿命长；

5.支持地线挂拆和定位状态无线上传。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

以上所述，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；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实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种地线挂拆检测电路，其特征在于，所述地线挂拆检测电路包括：微控单元、设于地线挂钩结构组件内的机械微动开关和高压隔离变压器，以及通过通用型接口与所述微控单元电连接的开关检测电路、电源电路、电感检测电路和提示电路；

在地线挂接状态下，所述机械微动开关和所述高压隔离变压器均与所述地线物理接触；

所述开关检测电路与所述机械微动开关电连接，用于检测所述机械微动开关是否接触，并基于检测的结果唤醒所述微控单元；

所述电感检测电路与所述高压隔离变压器电连接，用于基于检测到的所述高压隔离变压器在挂接/拆除地线时变化的电感量向所述微控单元输出对应的控制信号，通过所述微控单元控制所述提示电路进行挂接/拆除地线的提示。

2.根据权利要求1所述的地线挂拆检测电路，其特征在于，所述高压隔离变压器包括次级线圈和初级线圈，其中，所述次级线圈设于所述地线一端，所述初级线圈与所述电感检测电路电连接；

在挂接地线时，通过所述地线将所述次级线圈上的两个端点导通，并在电磁互感的作用下改变所述初级线圈的电感量；

所述电感检测电路基于所述初级线圈的电感量输出对应的控制信号。

3.根据权利要求1或2所述的地线挂拆检测电路，其特征在于，在所述机械微动开关的开关上设有第一弹性结构，在挂接地线时所述第一弹性结构发生压缩形变驱使所述机械微动开关导通。

4.根据权利要求1或2所述的地线挂拆检测电路，其特征在于，所述机械微动开关包括第二弹性结构和两个挂钩触点，其中两个挂钩触点对应于所述第二弹性结构的两端设置，在挂接地线时通过所述第二弹性结构的压缩形变将两端的挂钩触点导通。

5.根据权利要求4所述的地线挂拆检测电路，其特征在于，所述提示电路包括通过所述通用型接口与所述微控单元电连接的LED指示电路和/或蜂鸣器，用于基于所述控制信号点亮所述LED指示电路中对应的LED灯和/或控制所述蜂鸣器发出提示音。

6.根据权利要求5所述的地线挂拆检测电路，其特征在于，所述电源电路包括与所述微控单元电连接的电池电压检测电路和电源管理电路，以及与所述电源管理电路电连接的充电电池和无线充电电路；

在所述电源管理电路的控制下选择所述充电电池或者所述无线充电电路向所述微控单元供电；

所述电池电压检测电路用于检测所述充电电池的电压，并在电压过低时点亮所述LED指示电路中对应的LED灯。

7.根据权利要求1所述的地线挂拆检测电路，其特征在于，所述地线挂拆检测电路还包括与所述微控单元电连接的无线通信模块和定位模块；

在所述微控单元接收到所述控制信号时，通过所述定位模块定位确定挂接/拆除地线的地线挂钩结构组件，并经过所述无线通信模块发送至对应的后台。

8.根据权利要求7所述的地线挂拆检测电路，其特征在于，所述地线挂拆检测电路还包括与所述微控单元电连接的低功耗电路，用于在地线挂钩结构组件挂接/拆除地线后，控制所述微控单元进入低功耗工作状态。

9.根据权利要求8所述的地线挂拆检测电路，其特征在于，所述地线挂拆检测电路还包括与所述微控单元电连接的按键检测电路。

10.根据权利要求9所述的地线挂拆检测电路，其特征在于，所述地线挂拆检测电路还包括与所述微控单元电连接的蓝牙电路，用于与外部通信工具连接。