一種電氣設備接地線老化檢測電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電氣設備接地線老化檢測電路。該接地線老化檢測電路包括電壓采集電路、電源管理電路、單片機監(jiān)控電路，電壓采集電路與單片機監(jiān)控電路相連接，電源管理電路分別與電壓采集電路和單片機監(jiān)控電路相連接。本發(fā)明的優(yōu)點在于：該接地線老化檢測電路以單片機為控制中心，用于電氣設備，尤其是需要長期使用（如5年以上）或者是工作條件較為惡劣（如具有一定腐蝕性的場合）的電氣設備的接地線老化程度的檢測，接地線老化后其電阻會增加，該檢測電路根據(jù)這一原理，在接地線的一端輸入一定的電流，并通過放大電路采集接地線輸入端的電壓，該電壓值隨著接地線老化程度的增加的增加，當該電壓值大于某一閾值時，可認為接地線無法使用。
【專利說明】一種電氣設備接地線老化檢測電路
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及檢測電路，尤其涉及一種電氣設備接地線老化檢測電路。
【背景技術】
[0002]為保證電氣設備的自身安全及操作人員的安全，電氣設備的外殼通常需要接地處理，尤其是高壓電氣設備，若出現(xiàn)接地不良，其外殼積聚的靜電將達到幾萬甚至十幾萬伏，給工作人員的人身安全帶來極大威脅。電氣設備接地線的老化由兩部分組成，一部分是接頭因長期暴露在空氣中而被逐漸氧化，導致電阻增加；另一部分是導線本身的氧化導致電阻增加，其中以前者為主。當有大電流通過發(fā)生氧化的部位時，該部位溫度將急劇增加，情況嚴重時有可能導致火災，造成重大事故。由于通常情況下接地線的老化是一個長期的過程，因而容易被忽視。而對于工作在野外(如智能電網(wǎng)集中控制器等)或者是具有腐蝕性氣體環(huán)境下的電氣設備，則更容易出現(xiàn)設備接地不良。
[0003]目前對于電氣設備接地特性的判斷通常采用三種方法:工作人員現(xiàn)場觀察后根據(jù)經(jīng)驗進行判斷；根據(jù)接地線的規(guī)格說明，進行定期更換；采用接地電阻測試儀現(xiàn)場測量。這三種方法都有一定的不足，一種方法依賴于人的經(jīng)驗和直觀感覺，最容易出現(xiàn)判斷不準；第二種方法中，線路的規(guī)格通常具有一定的測試條件，對于安裝環(huán)境與測試條件不一致的場合，則不適用；第三種方法需要工作人員攜帶電阻測試儀進行定期測量，且測試儀通常功耗較高，因而不適合在線檢測?；谝陨锨闆r，開發(fā)一種微型化的、低功耗的，能長期作業(yè)的檢測設備來對電氣設備的接地線進行老化狀態(tài)檢測是很實用也很有必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的所要解決的技術問題在于提供一種微型化的、低功耗的，能長期作業(yè)的檢測設備來對電氣設備的接地線進行老化狀態(tài)檢測的檢測電路。
[0005]本發(fā)明采用以下技術方案解決上述技術問題的:一種電氣設備接地線老化檢測電路，包括電壓采集電路、電源管理電路、單片機監(jiān)控電路，電壓采集電路與單片機監(jiān)控電路相連接，電源管理電路分別與電壓采集電路和單片機監(jiān)控電路相連接。
[0006]具體的，所述的電壓采集電路包括運算放大器Ul、U2，12V電池組VI，電阻Rl?R5、二極管Dl?D4、待測接地線Rt，運算放大器Ul的I腳通過電阻R3與8腳相連接，運算放大器Ul的2腳接Rl的一端和二極管Dl的陽極；電阻Rl的另一端與電阻R2的一端相連后，與電源管理電路的12V輸出端相連；電阻R2的另一端接運算放大器Ul的3腳和二極管D3的陽極，二極管D3的陰極與二極管D4的陽極相連，二極管D4的陰極接地，二極管Dl的陰極與二極管D2的陽極相連，二極管D2的陰極接至待測接地線Rt與電氣設備的連接處，待測接地線Rt的另一端接地，二極管Dl?D4為型號相同的高壓快速恢復二極管，運算放大器Ul的4腳和5腳相連后接地，運算放大器Ul的7腳與電源管理電路的3.3V輸出端相連，運算放大器Ul的6腳通過電阻R4與U2的4腳相連，運算放大器U2的4腳通過電阻R5與運算放大器U2的I腳相連，運算放大器U2的I腳與單片機監(jiān)控電路相連接，運算放大器U2的2腳與3腳相連后接地，運算放大器U2的5腳與電源管理電路的3.3V輸出端相連。
[0007]具體的，所述的單片機監(jiān)控電路包括單片機U4、電阻RlO?R13、電容C4、晶振Gl、揚聲器LS1、三極管T2，單片機U4的I腳與電源管理電路的3.3V輸出端相連接，并通過電容C4接地，單片機U4的5腳和6腳分別與電壓采集電路和電源管理電路相連，單片機U4的26腳通過晶振Gl與其27腳相連接，單片機U4的28腳接地，單片機U4的17腳通過電阻Ri3與電源管理電路3.3V輸出端相連接，并與發(fā)光二極管D5的陽極相連，二極管D5的陰極接地，單片機U4的14腳通過電阻R12與電源管理電路3.3V輸出端相連接，并通過電阻RlO與三極管T2的基極相連，三極管T2的發(fā)射極接地，三極管T2的集電極接揚聲器LSl的一端，揚聲器LSl的另一端通過電阻Rll與電源管理電路的12V輸出端相連接。
[0008]具體的，所述的電源管理電路包括電源轉(zhuǎn)換芯片U3、電池組V1、電阻R6?R9，電容Cl?C3、三極管Tl，電感LI，電源轉(zhuǎn)換芯片U3的I腳和4腳相連后接地，電源轉(zhuǎn)換芯片U3的2腳和3腳相連后通過電容C2接地，同時接電容Cl的正極，電容Cl的負極接地，電容Cl的正極與電池組Vl的正極相連，電池組Vl的負極接地，電池組Vl的正極接三極管Tl的集電極，三極管Tl的發(fā)射極為12V輸出端，分別與電壓采集電路和單片機監(jiān)控電路相連接，三極管Tl的基極通過電阻R6與單片機控制電路相連接，電源轉(zhuǎn)換芯片U3的5腳通過電阻R9接地，電源轉(zhuǎn)換芯片U3的6腳通過電阻R7與電源轉(zhuǎn)換芯片U3的8腳相連，電源轉(zhuǎn)換芯片U3的7腳通過電感LI與電源轉(zhuǎn)換芯片U3的6腳相連，電源轉(zhuǎn)換芯片U3的6腳通過電阻R8與電源轉(zhuǎn)換芯片U3的5腳相連接，電源轉(zhuǎn)換芯片U3的6腳通過電容C3接地，電源轉(zhuǎn)換芯片U3的6腳即3.3V電壓輸出端，分別與電壓采集電路和單片機監(jiān)控電路相連接。
[0009]本發(fā)明具有的有益效果是:
[0010]1、檢測電路功耗低，適用于需要長期使用(如5年以上)或者是工作條件較為惡劣(如具有一定腐蝕性的場合)的電氣設備的接地線老化程度的檢測。
[0011]2、檢測電路反應靈敏、快速，且結構簡單，即適合安裝在重要設備中用作實時檢測，也可做成手持式檢測設備用于日常作業(yè)。
[0012]3、能有效檢測接地線的老化程度，并記錄老化過程，為不同環(huán)境選擇不同等級的接地線及其他導線提供數(shù)據(jù)支撐。
[0013]4、當接地線老化到一定程度時，檢測電路即進行報警，防止設備因接地不良出現(xiàn)
故障甚至事故。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明的總體結構框圖。
[0015]圖2是本發(fā)明的電壓采集電路圖。
[0016]圖3是本發(fā)明的電源管理電路圖。
[0017]圖4是本發(fā)明的單片機監(jiān)控電路圖。
【具體實施方式】
[0018]以下結合附圖對本發(fā)明進行詳細的描述。
[0019]圖1是本發(fā)明總體結構框圖。包括電壓采集電路、電源管理電路、單片機監(jiān)控電路，電壓采集電路與單片機監(jiān)控電路相連接，電源管理電路分別與電壓采集電路和單片機監(jiān)控電路相連接。
[0020]圖2是本發(fā)明的電壓采集電路圖。Ul和U2是運算放大器，在一個示例中，Ul是INA333，U2是0PA333。Ul的I腳通過電阻R3與8腳相連接，Ul的2腳接Rl的一端和Dl的陽極；R1的另一端與R2的一端相連后，與電源管理電路的12V輸出端相連；R2的另一端接Ul的3腳和D3的陽極。D3的陰極與D4的陽極相連，D4的陰極接地。Dl的陰極與D2的陽極相連，D2的陰極接至被測接地線與電氣設備的連接處，被測接地線的另一端接地。Dl?D4為型號相同的高壓快速恢復二極管，在一個示例中Dl?D4為HER108。Ul的4腳和5腳相連后接地，Ul的7腳與電源管理電路的3.3V輸出端相連。Ul的6腳通過電阻R4與U2的4腳相連，U2的4腳通過電阻R5與U2的I腳相連，U2的I腳與單片機監(jiān)控電路相連接。U2的2腳與3腳相連后接地，U2的5腳與電源管理電路的3.3V輸出端相連。
[0021]圖3是本發(fā)明的電源管理電路圖。U3為電源轉(zhuǎn)換芯片，在一個示例中，U3是TPS62170。U3的I腳和4腳相連后接地，U3的2腳和3腳相連后通過電容C2接地，同時接Cl的正極，Cl的負極接地。Cl的正極與電池組Vl的正極相連，Vl的負極接地。Vl的正極接三極管Tl的集電極，Tl的發(fā)射極為12V輸出端，分別與電壓采集電路和單片機監(jiān)控電路相連接；T1的基極通過電阻R6與單片機控制電路相連接。U3的5腳通過電阻R9接地，U3的6腳通過電阻R7與U3的8腳相連；U3的7腳通過電感LI與U3的6腳相連，U3的6腳通過電阻R8與U3的5腳相連接，U3的6腳通過電容C3接地，U3的6腳即3.3V電壓輸出端，分別與電壓采集電路和單片機監(jiān)控電路相連接。
[0022]圖4是本發(fā)明的單片機監(jiān)控電路圖。U4是單片機，在一個示例中U4是MSP430G2553。U4的I腳與電源管理電路的3.3V輸出端相連接，并通過電容C4接地；U4的5腳和6腳分別與電壓采集電路和電源管理電路相連。U4的26腳通過晶振Gl與其27腳相連接，U4的28腳接地。U4的17腳通過電阻Rl3與電源管理電路3.3V輸出端相連接，并與發(fā)光二極管D5的陽極相連，D5的陰極接地。U4的14腳通過電阻R12與電源管理電路
3.3V輸出端相連接，并通過電阻RlO與三極管T2的基極相連。T2的發(fā)射極接地，T2的集電極接揚聲器LSl的一端，LSl的另一端通過電阻Rll與電源管理電路的12V輸出端相連接。
[0023]本發(fā)明的工作過程如下:
[0024]電壓采集電路中D2的陰極為該接地線老化檢測電路的輸入端，該端口接至接地線和電氣設備的連接處。當電壓采集電路開始工作時，因Dl?D4型號相同，因而接地正常時，Ul的2腳和3腳輸入的電壓一致，U2的I腳輸出到單片機U4的5腳的電壓很小。當接地線老化時，接地線的電阻增加，Ul的2腳和Ul的3腳間的電壓差增加，該電壓差經(jīng)Ul和U2放大后，輸入到單片機U4的5腳的電壓增加，且該電壓隨著接地線老化程度的增加而增力口，通過判斷該電壓值，即可判斷線路的老化程度。用戶可以通過前期試驗，設置報警閾值，即當檢測到的電壓到達該閾值時，單片機控制揚聲器LSl和發(fā)光二極管D5工作，產(chǎn)生聲光報警。
[0025]由于線路的老化過程非常緩慢，因而如果一直對線路進行檢查，則會造成電池組電量浪費。因而該接地線老化檢測電路的電壓采集電路的12V電壓由單片機通過電阻R6控制三極管Tl來實現(xiàn)。用戶可以在單片機中設定檢測頻率和檢測時間，如每一天檢測一次，每次檢測三分鐘。則需檢測時，單片機U4的6腳置高電平，Tl導通，從而使電壓采集電路工作。不檢測時，U4的6腳置低電平，電壓采集電路不工作，從而可以起到省電的作用。該檢測電路中所用的芯片均為低功耗芯片，目的在于延長電池的使用壽命和整個檢測電路的作業(yè)時間。
[0026]以上所述僅為本發(fā)明創(chuàng)造的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明創(chuàng)造，凡在本發(fā)明創(chuàng)造的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明創(chuàng)造的保護范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1.一種電氣設備接地線老化檢測電路，其特征在于:包括電壓采集電路、電源管理電路、單片機監(jiān)控電路，電壓采集電路與單片機監(jiān)控電路相連接，電源管理電路分別與電壓采集電路和單片機監(jiān)控電路相連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種電氣設備接地線老化檢測電路，其特征在于:所述的電壓采集電路包括運算放大器Ul、U2，12V電池組VI，電阻Rl?R5、二極管Dl?D4、待測接地線Rt，運算放大器Ul的I腳通過電阻R3與8腳相連接，運算放大器Ul的2腳接Rl的一端和二極管Dl的陽極；電阻Rl的另一端與電阻R2的一端相連后，與電源管理電路的12V輸出端相連；電阻R2的另一端接運算放大器Ul的3腳和二極管D3的陽極，二極管D3的陰極與二極管D4的陽極相連，二極管D4的陰極接地，二極管Dl的陰極與二極管D2的陽極相連，二極管D2的陰極接至待測接地線Rt與電氣設備的連接處，待測接地線Rt的另一端接地，二極管Dl?D4為型號相同的高壓快速恢復二極管，運算放大器Ul的4腳和5腳相連后接地，運算放大器Ul的7腳與電源管理電路的3.3V輸出端相連，運算放大器Ul的6腳通過電阻R4與U2的4腳相連，運算放大器U2的4腳通過電阻R5與運算放大器U2的I腳相連，運算放大器U2的I腳與單片機監(jiān)控電路相連接，運算放大器U2的2腳與3腳相連后接地，運算放大器U2的5腳與電源管理電路的3.3V輸出端相連。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種電氣設備接地線老化檢測電路，其特征在于:所述的單片機監(jiān)控電路包括單片機U4、電阻RlO?R13、電容C4、晶振Gl、揚聲器LS1、三極管T2，單片機U4的I腳與電源管理電路的3.3V輸出端相連接，并通過電容C4接地，單片機U4的5腳和6腳分別與電壓采集電路和電源管理電路相連，單片機U4的26腳通過晶振Gl與其27腳相連接，單片機U4的28腳接地，單片機U4的17腳通過電阻R13與電源管理電路3.3V輸出端相連接，并與發(fā)光二極管D5的陽極相連，二極管D5的陰極接地，單片機U4的14腳通過電阻R12與電源管理電路3.3V輸出端相連接，并通過電阻RlO與三極管T2的基極相連，三極管T2的發(fā)射極接地，三極管T2的集電極接揚聲器LSl的一端，揚聲器LSl的另一端通過電阻Rll與電源管理電路的12V輸出端相連接。
4.根據(jù)權利要求1至3任一項所述的一種電氣設備接地線老化檢測電路，其特征在于:所述的電源管理電路包括電源轉(zhuǎn)換芯片U3、電池組V1、電阻R6?R9，電容Cl?C3、三極管Tl，電感LI，電源轉(zhuǎn)換芯片U3的I腳和4腳相連后接地，電源轉(zhuǎn)換芯片U3的2腳和3腳相連后通過電容C2接地，同時接電容Cl的正極，電容Cl的負極接地，電容Cl的正極與電池組Vl的正極相連，電池組Vl的負極接地，電池組Vl的正極接三極管Tl的集電極，三極管Tl的發(fā)射極為12V輸出端，分別與電壓采集電路和單片機監(jiān)控電路相連接，三極管Tl的基極通過電阻R6與單片機控制電路相連接，電源轉(zhuǎn)換芯片U3的5腳通過電阻R9接地，電源轉(zhuǎn)換芯片U3的6腳通過電阻R7與電源轉(zhuǎn)換芯片U3的8腳相連，電源轉(zhuǎn)換芯片U3的7腳通過電感LI與電源轉(zhuǎn)換芯片U3的6腳相連，電源轉(zhuǎn)換芯片U3的6腳通過電阻R8與電源轉(zhuǎn)換芯片U3的5腳相連接，電源轉(zhuǎn)換芯片U3的6腳通過電容C3接地，電源轉(zhuǎn)換芯片U3的6腳即3.3V電壓輸出端，分別與電壓采集電路和單片機監(jiān)控電路相連接。
【文檔編號】G01R19/165GK103472345SQ201310474171
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年10月11日 優(yōu)先權日:2013年10月11日
【發(fā)明者】余琳, 李臻, 李立, 單志林 申請人:中國電子科技集團公司第三十八研究所