專利名稱：一種方艙電氣系統接地、漏電及過壓檢測告警裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種報警裝置，具體涉及一種用于車載電氣系統中系統接地、漏電及過壓檢測告警裝置。
背景技術：
目前，各類以方艙為載體的車載系統對其電氣系統提出了越來越高的安全性要求，要求方艙車載系統應該具備電氣安全性能監測告警裝置。如何實現對方艙車載系統的電氣安全性能進行實時可靠地檢測及告警，成為一個全新的研究課題。現有技術中，專利CN201120055462. 5提出一種電源保安器，利用邏輯電路實現電 氣安全性能監測及告警，但此方案電源保安器調試相對困難且參數不可調，應對復雜的車載系統環境略有不足，與方艙電氣系統接地、漏電及過壓檢測告警裝置不屬于同類產品 ’專利CN201020276615. 4公開了一種三項電源缺相告警電路，當車載方艙供電電源發生缺相
時，通過蜂鳴器發出聲光告警信號，但是該實用新型專利僅用于方艙電氣系統缺相保護告
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目O
實用新型內容發明目的為了克服現有技術中存在的不足，本實用新型提供一種能夠實現系統接地、漏電及過壓檢測報警的告警裝置。技術方案為實現上述目的，本實用新型的一種方艙電氣系統接地、漏電及過壓檢測告警裝置，包括單片機、為單片機提供電源的電路板供電模塊、執行控制電路和被檢測線路電壓轉換模塊，所述電路板供電模塊、執行控制電路和被檢測線路電壓轉換模塊分別與單片機連接，所述的被檢測線路電壓轉換模塊包括外部輸入電壓轉換電路、接地檢測電路以及漏電檢測電路。所述單片機為PIC的單片機，優選型號為PIC16716單片機。所述執行控制電路包括固態繼電器、蜂鳴器和LED燈，所述固態繼電器、蜂鳴器和LED燈分別與單片機的可編程I/O引腳連接。有益效果本實用新型的一種方艙電氣系統接地、漏電及過壓檢測告警裝置，通過將外部輸入電壓轉換電路、接地檢測電路以及漏電檢測電路集成為被檢測線路電壓轉換模塊，并以PIC單片機作為核心控制芯片，配合外圍檢測電路、執行電路實現其告警功能；利用集成運放工作在非線性區的工作特性來完成漏電及接地檢測工作；利用固態繼電器為主要部件，構建執行電路，完成各類檢測結果的動作響應。
圖I為本實用新型的結構示意圖；圖2為外部輸入電壓轉換電路示意圖；圖3為接地及漏電檢測電路；[0012]圖4為軟件流程示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作更進一步的說明。如圖I至圖4所示，本實用新型的一種方艙電氣系統接地、漏電及過壓檢測告警裝置，包括單片機、為單片機提供電源的電路板供電模塊、執行控制電路和被檢測線路電壓轉換模塊，電路板供電模塊、執行控制電路和被檢測線路電壓轉換模塊分別與單片機連接，的被檢測線路電壓轉換模塊包括外部輸入電壓轉換電路、接地檢測電路以及漏電檢測電路。本實施例中，單片機為PIC的單片機，優選型號為PIC16716單片機；執行控制電路包括固態繼電器、蜂鳴器和LED燈，固態繼電器、蜂鳴器和LED燈分別與單片機的可編程I/O引腳連接。具體來說，本實用新型的一種方艙電氣系統接地、漏電及過壓檢測告警裝置主要基于PIC16F716單片機搭建的硬件電路檢測系統，并結合單片機芯片內固化的系統軟件實現其功能。硬件電路檢測系統分為電路板供電模塊、被檢測線路電壓轉換模塊、單片機處理模塊、執行控制電路。其中，電路板供電模塊主要用于為整個硬件電路提供12V和5V的直流工作電壓，采用FAS2. 5-12-WED模塊和三端穩壓器78L05搭建供電電路；被檢測線路電壓轉換模塊由分為接地檢測電路、漏電檢測電路以及外部輸入電壓轉換電路，主要用于將外部輸入電壓，地線間電壓或者漏電線路電壓轉換成單片機芯片內A/D轉換模塊可以正常轉換的電壓(芯片內A/D轉換通道可以識別的電壓為直流OV 5V);單片機處理模塊主要用于對通過內部A/D轉換通道轉換來的電壓進行分析判斷，檢測是否發生漏電，車皮地未接，系統過壓等情況，并針對這幾種情況進行處理；執行電路由單片機輸出信號進行控制，決定交流接觸器的吸合斷開以及是否需要聲光報警。電氣系統接地、漏電及過壓檢測告警裝置中幾個功能模塊相互配合，實現對電源的安全檢測功能。PIC16F716單片機的I/O通道、A/D采樣通道與檢測電路相互配合，實時監測指揮系統的供電情況。當車載指揮系統未做接地時，發出聲光報警，提醒操作人員做好接地工作；當出現漏電和過壓的情況時，一方面發出聲光報警，另一方面斷開交流接觸器，以防出現安全事故，異常情況排除之后，自動恢復供電。為了使用方便，系統還配有消音按鈕，除發生漏電的情況之外，都可以通過按下消音按鈕去除聲報警，僅保留光報警。外部輸入電壓轉換電路主要用于系統過壓檢測，具體的轉換電路如圖2所示。轉換電路首先使用交流變壓器和整流橋將外接的交流電降壓整流成直流電壓，隨后通過電壓調整電路，將直流電壓調整至單片機采樣通道能夠識別的電壓范圍之內。考慮到電阻溫度漂移以及高頻分量的干擾，在采樣電路中還加入了熱敏電阻和Π型濾波電路，確保電壓轉換的準確性。接地檢測以及漏電檢測電路利用一個LM258雙運放集成芯片，對車載系統的接地情況以及測試地、車皮地之間的電壓值進行檢測。線路具體設計是建立在理想集成運放工作在非線性區時的工作特性的基礎上的。理想集成運放的工作狀態可分為兩種情況工作在線性區和工作在非線性區。當集成運放工作在線性區時，其輸出電壓與兩個輸入端的電壓之間存在著線性運算關系，即[0021]Uq = Aud X (U+-U-)其中U+和u_分別是運放同向輸入端和反向輸入端電壓，Aud是運放的開環差模電壓增益。如果輸入信號太大，使得運放超出了線性放大區的范圍，則運放的輸出電壓就不再隨著輸入電壓線性增長，此時運放進入了非線性區，此時運放的輸出電壓只有兩種可能狀態當u+ > u_時,集成運放的輸出為正向最大電壓Ura,當u+ < u_時,集成運放的輸出為負向最大電壓-U『該部分檢測電路原理圖如圖3所示。在檢測電路中，集成運放LM258的兩個反向輸入端分別通過可調變阻器給定一個較小的基準電壓，當整個系統接地良好以及未出現漏電現象時，集成運放的兩個同向輸入端的電壓值均小于反向輸入端的電壓值，運放的輸出電壓為零。當出現地線未接或者因漏電造成測試地與車皮地之間產生超過36V的電壓時，集成運放的同向輸入端的電壓值會高于反向輸入端的基準值。運放相應的輸出電壓會變跳變為+5V。這個電壓變化情況可以被單片機掃描到，從而實現對接地、漏電情況進行實時監測。需要特別提出的是，在這部分電路中為了排除高頻分量的干擾，消除運放輸出電壓的毛刺，同樣增加了 Π型濾波電路，防止單片機出現誤動作。·電源安全檢測系統的執行電路主要由固態繼電器、蜂鳴器和LED燈組成，其中固態繼電器用于控制交流接觸器的吸合與斷開，蜂鳴器與LED燈用于向用戶發出聲光報警。這些執行部件全部由單片機的可編程I/O引腳控制，并且為了提高控制電路的穩定性，在相關的I/O端口上增加了上拉電阻。本實用新型中配合使用的軟件流程如圖4所示。在程序中，對定時器(TimerO)模塊設置了中斷服務程序，中斷服務程序的作用是不斷采樣外接電源的電壓，端口掃描和執行部件的控制在主程序中實現。軟件分成兩個部分，主程序和一個采樣子程序，在主程序的初始階段，對需要用到的各相關寄存器，定時器進行初值設定工作。完成初始化工作之后，程序開始對系統的接地、漏電檢測端口進行掃描，同時當定時器產生中斷時，調用采樣子程序進行電壓采樣，判斷是否存在過壓情況，如果程序判斷系統存在某種非正常情況，就將對應的狀態標志位置I。在程序的最后，通過讀取狀態標志位來判斷系統處于何種情況，并且通過執行電路進行相應的操作，如聲光報警，斷開電路等。在程序的起始部分，對單片機的端口以及相關的寄存器作初始化工作將用于采樣、監測的I/o通道設置為輸入狀態，將執行電路所用的通道設置為輸出狀態；對程序中所用到的中斷控制寄存器，定時器寄存器等作初始定義。初始化工作完畢之后，程序循環掃描單片機各端口狀態，定時器產生溢出時，將會產生溢出中斷，程序跳轉到中斷服務子程序中采樣外接電源電壓值。軟件編寫過程中，對執行電路控制部分程序的處理至關重要，在開始的初級版本中，采取的方案是在每種狀態下都設置一個程序出口，對執行電路進行控制。但是這種方案有一個弊端，就是在幾種狀態并存時，各端口操作經常會互相干擾，達不到預期的控制目的，同時也不符合模塊化程序“高內聚、低耦合”的原則，因此后來的改進版本中設置了一個狀態變量STATUS，端口狀態掃描過程可以改變狀態變量的值，從而識別出車載指揮系統供電的接地情況、漏電情況、過壓情況。最后程序根據所得狀態變量的值對執行電路進行相關操作，這樣就保證了程序只有一個出口，避免了互相干擾，較好地完成對系統供電的安全防護工作。本實用新型的一種方艙電氣系統接地、漏電及過壓檢測告警裝置，在使用過程中具有以下幾種實施例實施例I :斷開車載電氣系統孔口地線時，電氣系統接地、漏電及過壓檢測告警裝置蜂鳴器發出告警聲，外接地線告警燈常亮，按下消音按鈕之后，蜂鳴器告警聲消失，告警燈保持常亮；連接車載電氣系統孔口地線，電氣系統接地、漏電及過壓檢測告警裝置蜂鳴器、地線告警燈恢復正常。實施例2 :使用交流調壓器，在車載電氣系統孔口車皮地、測試地之間加交流36V電壓時，電氣系統接地、漏電及過壓檢測告警裝置立即切斷后端供電，蜂鳴器發出告警聲，外接漏電告警燈常亮，按下消音按鈕之后，蜂鳴器告警聲保持，告警燈常亮；撤去加在車皮地、測試地之間的交流36V電壓，重新加電之后，電氣系統接地、漏電及過壓檢測告警裝置恢復后端正常供電。實施例3 :使用交流調壓器，在車載電氣系統電源輸入端緩慢升高輸入電壓，當電源輸入電壓升高至264V時，電氣系統接地、漏電及過壓檢測告警裝置切斷后端供電，蜂鳴器發出告警聲，外接過壓告警燈常亮，按下消音按鈕之后，蜂鳴器告警聲保持，告警燈常亮；當電源輸入電壓恢復正常范圍之后，電氣系統接地、漏電及過壓檢測告警裝置恢復后端供 電，蜂鳴器、告警燈恢復正常。以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。
權利要求1.一種方艙電氣系統接地、漏電及過壓檢測告警裝置，其特征在于包括單片機、為單片機提供電源的電路板供電模塊、執行控制電路和被檢測線路電壓轉換模塊，所述電路板供電模塊、執行控制電路和被檢測線路電壓轉換模塊分別與單片機連接，所述的被檢測線路電壓轉換模塊包括外部輸入電壓轉換電路、接地檢測電路以及漏電檢測電路。
2.根據權利要求I所述的方艙電氣系統接地、漏電及過壓檢測告警裝置，其特征在于所述單片機為PIC的單片機。
3.根據權利要求I所述的方艙電氣系統接地、漏電及過壓檢測告警裝置，其特征在于所述執行控制電路包括固態繼電器、蜂鳴器和LED燈，所述固態繼電器、蜂鳴器和LED燈分別與單片機的可編程I/O引腳連接。
專利摘要本實用新型公開了一種方艙電氣系統接地、漏電及過壓檢測告警裝置，該裝置通過將外部輸入電壓轉換電路、接地檢測電路以及漏電檢測電路集成為被檢測線路電壓轉換模塊，并以PIC單片機作為核心控制芯片，配合外圍檢測電路、執行電路實現其告警功能；利用集成運放工作在非線性區的工作特性來完成漏電及接地檢測工作；利用固態繼電器為主要部件，構建執行電路，完成各類檢測結果的動作響應。
文檔編號G01R19/25GK202693718SQ201220273388
公開日2013年1月23日 申請日期2012年6月11日 優先權日2012年6月11日
發明者李志國, 韓春暉, 孫嘉, 王強 申請人:中國電子科技集團公司第二十八研究所