一種電氣設備接地線老化檢測電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型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、單片機監控電路，電壓采集電路與單片機監控電路相連接，電源管理電路分別與電壓采集電路和單片機監控電路相連接。本實用新型的優點在于：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，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 ] 本實用新型涉及檢測電路，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(如智能電網集中控制器等)或者是具有腐蝕性氣體環境下的電氣設備，則更容易出現設備接地不良。
[0003]目前對于電氣設備接地特性的判斷通常采用三種方法:工作人員現場觀察后根據經驗進行判斷；根據接地線的規格說明，進行定期更換；采用接地電阻測試儀現場測量。這三種方法都有一定的不足，一種方法依賴于人的經驗和直觀感覺，最容易出現判斷不準；第二種方法中，線路的規格通常具有一定的測試條件，對于安裝環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。基于以上情況，開發一種微型化的、低功耗的，能長期作業的檢測設備來對電氣設備的接地線進行老化狀態檢測是很實用也很有必要的。
實用新型內容
[0004]本實用新型的所要解決的技術問題在于提供一種微型化的、低功耗的，能長期作業的檢測設備來對電氣設備的接地線進行老化狀態檢測的檢測電路。
[0005]本實用新型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、單片機監控電路，電壓采集電路與單片機監控電路相連接，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，電源轉換芯片U3的I腳和4腳相連后接地，電源轉換芯片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的發射極為12V輸出端，分別與電壓采集電路和單片機監控電路相連接，三極管Tl的基極通過電阻R6與單片機控制電路相連接，電源轉換芯片U3的5腳通過電阻R9接地，電源轉換芯片U3的6腳通過電阻R7與電源轉換芯片U3的8腳相連，電源轉換芯片U3的7腳通過電感LI與電源轉換芯片U3的6腳相連，電源轉換芯片U3的6腳通過電阻R8與電源轉換芯片U3的5腳相連接，電源轉換芯片U3的6腳通過電容C3接地，電源轉換芯片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控電路相連接。
[0009]本實用新型具有的有益效果是:
[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。
[0012]3、能有效檢測接地線的老化程度，并記錄老化過程，為不同環境選擇不同等級的接地線及其他導線提供數據支撐。
[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
故障甚至事故。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1是本實用新型的總體結構框圖。
[0015]圖2是本實用新型的電壓采集電路圖。
[0016]圖3是本實用新型的電源管理電路圖。
[0017]圖4是本實用新型的單片機監控電路圖。
【具體實施方式】
[0018]以下結合附圖對本實用新型進行詳細的描述。
[0019]圖1是本實用新型總體結構框圖。包括電壓采集電路、電源管理電路、單片機監控電路，電壓采集電路與單片機監控電路相連接，電源管理電路分別與電壓采集電路和單片機監控電路相連接。
[0020]圖2是本實用新型的電壓采集電路圖。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是本實用新型的電源管理電路圖。U3為電源轉換芯片，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的發射極為12V輸出端，分別與電壓采集電路和單片機監控電路相連接；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控電路相連接。
[0022]圖4是本實用新型的單片機監控電路圖。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]本實用新型的工作過程如下:
[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和發光二極管D5工作，產生聲光報警。
[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。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時間。
[0026]以上所述僅為本實用新型創造的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型創造，凡在本實用新型創造的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型創造的保護范圍之內。
【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、單片機監控電路，電壓采集電路與單片機監控電路相連接，電源管理電路分別與電壓采集電路和單片機監控電路相連接。
2.根據權利要求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，電源轉換芯片U3的I腳和4腳相連后接地，電源轉換芯片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的發射極為12V輸出端，分別與電壓采集電路和單片機監控電路相連接，三極管Tl的基極通過電阻R6與單片機控制電路相連接，電源轉換芯片U3的5腳通過電阻R9接地，電源轉換芯片U3的6腳通過電阻R7與電源轉換芯片U3的8腳相連，電源轉換芯片U3的7腳通過電感LI與電源轉換芯片U3的6腳相連，電源轉換芯片U3的6腳通過電阻R8與電源轉換芯片U3的5腳相連接，電源轉換芯片U3的6腳通過電容C3接地，電源轉換芯片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控電路相連接。
【文檔編號】G01R19/165GK203490312SQ201320628083
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年10月11日 優先權日:2013年10月11日
【發明者】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