專利名稱：一種電器設備外殼漏電監測及報警系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及對電設備漏電進行監測的設備，具體地說，涉及 一種電器設備外殼漏電監測及報警系統。
背景技術：
隨著經濟的快速發展，電力線路不斷增長，電器設備(如電能表 箱)遍布城鄉的各個角落。由于電器設備的分布點多面廣，因而管理 維護難度大，隨著運行時間、氣候條件的變化，以及受所處環境、外 力的影響，電器設備的安全狀況隨時發生變化，其安全可控性差。為 了及時發現電器設備外殼的漏電情況，以便及時檢修維護電器設備， 并避免因漏電而造成人身觸電事故和電氣火災事故，在電力、煤礦、 化工、建筑等各領域已廣泛應用電器設備外殼漏電監測及報警系統， 對電器設備進行連續監測。現有的電器設備外殼漏電監測及報警系統多采用有線連接方式， 既在電器設備上設置漏電探測器，通過信號傳輸線，將漏電探測器連 接到位于中心控制室中的監測報瞀器上。由于電器設備的分布點多面 廣，因此信號傳輸線數目多、線路長、布線難度大，不僅增加系統的 建設費用，而且容易因出現線路損壞而影響漏電探測信號的正常傳輸， 嚴重時可能會造成傳輸中斷，以致設備管理者不能及時發現電器設備 外殼的漏電情況，而不能及時對電器設備進行檢修維護。發明內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種無線電器設備外殼漏 電監測及報禁系統，其漏電探測器采用無線通信方式將電器設備外殼 漏電信息發送給監測報警器，可實現遠程無線漏電監測。采用的技術 方案如下一種電器設備外殼漏電監測及報警系統，包括漏電探測器和監測
報警器，其特征是所述漏電探測器包括漏電電壓探測電路、編碼信 號產生電路和調制及發射電路，漏電電壓探測電路、編碼信號產生電 路和調制及發射電路依次連接；監測報警器包括接收及解調電路、解 碼處理電路和報瞀電路，接收及解調電路、解碼處理電路和報警電路 依次連接。漏電時漏電電壓探測電路產生控制信號給編碼信號產生電 路；編碼信號產生電路在控制信號的控制下產生含地址編碼信息的串 行編碼脈沖信號；串行編碼脈沖信號經調制及發射電路調制后發射； 接收及解調龜路接收漏電探測器發出的信號，經解調后得到串行數據 信號；解碼處理電路對串行數據信號進行處理，并與解碼處理電路自 身的地址編碼進行比較，當串行數據信號所含地址編碼與解碼處理電 路自身的地址編碼一致時，解碼處理電路輸出報警啟動信號；報警電 路在報警啟動信號的控制下啟動，發出報警信號。優選上述漏電電壓探測電路包括漏電電源電路、整流電路、光耦 和放大電路，漏電電源電路、整流電路、光耦和放大電路依次連接； 漏電電源4i&連接整流電路的輸入端口；整流電路的輸出端口連接光 耦的初級發光管，其中整流電路的正壓輸出端連接初級發光管的正極， 整流電路的負壓輸出端連接初級發光管的負極；光耦的次級與放大電 路的輸入,接，放大電路的輸出端將漏電電壓探測電路產生的控制 信號輸送^l碼信號產生電路。漏電電源電路與電器設備外殼連接； 電器設備夕卜殼發生漏電時，漏電電源電路采集到漏電電壓，并輸送給 整流電路；整流電路將交流電壓轉換為直流電壓，施加在光耦的初級 發光管上，使初級發光管導通、發光，這時光耦的次極也導通，輸出 電平信號至放大電路；放大電路將光耦的次極輸出的電平信號放大成 高電平信號，作為控制信號輸送給編碼信號產生電路。放大電路可由 一級運算放大器或多級運算放大器構成。優選上^^編碼信號產生電路包括電子開關電路、編碼信號產生集 成電路和一組地址編號選擇跳線；電子開關電路的輸入端與漏電電壓 探測電路的輸出端連接、輸出端與編碼信號產生集成電路的啟動引腳 連接；地地編號選擇跳線與編碼信號產生集成電路的碼值輸入引腳連
接，編碼信號產生集成電路的串行編碼脈沖信號輸出引腳與調制及發 射電路連接。地址編號選擇跳線用于確定漏電探測器的地址編碼(地 址編碼對應該漏電探測器的地址信息)，并將該地址編碼信息通過編碼 信號產生集成電路的碼值輸入引腳提供給編碼信號產生集成電路；當 電器設備外殼發生漏電時，漏電電壓探測電路產生控制信號，在該控 制信號的控制下，電子開關電路導通并啟動編碼信號產生集成電路， 編碼信號產生集成電路產生含漏電探測器的地址編碼信息的串行編碼 脈沖信號，提供給調制及發射電路。為了使設備管理者能發現電器設備的漏電情況，及時排除故障， 消除安全隱患，同時對經過故障設備周圍的人們發出警告，提示人們 遠離故陣設備，確保公共安全，上述漏電探測器還包括漏電報警裝置， 該漏電報蕾裝置包括漏電電源電路、整流電路、穩壓電路、無穩態多 諧振蕩電路和報警信號輸出電路，漏電電源電路的輸出端連接整流電 路的輸入端，整流電路的輸出端連接穩壓電路的輸入端，穩壓電路的 輸出端連g穩態多諧振蕩電路的輸入端，無穩態多諧振蕩電路的輸 出端連接報瞥信號輸出電路的輸入端。漏電電源電路與電器設備外殼 連接；漏電時，漏電電源電路的交流電經過整流電路整流，穩壓電路 穩壓后，轉換為直流電，提供穩定的低電壓給無穩態多諧振蕩電路， 無穩態多諧振蕩電路控制報警信號輸出電路報警。可在穩壓電路的輸 出端連接一濾波電容，對穩壓電路輸出的電壓進行濾波，再提供給無 穩態多諧振蕩電路。優選上述整流電路是全波整流電路；穩壓電路是 穩壓二極管；報警信號輸出電路包括至少一個發光二極管或至少一個 揚聲器，或者同時包括至少一個發光二極管和至少一個揚聲器。漏電 報警裝置可與漏電電壓探測電路共用 一個漏電電源電路。優選上述解碼處理電路包括三態地址編碼集成電路，三態地址編 碼集成電路對串行數據信號進行處理，并與自身的地址編碼進行比較， 當串行數據鑌號所含地址編碼與三態地址編碼集成電路自身的地址編 碼一致時，三態地址編碼集成電路輸出報警啟動信號。上述報整電路可以是發光報警電路或聲音報警電路，或者是發光
報警電路和聲音報警電路共同組成的電路。通常發光報瞀電路采用發光二極管作為發光器件，也可以采用燈 泡或其它發光器件，發光電路是現有技術中常用的技術，在此對發光 報瞥電路不作詳細描述。優選上述聲音報警電路包括報警延時電路、報警音源電路、音頻 放大電路和發音器件，報警延時電路、報警音源電路、音頻放大電路 和發音器件依次連接，其中報黌延時電路可從解碼處理電路獲得實時 報瞀啟動信號并對該實時啟動信號進行延時處理，報警延時電路的輸 出可觸發報轚音源電路，報警音源電路輸出的音頻信號經音頻放大電 路放大后，驅動發音器件工作。發音器件可以是揚聲器、壓電陶瓷片 等。本實用新型中漏電探測器采用無線通信方式將電器設備外殼漏電 信息發送給腔測報警器，實現遠程無線漏電監測。由于不必在漏電探 測器和監測報警器之間鋪設信號傳輸線，因此可節約系統的建設費用， 而且更易于對系統進行維護，確保漏電探測信號的正常傳輸，有利于 設備管理者及時發現電器設備外殼的漏電情況，并及時對電器設備進 行檢修維護。
圖1是本實用新型優選實施例的結構框圖； 圖2是本實用新型優選實施例漏電探測器的電路原理圖； 圖3是本實用新型優選實施例監測報警器的電路原理圖。
具體實施方式
如圖1所示，這種電器設備外殼漏電監測及報警系統包括漏電探 測器和監測搌警器，其中漏電探測器包括漏電電壓探測電路1、編碼 信號產生電躇2和調制及發射電路3，漏電電壓探測電路1、編碼信號 產生電路2和課制及發射電路3依次連接；監測報警器包括接收及解 調電路4、 jHWi處理電路5和報瞥電路6，接收及解調電路4、解碼處 理電路5和錄警電路6依次連接。
如圖2所示，上述漏電電壓探測電路1包括漏電電源電路11、整 流電路12、光耦IC1和放大電路13，漏電電源電路11、整流電路12、 光耦IC1和故大電路13依次連接；漏電電源電路11連接整流電路12 的輸入端口；整流電路12的輸出端口連接光耦IC1的初級發光管，其 中整流電路12的正壓輸出端連接初級發光管的正極，整流電路12的 負壓輸出端連接初級發光管的負極；光耦IC1的次級與放大電路13 的輸入端連接，放大電路13的輸出端將漏電電壓探測電路1產生的控 制信號輸送給耱碼信號產生電路2。漏電電源電路11與電器設備外殼 7連接，當電器設備外殼7發生漏電時，漏電電源電路ll采集到漏電 電壓，并輸撥給整流電路12進行整流，其中的測試開關K用于漏電 探測器的測試，工作時測試開關K將電器設備外殼7與整流電路12 的一輸入端連接，測試時測試開關K將市電相線N與整流電路12的 一輸入端連接，整流電路12的另一輸入端與零線T連接；漏電電源 電路11還包括降壓電容Cll,降壓電容Cll連接于零線T和整流電 路12的另一輸入端之間；整流電路12主要由二極管D21構成，將交 流電壓轉換為直流電壓，施加在光耦IC1的初級發光管上，使初級發 光管導通、發光，這時光耦IC1的次極也導通，輸出電平信號至放大 電路13;放大電路13包括感應信號處理集成電路IC2 (型號為 BISOOOl)，該集成電路中含有二級運算放大器，光耦IC1的次極輸出 的電平信號經第一極運算放大器放大，放大后的信號從感應信號處理 集成電路1C2的16腳輸出，經電阻、電容耦合到感應信號處理集成電 路IC2的13腳，經第二極運算放大器再放大，得到高電平控制信號， 高電平控帶j信號由感應信號處理集成電路IC2的2腳輸出，作為控制 信號輸送給編碼信號產生電路2。放大電路13中電阻R5、 R6、 R7 和跳線JP1用于運放增益的調整。編碼信號產生電路2包括電子開關電路、編碼信號產生集成電路 IC3 (型號為HX2262)和一組地址編號選擇跳線JP3，還包括一組漏 電探測器編號設置與機JP2 (JP2用來區別報警方位)；電子開關電路 由電阻R9和三極管Ql組成,其輸入端與漏電電壓探測電路1的輸出 端(即感應信號處理集成電路IC2的2腳)連接、輸出端與編碼信號 產生集成電路IC3的啟動引腳(即14腳)連接，電子開關電路受感應 信號處理,電路IC2的2腳控制；地址編號選擇跳線JP3與編碼信 號產生集成電路IC3的碼值輸入引腳(即1-8腳)連接，編碼信號產 生集成電路IC3的串行編碼脈沖信號輸出引腳(即17腳)與調制及發 射電路3連接。地址編號選擇跳線JP3用于確定漏電探測器的地址編 碼(地址編媽對應該漏電探測器的地址信息)，并將該地址編碼信息通 過編碼信號產生集成電路IC3的碼值輸入引腳(即1-8腳)提供給編 碼信號產生集成電路IC3;漏電探測器編號設置跳線JP2用于確定漏 電探測器的方位，同一地址編碼的一組漏電探測器可以有四個，這四 個漏電探測器所處的方位由JP2的不同跳線連接確定。當電器設備外 殼7發生漏電時，感應信號處理集成電路IC2的2腳產生高電平控制 信號，在該控制信號的控制下，三極管Ql導通，編碼信號產生集成 電路IC3的14腳變為低電平，編碼信號產生集成電路IC3開始工作， 從編碼信號產生集成電路IC3的17腳輸出代表JP2對應的報警方位數 據位和JP3對應的地址編碼數據位的串行編碼脈沖信號，通過R10隔 離后提供給調制及發射電路3。發光二極管LED1與電阻R8組成狀態 指示電路，編,號產生集成電路IC3工作時發光二極管LED 1發光。調制及發射電路3屬現有技術中常用的技術，在此不作詳細描述， 如圖2所示，調制及發射電路3對接收到的信號進行調制，調制后的 信號通過天線ANT1發射。漏電探翻器中還設有電源電路8，電源電路8主要由變壓器T2、 整流電路和三端穩壓管IC5組成，為漏電探測器提供電壓穩定的 工作電源，屬常見電路，在此不詳細描述。為了使設備管理者能發現電器設備的漏電情況，及時排除故障， 消除安全隱患，同時對經過故障設備周圍的人們發出警告，提示人們 遠離故障設備，確保公共安全，上述漏電探測器還包括漏電報警裝置 9,該漏電報瞥裝置9包括漏電電源電路11 (漏電報警裝置9與漏電 電壓探測電跨l共用一個漏電電源電路ll)、整流電路D1、穩壓二極
管D2、無穩態多諧振蕩電路IC4和報警信號輸出電路，漏電電源電路 11的輸出端連接整流電路D1的輸出端，整流電路D1的輸出端連接 穩壓二極管D2的兩端，穩壓二極管D2并聯濾波電容C12，穩壓二極 管D2的兩鳙連接無穩態多諧振蕩電路IC4的輸入端，無穩態多諧振 蕩電路IC4的輸出端連接報警信號輸出電路的輸入端。漏電電源的交 流電(在電器設備外殼7與零線T之間產生)經過整流電路Dl整流、 穩壓二極管D2穩壓后，轉換為直流電，濾波電容C12對穩壓二極管 D2輸出的電壓進行濾波，提供穩定的低電壓給無穩態多諧振蕩電路 IC4，無穩態多諧振蕩電路IC4控制報警信號輸出電路報警。報警信號 輸出電路包括發光二極管LED2、 LED3和揚聲器B，發光二極管 LED2、揚聲器B、發光二極管LED3依次串聯，報警時發光二極管 LED2、 LED3發光，同時揚聲器B發出報警聲音。接收及解調電路4屬現有技術中常用的技術，在此不作詳細描述。 如圖3所示，由接收天線ANT2接收到的信號經接收及解調電路4解 調并放大整形，從放大整形電路的輸出端(即UOl的1腳，U01內部 的兩個放大恭可組成兩級不同增益的放大器)輸出幅度和波形符合解 碼處理電路5要求的串行數據信號至解碼處理電路5。解碼處理電路5包括三態地址編碼集成電路U 1 (型號為 HX2272);報警電路6包括發光報警電路61和聲音報警電路62。串 行數據信號從三態地址編碼集成電路U 1的14腳輸入，三態地址編碼 集成電路Ul對串行數據信號進行處理，并與自身的地址編碼(其自 身的地址編碼由l-8腳設定)進行比較。發光報警電路61由發光二極 管D011—D014和電阻R23組成，發光二極管D011—D014的正極 分別連接三態地址編碼集成電路U 1的10—13腳，負極均與電阻R23 的一端連接，電阻R23的另一端接電源負極。當串行數據信號所含地 址編碼與三態地址編碼集成電路U1自身的地址編碼一致時，三態地 址編碼集成電路U1的10—13腳有對應的輸出(高電平并保持)，發 光二極管D0tl-D014中對應的發光二極管發光，指示報警方位，即指 示出具有該雄址編碼的一組漏電探測器中哪個漏電探測器發出漏電報
警信息；同時三態地址編碼集成電路U 1的17腳輸出即時的高電平， 作為聲音報瞥電路62的啟動信號，輸出給聲音報警電路62。當串行 數據信號所含地址編碼與三態地址編碼集成電路U1自身的地址編碼 不同時，三態地址編碼集成電路U 1的10—13腳無輸出，17腳也沒 有高電平輸出。聲音報整電路62包括報警延時電路621、報警音源電路622、音 頻放大電路623和發音器件，報警延時電路621、報警音源電路622、 音頻放大電路623和發音器件依次連接。報審延時電路621可從解碼處理電路5獲得實時報瞀啟動信號并 對該實時啟動信號進行延時處理，以延長報警時間。報警延時電路621 由集成電路U3 (型號為LM358)及其外圍電路組成，由U3A、U3B (U3A和U3B組成集成電路U3)組成電壓比較器，其2腳、6腳為 基準電位，由R27、 R28對電源的分壓比決定。平時，由于U3A的3 腳電位低于2腳，l腳輸出低電平，二極管D015截止，U3B的5腳 電位低于6腳，7腳輸出低電平。接收到報警信號后，從三態地址編 碼集成電路U 1的17腳輸出的高電平加在U3A的3腳，當該電壓高 于2腳的電壓時，l腳輸出高電平，二極管D015導通，對電容C7進 行充電，電審C 7迅速充到電源電壓；當U3B的5腳電壓高于反相輸 入端6腳時，7腳輸出高電平，觸發報瞀音源電路使之工作。即使來 自從三態地祉編碼集成電路U 1的17腳是瞬時高電平(即U3A輸出 瞬時的高電平)，U3B的5腳電壓也不會立即消失，而是通過R30、 U3B放電，開始援慢降低，當5腳電壓低于6腳時，7腳回到低電平， 該時間段即為報蝥時間。AN1、 AN2為手動緊急報警開關，按下 AN 1可以使電容C 7的電壓立即充到電源電壓并報警；AN 2為報 警解除開關，按下AN2可以立即將電容C7上的電壓釋解掉，使報 警終止。報警音源電路622由軟封裝音樂集成電路U 4 、三極管Q6組成， 其中Q6為電子開關，高電平觸發，當集成電路U3的7腳輸出高電 平時，三極管Q6導通，軟封裝音樂集成電路U4中的音頻信號經電 容C5、電組R24送音頻放大電路623。音頻放大電路623由三極管Q4、三極管Q5、自耦升壓變壓器B1、 電位器W1等組成，發音器件是壓電陶瓷片BZ1;三極管Q4、 Q5組 成復合管丙類偏置放大器；自耦升壓變壓器Bl便于壓電陶瓷片BZ1 匹配；電位器W1可以調整音頻信號的輸入幅度，用來做音量調整。 工作時報警音源電路622輸出的音頻信號經音頻放大電路623放大后， 驅動壓電陶瓷片BZ1工作，發出報警聲音。監測報瞥器中還設有電源電路IO，電源電路10主要由變壓器T1、 整流電路D01-DO4和三端穩壓管U2組成，為監測報警器提供電壓穩 定的工作電源，屬常見電路，在此不詳細描述。
權利要求1、一種電器設備外殼漏電監測及報警系統，包括漏電探測器和監測報警器，其特征是所述漏電探測器包括漏電電壓探測電路、編碼信號產生電路和調制及發射電路，漏電電壓探測電路、編碼信號產生電路和調制及發射電路依次連接；監測報警器包括接收及解調電路、解碼處理電路和報警電路，接收及解調電路、解碼處理電路和報警電路依次連接。
2、 根據權利要求1所述的電器設備外殼漏電監測及報警系統，其 特征是所述漏電電壓探測電路包括漏電電源電路、整流電路、光耦 和放大電路，漏電電源電路、整流電路、光耦和放大電路依次連接； 漏電電源電路連接整流電路的輸入端口；整流電路的輸出端口連接光 耦的初級發光管，其中整流電路的正壓輸出端連接初級發光管的正極， 整流電路的負壓輸出端連接初級發光管的負極；光耦的次級與放大電 路的輸入端連接，放大電路的輸出端將漏電電壓探測電路產生的控制 信號輸送給編碼信號產生電路。
3、 根據權利要求1所述的電器設備外殼漏電監測及報警系統，其 特征是所述編碼信號產生電路包括電子開關電路、編碼信號產生集 成電路和一組地址編號選擇跳線；電子開關電路的輸入端與漏電電壓 探測電路的輸出端連接、輸出端與編碼信號產生集成電路的啟動引腳 連接；地址編號選擇跳線與編碼信號產生集成電路的碼值輸入引腳連 接，編碼信號產生集成電路的串行編碼脈沖信號輸出引腳與調制及發 射電路連接。
4、 根據權利要求1-3任一項所述的電器設備外殼漏電監測及報警 系統，其特征是所述漏電探測器還包括漏電報警裝置，該漏電報警 裝置包括漏電電源電路、整流電路、穩壓電路、無穩態多諧振蕩電路 和報警信號輸出電路,漏電電源電路的輸出端連接整流電路的輸入端， 整流電路的輸出端連接穩壓電路的輸入端，穩壓電路的輸出端連接無 穩態多諧振蕩電路的輸入端，無穩態多諧振蕩電路的輸出端連接報警 信號輸出電路的輸入端。
5、 根據權利要求4所述的電器設備外殼漏電監測及報警系統，其特征是所述報瞀信號輸出電路包括至少一個發光二極管或至少一個 揚聲器，或者同時包括至少一個發光二極管和至少一個揚聲器。
6、 根據權利要求1所述的電器設備外殼漏電監測及報警系統，其 特征是所述解碼處理電路包括三態地址編碼集成電路。
7、 根耀權利要求1所述的電器設備外殼漏電監測及報警系統，其 特征是ff述報警電路是發光報警電路或聲音報警電路，或者是發光 報警電路和聲音報警電路共同組成的電路。
8、 根據權利要求7所述的電器設備外殼漏電監測及報警系統，其 特征是所述聲音報警電路包括報警延時電路、報警音源電路、音頻 放大電路和發音器件，報警延時電路、報警音源電路、音頻放大電路 和發音器f牛依次連接，其中報警延時電路可從解碼處理電路獲得實時 報警啟動信號并對該實時啟動信號進行延時處理，報警延時電路的輸 出可觸發報瞥音源電路，報警音源電路輸出的音頻信號經音頻放大電 路放大后，驅動發音器件工作。
專利摘要一種電器設備外殼漏電監測及報警系統，包括漏電探測器和監測報警器，其特征是所述漏電探測器包括漏電電壓探測電路、編碼信號產生電路和調制及發射電路，漏電電壓探測電路、編碼信號產生電路和調制及發射電路依次連接；監測報警器包括接收及解調電路、解碼處理電路和報警電路，接收及解調電路、解碼處理電路和報警電路依次連接。本實用新型中漏電探測器采用無線通信方式將電器設備外殼漏電信息發送給監測報警器，實現遠程無線漏電監測，可節約系統的建設費用，而且更易于對系統進行維護，確保漏電探測信號的正常傳輸，有利于設備管理者及時發現電器設備外殼的漏電情況，并及時對電器設備進行檢修維護。
文檔編號G08B21/00GK201029003SQ20072004986
公開日2008年2月27日 申請日期2007年4月2日 優先權日2007年4月2日
發明者陳建毅 申請人:陳建毅