CN203811727U - 一种市电检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种市电检测装置，包括采样电路、交流电采集器和MCU，采样电路包括多个串联的分压电阻、采样电阻、整流二极管和滤波电容，采样电路的输出端接入MCU的A/D接口，交流电采集器的输出端接入MCU的输入端，MCU设有输出检测结果的输出端。本实用新型的市电检测装置，能准确判断被检测电路的地线悬空及火零线错位状态，简化了检测装置本身的电路，保证检测装置能长时间有效检测；使用A/D、市电采样技术更贴合实际生活中电网电压波动的情况；成熟的MCU技术的加入，大大提高了检测结果的可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及市电检测领域，尤其涉及缺相、错相的检测领域。
背景技术
电网用户端缺失地线和火零线错位带来的危害是显而易见的，缺失地线在发生漏电等情况下会造成电击事故，很多电器设计断开的是火线，在火零线错位的情况下就无法断开火线，造成安全隐患。目前已知的地线检测线路结构繁琐，通过对地放电，流过1mA左右的电流去开通光耦来检测，如果一个漏电保护器下有30多个检测线路设备，那就会造成漏电保护器跳闸，另外一类即插即检型，对因常年使用中出现的地线悬空故障很难及时检测。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种市电检测装置，能够区分地线悬空及火零线错位状态，且结构简单，检测结果可靠性高。
本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是：一种市电检测装置，所述检测装置包括采样电路、交流电采集器和MCU，所述采样电路包括多个串联的分压电阻、采样电阻、整流二极管和滤波电容，所述采样电路的输出端接入所述MCU的A/D接口，所述交流电采集器的输出端接入所述MCU的输入端，所述MCU设有输出检测结果的输出端。采样电路采集待检测市电经过电阻分压，二极管半波整流以及电容滤波之后，输入MCU的A/D接口，交流电采集器采集当前市电输入MCU，MCU中设定电压标准值，确定比例系数k=当前市电/电压标准值，经过运算与设定的区间值进行比对，从而判断所采集的待检测市电是安全还是故障并输出结果。
在采用上述技术方案的同时，本实用新型还可以采用或者组合采用以下进一步的技术方案：
所述采样电路包括火线、零线和地线，所述采样电路的火线与地线之间以及零线与地线之间串联阻值相同的分压电阻。
所述采样电阻与所述分压电阻串联。
所述采样电阻的一端与整流二极管的正极相连，另一端接地。
所述滤波电容的一端与整流二极管的负极相连，另一端接地。
所述分压电阻采用阻值为150K～200K的普通电阻，所述分压电阻的个数为6～8个。
所述采样电阻的阻值为4.7K～5.3K。
所述MCU的输出结果包括正常状态、地线悬空状态和火零线错位状态。
本实用新型的有益效果是：本实用新型的市电检测装置，能准确判断被检测电路的地线悬空及火零线错位状态，简化了检测装置本身的电路，保证检测装置能长时间有效检测；使用A/D、市电采样技术更贴合实际生活中电网电压波动的情况；成熟的MCU技术的加入，大大提高了检测结果的可靠性。
附图说明
图1为本实用新型的电路图。
图2为正常状态时a、b两点的波形图。
图3为地线悬空状态时a点的波形图。
图4为火零线错位状态时a点的波形图。
图5为地线悬空和火零线错位状态时b点的波形图。
图6为地线悬空状态时经过滤波的直流波形图。
图7为火零线错位状态时经过滤波的直流波形图。
具体实施方式
本实用新型的市电检测装置包括采样电路、交流电采集器9和MCU，所述采样电路包括多个串联的分压电阻4、采样电阻5、整流二极管6和滤波电容7，所述采样电路的输出端b接入所述MCU的A/D接口c，所述交流电采集器9的输出端接入所述MCU的输入端d，所述MCU设有输出检测结果的输出端e。
所述采样电路包括火线1、零线2和地线3，所述采样电路的火线1与地线3之间以及零线2与地线3之间串联阻值相同的分压电阻4，在本实施例中，分压电阻4的阻值相同，均为200K，火线1与地线3之间、零线2与地线3之间各串联3个分压电阻4，采用6个分压电阻进行串联，在串联阻值相同的情况下能够大大减小电阻体积，提高耐压等级。
采样电阻5与6个分压电阻4串联，采样电阻5的阻值为4.7K，采样电阻5的一端连接整流二极管6的正极，另一端接地，滤波电容7的一端连接整流二极管6的负极，另一端接地。
MCU的输出结果包括正常状态、地线悬空状态和火零线错位状态，这三个状态是由MCU根据采集到的待检测市电和当前市电的信号根据设定的公式进行计算并与预先设定的区间值比对得到。
采样电路采集待检测市电经过分压电阻4得到a点波形，经过整流二极管6得到b点波形，经过滤波电容7得到直流波形，输入MCU的A/D端口c，交流器采集器9采集当前市电信号，输入MCU的输入端d，MCU设定电压标准值为AC220V，比例系数为k=当前市电/电压标准值，例如待检测市电为AC220V，比例系数为k=220/220=1，在被检测电路正常的情况下，因零线和地线之间的压差很小，所以A/D口检测到的电压为几十个mV，设定区间为0到800mV，在此区间为正常状态，在被检测电路缺地线的情况下，A/D口检测到的电压值为1V左右，设定的区间为0.8V到1.5V，在此区间为地线悬空状态，在被检测电路火零线错位的情况下，A/D口检测到的电压值为2.2V左右，设定的区间为1.5V到3.3V，在此区间为火零线错位状态。在实际当中，三个区间的临界点会随当前市电的波动而波动，成正比关系，例如当市电为AC110V时，比例系数k=110/220=1/2，则对应正常状态、地线悬空状态以及火零线错位状态的三个区间分别为0-400mV、0.4-0.75V以及0.75-1.6V。
当地线与火零线一切正常时，零线2与地线3之间的压降非常小，近似相等，a点得到的分压值为0，则b点的电压值亦为0，此时a、b两点的波形如图2所示，MCU输出结果为0V电压，处于0到800mV的区域，则判断为正常状态。
当无接地线时，地线3为悬空状态，假设输入交流电为AC220V，峰值电压为310V，MCU根据分压电路计算a点峰值电压为：
其中，1200K为6个分压电阻4串联后的阻值，4.7K为采样电阻的阻值，
此时a点的波形如图3所示，经过二极管半波整流后b点得到如图5所示的波形（无滤波电容），再经过滤波电容滤波后得到电压为1V左右的直流波形，如图6所示，MCU输出结果得到处于0.8V到1.5V区间内的值，则判断为地线悬空状态。
当火零线错位时，火线1和地线3之间的电压近似为0V，零线2和地线3之间的电压为AC220V，峰值电压310V，MCU根据分压电路计算a点峰值电压为：
其中，600K为3个分压电阻4串联后的阻值，4.7K为采样电阻的阻值，
此时a点的波形如图4所示，经过二极管半波整流后b点得到如图5所示的波形（无滤波电容），再经过滤波电容滤波后得到电压为2.2V左右的直流波形，如图7所示，MCU输出结果得到处于1.5V到3.3V区间内的电压值，则判断为火零线错位状态。
上述实施例用于对本实用新型作进一步说明，但并不将本实用新型局限于这些具体实施方式。本领域技术人员应该认识到，本实用新型涵盖了权利要求书范围内所可能包括的所有备选方案、改进方案和等效方案。
Claims (8)
1.一种市电检测装置，其特征在于：所述检测装置包括采样电路、交流电采集器和MCU，所述采样电路包括多个串联的分压电阻、采样电阻、整流二极管和滤波电容，所述采样电路的输出端接入所述MCU的A/D接口，所述交流电采集器的输出端接入所述MCU的输入端，所述MCU设有输出检测结果的输出端。
2.如权利要求1所述的一种市电检测装置，其特征在于：所述采样电路包括火线、零线和地线，所述采样电路的火线与地线之间以及零线与地线之间串联阻值相同的分压电阻。
3.如权利要求1所述的一种市电检测装置，其特征在于：所述采样电阻与所述分压电阻串联。
4.如权利要求1所述的一种市电检测装置，其特征在于：所述采样电阻的一端与整流二极管的正极相连，另一端接地。
5.如权利要求1所述的一种市电检测装置，其特征在于：所述滤波电容的一端与整流二极管的负极相连，另一端接地。
6.如权利要求1所述的一种市电检测装置，其特征在于：所述分压电阻采用阻值为150K～200K的普通电阻，所述分压电阻的个数为6～8个。
7.如权利要求1所述的一种市电检测装置，其特征在于：所述采样电阻的阻值为4.7K～5.3K。
8.如权利要求1所述的一种市电检测装置，其特征在于：所述MCU的输出结果包括正常状态、地线悬空状态和火零线错位状态。
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