CN106707032A - 一种地线电阻阻值检测电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种地线电阻阻值检测电路，其包括用以采集相线对地信号的接地信号检测电路，放大电路，整形电路，整流电路，以及用以读取此整流电路的直流电压值的MCU；所述接地信号检测电路的各检测输入端分别对应连接相线、零线和地线电阻，所述接地信号检测电路的输出端依次连接所述放大电路、所述整形电路、所述整流电路和所述MCU；所述MCU内预设有所述整流电路的直流电压值的标准值范围。与现有技术相比，本发明的检测电路，可检测出地线电阻的阻值是否在规定的范围内，满足安规要求，是一种较为理想的地线电阻阻值检测电路。

Description

一种地线电阻阻值检测电路
技术领域
本发明涉及一种地线电阻阻值检测电路。
背景技术
很多家用电器尤其是大电器像冰箱，洗衣机，空调等使用的电源线都是三芯的。实际上使用一般市电的电器只要有零线和火线两根就可以正常工作了。多出来的这根线就是地线，也就是说这些电器必须要接地。
接地技术的引入最初是为了防止电力或电子等设备遭雷击而采取的保护性措施，目的是把雷电产生的雷击电流通过避雷针引入到大地，从而起到保护建筑物的作用。同时，接地也是保护人身安全的一种有效手段，当某种原因引起的相线（如电线绝缘不良，线路老化等）和设备外壳碰触时，设备的外壳就会有危险电压产生，由此生成的电流就会经保护地线到大地，从而起到人身安全保护作用。
地线电阻是用来衡量接地状态是否良好的一个重要参数，地线电阻大小直接体现了电气装置与“地”接触的良好程度，也反映了接地网的规模。
但现有技术中，只通过检测电路来判断是否存在地线电阻，而对于地线电阻的阻值是否在规定的范围内并不关注，无法满足安规要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种可检测、判断地线电阻的阻值是否在规定的范围内的地线电阻阻值检测电路。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种地线电阻阻值检测电路，包括用以采集相线对地信号的接地信号检测电路，放大电路，整形电路，整流电路，以及用以读取此整流电路的直流电压值的MCU；所述接地信号检测电路的各检测输入端分别对应连接相线、零线和地线电阻，所述接地信号检测电路的输出端依次连接所述放大电路、所述整形电路、所述整流电路和所述MCU；所述MCU内预设有所述整流电路的直流电压值的标准值范围。
所述接地信号检测电路包括相线信号采集电路、滤波电路和安规认证电阻，所述相线信号采集电路的各采样输入端分别对应连接相线和零线，所述相线信号采集电路的输出端连接所述滤波电路的输入端，所述滤波电路的输出端连接所述放大电路的输入端；所述相线信号采集电路的参考电压端通过电阻连接至所述地线电阻阻值检测电路的电源地，所述安规认证电阻连接于所述地线电阻阻值检测电路的电源地与地线电阻之间。
所述相线信号采集电路包括由电阻R1、电阻R6和二极管D1构成的第一相线信号采集电路，电阻R1的一端连接相线，电阻R1的另一端连接电阻R6的一端，电阻R6的另一端连接二极管D1的正极，二极管D1的负极连接地线，电阻R1与电阻R6的连接端即为所述第一相线信号采集电路的输出端。
所述相线信号采集电路包括由电阻R3、电阻R5和二极管D2构成的第二相线信号采集电路，电阻R3的一端连接相线，电阻R3的另一端连接电阻R5的一端，电阻R5的另一端连接二极管D2的正极，二极管D2的负极连接地线，电阻R3与电阻R5的连接端即为所述第二相线信号采集电路的输出端。
所述安规认证电阻包括相串联的安规认证电阻R8和安规认证电阻R9。
采用上述方案后，本发明的地线电阻阻值检测电路，通过接地信号检测电路采集相线对地信号（正弦波信号），此正弦波信号经放大电路放大后进入整形电路进行整形，得到脉冲信号，此脉冲信号经整流电路整流后得到直流电压，由MCU读取整流电路的直流电压值，若此直流电压值落入MCU内预设的标准值范围内，则MCU输出一定频率的脉冲信号，由此可判断地线电阻的阻值在规定的范围内；若MCU读取的整流电路的直流电压值不在MCU内预设的标准值范围内，则MCU无输出，由此可判断地线电阻的阻值不在规定的范围内。与现有技术相比，本发明的检测电路，可检测出地线电阻的阻值是否在规定的范围内，满足安规要求，是一种较为理想的地线电阻阻值检测电路。
进一步地，本发明中，设有第一相线信号采集电路和第二相线信号采集电路，以保证在相线和地线对调的情况下也能采集到相线的信号，确保接地信号检测电路有效。
进一步地，本发明中，设置相串联的两个安规认证电阻，以防止其中一个安规认证电阻被击穿时对地漏电流还能控制在安规要求的安全范围内。
附图说明
图1为本发明的电路原理图；
图2为本发明中相线信号采集电路的输出波形示意图；
图3为本发明中整形电路的输出波形图；
图4为本发明中MCU的输出波形图；
图5为本发明中地线电阻阻值变大时相线信号采集电路输出波形的变化示意图；
图6为本发明中地线电阻阻值变小时相线信号采集电路输出波形的变化示意图。
具体实施方式
本发明的一种地线电阻阻值检测电路，如图1所示，包括用以采集相线对地信号的接地信号检测电路1，放大电路2，整形电路3，整流电路4，以及用以读取此整流电路4的直流电压值的MCU 5。
接地信号检测电路1包括相线信号采集电路、滤波电路和安规认证电阻。
所述相线信号采集电路包括第一相线信号采集电路和第二相线信号采集电路。第一相线信号采集电路由电阻R1、电阻R6和二极管D1构成，电阻R1的一端（第一相线信号采集电路的第一采集输入端）连接A点，电阻R1的另一端连接电阻R6的一端，电阻R6的另一端连接二极管D1的正极，二极管D1的负极（第一相线信号采集电路的第二采集输入端）连接B点，电阻R1与电阻R6的连接端C点即为所述第一相线信号采集电路的输出端。第二相线信号采集电路由电阻R3、电阻R5和二极管D2构成，电阻R3的一端（第二相线信号采集电路的第一采集输入端）连接B点，电阻R3的另一端连接电阻R5的一端，电阻R5的另一端连接二极管D2的正极，二极管D2的负极（第二相线信号采集电路的第二采集输入端）连接A点，电阻R3与电阻R5的连接端D点即为所述第二相线信号采集电路的输出端。其中，A点为相线或地线，B点为地线或相线。即，当A点为相线时，B点为地线；当B点为相线时，A点为地线。
本发明中，只有一个相线信号采集电路也能完成相线信号采集工作，本发明设置两个相线信号采集电路，以保证在相线和地线对调的情况下也能采集到相线的信号，确保接地信号检测电路有效。
所述安规认证电阻包括相串联的安规认证电阻R8、R9，电阻R5与电阻R6的连接端连接电阻R7的一端，电阻R7的另一端连接地线电阻阻值检测电路的电源地，安规认证电阻R8、R9串联后一端连接地线电阻阻值检测电路的电源地，另一端连接地线电阻6的一端，地线电阻6的另一端连接大地。本发明中，安规认证电阻可以只有一个，本发明设置相串联的两个安规认证电阻，用以防止其中一个安规认证电阻被击穿时对地漏电流还能控制在安规要求的安全范围内。
所述滤波电路包括为第一相线信号采集电路的输出信号滤波的第一滤波电路和为第二相线信号采集电路的输出信号滤波的第二滤波电路，第一滤波电路由电阻R2和电容C1组成，第二滤波电路由电阻R4和电容C1组成，第一相线信号采集电路的输出信号经电阻R2连接至放大电路2的输入端，第二相线信号采集电路的输出信号经电阻R4连接至放大电路2的输入端。
电阻R2与电阻R4的连接端即为接地信号检测电路1的输出端，接地信号检测电路1的输出端依次连接放大电路2、整形电路3、整流电路4和MCU 5。
工作时，本发明的地线电阻阻值检测电路，通过接地信号检测电路1采集相线对地信号，此相线对地信号（C点信号或D点信号）为波形如图2所示的正弦波信号，此正弦波信号经放大电路2放大后进入整形电路3进行整形，得到波形如图3所示的脉冲信号（E点信号），此脉冲信号经整流电路4整流后得到直流电压，由MCU 5读取整流电路4的直流电压值，若此直流电压值落入MCU 5内预设的标准值范围内，则MCU 5输出波形如图4所示的具有一定频率的脉冲信号（F点信号），由此可判断地线电阻6的阻值在规定的范围内；若MCU 5读取的整流电路4的直流电压值不在MCU 5内预设的标准值范围内，则MCU 5无输出，由此可判断地线电阻6的阻值不在规定的范围内。
本发明中，MCU 5内预设的整流电路4的直流电压值的标准值范围按照如下方式进行设定：取地线电阻6的阻值为规定范围内的某一阻值（如4KΩ），则相线对地信号（C点信号或D点信号）为波形如图5或图6中的G-0V所示，MCU 5读取G-0V最后经过整流电路4输出的直流电压值并设定为标准值，此标准值可设置正负偏差值，偏差范围内的电压值皆符合要求，此偏差范围内的电压值即为所述的标准值范围。也可将地线电阻6的阻值取规定范围内的某两个阻值，按照同样的方式得到标准值的上限值和下限值，此上限值与下限值之间的区间值即为所述标准值范围。
当地线电阻6的阻值变大时，如图5所示，0点上升，C点信号或E点信号的波形如图5中的H-0V所示，此时E点信号的占空比变小，整流电路4输出的直流电压值降低。
当地线电阻6的阻值变小时，如图6所示，0点下降，C点信号或E点信号的波形如图6中的H-0V所示，此时E点信号的占空比变大，整流电路4输出的直流电压值上升。
本发明中，通过设置安规认证电阻R8、R9与电阻R1、电阻R6和二极管D1相配合或与电阻R3、电阻R5和二极管D2相配合后可以将波形H-0V的微弱变化转化为如图5、6中的漂移状态，经过放大电路2及整形电路3后，使E点信号的占空比产生明显变化，提高检测电路的灵敏度。
与现有技术相比，本发明的检测电路，可检测出地线电阻6的阻值是否在规定的范围内，满足安规要求，是一种较为理想的地线电阻阻值检测电路。

Claims (5)

1.一种地线电阻阻值检测电路，其特征在于：包括用以采集相线对地信号的接地信号检测电路，放大电路，整形电路，整流电路，以及用以读取此整流电路的直流电压值的MCU；所述接地信号检测电路的各检测输入端分别对应连接相线、零线和地线电阻，所述接地信号检测电路的输出端依次连接所述放大电路、所述整形电路、所述整流电路和所述MCU；所述MCU内预设有所述整流电路的直流电压值的标准值范围。
2.根据权利要求1所述的一种地线电阻阻值检测电路，其特征在于：所述接地信号检测电路包括相线信号采集电路、滤波电路和安规认证电阻，所述相线信号采集电路的各采样输入端分别对应连接相线和零线，所述相线信号采集电路的输出端连接所述滤波电路的输入端，所述滤波电路的输出端连接所述放大电路的输入端；所述相线信号采集电路的参考电压端通过电阻连接至所述地线电阻阻值检测电路的电源地，所述安规认证电阻连接于所述地线电阻阻值检测电路的电源地与地线电阻之间。
3.根据权利要求1所述的一种地线电阻阻值检测电路，其特征在于：所述相线信号采集电路包括由电阻R1、电阻R6和二极管D1构成的第一相线信号采集电路，电阻R1的一端连接相线，电阻R1的另一端连接电阻R6的一端，电阻R6的另一端连接二极管D1的正极，二极管D1的负极连接地线，电阻R1与电阻R6的连接端即为所述第一相线信号采集电路的输出端。
4.根据权利要求3所述的一种地线电阻阻值检测电路，其特征在于：所述相线信号采集电路包括由电阻R3、电阻R5和二极管D2构成的第二相线信号采集电路，电阻R3的一端连接相线，电阻R3的另一端连接电阻R5的一端，电阻R5的另一端连接二极管D2的正极，二极管D2的负极连接地线，电阻R3与电阻R5的连接端即为所述第二相线信号采集电路的输出端。
5.根据权利要求1所述的一种地线电阻阻值检测电路，其特征在于：所述安规认证电阻包括相串联的安规认证电阻R8和安规认证电阻R9。
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