一种设备地线监测装置

阅读:791发布:2020-05-11

专利汇可以提供一种设备地线监测装置专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种设备地线监测装置,该装置包括电源 电路 、恒流源电路、地线阻抗 采样 电路、比较电路、指示灯显示电路以及蜂鸣器电路;电源电路用于为恒流源电路和地线阻抗采样电路供电;恒流源电路用于为被监测设备的地线供电;地线阻抗采样电路用于采集被监测设备的地线两端的 电压 ;比较电路,其与指示灯显示电路连接,用于将采集的被监测设备的地线两端的电压与预设电压进行比较,并根据比较结果输出高电平或者低电平;指示灯显示电路,用于接收比较电路输出的高电平或者低电平,并根据接收到的不同的电平控制指示灯显示不同的 颜色 。本发明提高了装置的安全性,避免了因地线未连接好所引起的安全事故的发生。,下面是一种设备地线监测装置专利的具体信息内容。

1.一种设备地线监测装置,其特征在于,包括电源电路、恒流源电路、地线阻抗采样电路、比较电路以及指示灯显示电路;
所述电源电路,其与恒流源电路和地线阻抗采样电路连接,用于为所述恒流源电路和地线阻抗采样电路供电;
所述恒流源电路,其与地线阻抗采样电路连接,用于为被监测设备的地线供电;
所述地线阻抗采样电路,其与被监测设备的地线和比较电路连接,用于采集被监测设备的地线两端的电压
所述比较电路,其与指示灯显示电路连接,用于将采集的被监测设备的地线两端的电压与预设电压进行比较,并根据比较结果输出高电平或者低电平;
所述指示灯显示电路,用于接收比较电路输出的高电平或者低电平,并根据接收到的不同的电平控制指示灯显示不同的颜色
2.根据权利要求1所述的一种设备地线监测装置,其特征在于,还包括蜂鸣器电路;所述蜂鸣器电路与比较电路连接,用于接收比较电路输出的高电平或者低电平,并根据接收到的不同的电平控制蜂鸣器发出或者不发出报警声。
3.根据权利要求1所述的一种设备地线监测装置,其特征在于,所述电源电路包括DCDC转换器U1,及与DCDC转换器U1连接的低压差线性稳压器U2;所述DCDC转换器U1用于将外部供电端提供的直流电压进行直流升压,所述低压差线性稳压器U2用于对DCDC转换器U1进行直流升压后的电压进行降压。
4.根据权利要求1所述的一种设备地线监测装置,其特征在于,所述恒流源电路包括依次连接的可控稳压源U3、运算放大器U4A以及MOS管Q1;所述可控稳压源U3用于输出参考电压,所述运算放大器U4A和MOS管Q1构成恒流源,以输出用于给被监测设备的地线的电流
5.根据权利要求4所述的一种设备地线监测装置,其特征在于,所述地线阻抗采样电路包括防反二极管D1、运算放大器U5A、运算放大器U5B、运算放大器U6A;所述防反二极管D1的阳极与MOS管Q1连接,防反二极管D1的阴极通过电阻R12与运算放大器U5B的同相输入端连接,运算放大器U5B的反相输入端通过电阻R18与运算放大器U5A的反相输入端连接,运输放大器U5B的输出端通过电阻R21与运算放大器U6A的同相输入端连接;所述运算放大器U5A的同相输入端通过电容C16与防反二极管D1的阴极连接,所述运算放大器U5A的输出端通过电阻R10与运算放大器U6A的反相输入端连接。
6.根据权利要求5所述的一种设备地线监测装置,其特征在于,所述比较电路包括变阻器RV1和比较器U6B;所述变阻器RV1的第一引脚分别与运输放大器U5B的输出端以及运算放大器U6A的同相输入端连接,变阻器RV1的第二引脚与比较器U6B的反向输入端连接;所述比较器U6B的同相输入端通过电阻R16与运算放大器U6A的输出端连接。
7.根据权利要求6所述的一种设备地线监测装置,其特征在于,指示灯显示电路包括光耦U7、三极管Q4、三极管Q5以及三极管Q6;所述光耦U7的第一引脚与所述比较器U6B的输出端连接,所述光耦U7的第三引脚分别通过电阻R27与三极管Q5的基极连接以及通过电阻R28与三极管Q4的基极连接;所述三极管Q5的发射极接地,所述三极管Q5的集电极与三极管Q6的基极连接;所述三极管Q4的发射极接地,所述三极管Q4的集电极通过电阻R31与指示灯的第三引脚连接;所述三极管Q6的集电极通过电阻R32与指示灯的第二引脚连接,所述三极管Q6的发射极接地。
8.根据权利要求7所述的一种设备地线监测装置,其特征在于,所述蜂鸣器电路包括拨动开关K1以及计时芯片U8;所述拨动开关K1的第一引脚与所述光耦U7的第四引脚连接,所述拨动开关K1的第二引脚与计时芯片U8的第八引脚连接;所述计时芯片U8的输出端与蜂鸣器连接。

说明书全文

一种设备地线监测装置

技术领域

[0001] 本发明涉及电器设备保护电路领域,更具体地说是一种设备地线监测装置。

背景技术

[0002] 随着时代的进步,电子设备应用越来越广泛,尤其在生产线上,半自动化、自动化应用的越来越多,生产效率越来越高,但是生产效率不是产线的第一要素,产线的第一要素
是安全,只有保证了产线的安全的前提下,才有生产效率的产生,否则一旦发生安全事故,
严重的将一切化为乌有,在产线中,为了保证安全其中有一项就是保证设备必须要接大地,
防止金属外壳的设备因绝缘损坏带电而危及人身安全。
[0003] 现有的检测设备接大地都是用万用表的通断挡位去测量,来判断设备有没有良好的接地,但这种方式存在以下问题:设备每次在使用前都要用万用表测量有没有接大地,但
由于疏忽或者侥幸心理容易忘记去测量;或是在测量时地线连接完好而在生产过程中地线
脱落;或是地线老化导致接触不良等等,因此,这种测量方式存在漏洞,有可能因为这种漏
洞给产线带来重大的安全隐患。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种设备地线监测装置。
[0005] 为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:一种设备地线监测装置,包括电源电路、恒流源电路、地线阻抗采样电路、比较电路以及指示灯显示电路;
[0006] 所述电源电路,其与恒流源电路和地线阻抗采样电路连接,用于为所述恒流源电路和地线阻抗采样电路供电;
[0007] 所述恒流源电路,其与地线阻抗采样电路连接,用于为被监测设备的地线供电;
[0008] 所述地线阻抗采样电路,其与被监测设备的地线和比较电路连接,用于采集被监测设备的地线两端的电压
[0009] 所述比较电路,其与指示灯显示电路连接,用于将采集的被监测设备的地线两端的电压与预设电压进行比较,并根据比较结果输出高电平或者低电平;
[0010] 所述指示灯显示电路,用于接收比较电路输出的高电平或者低电平,并根据接收到的不同的电平控制指示灯显示不同的颜色
[0011] 其进一步技术方案为:还包括蜂鸣器电路;所述蜂鸣器电路与比较电路连接,用于接收比较电路输出的高电平或者低电平,并根据接收到的不同的电平控制蜂鸣器发出或者
不发出报警声。
[0012] 其进一步技术方案为:所述电源电路包括DCDC转换器U1,及与DCDC 转换器U1连接的低压差线性稳压器U2;所述DCDC转换器U1用于将外部供电端提供的直流电压进行直流升
压,所述低压差线性稳压器U2用于对 DCDC转换器U1进行直流升压后的电压进行降压。
[0013] 其进一步技术方案为:所述恒流源电路包括依次连接的可控稳压源 U3、运算放大器U4A以及MOS管Q1;所述可控稳压源U3用于输出参考电压,所述运算放大器U4A和MOS管Q1
构成恒流源,以输出用于给被监测设备的地线的电流
[0014] 其进一步技术方案为:所述地线阻抗采样电路包括防反二极管D1、运算放大器U5A、运算放大器U5B、运算放大器U6A;所述防反二极管D1的阳极与MOS管Q1连接,防反二极
管D1的阴极通过电阻R12与运算放大器 U5B的同相输入端连接,运算放大器U5B的反相输入
端通过电阻R18与运算放大器U5A的反相输入端连接,运输放大器U5B的输出端通过电阻R21
与运算放大器U6A的同相输入端连接;所述运算放大器U5A的同相输入端通过电容C16与防
反二极管D1的阴极连接,所述运算放大器U5A的输出端通过电阻R10与运算放大器U6A的反
相输入端连接。
[0015] 其进一步技术方案为:所述比较电路包括变阻器RV1和比较器U6B;所述变阻器RV1的第一引脚分别与运输放大器U5B的输出端以及运算放大器U6A的同相输入端连接,变阻器
RV1的第二引脚与比较器U6B的反向输入端连接;所述比较器U6B的同相输入端通过电阻R16
与运算放大器U6A的输出端连接。
[0016] 其进一步技术方案为:指示灯显示电路包括光耦U7、三极管Q4、三极管Q5以及三极管Q6;所述光耦U7的第一引脚与所述比较器U6B的输出端连接,所述光耦U7的第三引脚分别
通过电阻R27与三极管Q5的基极连接以及通过电阻R28与三极管Q4的基极连接;所述三极管
Q5的发射极接地,所述三极管Q5的集电极与三极管Q6的基极连接;所述三极管Q4的发射极
接地,所述三极管Q4的集电极通过电阻R31与指示灯的第三引脚连接;所述三极管Q6的集电
极通过电阻R32与指示灯的第二引脚连接,所述三极管Q6的发射极接地。
[0017] 其进一步技术方案为:所述蜂鸣器电路包括拨动开关K1以及计时芯片 U8;所述拨动开关K1的第一引脚与所述光耦U7的第四引脚连接,所述拨动开关K1的第二引脚与计时芯
片U8的第八引脚连接;所述计时芯片U8的输出端与蜂鸣器连接。
[0018] 本发明与现有技术相比的有益效果是:本发明提供的一种设备地线监测装置,通过恒流源电路为被监测设备的地线供电,再通过地线阻抗采样电路测量被监测设备的地线
两端的电压,当地线两端的电压大于预设电压时,设备地线监测装置的指示灯会显示红灯
并通过蜂蜜器发出报警声,从而可以对被监测设备的地线连接情况进行实时的监测,提高
了装置的安全性,避免了因地线未连接好所引起的安全事故的发生。
[0019] 上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明技术手段,可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本发明的上述和其它目的、特征及优点能够更明
显易懂,以下特举较佳实施例,详细说明如下。
附图说明
[0020] 图1为本发明一种设备地线监测装置具体实施例的结构示意图;
[0021] 图2为本发明一种设备地线监测装置具体实施例的电路原理图。
[0022] 附图标记
[0023] 10、电源电路;20、恒流源电路;30、地线阻抗采样电路;40、比较电路;50、指示灯显示电路;60、蜂鸣器电路。

具体实施方式

[0024] 为了更充分理解本发明的技术内容,下面结合具体实施例对本发明的技术方案进一步介绍和说明,但不局限于此。
[0025] 下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例,本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施
例,都属于本发明保护的范围。
[0026] 在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特
定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
[0027] 此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者
隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,
除非另有明确具体的限定。
[0028] 在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的
连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理
解上述术语在本发明中的具体含义。
[0029] 在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它
们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特
征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在
第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方,或仅仅表示
第一特征水平高度小于第二特征。
[0030] 在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特
点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不
应理解为必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点
可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,本领域的技术人员可
以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行结合和组合。
[0031] 本发明提供了一种设备地线监测装置,请参考图1、2,该装置包括包括电源电路10、恒流源电路20、地线阻抗采样电路30、比较电路40以及指示灯显示电路50;电源电路10,
其与恒流源电路20和地线阻抗采样电路30 连接,用于为恒流源电路20和地线阻抗采样电
路30供电;恒流源电路20,其与地线阻抗采样电路30连接,用于为被监测设备的地线供电;
地线阻抗采样电路30,其与被监测设备的地线和比较电路40连接,用于采集被监测设备的
地线两端的电压;比较电路40,其与指示灯显示电路50连接,用于将采集的被监测设备的地
线两端的电压与预设电压进行比较,并根据比较结果输出高电平或者低电平;指示灯显示
电路50,用于接收比较电路40输出的高电平或者低电平,并根据接收到的不同的电平控制
指示灯显示不同的颜色。
[0032] 在某些实施例中,设备地线监测装置还包括蜂鸣器电路60;蜂鸣器电路60与比较电路40连接,用于接收比较电路40输出的高电平或者低电平,并根据接收到的不同的电平
控制蜂鸣器发出或者不发出报警声。
[0033] 设备地线监测装置它的作用就是监测设备的地线有没有良好的接大地,它的原理就是通过给待监测设备地线一个恒流源,来测量设备地线的阻抗,再与阻抗预设值比较来
实现的,当设备地线的阻抗值大于阻抗预设值的时候,说明设备没有良好的接大地,此时设
备地线监测装置就会报警,这个阻抗预设值的大小可以设置,设备地线监测装置可设置范
围为0.0~ 80.0Ω,而一般设备接地电阻不大于4.0Ω,完全满足目前阶段所有设备地线的
阻抗监测。
[0034] 进一步的,如图2所示,电源电路10包括DCDC转换器U1,及与DCDC 转换器U1连接的低压差线性稳压器U2;DCDC转换器U1用于将外部供电端提供的直流电压进行直流升压,低
压差线性稳压器U2用于对DCDC转换器 U1进行直流升压后的电压进行降压。本实施例中,
DCDC转换器U1的采用的型号为B0509XT-1WR3,低压差线性稳压器U2采用的型号为 
AMS1117-5.0。图2中,SYS_5V为外部供电,来自设备上自带的5V,从J3 进入单板,采用DCDC
转换器U1转化成9V,再经过图2的低压差线性稳压器(LDO)U2转化5V(ISO_5V)给恒流源电机
及地线阻抗采样电路30等供电。
[0035] 进一步的,如图2所示,恒流源电路20包括依次连接的可控稳压源U3、运算放大器U4A以及MOS管Q1;可控稳压源U3用于输出参考电压,运算放大器U4A和MOS管Q1构成恒流源,
以输出用于给被监测设备的地线的电流。本实施例中,可控稳压源U3采用的型号为
TL431ACDBZR,运算放大器U4A采用的型号为LMC6482,MOS管Q1采用的型号为WNM3003-3/TR。
图2中,采用可控稳压源U3提供的2.5V作为参考电压,运算放大器U4A和 MOS管Q1构成一个
恒流源,输出电流为10mA,给被监测设备的地线供电。
[0036] 进一步的,如图2所示,地线阻抗采样电路30包括防反二极管D1、运算放大器U5A、运算放大器U5B、运算放大器U6A;防反二极管D1的阳极与MOS管Q1连接,防反二极管D1的阴
极通过电阻R12与运算放大器U5B的同相输入端连接,运算放大器U5B的反相输入端通过电
阻R18与运算放大器 U5A的反相输入端连接,运输放大器U5B的输出端通过电阻R21与运算
放大器U6A的同相输入端连接;运算放大器U5A的同相输入端通过电容C16与防反二极管D1
的阴极连接,运算放大器U5A的输出端通过电阻R10与运算放大器U6A的反相输入端连接。比
较电路40包括变阻器RV1和比较器U6B;变阻器RV1的第一引脚分别与运输放大器U5B的输出
端以及运算放大器U6A 的同相输入端连接,变阻器RV1的第二引脚与比较器U6B的反向输入
端连接;比较器U6B的同相输入端通过电阻R16与运算放大器U6A的输出端连接。本实施例
中,运算放大器U5A、U5B、U6A和U6B的型号均为LMC6482。图2中,J2两个端口用于连接被监测
设备的地线,10mA的恒流源由防反二极管D1经过J2(被监测设备的地线),再经过电阻R4后,
形成一个回路,电流流过设备地线,产生一个电压差,本设计就是采用三个运放(即运算放
大器U5A、U5B和U6A)组成的2倍仪放来采集设备地线两端的电压,再与一个利用变阻器RV1
可调的电压进行比较。当地线两端的阻抗比预设值高的时候,比较器U6B输出高电平。
[0037] 进一步的,如图2所示,指示灯显示电路50包括光耦U7、三极管Q4、三极管Q5以及三极管Q6;光耦U7的第一引脚与比较器U6B的输出端连接,光耦U7的第三引脚分别通过电阻
R27与三极管Q5的基极连接以及通过电阻 R28与三极管Q4的基极连接;三极管Q5的发射极
接地,三极管Q5的集电极与三极管Q6的基极连接;三极管Q4的发射极接地,三极管Q4的集电
极通过电阻R31与指示灯的第三引脚连接;三极管Q6的集电极通过电阻R32与指示灯的第二
引脚连接,三极管Q6的发射极接地。蜂鸣器电路60包括拨动开关 K1以及计时芯片U8;拨动
开关K1的第一引脚与光耦U7的第四引脚连接,拨动开关K1的第二引脚与计时芯片U8的第八
引脚连接;计时芯片U8的输出端与蜂鸣器连接。本实施例中,光耦U7采用的型号为K10104C,
三极管Q4、 Q5以及三极Q6采用的型号为MMBT2222,拨动开关K1采用的型号为
[0038] SK12F14G7,计时芯片U8采用的型号为NE555D。图2中,比较电路40 输出的一个比较电压经过光耦U7,当被监测设备的地线的阻抗大于预设值的时候,指示灯D2亮红灯,蜂鸣
器发出嘀嘀嘀……的报警声,蜂鸣器的报警声可以通过波动开关K1来关断;指示灯采用三
极管来驱动,蜂鸣器选用的是直流蜂鸣器,采用NE555来输出一个频率约为2Hz的方波来控
制。
[0039] 另外,根据对预设电压的需求,可对变阻器RV1进行调节,调节的过程如下:
[0040] 大4Pin插座(J1)连接5V电源,供电电流大于150mA;
[0041] 栅栏式接线端子(J2)连接一个标准的阻值,这个阻值就是所需要的被监测设备地线阻抗的界限值(0~80Ω);观察指示灯D2来调节变阻器RV1, EGFM一上电指示灯D2有两种
情况:Ⅰ如亮绿灯,就逆时针调节变阻器 RV1,直到指示灯刚好亮红灯,表示已经调好了;Ⅱ
如亮红灯,就顺时针调节变阻器RV1,直到指示灯亮绿灯,然后再逆时针调节RV1,直到指示
灯刚好亮红灯,表示已经调好了。
[0042] 此装置可监测0.0~80.0Ω范围内的设备地线,其精度可以调试到±0.5%,只要被监测的设备地线出现任何的连接不良均可以被测试出来,并发出警报,确保了设备地线
的连接万无一失,完美的解决了产线设备因地线连接不良造成的安全隐患。
[0043] 上述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容,以便于读者更容易理解,但不代表本发明的实施方式仅限于此,任何依本发明所做的技术延伸或再创造,均受本发明的
保护。本发明的保护范围以权利要求书为准。
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