近电防护电路和近电防护设备的制作方法

本申请涉及电力安全技术领域，特别是涉及一种近电防护电路和近电防护设备。

背景技术：

传统的近电防护产品如近电告警器或近电告警手表等，均为感应到电压就启动蜂鸣器或发光二极管发出声光报警，适用于安装在人员身上。当作业人员佩戴近电报警器而误入带电区和误攀带电杆时，近电报警器能及时发出连续的音响报警信号，提醒作业人员注意危险，防止由于错觉和失误造成的触电伤亡事故。

但在实现过程中，发明人发现传统技术中至少存在如下问题：在有些场景下，需要将近电安全防护措施设置于物体上，则感应到电压就直接报警的方式并不适用，即目前的近电防护产品无法满足设置在物体上的需求。

技术实现要素：

基于此，有必要针对传统近电防护的报警方式不适用于设置在物体上的问题，提供一种近电防护电路和近电防护设备。

为了实现上述目的，一方面，本申请实施例提供了一种近电防护电路，包括：

近电感应模块，包括场效应管感应单元和芯片单元；场效应管感应单元的控制端用于根据获取到的感应电压实现导通或截断；场效应管感应单元的第一传输端连接芯片单元的输入端；

继电器模块，继电器模块的vcc端连接芯片单元的输出端；

安全检测模块，用于在检测到活体进入检测范围时，进行提示；安全检测模块的第一电源端连接继电器模块的公共端，安全检测模块的第二电源端连接继电器模块的接点端。

在其中一个实施例中，近电感应模块还包括：天线，用于获取感应电压；天线连接场效应管感应单元的控制端。

在其中一个实施例中，近电防护电路还包括电源模块；

电源模块的输出端连接芯片单元的输入端；

场效应管单元为n型mos管；场效应管单元的控制端为n型mos管的栅极，场效应管单元的第一传输端为n型mos管的源极，场效应管单元的第二传输端为n型mos管的漏极；

n型mos管的漏极接地。

在其中一个实施例中，芯片单元为非门逻辑芯片。

在其中一个实施例中，安全检测模块的第二电源端连接继电器模块的常开接点端。

在其中一个实施例中，近电防护电路还包括连接在电源模块的输出端和芯片单元的输入端的电阻；

电源模块的输出端还连接芯片单元的vcc端。

在其中一个实施例中，电源模块包括：

dc供电单元；

dc-dc降压单元；dc-dc降压单元的输入端连接dc供电单元，dc-dc降压单元的输出端连接电源模块的输出端。

在其中一个实施例中，安全检测模块包括用于检测是否有活体进入检测范围的活体检测单元；

活体检测单元的第一电极连接安全检测模块的第一电源端，述活体检测单元的第二电极连接安全检测模块的第二电源端。

在其中一个实施例中，活体检测单元为红外雷达探头或微波雷达探头。

另一方面，本申请实施例还提供了一种近电防护设备，包括如上述的近电防护电路。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：

近电防护电路包括近电感应模块、继电器模块和安全检测模块；近电感应模块包括场效应管感应单元和芯片单元。场效应管感应单元和芯片单元配合，驱动继电器模块导通或断开；继电器模块可控制安全检测模块的导通或断开。通过近电感应模块检测是否存在高压交流信号，进而可通过继电器模块控制安全检测模块是否运行。近电感应模块和继电器模块配合，能够在检测到高压交流信号时，启动安全检测模块；安全检测模块在检测到活体进入检测范围时，进行近电告警提示。基于此，本申请实施例能够在存在高压且有活体进入检测范围时进行告警提示，适用于设置在物体上，提高高压运行的安全性；同时，若在高压条件下检测范围内没出现活体，则无需进行提示，减少无谓的消耗和消息干扰，提高物体进行近电防护的有效性。

附图说明

通过附图中所示的本申请的优选实施例的更具体说明，本申请的上述及其它目的、特征和优势将变得更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分，且并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本申请的主旨。

图1为一个实施例中近电防护电路的第一示意性结构图；

图2为一个实施例中近电防护电路的第二示意性结构图；

图3为一个实施例中近电防护电路的第三示意性结构图；

图4为一个实施例中dc-dc降压单元的结构示意图；

图5为一个实施例中近电感应模块和继电器模块的结构示意图；

图6为一个实施例中继电器的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的首选实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“控制端”、“输入端”、“输出端”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

传统的近电告警器的安装对象是人员。高压试验现场，只有施加高电压且有人侵入试验区时才需要声光报警，这些场景对近电防护功能的需要，例如高压电力设备的警示牌，只有在设备有高电压、且配置有近电防护设备的人接近的情况下才需要声光报警。传统的近电防护设备会在感应到高压时进行报警，然而在没有人接近的情况下会产生无效报警，造成资源浪费。

在一个实施例中，提供了一种近电防护电路，如图1所示，包括：

近电感应模块，包括场效应管感应单元和芯片单元；场效应管感应单元的控制端用于根据获取到的感应电压实现导通或截断；场效应管感应单元的第一传输端连接芯片单元的输入端；

继电器模块，继电器模块的vcc端连接芯片单元的输出端；

安全检测模块，用于在检测到活体进入检测范围时，进行提示；安全检测模块的第一电源端连接继电器模块的公共端，安全检测模块的第二电源端连接继电器模块的接点端。

具体而言，近电防护电路包括近电感应模块、继电器模块和安全检测模块。其中，近电感应模块用于根据感应电压驱动继电器模块的驱动回路导通或断开；继电器模块用于控制安全检测模块的电源端；安全检测模块可用于检测是否有活体进入检测范围。示例性地，近电感应模块可在获取到感应电压时，驱动继电器模块的驱动回路导通；继电器模块的驱动回路导通时，吸附开关，以使安全检测模块的电源端导通，启动安全检测模块运行；安全检测模块在电源端导通时，检测是否有活体进入检测范围内，在检测到活体进入检测范围时，进行告警提示。

具体地，近电感应模块包括用于获取感应电压的场效应管感应单元和用于驱动继电器模块的芯片单元。其中，场效应管感应单元的控制端用于获取感应电压；场效应管感应单元的第一传输端连接芯片单元的输入端；场效应管感应单元的第二传输端可用于连接电源或接地，此处不做具体限定；感应电压可通过感应电路或感应模块得到，例如天线感应50hz(赫兹)的交流电压等，具体地，感应电压可由高压交流信号产生；基于此，场效应管感应单元能够根据获取到的感应电压，控制第一传输端与第二传输端导通或截断，可选地，场效应管可为p型mos管(metal-oxide-semiconductorfield-effecttransistor，金氧半场效晶体管)或n型mos管，此处不做具体限定；应该注意的是，场效应管感应单元能够控制芯片单元的输入端接入电源信号或接地。进一步地，芯片单元可用于根据场效应管感应单元传输的信号进行输出，以驱动继电器模块导通或断开；示例性地，芯片单元可为逻辑门芯片，例如，芯片单元的输入端接入电源信号时，驱动继电器模块导通，或者，芯片单元的输入端接地时，驱动继电器模块导通，此处不做具体限定。

继电器模块的vcc端连接芯片单元的输出端；继电器模块的gnd端接地或连接芯片单元的gnd端。继电器模块的驱动回路主要由vcc端和gnd端构成；vcc端获取高电平信号时，驱动回路导通；vcc端获取低电平信号时，驱动回路断开。继电器模块的公共端连接安全检测模块的第一电源端；继电器模块的接点端连接安全检测模块的第二电源端；其中，接点端可为继电器模块的常开接点端或常闭接点端，此处不做具体限定。安全检测模块可通过红外或微波等手段来检测是否有活体进入检测范围，例如人体接近传感器、红外检测探头或微波检测探头等，此处不做具体限定；其中，活体可为人、动物等；检测范围可根据实际需求，通过设置相应的器件或电路来实现。安全检测模块在检测到活体进入检测范围时，可通过灯光、喇叭、字幕和震动等方式进行告警，此处不做具体限定。

在一个示例中，场效应管感应单元的第二传输端连接电源，芯片单元可执行非门逻辑，安全检测模块的第二电源端连接继电器模块的常闭接点端。场效应管感应单元在获取到感应电压时导通，电源向芯片单元的输入端传输高电平信号；芯片单元的输出端输出低电平信号，驱动继电器模块断开，继电器模块的公共端和常闭接点端之间导通，则安全检测模块的启动运行，检测是否有活体进入检测范围。

在一个示例中，场效应管感应单元的第二传输端连接电源；芯片单元可执行与门逻辑，芯片单元的一个输入端连接场效应管感应单元的第一传输端，芯片单元的另一个输入端接入电源；安全检测模块的第二电源端连接继电器模块的常开接点端。场效应管感应单元在获取到感应电压时导通，电源分别向芯片单元的两个输入端传输高电平信号；芯片单元的输出端输出高电平信号，驱动继电器模块导通，继电器模块的公共端和常开接点端之间导通，则安全检测模块的启动运行，检测是否有活体进入检测范围。

在一个示例中，场效应管感应单元的第二传输端连接电源；芯片单元可执行或门逻辑，芯片单元的一个输入端连接场效应管感应单元的第一传输端，芯片单元的另一个输入端通过开关电路连接电源；安全检测模块的第二电源端连接继电器模块的常开接点端。场效应管感应单元在获取到感应电压时导通，电源向芯片单元的输入端传输高电平信号；芯片单元的输出端输出高电平信号，驱动继电器模块导通，继电器模块的公共端和常开接点端之间导通，则安全检测模块的启动运行，检测是否有活体进入检测范围。此外，开关电路可根据外部控制实现导通，电源向芯片单元的输入端传输高电平信号；芯片单元的输出端输出高电平信号，驱动继电器模块导通，继电器模块的公共端和常开接点端之间导通，则安全检测模块的启动运行，检测是否有活体进入检测范围。即，本申请实施例可自动感应高压交流信号并启动安全检测模块，还可手动启动安全检测模块，提高电路的功能性和适用性。

在一个示例中，场效应管感应单元的第二传输端接地；芯片单元可执行非门逻辑；芯片单元的输入端和场效应管感应单元的第一传输端连接同一电源；安全检测模块的第二电源端连接继电器模块的常开接点端。场效应管感应单元在未获取到感应电压时截断，电源向芯片单元的输入端传输高电平信号；芯片单元的输出端输出低电平信号，驱动继电器模块断开，继电器模块的公共端和常闭接点端之间导通，则安全检测模块的断电，停止运行。场效应管感应单元在获取到感应电压时导通，芯片单元的输入端获取到低电平信号；芯片单元的输出端输出高电平信号，驱动继电器模块导通，继电器模块的公共端和常开接点端之间导通，则安全检测模块的启动运行，检测是否有活体进入检测范围。

在一个示例中，场效应管感应单元的第二传输端接地；芯片单元可执行非门逻辑；芯片单元的输入端和场效应管感应单元的第一传输端连接同一电源；安全检测模块的第二电源端连接继电器模块的常闭接点端。场效应管感应单元在未获取到感应电压时导通，芯片单元的输入端获得低电平信号；芯片单元的输出端输出高电平信号，驱动继电器模块导通，继电器模块的公共端和常开接点端之间导通，则安全检测模块的断电，停止运行。场效应管感应单元在获取到感应电压时截断，电源向芯片单元的输入端传输高电平信号；芯片单元的输出端输出低电平信号，驱动继电器模块断开，继电器模块的公共端和常闭接点端之间导通，则安全检测模块的导通运行，检测是否有活体进入检测范围。

在一个示例中，近电感应模块在感应到高电压后驱动继电器自动吸合，而继电器的常开接点端与公共端接点会闭合导通；继电器的常开接点端与公共端接点串联的安全检测模块的电源回路，例如红外雷达探头或微波雷达探头的电源回路等，实现安全检测模块的启动运行。

本申请实施例通过近电感应模块检测是否存在高压交流信号，进而通过继电器模块控制安全检测模块是否运行。近电感应模块和继电器模块配合，能够在检测到高压交流信号时，启动安全检测模块；安全检测模块在检测到活体进入检测范围时，进行近电告警提示。若未检测到高压交流信号时，则无需启动安全检测模块，减少能源消耗。基于此，本申请实施例能够在存在高压且有活体进入检测范围时进行告警提示，适用于设置在物体上，提高高压运行的安全性；同时，若存在高压，但检测范围内没出现活体，则无需进行提示，减少无谓的消耗和消息干扰，提高物体近电防护的有效性。安全检测模块与近电感应模块配合，可使电路应用的设备同时具备近电防护功能和安全检测功能，可对安全防护条件进行第二次筛选，尤其适用于需要将安全措施安装于物体上的情况。

传统的继电器控制电路及继电器有应用于安全防护功能，但在近电防护方面没有涉及。而本申请选用继电器来进行近电防护，适用物体的范围广泛，可安装于各种需要加装近电防护措施的物体上，例如高压电力设备警示牌、高压试验警示牌等。

在一个实施例中，如图2所示，近电感应模块还包括：天线，用于获取感应电压；天线连接场效应管感应单元的控制端。

具体而言，近电感应模块还包括连接场效应管感应单元的控制端的天线。天线用于获取感应电压并传输给场效应管感应单元的控制端。具体的天线类型和参数，可根据实际设置的物体和应用环境进行设置，此处不做具体限定。

在一个实施例中，如图3所示，近电防护电路还包括电源模块；

电源模块的输出端连接芯片单元的输入端；

场效应管单元为n型mos管；场效应管单元的控制端为n型mos管的栅极，场效应管单元的第一传输端为n型mos管的源极，场效应管单元的第二传输端为n型mos管的漏极；

n型mos管的漏极接地。

具体而言，近电防护电路还包括电源模块，可用于给电路中的模块、单元进行供电。场效应管单元可为n型mos管。具体地，n型mos管的栅极用于获取感应电压，例如通过天线获取感应电压；n型mos管的源极连接芯片单元的输入端，n型mos管的漏极接地；同时，电源模块分别连接芯片单元的输入端和n型mos管的源极。基于上述结构，在没有感应电压时，n型mos管的漏-源之间截止，电源模块向芯片单元的输入端传输高电平信号；在获取到感应电压时，n型mos管的漏-源之间导通，由于漏极接地，芯片单元的输入端变为低电平。进一步地，通过芯片的门逻辑，可向继电器模块的vcc端传输高电平信号或低电平信号，此处不做具体限定。本申请实施例中的近电感应模块可主要采用电源模块和n型mos管来实现，结构简单，在高压条件下检测到有活体靠近时进行近电告警提示，近电防护效果好，能够设置在需要近电告警的物体上。

示例性地，当场效应管的栅极天线感应到50hz交流电压后，每过t/2周期出现一次正向电压，会使场效应管漏-源之间导通，待又过t/2周期出现反向电压后，场效应管漏-源之间截止，如此反复交替，在场效应管截止情况下，电路不会发生变化，但每过t/2周期，场效应管导通，由于其漏极连接了gnd端，导致芯片单元的输入端由高电平变为低电平，则经过芯片单元的非门逻辑转换后，输出端由低电平变为高电平，继电器达到工作电压而吸合。

在一个实施例中，电源模块的输出端还连接芯片单元的vcc端。

在一个实施例中，n型mos管的漏极连接芯片单元的gnd端。

在一个实施例中，继电器模块的gnd端连接芯片单元的gnd端。

在一个实施例中，芯片单元为非门逻辑芯片。

具体而言，芯片单元可用于执行非门逻辑。示例性地，在没有感应电压时，n型mos管的漏-源之间截止，电源模块向芯片单元的输入端传输高电平信号，非门逻辑芯片对高电平进行非门转换后，通过输出端向继电器模块的vcc端传输低电平信号，继电器模块的驱动回路断开，常闭接点端与公共端导通；在获取到感应电压时，n型mos管的漏-源之间导通，由于漏极接地，非门逻辑芯片的输入端变为低电平，非门逻辑芯片对低电平进行非门转换后，通过输出端向继电器模块的vcc端传输高电平信号，继电器模块的驱动回路导通，常开接点端与公共端导通。进一步地，继电器模块可控制安全检测模块的电源端导通或断开。本申请实施例中的近电感应模块可主要采用电源模块、n型mos管和非门逻辑芯片来实现，结构简单，在高压条件下检测到有活体靠近时进行近电告警提示，近电防护效果好，能够设置在需要近电告警的物体上。

在一个实施例中，安全检测模块的第二电源端连接继电器模块的常开接点端。

具体而言，继电器模块的vcc端接收高电平信号时，常开接点端与公共端导通，安全检测模块启动运行，在检测到活体进入检测范围时，进行提示。继电器模块的vcc端接收低电平信号时，常开接点端与公共端断开，安全检测模块停止运行。本申请实施例通过继电器模块的常开接点端与公共端来控制安全检测模块的导通或断开，可在获取到感应电压的时候才导通继电器模块的驱动电路和安全检测模块，降低电路的消耗，提高电能利用率。

在一个实施例中，近电防护电路还包括连接在电源模块的输出端和芯片单元的输入端的电阻。

具体而言，电源模块的输出端通过电阻连接芯片单元的输入端，可通过电阻进行限流，保证芯片的安全性，进而提高电路的可靠性。

在一个实施例中，电源模块包括：

dc(directcurrent，直流电)供电单元；

dc-dc降压单元；dc-dc降压单元的输入端连接dc供电单元，dc-dc降压单元的输出端连接电源模块的输出端。

具体而言，电源模块包括用于提供直流电源的dc供电单元，以及用于直流降压的dc-dc降压单元。具体地，dc-dc降压单元可将dc供电单元提供的电源进行降压处理，得到芯片单元需要的电源。其中，dc供电单元可为充电电池或干电池等；dc供电单元的电压，以及dc-dc降压单元降压得到的电压均可根据实际需求进行设置，此处不做具体限定。

进一步地，电源模块还可包括连接dc供电单元的光伏单元。光伏单元可用于向dc供电单元进行充电。

在一个实施例中，安全检测模块包括用于检测是否有活体进入检测范围的活体检测单元；

活体检测单元的第一电极连接安全检测模块的第一电源端，述活体检测单元的第二电极连接安全检测模块的第二电源端。

具体而言，安全检测模块中，活体检测单元的第一电极与继电器模块的公共端电气连接，活体检测单元的第二电极与继电器模块的接点端电气连接。基于此，继电器模块的驱动回路可直接控制活体检测单元的启动或停止，电路结构简单且近电防护效果好。

在一个实施例中，安全检测模块还包括声光告警单元；

活体检测单元的输出端连接声光告警单元。

具体而言，在安全检测模块中，活体检测单元在检测到有活体进入检测范围时，发送告警指令给声光告警单元，指示声光告警单元进行告警提示。

在一个实施例中，活体检测单元为红外雷达探头。

具体而言，红外雷达探头可通过热电元件检测人体的存在或移动，并把热电元件的输出信号转换成电压信号。进一步地，红外雷达探头还可对电压信号进行波形分析，只有当通过波形分析检测到由人体产生的波形时，才输出检测信号。示例性地，一旦有人进入检测区域内，人体红外辐射通过部分镜而聚焦，从而被热释电元接收，但是两片热释电元接收到的热量不同，热释电也不同，不能抵消，经信号处理而触发报警。

在一个实施例中，活体检测单元为微波雷达探头。

具体而言，微博雷达探头可为以微波多普勒原理为基础，平面型天线作感应系统，以微处理器作控制的一种感应器。使用微波雷达探头，具有穿透探测能力，可暗装，易保护，并且不受环境温度影响。

在一个实施例中，继电器模块还设有提示灯。提示灯可用于对继电器模块的驱动回路的状态进行提示。

在一个实施例中，如图4至6所示，12v(伏特)干电池1、dc-dc降压单元2、12v输入端正极3、12v输入端负极4、5v输出端正极5、5v输出端负极6、继电器k1的vcc端7、继电器k1的gnd端8、继电器k1的常开接点端9、继电器k1的公共端10。

电源模块包括12v干电池1，12v转5v的dc-dc降压单元2。12v干电池1的正极与dc-dc降压单元2的12v输入端正极3连接；12v干电池1的负极与dc-dc降压单元2的12v输入端负极4连接。dc-dc降压单元2的5v输出端正极5与非门逻辑芯片的vcc端连接，dc-dc降压单元2的5v输出端负极6与非门逻辑芯片的gnd端连接。

近电感应模块包括工作电压为5v的74hc04pw非门逻辑芯片，其5v工作电源由12v干电池1经dc-dc降压单元2降压后提供，还包括n沟道增强型mos管和1/8w型碳膜电阻器。

当n沟道增强型mos管的栅极天线没有感应电压时，n沟道增强型mos管的漏-源之间截止，5v电源经电阻与非门逻辑芯片的1a输入脚相连，1a输入高电平信号，通过芯片进行一次非门转换，1y输出低电平信号。

当n沟道增强型mos管的栅极天线感应到50hz交流电压后，会使n沟道增强型mos管的漏-源之间导通，由于其漏极连接了gnd端，导致1a输入端由高电平变为低电平，则经过非门逻辑芯片后，1y输出由低电平变为高电平。

继电器k1为5v触发型继电器。继电器k1的vcc端7接非门逻辑芯片的1y输出端，继电器k1的gnd端8接非门逻辑芯片gnd端；非门逻辑芯片为继电器k1提供电源。

当1y输出高电平时，继电器k1吸合，继电器k1常开接点端9与公共端10闭合导通。示例性地，若常开接点端9与公共端10串联了微波雷达探头的电源回路，则微波雷达探头开始工作。

在一个实施例中，提供了一种近电防护设备，包括如上述的近电防护电路。

具体而言，设备本体可为警示牌、警示带、警示筒、隔离架等，设备本体上设有近电防护电路。基于此，近电防护设备可设置在高压运行环境中，若在高压条件下检测到有人进入检测范围，则及时进行近电告警提示，提高高压运行的安全性；同时，若在高压条件下检测范围内没出现活体，则无需进行提示，减少无谓的消耗和消息干扰，提高物体进行近电防护的有效性。即，设备不仅能够进行安全检测，而且具备近电感应的功能，进而能够在感应到高压交流信号时才启动安全检测，保证设备可靠性的同时，有效降低设备的功耗。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。