接地电阻检测仪的制作方法

1.本实用新型涉及检测技术领域，特别涉及一种接地电阻检测仪。


背景技术：

2.工业化发展促使各类大型的电气设备在不断的增加，为了维护防雷系统安全可靠运行，保障电气设备的操作人员安全，需要有安全可靠的接地系统，接地系统的好坏对电气设备是否正常工作和操作人员是否安全有重大影响，而接地电阻的大小是判断接地系统合格与否的主要判据之一。传统的接地电阻测量方法是断开接地线与电力设备的连接，使用摇表法进行测量，测量效率低、测试过程复杂且测量精度不高。


技术实现要素：

3.本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种接地电阻检测仪，能够提高接地电阻检测效率。
4.根据本实用新型的实施例的接地电阻检测仪，包括：控制模块；波形产生模块，与所述控制模块的输出端电性连接；第一线圈，与所述波形产生模块的输出端电性连接；第二线圈；带通滤波模块，包括依次电性连接的低通滤波电路和高通滤波电路，所述低通滤波电路的输入端与所述第二线圈电性连接，所述高通滤波电路的输出端与所述控制模块电性连接。
5.根据本实用新型实施例的接地电阻检测仪，至少具有如下有益效果：接地系统的接地线同时穿过第一线圈和第二线圈，并且接地线不与第一线圈和第二线圈接触，控制模块向波形产生模块输出信号，波形产生模块因此产生检测波形信号，检测波形信号作用于第一线圈上，使得第一线圈产生第一磁场，接地线在第一磁场的作用下产生第二磁场，第二线圈在接地线产生的第二磁场的作用下产生耦合电信号，耦合电信号经过低通滤波电路滤除高频信号，再经过高通滤波电路滤除低频信号后向控制模块输出，控制模块根据接收到的信号即可计算出接地线的接地电阻。本实用新型实施例的接地电阻检测仪，通过电磁感应的方式，能够快速的得到对应于接地电阻的电信号，并可通过该电信号与电阻值的对应关系得到接地线的接地电阻值，检测效率高；并且，通过低通滤波模块和高通滤波模块可滤除高频信号和低频信号，得到与检测波形信号频率相同的电信号，防止干扰信号影响测量结果，提高测量精度。
6.根据本实用新型的一些实施例，还包括信号稳定模块，所述信号稳定模块的输入端与所述波形产生模块电性连接，所述信号稳定模块的输出端与所述第一线圈电性连接。
7.根据本实用新型的一些实施例，所述信号稳定模块包括恒压放大电路和/或恒流放大电路。
8.根据本实用新型的一些实施例，还包括信号放大模块，所述信号放大模块电性连接于所述第二线圈与所述低通滤波电路之间。
9.根据本实用新型的一些实施例，还包括整流模块，所述整流模块电性连接于所述
高通滤波电路与所述控制模块之间。
10.根据本实用新型的一些实施例，所述整流模块包括：电阻r14，所述电阻r14的第一端与所述高通滤波电路的输出端电性连接；运算放大器u4，所述运算放大器u4的反相输入端与所述电阻r14的第二端电性连接，所述运算放大器u4的同相输入端接地；二极管d1，所述二极管d1的负极与所述运算放大器u4的反相输入端电性连接，所述二极管d1的正极与所述运算放大器u4的输出端电性连接；电阻r15，所述电阻r15的第一端与所述电阻r14的第二端电性连接；二极管d2，所述二极管d2的负极与所述运算放大器u4的输出端电性连接，所述二极管d2的正极与所述电阻r15的第二端电性连接；电阻r16，所述电阻r16的第一端与所述电阻r15的第二端电性连接；电阻r18，所述电阻r18的第一端与所述电阻r14的第一端电性连接，所述电阻r18的第二端与所述电阻r16的第二端电性连接；运算放大器u5，所述运算放大器u5的反相输入端与所述电阻r16的第二端电性连接，所述运算放大器u5的同相输入端接地，所述运算放大器u5的输出端与所述控制模块电性连接；电阻r17，所述电阻r17的第一端与所述运算放大器u5的反相输入端电性连接，所述电阻r17的第二端与所述运算放大器u5的输出端电性连接。
11.根据本实用新型的一些实施例，所述低通滤波电路包括：电阻r1，所述电阻r1的第一端为所述低通滤波电路的输入端；电阻r3，所述电阻r3的第一端与所述电阻r1的第二端电性连接，所述电阻r3的第二端接地；电阻r2，所述电阻r2的第一端与所述电阻r1的第二端电性连接；运算放大器u1，所述运算放大器u1的同相输入端与所述电阻r2的第二端电性连接，所述运算放大器u1的输出端与所述高通滤波电路的输入端电性连接；电容c1，所述电容c1的第一端与所述电阻r2的第二端电性连接，所述电容c1的第二端接地；电容c2，所述电容c2的第一端与所述电阻r1的第二端电性连接，所述电容c2的第二端与所述运算放大器u1的输出端电性连接；电阻r4，所述电阻r4的第一端与所述运算放大器u1的反相输入端电性连接，所述电阻r4的第二端接地；电阻r5，所述电阻r5的第一端与所述运算放大器u1的反相输入端电性连接，所述电阻r5的第二端与所述运算放大器u1的输出端电性连接。
12.根据本实用新型的一些实施例，所述高通滤波电路包括：电容c3，所述电容c3的第一端与所述低通滤波电路的输出端电性连接；电容c4，所述电容c4的第一端与所述电容c3的第二端电性连接；电阻r6，所述电阻r6的第一端与所述电容c4的第二端电性连接，所述电阻r6的第二端接地；运算放大器u2，所述运算放大器u2的同相输入端与所述电容c4的第二端电性连接，所述运算放大器u2的输出端为所述高通滤波电路的输出端；电阻r7，所述电阻r7的第一端与所述电容c3的第二端电性连接，所述电阻r7的第二端与所述运算放大器u2的输出端电性连接；电阻r9，所述电阻r9的第一端与所述运算放大器u2的反相输入端电性连接，所述电阻r9的第二端接地；电阻r8，所述电阻r8的第一端与所述电阻r9的第一端电性连接，所述电阻r8的第二端与所述运算放大器u2的输出端电性连接。
13.根据本实用新型的一些实施例，所述控制模块通过有线和/或无线的方式连接有终端设备。
14.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
15.本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
16.图1为本实用新型实施例一的接地电阻检测仪的原理框图；
17.图2为本实用新型实施例二的接地电阻检测仪的原理框图；
18.图3为本实用新型实施例三的接地电阻检测仪的原理框图；
19.图4为本实用新型实施例四的接地电阻检测仪的原理框图；
20.图5为波形产生模块的电路原理图；
21.图6为整流模块的电路原理图；
22.图7为带通滤波模块的电路原理图。
23.附图标记：
24.控制模块100、波形产生模块200、信号稳定模块300、第一线圈400、第二线圈500、信号放大模块600、带通滤波模块700、低通滤波电路710、高通滤波电路720、整流模块800。
具体实施方式
25.下面详细描述本实用新型的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
26.在本实用新型的描述中，多个的含义是两个及两个以上，如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
27.本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。
28.参照图1，根据本实用新型实施例一的接地电阻检测仪，包括控制模块100、波形产生模块200、第一线圈400、第二线圈500和带通滤波模块700。
29.其中，波形产生模块200与控制模块100的输出端电性连接，第一线圈400与波形产生模块200的输出端电性连接，带通滤波模块700包括依次电性连接的低通滤波电路710和高通滤波电路720，低通滤波电路710的输入端与第二线圈500电性连接，高通滤波电路720的输出端与控制模块100电性连接。
30.接地系统的接地线同时穿过第一线圈400和第二线圈500，并且接地线不与第一线圈400和第二线圈500接触，控制模块100向波形产生模块200输出信号，波形产生模块200因此产生检测波形信号，检测波形信号作用于第一线圈400上，使得第一线圈400产生第一磁场，接地线在第一磁场的作用下产生第二磁场，第二线圈500在接地线产生的第二磁场的作用下产生耦合电信号，耦合电信号经过低通滤波电路710滤除高频信号，再经过高通滤波电路720滤除低频信号后向控制模块100输出，控制模块100根据接收到的信号即可计算出接地线的接地电阻。本实用新型实施例的接地电阻检测仪，通过电磁感应的方式，能够快速的得到对应于接地电阻的电信号，并通过该电信号与电阻值的对应关系得到接地线的接地电阻值，检测效率高，不与被测接地线接触，不影响设备的防雷效果；并且，通过低通滤波模块
和高通滤波模块可滤除高频信号和低频信号，得到与检测波形信号频率相同的电信号，防止干扰信号影响测量结果，提高测量精度。
31.可以想到的是，控制模块100可以为单片机或现场可编辑门阵列。
32.参照图2所示，根据本实用新型实施例二的接地电阻检测仪，在实施例一的基础上，还包括信号稳定模块300，信号稳定模块300电性连接于波形产生模块200和第一线圈400之间。
33.通过在波形产生模块200和第一线圈400之间增加信号稳定模块300，可以保证波形产生模块200输出的电信号稳定，不受外界干扰，从而保证测量精度。
34.在本实用新型实施例二的具体示例中，信号稳定模块300包括恒压放大电路和/或恒流放大电路，恒压放大电路和/或恒流放大电路电性连接于波形产生模块200与第一线圈400之间。恒压放大电路可以保证输入电信号的电压稳定，恒流放大电路可以保证输入电信号的电流稳定，通过采用恒压放大电路和/或恒流放大电路，可以保证波形产生模块200输出的电信号可以稳定的传输到第一线圈400上，从而提高测量精度。
35.具体的，信号稳定模块300包括依次电性连接的恒压放大电路和恒流放大电路，恒压放大电路的输入端与波形产生模块200电性连接，恒流放大电路的输出端与第一线圈400电性连接。
36.值得一提的是，本实用新型实施例中的恒压放大电路和恒流放大电路均可以采用型号为opa2188的运算放大器芯片结合电阻、电容等元器件实现。
37.参照图3所示，根据本实用新型实施例三的接地电阻检测仪，在实施例二的基础上，还包括信号放大模块600，信号放大模块600的输入端与第二线圈500电性连接，信号放大模块600的输出端与低通滤波电路710的输入端电性连接。
38.通过在第二线圈500和低通滤波电路710之间设置信号放大模块600，信号放大模块600可以将第二线圈500上产生的耦合电信号放大，防止出现第二线圈500上的耦合电信号过于微弱导致后续模块无法进行信号处理的情况。
39.可以想到的是，信号放大模块600可以采用型号为opa2188的运算放大器芯片结合电阻、电容等元器件实现。
40.参照图4所示，根据本实用新型实施例四的接地电阻检测仪，在实施例三的基础上，还包括整流模块800，整流模块800的输入端与高通滤波电路720的输出端电性连接，整流模块800的输出端与控制模块100电性连接，通过在高通滤波电路720和控制模块100之间设置整流模块800，可以将交流电信号转换为直流电信号，便于控制模块100对其进行处理和计算。
41.参照图6所示，在本实用新型实施例四的一些具体示例中，整流模块800包括电阻r14、运算放大器u4、二极管d1、电阻r15、二极管d1、电阻r15、二极管d2、电阻r16、电阻r18、运算放大器u5、电阻r17。
42.电阻r14的第一端与高通滤波电路720的输出端电性连接，运算放大器u4的反相输入端与电阻r14的第二端电性连接，运算放大器u4的同相输入端接地，二极管d1电性连接于运算放大器u4的反相输入端与输出端之间，电阻r15的第一端与电阻r14的第二端电性连接，电阻r15的第二端与二极管d2的正极电性连接，二极管d2的负极与运算放大器u2的输出端电性连接，电阻r16电性连接于电阻r15的第二端和运算放大器u5的反相输入端之间，电
阻r18的第一端与电阻r14的第一端电性连接，电阻r18的第二端与运算放大器u5的反相输入端电性连接，电阻r17的第一端与运算放大器u5的反相输入端电性连接，电阻r17的第二端与运算放大器u5的输出端电性连接，运算放大器u5的同相输入端接地，运算放大器u5的输出端与控制模块100电性连接。
43.具体的，运算放大器u4、电阻r14、电阻r15、二极管d1和二极管d2构成倍压反相整流放大电路，运算放大器u5、电阻r16、电阻r17和电阻r18构成反相求和电路。倍压反相整流放大电路通过运算放大器与二极管的结合，通过运算放大器的信号放大功能，避免了小幅度交变信号的信号幅度小于二极管导通电压从而导致二极管断路的问题，实现了半波精密信号的整流。将倍压反相放大电路与反相求和电路的结合，进而实现了全波精密信号的整流。
44.参照图5所示，在本实用新型的一些具体示例中，波形产生模块200包括电阻r10、电阻r11、电阻r12、电阻r13、电容c5、电容c6、电容c7和运算放大器u3。电阻r10的第一端与控制模块100的输出端电性连接，电阻r10的第二端与电容c5的第一端电性连接，电容c5的第二端与运算放大器u3的同相输入端电性连接；电阻r11电性连接于电阻r10的第二端与地之间，电阻r13电性连接于运算放大器u3的反相输入端与地之间；电阻r12电性连接于运算放大器u3的同相输入端与输出端之间，电容c6电性连接于电阻r10的第二端与运算放大器u3的输出端之间，电容c7的第一端与运算放大器u3的输出端电性连接，电容c7的第二端为波形产生模块200的输出端。在本实施例中，控制模块100为可产生高频方波信号的单片机，单片机向波形产生模块200输出高频方波信号，该高频方波信号经过波形产生模块200转换为高频正弦波信号并向第一线圈400输出。通过将控制模块100设置为可产生高频方波信号的单片机，波形产生模块200将高频方波信号转换为高频正弦波信号的方式，相比于只通过正弦波发生器直接产生正弦波信号的方式，结构更简单，并且不需要使用到正弦波发生器，能够有效降低成本。
45.在本实用新型实施例的一些具体示例中，控制模块100通过有线和/或无线的方式连接有终端设备。控制模块100通过有线和/或无线的方式连接有终端设备，可通过终端设备远程操控控制模块100，并将测量结果向终端设备输出，从而实现在线式接地电阻测量，提高测量效率。并且一个终端设备可以连接多个控制模块100，从而实现多个位置的接地电阻的在线测量。
46.可以想到的是，控制模块100可以为单片机，终端设备可以为电脑，单片机和电脑可以通过rs485总线连接，也可以通过射频芯片连接。
47.参照图7所示，在本实用新型实施例的一些具体示例中，低通滤波电路710包括电阻r1、电阻r3、电阻r2、运算放大器u1、电容c1、电容c2、电阻r4和电阻r5。具体的，电阻r1的第一端为低通滤波电路710的输入端，电容r1的第二端与电阻r2的第一端电性连接，电阻r2的第二端与运算放大器u1的同相输入端电性连接，电阻r3电性连接于电阻r1的第二端与地之间，电容c1电性连接于电阻r2的第二端与地之间，电容c2电性连接于电阻r1的第二端与运算放大器u1的输出端之间，电阻r4电性连接于运算放大器u1的反相输入端与地之间，电阻r5电性连接于运算放大器u1的反相输入端与输出端之间。
48.低通滤波电路710中，运算放大器u1和电阻r4、电阻r5构成同相比例放大电路，电阻r1、电阻r2、电容c1和电容c2构成两阶rc滤波电路，两阶rc滤波电路起着削弱运算放大器
u1的输入信号的作用，使运算放大器u1的电压放大倍数减小，从而使得低通滤波电路710的频幅特性高频端迅速衰减，只允许低频端信号通过，实现高频干扰信号的滤除，提高信号质量，进而提升测量精度。并且在低通滤波电路710中，接地电阻r3可以起到快速泄放电荷的作用，提高电路响应速度。
49.参照图7所示，在本实用新型实施例的一些具体示例中，高通滤波电路720包括电容c3、电容c4、电阻r6、电阻r7、电阻r8和电阻r9，电容c3的第一端与运算放大器u1的输出端电性连接，电容c4电性连接于电容c3的第二端与运算放大器u2的同相输入端之间，电阻r7电性连接于电容c3的第二端与运算放大器u2的输出端之间，电阻r6电性连接于运算放大器u2的同相输入端与地之间，电阻r9电性连接于运算放大器u2的反相输入端与地之间，电阻r8电性连接于运算放大器u2的反相输入端与输出端之间。
50.高通滤波电路720中，运算放大器u2和电阻r8、电阻r9构成同向比例放大电路，电容c3、电容c4、电阻r6和电阻r7构成两阶高通rc滤波电路，两阶高通rc滤波电路起着放大运算放大器u2输入信号的作用，只允许高频信号通过高通滤波电路720，实现对低频干扰信号的滤除，提高信号质量，进而提高信号精度。
51.上面结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。