一种防触电保护器的制作方法

1.本技术涉及电焊机的领域，尤其是涉及一种防触电保护器。


背景技术：

2.电焊机是利用正负两极在瞬间短路时产生的高温电弧来融化焊条进而完成电焊。
3.电焊机在使用时利用焊把前夹持电焊条，电焊条与被焊物接触，电焊机的外壳接地，被焊物放于电焊机外壳上，在焊接时被焊物相当于接地状态；在进行焊接时，启动电焊机的电源，焊把与被焊物间近似短路，短路瞬间产生高温电弧，在产生高温电弧的瞬间将焊条融化完成焊接；在电焊机空载暂停工作时，电焊机的空载电压往往超过人体安全电压36v，甚至可以到达90v以上，在工人误触碰到通电部分时，将极大地影响工人的安全。
4.但是工人在使用电焊机时，在暂停使用的过程中，经常遗忘关闭电焊机的电源，在工人触碰到电焊机高压部分时极易引起触电事故的发生，使得工人在使用电焊机时的安全性较低。


技术实现要素：

5.为了提高使用电焊机时的安全性，本技术提供一种防触电保护器，采用如下的技术方案：
6.一种防触电保护器，包括：状态检测电路，连接电源，连接被焊物与焊把，用于检测被焊物与焊把间的电流，若电流超出预设的阈值范围，则输出第一信号；若电流在预设的阈值范围内输出第二信号；
7.继电器控制模块，连接电源，连接状态检测电路，用于接收第一信号控制电焊机通电工作；用于接收第二信号控制电焊机断电停机。
8.通过采用上述技术方案，在电焊机的焊把与被焊物间导通时，表征当前电焊机即将工作，由状态检测电路检测到导通后，继电器控制模块控制电焊机与电源连接，使电焊机开始工作；当电焊机的焊把与被焊物未导通时，表征当前电焊机未工作，由状态检测电路检测到未导通后，继电器控制模块控制电焊机断开电源，在不使用电焊机时断电，减小了工作人员触电的几率。
9.可选的，所述状态检测电路包括光耦ed1、第十五电容器c15、第八电阻器r8、第十六电容器c16以及第十六二极管d16；
10.光耦ed1的发射极接地，光耦ed1的阳极连接电源，光耦ed1的阴极连接第八电阻器r8的一端，第八电阻器r8的另一端连接第十六二极管d16的阳极，第十六二极管d16的阴极连接电焊机的正极与焊把连接，电焊机的负极接地；第十五电容器c15一端连接光耦ed1的阳极，另一端连接光耦ed1的阴极；第十六电容器c16的一端连接光耦ed1的阴极，另一端连接第十六二极管d16的阳极；光耦ed1的集电极与继电器控制模块连接。
11.通过采用上述技术方案，在电焊机工作时，电焊机的正负极短路，光耦ed1接通，输出第一信号，第一信号实质上为一低电平信号；当电焊机暂停工作时，电焊机的正负极未接
通，光耦ed1未接通，输出第二信号，第二信号实质上为一高电平信号至继电器控制电路中。
12.可选的，所述继电器控制模块连接有自保持继电器，自保持继电器包括置位线圈、复位线圈以及开关，开关连接于电焊机与电源之间，用于在置位线圈通电时闭合，用于在复位线圈通电时断开；
13.继电器控制模块接收第一信号，控制自保持继电器的置位线圈通电，开关闭合；继电器控制模块接收第二信号，控制自保持继电器的复位线圈通电，开关断开。
14.通过采用上述技术方案，继电器控制模块通过控制自保持继电器的置位线圈与复位线圈的通电情况而使自保持继电器的开关闭合或断开；在开关闭合时，电焊机接通电源；在开关断开时，电焊机断开电源，利用自保持继电器的通电时序不同，自动开闭电焊机的电源。
15.可选的，所述继电器控制模块包括控制器与继电器驱动电路；
16.控制器连接状态检测电路，用于接收第一信号或第二信号，并输出置位信号与复位信号；接收第一信号时，输出高电平的置位信号与低电平的复位信号；接收第二信号时，输出低电平的置位信号与高电平的复位信号；
17.继电器驱动电路与控制器连接，与自保持继电器连接，响应高电平的置位信号与低电平的复位信号，并控制自保持继电器的置位线圈通电，复位线圈断电；响应低电平的置位信号与高电平的复位信号，控制自保持继电器的置位线圈断电，复位线圈通电。
18.通过采用上述技术方案，控制器根据状态检测电路输出的信号的不同，输出置位信号与复位信号，利用继电器驱动电路接收置位信号与复位信号，并根据置位信号与复位信号的高低，控制自保持继电器的开关闭合或关断，实现电焊机的通电与断电。
19.可选的，所述继电器控制模块还连接有电流检测电路，
20.电流检测电路，连接于电焊机与电源之间，用于检测电焊机工作时的电流状态，并输出表征电焊机接入电流值的实时电流信号；
21.控制器连接电流检测电路，接收实时电流信号，并判断实时电流信号是否大于预设的电流基准，若大于则输出高电平的置位信号与低电平的复位信号；若小于则输出低电平的置位信号与高电平的复位信号。
22.通过采用上述技术方案，在电焊机接通电源后，利用电流检测电路实时检测电焊机接入的电流，控制器判断电流的大小，若超出预设的电流基准，则表征当前电焊机正在工作，则利用继电器驱动电路控制自保持继电器的开关闭合；若低于预设的电流基准则证明当前电焊机未工作，则利用继电器驱动电路控制自保持继电器的开关断开。
23.可选的，所述电流检测电路包括电流互感器、第二电容器c2、第六电阻器r6以及第七电阻器r7；电流互感器用于测量电焊机与电源间的电流，电流互感器的一个输出端连接第七电阻器r7的一端，电流互感器的另一个输出端连接第七电阻器r7的另一端，第七电阻器r7的一端接地，另一端连接第六电阻器r6的一端，第六电阻器r6的另一端连接控制器的输入端，第二电容器c2一端连接第六电阻器r6的连接控制器的一端，第二电容器c2的另一端接地。
24.通过采用上述技术方案，电流互感器检测电焊机输入的电流，利用电流检测电路输出实时电流信号。
25.可选的，所述继电器驱动电路包括第十四电阻器r14、第十五电阻器r15、第一mos
管q1、第二mos管q2、第十八电容器c18以及第十九电容器c19；
26.第一mos管q1的栅极连接控制器的输出端，第一mos管q1的源极接地，第一mos管q1的漏极连接置位线圈；第十八电容器c18一端连接第一mos管q1的源极，另一端连接第一mos管q1的漏极，第十四电阻器r14连接在第一mos管q1的栅极与源极之间；
27.第二mos管q2的栅极连接控制器的输出端，第二mos管q2的源极接地，第二mos管q2的漏极连接复位线圈；第十九电容器c19的一端连接第二mos管q2的源极，另一端连接第二mos管q2的漏极，第十五电阻器r15连接在第二mos管q2的栅极与源极之间。
28.通过采用上述技术方案，置位信号控制第一mos管q1的开通或关断，置位信号为高电平时，第一mos管q1开通，置位线圈得电；置位信号为低电平时，第一mos管q1关断，置位线圈失电；复位信号控制第二mos管q2的开通或关断，复位信号为高电平时，第二mos管q2开通，复位线圈得电；复位信号为低电平时，第二mos管q2关断，复位线圈失电。
29.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：
30.1.在电焊机的焊把与被焊物间导通时，表征当前电焊机即将工作，由状态检测电路检测到导通后，继电器控制模块控制电焊机与电源连接，使电焊机开始工作；当电焊机的焊把与被焊物未导通时，表征当前电焊机未工作，由状态检测电路检测到未导通后，继电器控制模块控制电焊机断开电源，在不使用电焊机时断电，减小了工作人员触电的几率；
31.2.控制器根据状态检测电路输出的信号的不同，输出置位信号与复位信号，利用继电器驱动电路接收置位信号与复位信号，并根据置位信号与复位信号的高低，控制自保持继电器的开关闭合或关断，实现电焊机的通电与断电。
附图说明
32.图1是本技术实施例一种防触电保护器的原理图；
33.图2是本技术实施例一种防触电保护器的状态检测电路的电路图；图3是本技术实施例一种防触电保护器的自保持继电器的电路图；
34.图4是本技术实施例一种防触电保护器的继电器控制模块的电路图；
35.图5是本技术实施例一种防触电保护器的电流检测电路的电路图；
36.图6是本技术实施例一种防触电保护器的供电模块的电路图；
37.图7是本技术实施例一种防触电保护器的供电开关电路的电路图；
38.附图标记说明：1、状态检测电路；2、继电器控制模块；21、控制器；22、继电器驱动电路；3、自保持继电器；4、电流检测电路；5、供电模块；51、整流芯片；52、高频变压器；53、12v稳压模块；54、5v稳压模块；55、开关电源控制模块；6、供电开关电路。
具体实施方式
39.以下结合附图1-7对本技术作进一步详细说明。
40.本技术实施例公开一种防触电保护器，应用于电焊机上，参照图1，一种防触电保护器包括电源、状态检测电路1以及继电器控制模块2。
41.其中，状态检测电路1与电源连接，还与电焊机的正极与负极连接，用于检测电焊机正极与负极间的电流，若电焊机的正负极导通，则检测到的电流大于预设的阈值，输出第一信号；若电焊机的正负极未导通，则电流小于预设的阈值，输出第二信号；继电器控制模
块2与状态检测电路1连接，连接于电焊机与电源之间，用于接收第一信号时控制电焊机接通电源工作；用于接收第二信号时控制电焊机断开与电源的连接停机。
42.具体地，参照图2，状态检测电路1包括光耦ed1、第十五电容器c15、第八电阻器r8、第十六电容器c16和第十六二极管d16；光耦ed1的集电极与继电器控制模块2连接，光耦ed1的发射极接地，光耦ed1的阳极连接电源，光耦ed1的阴极连接第八电阻器r8的一端，第八电阻器r8的另一端连接第十六二极管d16的阳极，第十六二极管d16的阴极连接电焊机的正极即与焊把连接，电焊机的负极接地即被焊物接地；第十五电容器c15两端一端连接光耦ed1的阳极，另一端连接光耦ed1的阴极，第十六电容器c16的一端连接光耦ed1的阴极，另一端连接第十六二极管d16的阳极。
43.在进行焊接时，电焊机的正负两极将瞬间短路，因此在焊接过程中，第十六二极管d16的阴极接地，光耦ed1的阳极连接电源，电源的电流经光耦ed1的阳极与阴极流过，光耦ed1的集电极与发射极导通，光耦ed1的集电极输出低电平；在未进行焊接时，电焊机的正负两极类似断路，光耦ed1的阳极与阴极间无电流流过，此时光耦ed1的发射极与集电极断路，状态检测电路1检测电焊机正负两极间的电流，当两极导通时，检测到电流信号超出预设的电流阈值，输出第一信号，第一信号实质上为一低电平信号；当两极未导通时，检测到的电流信号小于预设的电流阈值，输出第二信号，第二信号实质上为一高电平信号。
44.参照图3，继电器控制模块2连接有自保持继电器3，自保持继电器3包括置位线圈、复位线圈以及开关，其中开关接于电焊机与电源间，在置位线圈得电，复位线圈失电时，开关闭合，电焊机与电源接通；在置位线圈失电，复位线圈得电时，开关断开，电焊机断开与电源的连接；在置位线圈与复位线圈均失电时，开关保持状态不变；当继电器控制模块2接收第一信号时，控制置位线圈得电，复位线圈失电；当继电器控制模块2接收第二信号时，控制置位线圈失电，复位线圈得电。
45.具体地，自保持继电器3的置位线圈的一端与复位线圈的一端连接为公共端，公共端与电源连接，置位线圈的非公共端与继电器控制模块2连接，复位线圈的非公共端与继电器控制模块2连接，通过继电器控制模块2控制置位线圈和复位线圈的通断电。
46.进一步地，参照图4，继电器控制模块2包括控制器21与继电器驱动电路22，控制器21与状态检测电路1连接，接收第一信号输出高电平的置位信号与低电平的复位信号；接收第二信号并输出低电平的置位信号与高电平的复位信号；继电器驱动电路22与自保持继电器3连接，响应高电平的置位信号与低电平的复位信号，控制置位线圈得电；响应低电平的置位信号与高电平的复位信号，控制复位线圈得电。
47.具体地，控制器21可以采用单片机、plc、dsp等其他控制类芯片，在本技术实施例中以stm8s003f单片机为例进行说明，并不代表对控制器21的芯片型号进行限定。
48.参照图4，控制器21的输入端pd3引脚连接光耦ed1的集电极，接收第一信号或第二信号；控制器21的输出端pc5引脚与pc6引脚与继电器驱动电路22相连；其中pc5引脚输出复位信号；pc6引脚输出置位信号。
49.参照图4，继电器驱动电路22包括第四电阻器r4、第五电阻器r5、第十四电阻器r14、第十五电阻器r15、第十二极管d10、第十二二极管d12、第十三极管d13、第十四二极管d14、第一mos管q1、第二mos管q2、第十八电容器c18以及第十九电容器c19；第十二极管d10、第十二二极管d12、第十三二极管d13以及第十四二极管d14均为稳压二极管，第一mos管q1
与第二mos管q2均为n沟道的mos管。
50.其中，参照图4，pc5引脚连接第五电阻器r5的一端，第五电阻器r5的另一端连接第十五电阻器r15的一端，第十五电阻器r15的另一端接地，第二mos管q2的栅极连接第十五电阻器r15未接地的一端，第二mos管q2的源极接地，第二mos管q2的漏极连接自保持继电器3的复位线圈的非公共端；其中第十二极管d10的阴极连接第二mos管q2的栅极，第十二极管d10的阳极与第十二二极管d12的阳极连接，第十二二极管d12的阴极接地，第十九电容器c19一端连接第二mos管q2的漏极，另一端连接第二mos管q2的源极。
51.控制器21的输出端pc5引脚输出高电平的复位信号时，第二mos管q2导通，漏极连接低电平，复位线圈接通电源；当pc5引脚输出低电平的复位信号时，第二mos管q2截止，复位线圈不通电。
52.参照图4，控制器21的输出端pc6引脚连接第四电阻器r4的一端，第四电阻器r4的另一端连接第十四电阻器r14的一端，第十四电阻器r14的另一端接地，第一mos管q1的栅极连接第十四电阻器r14未接地的一端，第一mos管q1的源极接地，第一mos管q1的漏极连接自保持继电器3的置位线圈的非公共端；第十三二极管d13的阴极连接第一mos管q1的栅极，第十三极管d13的阳极与第十四二极管d14的阳极连接，第十四二极管d14的阴极接地，第十八电容器c18一端连接第一mos管q1的漏极，另一端连接第一mos管q1的源极。
53.控制器21的输出端pc6引脚输出高电平的置位信号时，第一mos管q1导通，漏极连接低电平，置位线圈通电；当控制器21的输出端pc6引脚输出低电平的复位信号时，第一mos管q1截止，置位线圈断电。
54.控制器21输出高电平的置位信号与低电平的复位信号，置位线圈通电，复位线圈失电，自保持继电器3的开关闭合，电焊机通电；控制器21输出低电平的置位信号与高电平的复位信号，置位线圈失电，复位线圈通电，自保持继电器3的开关断开，电焊机失电。
55.因此，在电焊机工作时接通电焊机的电源，而当电焊机未工作时切断电焊机的电源，减小人员触碰到通电的电焊机的部分时对人员造成伤害的几率，提高了使用电焊机工作的安全性。
56.进一步地，为了提高对电焊机工作状态的判断准确度，进而减小触电保护器的误判概率，本技术还包括电流检测电路4，参照图5，电流检测电路4与控制器21连接，用于在电焊机接通电源后检测电焊机的电流，并输出实时电流信号至控制器21中，控制器21接收实时电流信号并判断实时电流信号是否超出预设的阈值，若超出则输出高电平的置位信号与低电平的复位信号；若未超出则输出低电平的置位信号与高电平的复位信号。电流检测电路4包括电流互感器、第二电容器c2、第六电阻器r6以及第七电阻器r7。
57.当电焊机工作时，电源提供为电焊机工作所需要的电流，当电焊机暂停工作时，流过电焊机的电流将减小，因此电流互感器采集流过电焊机的电流，若电流为大电流则电焊机正在工作，若电流为小电流则电焊机处于暂停工作状态。
58.参照图5，电流互感器的两个输出端分别与第七电阻器r7的两端连接，其中，第七电阻器r7的一端接地，另一端连接第六电阻器r6的一端，第六电阻器r6的另一端连接控制器21的输入端pd2引脚，第二电容器c2一端连接控制器21的输入端pd2引脚，另一端接地。
59.在状态检测电路1判断出当前电焊机处于工作状态时，电焊机接通电源，此时电流检测电路4将检测到当前电路中的电流，控制器21在电焊机的电流超出阈值时，输出高电平
的置位信号与低电平的复位信号，开关保持接通；控制器21在电焊机的电流未超出阈值时，输出低电平的置位信号与高电平的复位信号，自保持继电器3的开关断开，电焊机断电。
60.为了向防触电保护器的继电器控制模块2以及自保持继电器3提供稳定的电源，使整个防触电保护器具备稳定的工作环境，本技术中设置有供电模块5，用于为防触电保护器提供电源。
61.具体地，参照图6，供电模块5包括整流芯片51、高频变压器52、12v稳压模块53、5v稳压模块54以及开关电源控制模块55，其中整流芯片51两个输入端分别与电焊机的两个相线连接，整流芯片51的输出端包括正极性输出端与负极性输出端，负极性输出端接地，正极性输出端连接高频变压器52；高频变压器52与开关电源模块连接，还与12v稳压模块53以及5v稳压模块54连接。
62.其中，参照图6，开关电源控制模块55包括dk112开关电源芯片、光耦ed4、第十八电阻器r18、第二十六电阻器r26、第三电容器c3、第八电容器c8、第七电容器c7、第一稳压管d1、第六稳压管d6、第十九电阻器r19、第二十电阻器r20、第二电阻器r2以及第四mos管q4。
63.其中，参照图6，高频变压器52包括一个一级线圈和两个次级线圈，两个次级线圈分别为第一次级线圈与第二次级线圈；一级线圈的一个端口连接整流芯片51的正极性输出端，另一个端口连接第四mos管q4的漏极，第四mos管q4为n沟道的mos管，第四mos管q4的栅极连接第六稳压管d6的阴极，第六稳压管d6的阳极连接第四mos管q4的源极，第二十六电阻器r26一端连接第四mos管q4的栅极，另一端连接第一稳压管d1的阴极，第一稳压管d1的阳极接地，第二十电阻器r20的一端连接整流芯片51的正极性输出端，第二十电阻器r20的另一端连接第四mos管q4的栅极；dk112开关电源芯片的反馈控制端fb引脚经第七电容器c7接地，用于平滑fb引脚的电压，提高dk112开关电源芯片的稳定性，dk112开关电源芯片的输出端oc引脚连接第四mos管q4的源极。
64.第八电容器c8的负极性端接地，第八电容器c8的正极性端连接dk112开关电源芯片的电源端vcc，光耦ed4的发射极连接fb引脚，集电极连接电源端vcc引脚，光耦ed4的阳极连接第二电阻器r2的一端，第二电阻器r2的另一端连接5v稳压模块54，第十九电阻器r19一端连接光耦ed4的阳极，另一端连接光耦ed4的阴极。
65.利用开关电源控制模块55将交流电转换为直流电输出至高频变压器52中，并在高频变压器52中进行降压变换为各模块需要的电压。
66.参照图6，高频变压器52的第一次级线圈包括a端与b端，与12v稳压模块53连接，第二次级线圈包括c端与d端，与5v稳压模块54连接。
67.具体的，参照图6，5v稳压模块54包括稳压器u1，第六二极管d6、第一电容器c1以及第十一电容器c11，其中第六二极管d6的阳极连接第一次级线圈的a端，第一次级线圈的b端接地，第六二极管d6的阴极连接稳压器u1的输入端，稳压器u1可采用三端口稳压芯片，稳压器u1的接地端gnd接地，输出端输出5v电压，第一电容器c1为极性电容器，正极性端连接第六二极管d6的阴极，负极性端接地；第十一电容器c11为极性电容器，第十一电容器c11的正极性端连接稳压器u1的输出端，负极性端接地。
68.高频变压器52将电压转换为低压直流电，并利用5v稳压模块54的稳压器u1将电压转换为5v电压输出，为控制器21供电。
69.参照图6，12v稳压模块53包括可调稳压器u2，u2采用tl431芯片，还包括第七二极
管d7、第二十电容器c20、第十三电容器c13、第二十八电阻器r28、第三电阻器r3、第二十五电阻器r25以及第五电容器c5，其中第七二极管d7的阳极连接第二次级线圈的c端，第二次级线圈的d端接地；第七二极管d7的阴极连接第二十电容器c20的正极性端，第二十电容器c20的负极性端接地，第十三电容器c13的正极性端连接第二十电容器c20的正极性端，第二十电容器c20的负极性端接地，第二十八电阻器r28的两端连接第十三电容器c13的两端，第十三电容器c13的正极性端还与第三电阻器r3的一端连接，第三电阻器r3的另一端连接可调稳压器u2的参考端r，第二十五电阻器r25的一端连接参考端r，另一端连接可调稳压器u2的阳极a并接地，第五电容器c5与第二十五电阻器r25并联，可调稳压器u2的阴极连接开关电源模块中的光耦ed4的阴极，第三电阻器r3的未连接第二十五电阻器r25的一端连接光耦ed4的阳极。
70.通过12v稳压模块53将电压稳定在12v，为自保持继电器3以及光耦ed1供电。
71.进一步地，本技术还设计有供电开关电路6，参照图7，供电开关电路6连接可调稳压器u2的阴极，接收12v电源，还与状态检测电路1以及自保持继电器3连接，还与控制器21连接，用于在电焊机通电时使自保持继电器3连接12v电源，用于在电焊机未通电工作时，使状态检测电路1连接12v电源。
72.具体地，参照图7，供电开关电路6包括继电器k1、npn三极管q3、第二十一电阻器r21以及第十一二极管d11，npn三极管q3的集电极连接第十一二极管d11的阳极，第十一二极管d11的阴极连接12v稳压模块53，连接12v电源，npn三极管q3的发射极接地，npn三极管q3的基极连接第二十一电阻器r21的一端，第二十一电阻器r21的另一端连接控制器21的输出端pc4引脚，继电器k1的线圈一端连接第十一二极管d11的阴极，另一端连接第十一二极管d11的阳极，继电器k1的开关包括固定端、第一活动端以及第二活动端，其中固定端连接12v稳压模块53，活动端包括第一活动端与第二活动端，第一活动端连接自保持继电器3的公共端，第二活动端连接光耦ed1的阳极。
73.具体地，在状态检测电路1检测到当前电焊机未工作时，此时控制器21的pc4引脚输出为低电平，npn三极管q3不导通，12v稳压模块53继续为状态检测电路1供电；在状态检测电路1检测到当前电焊机正在工作时，此时控制器21的pc4引脚输出为高电平，npn三极管q3导通，12v稳压模块53为自保持继电器3的公共端供电，在12v稳压模块53为电焊机供电时，状态检测电路1断开与12v稳压模块53的连接，减小在电焊机工作时产生高温电弧，损坏状态检测电路1的几率。
74.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。