专利名称：一种方舱电气系统接地、漏电及过压检测告警装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种报警装置，具体涉及一种用于车载电气系统中系统接地、漏电及过压检测告警装置。
背景技术：
目前，各类以方舱为载体的车载系统对其电气系统提出了越来越高的安全性要求，要求方舱车载系统应该具备电气安全性能监测告警装置。如何实现对方舱车载系统的电气安全性能进行实时可靠地检测及告警，成为一个全新的研究课题。现有技术中，专利CN201120055462. 5提出一种电源保安器，利用逻辑电路实现电 气安全性能监测及告警，但此方案电源保安器调试相对困难且参数不可调，应对复杂的车载系统环境略有不足，与方舱电气系统接地、漏电及过压检测告警装置不属于同类产品 ’专利CN201020276615. 4公开了一种三项电源缺相告警电路，当车载方舱供电电源发生缺相
时，通过蜂鸣器发出声光告警信号，但是该实用新型专利仅用于方舱电气系统缺相保护告
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目O
实用新型内容发明目的为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种能够实现系统接地、漏电及过压检测报警的告警装置。技术方案为实现上述目的，本实用新型的一种方舱电气系统接地、漏电及过压检测告警装置，包括单片机、为单片机提供电源的电路板供电模块、执行控制电路和被检测线路电压转换模块，所述电路板供电模块、执行控制电路和被检测线路电压转换模块分别与单片机连接，所述的被检测线路电压转换模块包括外部输入电压转换电路、接地检测电路以及漏电检测电路。所述单片机为PIC的单片机，优选型号为PIC16716单片机。所述执行控制电路包括固态继电器、蜂鸣器和LED灯，所述固态继电器、蜂鸣器和LED灯分别与单片机的可编程I/O引脚连接。有益效果本实用新型的一种方舱电气系统接地、漏电及过压检测告警装置，通过将外部输入电压转换电路、接地检测电路以及漏电检测电路集成为被检测线路电压转换模块，并以PIC单片机作为核心控制芯片，配合外围检测电路、执行电路实现其告警功能；利用集成运放工作在非线性区的工作特性来完成漏电及接地检测工作；利用固态继电器为主要部件，构建执行电路，完成各类检测结果的动作响应。
图I为本实用新型的结构示意图；图2为外部输入电压转换电路示意图；图3为接地及漏电检测电路；[0012]图4为软件流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作更进一步的说明。如图I至图4所示，本实用新型的一种方舱电气系统接地、漏电及过压检测告警装置，包括单片机、为单片机提供电源的电路板供电模块、执行控制电路和被检测线路电压转换模块，电路板供电模块、执行控制电路和被检测线路电压转换模块分别与单片机连接，的被检测线路电压转换模块包括外部输入电压转换电路、接地检测电路以及漏电检测电路。本实施例中，单片机为PIC的单片机，优选型号为PIC16716单片机；执行控制电路包括固态继电器、蜂鸣器和LED灯，固态继电器、蜂鸣器和LED灯分别与单片机的可编程I/O引脚连接。具体来说，本实用新型的一种方舱电气系统接地、漏电及过压检测告警装置主要基于PIC16F716单片机搭建的硬件电路检测系统，并结合单片机芯片内固化的系统软件实现其功能。硬件电路检测系统分为电路板供电模块、被检测线路电压转换模块、单片机处理模块、执行控制电路。其中，电路板供电模块主要用于为整个硬件电路提供12V和5V的直流工作电压，采用FAS2. 5-12-WED模块和三端稳压器78L05搭建供电电路；被检测线路电压转换模块由分为接地检测电路、漏电检测电路以及外部输入电压转换电路，主要用于将外部输入电压，地线间电压或者漏电线路电压转换成单片机芯片内A/D转换模块可以正常转换的电压(芯片内A/D转换通道可以识别的电压为直流OV 5V);单片机处理模块主要用于对通过内部A/D转换通道转换来的电压进行分析判断，检测是否发生漏电，车皮地未接，系统过压等情况，并针对这几种情况进行处理；执行电路由单片机输出信号进行控制，决定交流接触器的吸合断开以及是否需要声光报警。电气系统接地、漏电及过压检测告警装置中几个功能模块相互配合，实现对电源的安全检测功能。PIC16F716单片机的I/O通道、A/D采样通道与检测电路相互配合，实时监测指挥系统的供电情况。当车载指挥系统未做接地时，发出声光报警，提醒操作人员做好接地工作；当出现漏电和过压的情况时，一方面发出声光报警，另一方面断开交流接触器，以防出现安全事故，异常情况排除之后，自动恢复供电。为了使用方便，系统还配有消音按钮，除发生漏电的情况之外，都可以通过按下消音按钮去除声报警，仅保留光报警。外部输入电压转换电路主要用于系统过压检测，具体的转换电路如图2所示。转换电路首先使用交流变压器和整流桥将外接的交流电降压整流成直流电压，随后通过电压调整电路，将直流电压调整至单片机采样通道能够识别的电压范围之内。考虑到电阻温度漂移以及高频分量的干扰，在采样电路中还加入了热敏电阻和Π型滤波电路，确保电压转换的准确性。接地检测以及漏电检测电路利用一个LM258双运放集成芯片，对车载系统的接地情况以及测试地、车皮地之间的电压值进行检测。线路具体设计是建立在理想集成运放工作在非线性区时的工作特性的基础上的。理想集成运放的工作状态可分为两种情况工作在线性区和工作在非线性区。当集成运放工作在线性区时，其输出电压与两个输入端的电压之间存在着线性运算关系，即[0021]Uq = Aud X (U+-U-)其中U+和u_分别是运放同向输入端和反向输入端电压，Aud是运放的开环差模电压增益。如果输入信号太大，使得运放超出了线性放大区的范围，则运放的输出电压就不再随着输入电压线性增长，此时运放进入了非线性区，此时运放的输出电压只有两种可能状态当u+ > u_时,集成运放的输出为正向最大电压Ura,当u+ < u_时,集成运放的输出为负向最大电压-U『该部分检测电路原理图如图3所示。在检测电路中，集成运放LM258的两个反向输入端分别通过可调变阻器给定一个较小的基准电压，当整个系统接地良好以及未出现漏电现象时，集成运放的两个同向输入端的电压值均小于反向输入端的电压值，运放的输出电压为零。当出现地线未接或者因漏电造成测试地与车皮地之间产生超过36V的电压时，集成运放的同向输入端的电压值会高于反向输入端的基准值。运放相应的输出电压会变跳变为+5V。这个电压变化情况可以被单片机扫描到，从而实现对接地、漏电情况进行实时监测。需要特别提出的是，在这部分电路中为了排除高频分量的干扰，消除运放输出电压的毛刺，同样增加了 Π型滤波电路，防止单片机出现误动作。·电源安全检测系统的执行电路主要由固态继电器、蜂鸣器和LED灯组成，其中固态继电器用于控制交流接触器的吸合与断开，蜂鸣器与LED灯用于向用户发出声光报警。这些执行部件全部由单片机的可编程I/O引脚控制，并且为了提高控制电路的稳定性，在相关的I/O端口上增加了上拉电阻。本实用新型中配合使用的软件流程如图4所示。在程序中，对定时器(TimerO)模块设置了中断服务程序，中断服务程序的作用是不断采样外接电源的电压，端口扫描和执行部件的控制在主程序中实现。软件分成两个部分，主程序和一个采样子程序，在主程序的初始阶段，对需要用到的各相关寄存器，定时器进行初值设定工作。完成初始化工作之后，程序开始对系统的接地、漏电检测端口进行扫描，同时当定时器产生中断时，调用采样子程序进行电压采样，判断是否存在过压情况，如果程序判断系统存在某种非正常情况，就将对应的状态标志位置I。在程序的最后，通过读取状态标志位来判断系统处于何种情况，并且通过执行电路进行相应的操作，如声光报警，断开电路等。在程序的起始部分，对单片机的端口以及相关的寄存器作初始化工作将用于采样、监测的I/o通道设置为输入状态，将执行电路所用的通道设置为输出状态；对程序中所用到的中断控制寄存器，定时器寄存器等作初始定义。初始化工作完毕之后，程序循环扫描单片机各端口状态，定时器产生溢出时，将会产生溢出中断，程序跳转到中断服务子程序中采样外接电源电压值。软件编写过程中，对执行电路控制部分程序的处理至关重要，在开始的初级版本中，采取的方案是在每种状态下都设置一个程序出口，对执行电路进行控制。但是这种方案有一个弊端，就是在几种状态并存时，各端口操作经常会互相干扰，达不到预期的控制目的，同时也不符合模块化程序“高内聚、低耦合”的原则，因此后来的改进版本中设置了一个状态变量STATUS，端口状态扫描过程可以改变状态变量的值，从而识别出车载指挥系统供电的接地情况、漏电情况、过压情况。最后程序根据所得状态变量的值对执行电路进行相关操作，这样就保证了程序只有一个出口，避免了互相干扰，较好地完成对系统供电的安全防护工作。本实用新型的一种方舱电气系统接地、漏电及过压检测告警装置，在使用过程中具有以下几种实施例实施例I :断开车载电气系统孔口地线时，电气系统接地、漏电及过压检测告警装置蜂鸣器发出告警声，外接地线告警灯常亮，按下消音按钮之后，蜂鸣器告警声消失，告警灯保持常亮；连接车载电气系统孔口地线，电气系统接地、漏电及过压检测告警装置蜂鸣器、地线告警灯恢复正常。实施例2 :使用交流调压器，在车载电气系统孔口车皮地、测试地之间加交流36V电压时，电气系统接地、漏电及过压检测告警装置立即切断后端供电，蜂鸣器发出告警声，外接漏电告警灯常亮，按下消音按钮之后，蜂鸣器告警声保持，告警灯常亮；撤去加在车皮地、测试地之间的交流36V电压，重新加电之后，电气系统接地、漏电及过压检测告警装置恢复后端正常供电。实施例3 :使用交流调压器，在车载电气系统电源输入端缓慢升高输入电压，当电源输入电压升高至264V时，电气系统接地、漏电及过压检测告警装置切断后端供电，蜂鸣器发出告警声，外接过压告警灯常亮，按下消音按钮之后，蜂鸣器告警声保持，告警灯常亮；当电源输入电压恢复正常范围之后，电气系统接地、漏电及过压检测告警装置恢复后端供 电，蜂鸣器、告警灯恢复正常。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种方舱电气系统接地、漏电及过压检测告警装置，其特征在于包括单片机、为单片机提供电源的电路板供电模块、执行控制电路和被检测线路电压转换模块，所述电路板供电模块、执行控制电路和被检测线路电压转换模块分别与单片机连接，所述的被检测线路电压转换模块包括外部输入电压转换电路、接地检测电路以及漏电检测电路。
2.根据权利要求I所述的方舱电气系统接地、漏电及过压检测告警装置，其特征在于所述单片机为PIC的单片机。
3.根据权利要求I所述的方舱电气系统接地、漏电及过压检测告警装置，其特征在于所述执行控制电路包括固态继电器、蜂鸣器和LED灯，所述固态继电器、蜂鸣器和LED灯分别与单片机的可编程I/O引脚连接。
专利摘要本实用新型公开了一种方舱电气系统接地、漏电及过压检测告警装置，该装置通过将外部输入电压转换电路、接地检测电路以及漏电检测电路集成为被检测线路电压转换模块，并以PIC单片机作为核心控制芯片，配合外围检测电路、执行电路实现其告警功能；利用集成运放工作在非线性区的工作特性来完成漏电及接地检测工作；利用固态继电器为主要部件，构建执行电路，完成各类检测结果的动作响应。
文档编号G01R19/25GK202693718SQ201220273388
公开日2013年1月23日 申请日期2012年6月11日 优先权日2012年6月11日
发明者李志国, 韩春晖, 孙嘉, 王强 申请人:中国电子科技集团公司第二十八研究所