一种剩余电压峰值捕捉装置的制作方法

本实用新型涉及电器安全检测领域，具体涉及一种剩余电压峰值捕捉装置。

背景技术：

随着智能仪器和智能控制技术的发展，家用电器的电子化进程也随之不断加深，而电子化设计会使用电容、电感等储能器件，如果电源回路中储能器件容量足够的大，电阻阻值也足够的大，那么，产生的剩余电压将会引起触电安全事故，为了保护消费者、操作者或他人的人身安全，防止在断电瞬间触及带电部件而发生危险，电器产品安全检测需要对此项指标进行测试、考核。因此各类基于电路控制的剩余电压峰值捕捉装置应运而生。

国内外的现有技术方案一般采用存储示波器组合高压探头通过人手来拔断插头方法，使设备与供电网断开，来测试剩余电压，用插拔电源插头的方法,得出分断时的瞬间电压，也即峰值电压，再利用存储示波器记录断电1秒过程电源插头各极间的剩余电压,并从存储示波器的屏幕上读取记录的断电1秒时剩余电压波型幅值。

以医用电气设备为例，假如测量的是Ⅱ类设备（通常为两插：即零、火线），只需测量零线与火线之间的10次剩余电压，且对设备的开关在“通”和“断”两种状态下各测一次，电源需插拔20次；假如测量的是Ⅰ类设备（通常为三插：即零、火、地线），则需要测量零线与地线之间，火线与地线之间以及火线与零线之间各10次剩余电压，且对设备的开关在“通”和“断”两种状态下各测一次，共需插拔电源60次，以上过程中不一定能保证分断时刚好为正弦交流电的峰值。而且每次均为人为手动拔断插头，操作繁琐，工作量大、效率低。

技术实现要素：

为了克服现有技术的缺陷，本实用新型提供一种能够自动捕捉峰值电压并且控制被测设备与供电网之间的通断的剩余电压峰值捕捉装置，减少大量的人工重复操作，避免人在操作过程中可能产生的较大误差，保证测量精度。

针对上述技术问题，本实用新型是这样加以解决的：一种剩余电压峰值捕捉装置，包括：

交流转直流模块，包括有半波整流电路；

阈值检测模块，与半波整流电路电连接；

插座模块，设有依次电连接的供电网接口、通断模块和插座；

控制模块，分别与交流转直流模块、阈值检测模块以及通断模块电连接。

本实用新型在使用时，供电网接口和交流转直流模块接入供电网，插座接入被测设备，现有的交流转直流模块包括变压器、半波整流电路及稳压降压电路，供电网输出的交流电经过变压器后，其相位会发生变化，由于供电网输出的交流电不变，因此所形成的相位差由变压器本身决定，也即此相位差是可知的，另外，在半波整流电路输出的电压波形中，其中每个半波包括爬升期、峰值和下降期，因此在爬升期和下降期都会经过相同的值，也即可以触发两次阈值检测模块，由于阈值检测模块所要检测的预定值可以提前设置，因此，无论是在爬升期或是下降期触发阈值检测模块，此刻距离下个半波峰值的相位差是可以计算得到的，再结合此前变压器所形成的相位差，可以算出触发阈值检测模块时与供电网输出交流电的下个峰值之间的相位差，再换算为时间t，则可以由控制模块在经过时间t后向通断模块发出断开信号，切断插座和供电网接口之间的连接，也即切断被测设备与供电网间的电连接，但实际上信号在传输过程中会占用时间t₂，因此实际上控制模块经过延时（t-t₂）后向插座模块发出断开信号，进一步提高测量精度，保证了在交流电峰值时切断供电网和被测设备的连接，便于下一步的测量。

进一步地，所述通断模块包括：

晶体管开关阵列，与控制模块电连接；

继电器阵列，与晶体管开关阵列电连接，供电网接口通过继电器阵列与插座电连接；

测试端，与插座电连接。

晶体管开关阵列接收控制模块的信号，进而再向继电器阵列发送开关动作信号，控制供电网接口和插座间的通断；另外测试端用于外接剩余电压测量装置，以便于测量被测设备的剩余电压。

进一步地，所述供电网接口包括L端、N端及PE端，所述继电器阵列包括：

与晶体管开关阵列电连接的双联式继电器，L端和N端分别通过双联式继电器与插座电连接；

与晶体管开关阵列电连接的单联式继电器，PE端通过单联式继电器与插座电连接。

进一步地，所述晶体管开关阵列包括两个均与控制模块电连接的晶体管开关模块，两个晶体管开关模块分别与单联式继电器和双联式继电器电连接。

进一步地，两个晶体管开关模块均包括光电耦合器及三极管电路，其中两个光电耦合器分别与控制模块电连接，两个光电耦合器输出端分别与两个三极管电路电连接，两个三极管电路分别与单联式继电器、双联式继电器电连接。

进一步地，所述阈值检测模块包括分流分压电路以及NPN型三极管，半波整流电路通过分流分压电路连接NPN型三极管的基极，NPN型三极管的发射极接地，集电极与控制模块电连接。

当半波整流电路的输出电压经分压后为预定值时，NPN型三极管也随之导通，集电极和发射极导通，进而向控制模块输出低电平信号。

进一步地，还包括与控制模块电连接的延时控制器。

因为在不同的工作环境下，t和t₂可能会有所差异，所计算的延时时间（t-t₂）也会变化，因此，为了保证测量精度，加入了延时控制器，用于调节延时时间，可供人旋转调节档位，并据此改变延时时长，灵活性好。

进一步地，还包括与控制模块电连接的显示模块，用于显示调节后的延时时长。

进一步地，还包括与控制模块电连接的触发开关。

当人操作触发开关时，触发开关向控制模块发出信号，控制模块可以据此来启动控制过程，避免控制模块一直重复工作而增加出错可能性，增强装置的可靠性。

相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：

（1）通过控制模块、交流转直流模块中半波整流电路、阈值检测模块和插座模块之间的连接关系，明确了数据信号在控制模块的统一控制之下，可以实现峰值自动捕捉以及供电网和被测设备之间的连接自动切断，自动化程度高，提高了检测效率，测量精度高。

（2）因为在实际环境中，控制模块需要控制的延时时长不同，因此设置延时控制器以对延时时长进行控制。

（3）触发开关能够让控制模块有选择性地启动，而不是一味重复工作，使控制模块运行更加稳定。

附图说明

图1是本专利的模块结构图。

图2是本专利的电路结构图。

图3是本专利电路在工作过程中各节点的电压波形说明图。

具体实施方式

下面根据具体实施例及附图对本实用新型进行详细地说明。

如图1所示的一种剩余电压峰值捕捉装置，包括：

交流转直流模块，包括变压器T1、半波整流电路及稳压降压电路；

阈值检测模块，与半波整流电路电连接，用于检测半波整流电路的输出电压是否为预定值；

插座模块，设有依次电连接的供电网接口、通断模块和插座；

控制模块U2，分别与交流转直流模块、阈值检测模块以及通断模块电连接；

与控制模块U2电连接的延时控制器，用于调节延时时间，具体实施中，延时控制器为旋转编码器SW1，可配合按键SW2来进行控制；

与控制模块U2电连接的显示模块，用于显示调节后的延时时长，具体实施中，显示模块采用数码管显示电路；

与控制模块U2电连接的触发开关。

所述通断模块包括：

晶体管开关阵列，与控制模块U2电连接，接收控制模块U2的通断信号，并向继电器阵列输出信号；

继电器阵列，与晶体管开关阵列电连接，供电网接口通过继电器阵列与插座电连接，能够控制供电网和插座之间的通断；

测试端，分别与插座及剩余电压测量装置连接。

具体实施过程中，剩余电压测量装置包括存储示波器及高压探头，存储示波器通过高压探头和测试端连接。

所述阈值检测模块包括分流分压电路以及NPN型三极管Q6，半波整流电路通过分流分压电路连接NPN型三极管Q6的基极，NPN型三极管Q6的发射极接地，集电极与控制模块U2电连接。

所述供电网接口包括L端、N端及PE端，所述晶体管开关阵列包括两个均与控制模块U2电连接的晶体管开关模块，继电器阵列包括：

与其中一个晶体管开关模块电连接的双联式继电器J1，L端和N端分别通过双联式继电器与插座电连接，用于接收与之电连接的晶体管开关模块的输出信号，并分别控制供电网中L线、N线和插座之间的通断；

与另一个晶体管开关模块电连接的单联式继电器J2，PE端通过单联式继电器与插座电连接，用于接收与之电连接的晶体管开关模块的输出信号，并控制供电网中PE线和插座之间的通断。

本实用新型的工作原理如下：

如图2输入插头接入供电网，而插座接上被测设备，电路结点A的电压波形也即供电网的电压波形，经过220V交流转12V交流的变压器T1后得到12V交流电，从图3可看出电路结点B的电压波形与电路结点A的电压波形之前存在一定的相位差；12V交流电流经半波整流电路后得到的12V正向电，从图3可看出，电路结点C的电压波形，也即12V正向电的电压波形为电路结点B的电压波形的上半截；12V正向电一方面经由阈值检测电路，高于预定的电压值0.7V（图2中NPN型三极管Q6的导通电压）时向控制模块U2输出低电平同步信号，低于预定的电压值0.7V时向控制模块U2输出高电平同步信号（请参考图3中电路结点D的电压波形），另一方面经过稳压降压电路将12V正向电转为5V直流电，以对控制模块U2进行供电；

在测量时，供电网先后通过输入插头、继电器阵列、插座及测试端向被测设备供电，当人关闭触发开关K1后（图3中将触点从1拨向3），控制模块U2在电路结点D产生上升沿后产生延时，控制模块U2需要延时的时长为t₁，再加上本身信号在电路中传输所需要的时长t₂，得出从电路结点D产生上升沿时刻距离供电网下次峰值的总时长t，而且t₁可通过旋转编码器SW1进行调节，适应性好，灵活性强；控制模块U2在延时过后分别向两个晶体管开关模块发出断开信号，两个晶体管开关模块分别使单联式继电器J2和双联式继电器J1断开输入插头和插座之间的通路，使得存储示波器通过高压探头测试被测设备的剩余电压。

上述延时时长t₂由电路本身决定，因此是可以预计得到的，电路结点D产生上升沿时刻是人为设置，因此，该时刻距离下次电路结点C电压波形的峰值的时长也是可以预计的，下次电路结点C电压波形峰值等同于下次电路结点B电压波形峰值，而下次电路结点B电压波形峰值和供电网电压波形峰值（电路结点A电压波形峰值）的相位差是一定的，则相差的时长也可确定，则下次电路结点C电压波形峰值距离电路结点D产生上升沿时刻所需的延长时间t是确定的，那么，可算出t₁=t-t₂。