一种用于高压验电器的二合一传感器的制作方法

本实用新型属于验电器技术领域，涉及一种用于高压验电器的二合一传感器。

背景技术：

电力检修行业是一个高危行业，电力安全事故时有发生。高压验电器是电力检修最常用的工具，当前最常用的高压验电器为电容型高压验电器，目前市场上常见的电容分压式验电器，其工作机理是将流经设备中对地杂散电容的电流大小作为判断带电体是否停止供电的依据，通过手持伸缩式绝缘杆的方式检测，输出声光形式的报警信号。由于电容型高压验电器的接触探头跨越的等电位线分布不同，电容型高压验电器存在误报警区和拒报警区。

当前验电器领域的研究热点是非接触式高压验电器，常用方案有基于紫外线检测法、基于Pockel效应的电场传感器、基于MEMS技术的电场传感器，然而基于紫外线检测法不适用于低电压等级，基于Pockel效应的电场传感器和基于MEMS技术的电场传感器则成本高昂，且稳定性不高。而常用的双铜片电场传感器则由于铜片间的介质与距离不稳定，因此稳定性不够。

因此现有技术中的高压验电器传感器存在稳定性不足、安全系数不够，成本高昂、易产生误报警、拒报警等缺陷。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于，为了解决上述问题，提供一种用于高压验电器的二合一传感器，能够在高压环境下依次通过非接触与接触的方式验证物体是否带高压电。本实用新型可大大提高验电的可靠性，降低传感器的成本。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下的技术方案：

一种用于高压验电器的二合一传感器，主要由电场传感器、接触式探头、非接触式信号调理电路和触式信号调理电路组成；

所述的电场传感器，主要由中间层2和电场感应电极3组成，用于测量电场强度；所述的中间层2为圆柱体结构，中心开有与金属接触电极1相配合的通孔；所述的电场感应电极3为圆环形片状结构，粘贴在中间层2的上表面和下表面，上下两电场感应电极3分别与电场传感器信号输出导线6相连；

所述的接触式探头，主要由金属接触电极1和悬浮地极5组成，通过接触带电体验证是否存在高压；所述的金属接触电极1为带有圆头的柱形结构，金属接触电极1的下端伸出中间层2的通孔并连接接触式探头信号输出导线7，金属接触电极1与中间层2垂直布置，并通过固定螺母4和金属垫片将金属接触电极1的底端固定在电场传感器上；所述的悬浮地极5位于金属接触电极1的正下方，并与接触式探头信号输出导线7连接；

所述的非接触式信号调理电路，主要由降压电路、滤波电路和整流电路组成；非接触式信号与电场传感器信号输出导线6相连，用于调理电场传感器输出的感应电压；

所述的接触式信号调理电路，主要由限流电路、缩放电路和滤波电路组成；接触式信号调理电路与接触式探头信号输出导线7相连。

所述的中间层2的材质为环氧树脂，所述的电场感应电极3的材质为铜箔。

本实用新型的有益效果：本实用新型能够实现高压环境下的接触式验电以及非接触式验电。本实用新型的非接触式信号调理电路调理电场传感器输出的感应电压，接触式探头通过杂散电容分压得到电压信号，双传感器组合判断验电逻辑根据两个电路调理后的信号判断高压带电情况，大大提高了验电结果的可靠性与安全系数。本实用新型解决了电容型验电器拒报警和误报警的缺点。本实用新型的电场传感器克服了双铜片传感器的稳定性不足、基于Pockel效应的电场传感器成本高昂的缺陷。

附图说明

图1是本实用新型的立体结构示意图；

图2是本实用新型的工作原理示意图；

图3是本实用新型电场传感器的原理示意图；

图4是本实用新型接触探头的立体结构示意图；

图5是本实用新型接触探头的工作原理示意图；

图6是本实用新型非接触式调理电路的电路原理图；

图7是本实用新型接触式调理电路的电路原理图；

图8是本实用新型的传感器判断验电逻辑的工作流程框图。

图中：1金属接触电极；2中间层；3电场感应电极；4固定螺母；5悬浮地极；6电场传感器信号输出导线；7接触式探头信号输出导线；8～15引脚。

具体实施方式

以下结合附图和技术方案，进一步说明本实用新型的具体实施方式。

如图1所示，一种用于高压验电器的二合一传感器，它包括金属接触电极1、中间层2、电场感应电极3、固定螺丝4、悬浮地极5、电场传感器信号输出导线6和接触式探头信号输出导线7。

如图2所示，一种用于高压验电器的二合一传感器的工作原理，电场传感器探头输出信号经过降压电路、滤波电路和整流电路调理后输出至微处理器MCU，接触探头输出信号经过限流电路、缩放电路和滤波电路调理后输出至微处理器MCU。

如图3所示，本实用新型中的电场传感器的原理示意图，上下两个电场感应电极3为铜箔，中间的中间层2为环氧树脂，在电场强度E的作用下，电场感应电极3感应输出电压差U。

如图4所示，本实用新型中的接触探头主要由金属接触电极1和悬浮地极5组成，并分别与接触式探头信号输出导线7连接。

如图5所示，本实用新型中的接触式探头验电原理示意图。本实用新型二合一传感器安装于验电器的前端。当接触验电时，带电体与验电器本体、人体、空气、大地之间形成了导通回路，其中接触式探头中的金属接触电极1与悬浮地极5之间存在杂散电容C1，悬浮地极5与人体、验电器、大地之间存在杂散电容C2。杂散电容C1与杂散电容C2在大地与带电体之间形成分压回路，杂散电容C1分压所得电压输出给接触式信号调理电路。

如图6所示，为本实用新型中的非接触式验电调理电路。当电场传感器靠近高压带电体时，电场传感器信号经过R1和R2组成的分压电路，D1和D2组成的保护电路后，送至U1所组成的电压跟随器，在经过U2、R3、R4、R5、R6、C1和C2组成的滤波电路后，引脚11滤波信号被精密整流电路整流成直流送至引脚12，最后送给微处理器的ADC1引脚。

如图7所示，为本实用新型中的接触式验电调理电路。当接触式探头接触到高压带电体时，由于杂散电容分压，金属接触电极1与悬浮地极5之间会分得一个电压送至引脚13，R1为限流大电阻，引脚13的电压会使得PNP三极管Q1导通，使得引脚14得到高电平，经过C1、R5、R6、C2组成的稳压滤波电路后，输出至引脚15得到一个高电平。最后送至微处理器的ADC2引脚。

如图8所示，为本实用新型的双传感器组合判断验电逻辑流程图。ADC1和ADC2输入的模拟电压信号经过ADC转换后，由定时器TIM1计算整流后的直流电压1周期的有效电压值，当计算得到的ADC2输入电压为高电平，则发出低频率的声光报警信号，否则则判断ADC1输入电压时候为高电平，如果为高电平，则发出高频率的声光报警，否则继续读取计算ADC1和ADC2的电压有效值。

本实用新型的一种用于高压验电器的二合一传感器，安装时，金属接触电极1与电场传感器垂直放置，金属接触电极1放置于电场传感器的正中心，金属接触电极1通过与固定螺母4和金属垫片连接与电场传感器固定连接。

本实用新型的一种用于高压验电器的二合一传感器，使用时，安装有本实用新型的用于高压验电器的二合一传感器的验电器靠近物体，当距离物体0.2-0.7m时，验电器发出低频率的声光报警，说明物体可能带电，再使得用于高压验电器的二合一传感器的接触探头接触物体，发出高频率的报警声音，则说明物体确实带电。否则如果接触物体后验电器没有发出高频的报警声，则被测物体可能不带电，可能是接触式验电误报警，需要检测附近其他物体确定是否接触式误报警。如果验电器距离物体0.2-0.7m的时候，没有发出低频报警，则物体可能不带电，进一步用二合一传感器的接触探头接触物体，如果仍然没有发出报警，则表明物体确实不带电，否则，则表示物体带电。

本实用新型结构简单，体积小巧便携，同时具备两种验电方式，增强了验电的准确率、安全性与可靠性，进一步保障了验电者的人身安全。