一种接地状态检测电路及电器设备的制作方法

1.本实用新型实施例涉及电器安全技术领域，具体涉及一种接地状态检测电路及电器设备。


背景技术：

2.目前，市面上i类电器(如洗衣机、冰箱、空调、电热水器等)一般都具有接大地的安全保护电路结构，以防止电器漏电对人体造成伤害。但很多用户的家庭用电系统中存在接地同位端不完善或接线不规范的现象，导致电器插座的地线插孔没有接入接地同位线端子排中。在此情形下，i类电器的安全保护电路不能确保接入大地，这样在使用时就会给用户带来触电的安全风险。
3.在实现本实用新型实施例的过程中，发明人发现：现有技术中缺乏检测电器大地地线是否接地的功能。


技术实现要素：

4.鉴于上述问题，本实用新型实施例提供了一种接地状态检测电路及电器设备，用于解决现有技术中存在的对电器大地地线是否接地的检测功能缺失的问题。
5.根据本实用新型实施例的一个方面，提供了一种接地状态检测电路，包括：控制器、阻容降压整流电路和光电耦合器；
6.所述阻容降压整流电路包括第一电容、第一二极管和第二二极管，所述第一二极管的正极通过所述第一电容与市电的火线连接，所述第一二极管的负极与所述光电耦合器的输入端连接；所述第二二极管的负极通过所述第一电容与市电的火线连接，所述第二二极管的正极与大地地线连接；
7.所述光电耦合器的输入端分别与所述第一二极管的负极和所述大地地线连接，输出端与所述控制器连接；
8.所述控制器用于根据所述光电耦合器输出端的电平信号确定所述大地地线的接地状态。
9.在一种可选的方式中，所述接地状态检测电路还包括第二电容，所述第二电容一端与所述第一二极管的负极连接，另一端与所述大地地线连接。
10.在一种可选的方式中，所述接地状态检测电路还包括稳压二极管和第一电阻；所述稳压二极管的负极与所述第一二极管的负极连接，正极通过所述第一电阻与所述大地地线连接。
11.在一种可选的方式中，所述光电耦合器的输入端分别与所述第一二极管的负极和所述大地地线连接包括：所述光电耦合器的输入端第一引脚与所述第一二极管的负极连接，输入端第二引脚与所述大地地线连接；
12.所述输出端与所述控制器连接包括：所述光电耦合器的输出端第三引脚分别与所述控制器的第二检测端和电路电源地线连接，输出端第四引脚分别与所述控制器的第一检
测端和电路电源的vdd端连接。
13.在一种可选的方式中，所述接地状态检测电路还包括第二电阻，所述第二电阻一端与所述第一二极管的负极连接，另一端与所述光电耦合器的输入端第一引脚连接。
14.在一种可选的方式中，所述接地状态检测电路还包括第三电阻，所述第三电阻一端与所述光电耦合器的输出端第四引脚连接，另一端与所述电路电源vdd端连接。
15.在一种可选的方式中，所述接地状态检测电路还包括第四电阻，所述第四电阻一端与所述光电耦合器的输出端第四引脚连接，另一端与所述控制器的第一检测端连接。
16.在一种可选的方式中，所述根据所述光电耦合器输出端的电平信号确定所述大地地线的接地状态包括：
17.所述控制器检测到所述第一检测端的电平一直为大于所述第二检测端的电平的第一参考值，则判断所述大地地线处于与大地断开状态；
18.所述控制器检测到所述第一检测端的电平在所述第一参考值和第二参考值之间周期性波动，则判断所述大地地线处于与大地连接状态；所述第二参考值小于所述第一参考值。
19.在一种可选的方式中，所述控制器包括指令输出端，用于在判断所述大地地线处于与大地断开状态时发出设备接地不良提示。
20.根据本发明实施例的另一方面，提供了一种电器设备，包括上述的接地状态检测电路。
21.本实用新型实施例提供的接地状态检测电路，包括控制器、阻容降压整流电路和光电耦合器，在市电火线、阻容降压整流电路、光电耦合器和大地地线之间形成回路，当大地地线处于不同的接地状态时，光电耦合器向控制器输出不同的电平信号，通过该电平信号控制器可以快速确定大地地线的接地状态，从而实现了检测电器的大地地线是否接地的功能，提高电器设备使用的安全可靠性。
22.上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本实用新型的具体实施方式。
附图说明
23.附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
24.图1示出了本实用新型实施例提供的接地状态检测电路的电路示意图。
具体实施方式
25.下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
26.本实用新型实施例主要应用于对电器设备的大地地线接地状态进行检测的场景。图1示出了本实用新型实施例提供的接地状态检测电路的电路示意图。如图1所示，该接地状态检测电路包括：控制器、阻容降压整流电路和光电耦合器u1；
27.所述阻容降压整流电路包括第一电容、第一二极管d1和第二二极管d2，所述第一二极管d1的正极通过所述第一电容与市电的火线连接，所述第一二极管d1的负极与所述光电耦合器u1的输入端连接；所述第二二极管d2的负极通过所述第一电容与市电的火线连接，所述第二二极管d2的正极与大地地线egnd连接；
28.所述光电耦合器u1的输入端分别与所述第一二极管d1的负极和所述大地地线连接，输出端与所述控制器连接；
29.当所述大地地线与大地连接时，所述阻容降压整流电路和所述光电耦合器u1形成回路，所述光电耦合器u1导通，向所述控制器输出波形电平信号；当所述大地地线与大地断开时，所述阻容降压整流电路和所述光电耦合器u1形成的回路断开，所述光电耦合器u1截止，向所述控制器输出恒定电平信号；
30.所述控制器用于根据所述光电耦合器u1输出端的电平信号确定所述大地地线的接地状态。
31.具体的，上述控制器可以是mcu(microcontroller unit，微控制单元)、单片机或处理器等主控芯片。上述市电的火线一般为电网入户电源ac220v或ac380v的火线，当然，不同国家市电的电压、频率可能不一样。上述大地地线为电器设备中用来与插座中地线端子连接的线路。
32.具体的，上述第一电容可以为图1中的电容cy1或电容cy2。图1中火线是电器设备中与插座火线端子连接的线路，零线是电器设备中与插座零线端子连接的线路。当插座中火线端子和零线端子是正确规范的接入市电电源时，该第一电容为电容cy1，上述第一二极管d1的正极和第二二极管d2的负极通过该电容cy1与市电的火线连接；当插座中火线端子和零线端子是反向接入市电电源时，即插座中火线端子实际是市电的零线，零线端子实际是市电的火线，该第一电容为电容cy2，上述第一二极管d1的正极和第二二极管d2的负极通过该电容cy2与市电的火线连接。这样，在实际应用中，不论插座中端子的接线情况，上述接地状态检测电路都可正常工作。优选的，上述电容cy1及电容cy2为y1或y2系列的安规电容，以进一步提高上述电路的安全性。另外，由于有安规电容cy1和cy2的存在，火线和零线不会发生短路且通过的电流很小。当然，也可以去掉图1中的零线和电容cy2一路。
33.一个可选实施方式中，上述接地状态检测电路还包括第二电容c1，所述第二电容c1一端与所述第一二极管d1的负极连接，另一端与所述大地地线连接。该第二电容c1可以起到滤波的作用，以使上述光电耦合器u1输出的电平信号更加规整，便于所述控制器检测该电平信号。
34.一个可选实施方式中，上述接地状态检测电路还包括稳压二极管zd1和第一电阻r1；所述稳压二极管zd1的负极与所述第一二极管d1的负极连接，正极通过所述第一电阻r1与所述大地地线连接。上述稳压二极管zd1和第一电阻r1构成幅值限制稳压电路，以对电路中异常电压进行限制，防止电压过大损坏光电耦合器u1。该第一电阻r1是限流电阻，为可选元件，对稳压二极管zd1起到限流保护作用。
35.一个可选实施方式中，所述光电耦合器u1的输入端分别与所述第一二极管d1的负极和所述大地地线连接包括：所述光电耦合器u1的输入端第一引脚与所述第一二极管d1的负极连接，输入端第二引脚与所述大地地线连接；
36.所述输出端与所述控制器连接包括：所述光电耦合器u1的输出端第三引脚分别与
所述控制器的第二检测端和电路电源地线gnd连接，输出端第四引脚分别与所述控制器的第一检测端和电路电源的vdd端连接。
37.具体的，上述电路电源的vdd端可连接电路电源的正极，上述电路电源地线可连接电路电源的负极。比较常见的是，该vdd端电平值为5v或3.3v，gnd端电平值为0v，当然，根据具体情况上述电平值可灵活调整，此处不做限定。
38.一个可选实施方式中，上述接地状态检测电路还包括第二电阻r2，所述第二电阻r2一端与所述第一二极管d1的负极连接，另一端与所述光电耦合器u1的输入端第一引脚连接。该第二电阻r2为限流电阻，对光电耦合器u1输入端起到限流保护作用。
39.一个可选实施方式中，上述接地状态检测电路还包括第三电阻r3，所述第三电阻r3一端与所述光电耦合器u1的输出端第四引脚连接，另一端与所述电路电源vdd端连接。该第二电阻r3也是限流电阻，对光电耦合器u1输出端起到限流保护作用。
40.一个可选实施方式中，上述接地状态检测电路还包括第四电阻r4，所述第四电阻r4一端与所述光电耦合器u1的输出端第四引脚连接，另一端与所述控制器的第一检测端连接。该第二电阻r4也是限流电阻，对控制器起到限流保护作用。
41.一个可选实施方式中，所述根据光电耦合器u1输出端的电平信号确定所述大地地线的接地状态包括：
42.所述控制器检测到所述第一检测端的电平一直为大于所述第二检测端的电平的第一参考值，则判断所述大地地线处于与大地断开状态；
43.所述控制器检测到所述第一检测端的电平在所述第一参考值和第二参考值之间周期性波动，则判断所述市电接口的大地地线处于与大地连接状态；所述第二参考值小于所述第一参考值。
44.一个可选实施方式中，所述控制器包括指令输出端，用于在判断所述大地地线处于与大地断开状态时发出设备接地不良提示。
45.具体的，上述控制器对于所述大地地线的接地状态的检测判断原理如下：
46.1、在上述大地地线与大地断开的情况下。
47.例如，图1中大地地线的a、b两端导线断开。此时，上述市电的火线、阻容降压整流电路、光电耦合器u1和大地地线构成的回路断开，光电耦合器u1内发光二极管无电流通过，光电耦合器u1截止，其输出端第四引脚输出的电平信号为一恒定信号，即控制器第一检测端检测到的电平信号一直为第一参考值。一般情况下，该第一参考值为上述电路电源的vdd端电平值，例如为5v或3.3v。但由于电路中的损耗，该第一参考值也可稍低于上述电路电源的vdd端电平值，例如为4.5v或3v。即该第一参考值可以为一个电压范围，且根据实际情况可灵活设定，此处不做限制。第二检测端检测到的电平信号为电路电源地线电平，例如为0v。因此，控制器检测到第一检测端的电平一直为大于第二检测端的电平的第一参考值，则可判断大地地线处于与大地断开状态。
48.2、在上述大地地线与大地连接的情况下。
49.例如，图1中大地地线的a、b两端导线接通。此时，上述市电的火线、阻容降压整流电路、光电耦合器u1和大地地线构成的回路。由于阻容降压整流电路整流后为50hz/60hz脉冲直流电，在没有第二电容c1时，该脉冲直流电直接通过第二电阻r2驱动光电耦合器u1中的发光二极管，光电耦合器u1周期性导通、截止；在有第二电容c1的情况下，该脉冲直流电
对第二电容c1进行充电，当第二电容c1所充电荷经第二电阻r2达到光电耦合器u1内发光二极管导通条件时，光电耦合器u1导通，当第二电容c1所充电荷达不到光电耦合器u1内发光二极管导通条件时，光电耦合器u1截止，即光电耦合器u1周期性导通、截止。当光电耦合器u1截止时，控制器第一检测端检测到电平信号为上述第一参考值；当光电耦合器u1导通时，控制器第一检测端检测到电平信号为第二参考值。即随着光电耦合器u1在导通与截止状态之间的转换，其输出端第四引脚输出的为在第一参考值和第二参考值之间周期性变化的波形电平信号。一般情况下，该第二参考值为上述电路电源地线电平值，例如为0v。但由于电路中元件性能差异，该第二参考值也可稍高于上述电路电源地线电平值，例如为0.5v或0.3v。即该第二参考值可以为一个电压范围，且根据实际情况可灵活设定，此处不做限制。因此，在控制器检测到第一检测端的电平在第一参考值和第二参考值之间周期性波动，例如，在有第二电容c1的情况下，控制器在第一检测端检测到的为50hz/60hz方波，则可判断大地地线处于与大地连接状态。
50.进一步的，在控制器判断电器设备中大地地线处于与大地断开状态时向用户发出设备接地不良提示，引导用户排查大地地线故障，并可通过指令输出端直接控制电器切断电源，以降低触电风险。在控制器判断电器设备中大地地线处于与大地连接状态时，可接通电源，恢复设备工作状态。
51.本实用新型实施例提供的接地状态检测电路，包括控制器、阻容降压整流电路和光电耦合器，在市电火线、阻容降压整流电路、光电耦合器和大地地线之间形成回路，当大地地线处于不同的接地状态时，光电耦合器向控制器输出不同的电平信号，通过该电平信号控制器可以快速确定大地地线的接地状态，从而实现了检测电器的大地地线是否接地的功能，提高电器设备使用的安全可靠性。
52.本实用新型实施例提供了一种电器设备，包括上述实施例提供的接地状态检测电路，具备相应的功能模块和有益效果。该电器设备可以为洗衣机、冰箱、空调、电热水器、洗碗机等i类电器设备。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本实用新型所提供的接地状态检测电路实施例，此处不再赘述。
53.需要注意的是，除非另有说明，本实用新型实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型实施例所属领域技术人员所理解的通常意义。
54.在本实施新型实施例的描述中，技术术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型实施例的限制。
55.此外，技术术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，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。在本实用新型实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
56.在本实施新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；也可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介
间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型实施例中的具体含义。
57.在本实施新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
58.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。