一种接地检测电路的制作方法

本技术涉及电学的，更具体地，涉及一种接地检测电路。

背景技术：

1、地线是接地装置的简称，地线是在电力系统或电子设备中，接大地、接外壳或接参考电位为零的导线。接地线通常起到安全性的作用，接地线用于将电流引入大地，起到防止人体触电、防雷泄流、保护电器和保障机器正常工作的作用。接地线使电气导电的外露部分和大地连接形成等电势，若电器外壳漏电，电流会通过接地线流到大地，从而防止人体触电。避雷针也通过接地线和接地装置将闪电的大电流引入大地，从而防雷泄流。静电在放电的过程中会产生大量的电荷，如果电器没有相应的阻隔就会对电器和人身构成伤害，接地线将电荷泄放到大地，从而保护电器。很多电器是必须要电才能工作，特别是医疗方面，地线的作用就是能够避免在突然断电的时候医疗电器不会受到影响，可以运行一些小负荷的电位，从而保障机器的正常工作。

2、接地线由于长期裸露在外面，容易被氧化腐蚀，更长时间甚至断掉；或者因为道路施工断掉，或者人为破坏断掉，那么就起不到防止触电和防雷的作用。人为检测不太现实，往往是在已经出现故障后再去检测的。现有技术自动接地检测的方法，第一种是采用电阻检测的方法，采用电阻检测的准确性不高。第二种是通过变压器实现电压差动检测，但是采用变压器的方法成本高并且结构复杂；例如专利cn109116173a，公开了一种轨道交通车辆接地检测装置及检测方法，其技术方案是，各接地检测装置分别均包括接地检测本体电路和外变压器，各接地检测本体电路分别应用导线缠绕于对应外变压器的原边，各外变压器的副边上分别缠绕导线，且该导线的一端对接对应接地靴，以及该导线的另一端对接对应接地牌；其电路结构复杂，体积大，并且成本高。

3、有鉴于此，本技术提供一种接地检测电路，能够自动实时检测接地情况，彻底消除触电风险，并且结构简单、体积小和成本低。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于，提供一种接地检测电路，能够自动实时检测接地情况，彻底消除触电风险，并且结构简单、体积小和成本低。

2、本技术的接地检测电路，第一方面，将火线与零线分别与火零差动电路的两个输入端连接，通过运放和差动处理，输出脚adu输出火线与零线之间电压的信号值(模拟量值)到主控mcu；将火线与地线分别与火地差动电路的两个输入端连接，通过运放和差动处理，输出脚adu1输出火线与地线之间电压的信号值(模拟量值)到主控mcu。主控mcu采集adu和adu1，并计算输入的两个电压信号的差值，若≤5v，则表示接地良好，若＞5v，则表示接地异常，能够长期不间断的自动检测接地情况。第二方面，其中，接地异常包含接地线尚未完全断开时，能够及时发现接地异常，并发出控制信号到通讯电路上报上位机和指示灯闪烁报警，使得工作人员能够及时去检修，消除触电风险。第三方面，采用电压电动电路进行差动处理，电路结构简单，体积小，并且成本低。本技术人在此基础上完成了本技术。

3、一种接地检测电路，包括：市电接口、电压差动电路、主控mcu电路和通讯电路，所述电压差动电路包括火零差动电路和火地差动电路，市电接口的火线脚和零线脚分别与火零差动电路的两个输入端连接，火零差动电路用于运放和差动处理后输出火线与零线之间的电压信号，市电接口的火线脚和地线脚分别与火地差动电路的两个输入端连接，火地差动电路用于运放和差动处理后输出火线与地线之间的电压信号；火零差动电路和火地差动电路的输出端分别与主控mcu电路的主控mcu的输入端连接，主控mcu用于计算输入的两个电压信号的差值是否大于设定阈值、大于时发出控制信号到通讯电路，主控mcu的输出端与通讯电路连接，通讯电路用于发出报警信号到上位机。

4、在一些实施方式中，所述设定阈值为5v-8v中的一个定值，主控mcu用于输入的两个电压信号的差值＞设定阈值时发出控制信号到通讯电路、≤设定阈值时不发出控制信号。

5、在一些实施方式中，市电接口cn2与有接地装置的设备连接，市电接口cn2的输出脚为火线脚in-l、零线脚in-n和地线脚in-g，市电接口cn2通过火线脚in-l和零线脚in-n分别与火零差动电路的两个输入端连接，市电接口cn2通过火线脚in-l和地线脚in-g分别与火地差动电路的两个输入端连接。

6、在一些实施方式中，所述火零差动电路包括第一火线运放电路、零线运放电路和第一差动电路，第一火线运放电路的输入端与市电接口的火线脚连接，第一火线运放电路用于对火线信号进行跟随运放；零线运放电路的输入端与市电接口的零线脚连接，零线运放电路用于对零线信号进行跟随运放；第一火线运放电路和零线运放电路的输出端分别与第一差动电路的两个输入端连接，第一差动电路的输出端与主控mcu连接，第一差动电路用于输出火线与零线之间电压的模拟量值。

7、进一步的，所述第一火线运放电路包括电阻r19、电阻r20、电阻r15和运算放大器u4a，火线脚in-l通过电阻r19和电阻r20与运算放大器u4a的同相端连接，基准电压vref通过电阻r15与运算放大器u4a的同相端连接，运算放大器u4a的反向端接模拟地并且与运算放大器u4a的输出端连接，运算放大器u4a的输出端与第一差动电路连接。

8、进一步的，所述零线运放电路包括电阻r21、电阻r22、电阻r16和运算放大器u4b，零线脚in-n通过电阻r21和电阻r22与运算放大器u4b的同相端连接，基准电压vref通过电阻r16与运算放大器u4b的同相端连接，运算放大器u4b的反向端与输出端连接，运算放大器u4b的输出端与第一差动电路连接。

9、进一步的，所述第一差动电路包括电阻r27、电阻r28、电阻r31、电阻r32和运算放大器u4c，运算放大器u4a的输出端通过电阻r27与运算放大器u4c的反向端连接，运算放大器u4b的输出端通过电阻r28与运算放大器u4c的同相端连接，运算放大器u4c的同相端还通过电路r32与基准电压vref连接，运算放大器u4c的反向端通过电阻r31与输出端连接，运算放大器u4c的输出端通过adu脚输出火线与零线之间电压的模拟量值到主控mcu。

10、在一些实施方式中，所述火地差动电路包括第二火线运放电路、地线运放电路和第二差动电路，第二火线运放电路的输入端与市电接口的火线脚连接，第二火线运放电路用于对火线信号进行跟随运放；地线运放电路的输入端与市电接口的地线脚连接，地线运放电路用于对地线信号进行跟随运放；第二火线运放电路和地线运放电路的输出端分别与第二差动电路的两个输入端连接，第二差动电路的输出端与主控mcu连接，第二差动电路用于输出火线与地线之间电压的模拟量值。

11、进一步的，所述第二火线运放电路包括电阻r23、电阻r24、电阻r17和运算放大器u5a，火线脚in-l通过电阻r23和电阻r24与运算放大器u5a的同相端连接，基准电压vref通过电阻r17与运算放大器u5a的同相端连接，运算放大器u5a的反向端接模拟地并且与运算放大器u5a的输出端连接，运算放大器u5a的输出端与第二差动电路连接。

12、进一步的，所述地线运放电路包括电阻r25、电阻r26、电阻r18和运算放大器u5b，地线脚in-g通过电阻r25和电阻r26与运算放大器u5b的同相端连接，基准电压vref通过电阻r18与运算放大器u5b的同相端连接，运算放大器u5b的反向端与输出端连接，运算放大器u5b的输出端与第二差动电路连接。

13、进一步的，所述第二差动电路包括电阻r29、电阻r30、电阻r33、电阻r34和运算放大器u5c，运算放大器u5a的输出端通过电阻r29与运算放大器u5c的反向端连接，运算放大器u5b的输出端通过电阻r30与运算放大器u5c的同相端连接，运算放大器u5c的同相端还通过电路r34与基准电压vref连接，运算放大器u5c的反向端通过电阻r33与输出端连接，运算放大器u5c的输出端通过adu1脚输出火线与地线之间电压的模拟量值到主控mcu。

14、在一些实施方式中，所述主控mcu的输出端通过out脚与通讯电路的输入端连接，所述通讯电路包括有线通讯电路和无线通讯电路。

15、所述主控mcu将第一差动电路输出端adu脚输出的火线与零线之间电压的模拟量值和第二差动电路输出端adu1脚输出的火线与地线之间电压的模拟量值转换为数字信号，然后将两者进行差值运算，若差值的绝对值≤设定的阈值(5v)则，表示接地正常，不发出控制信号到通讯电路上位机和指示灯闪烁报警，若差值的绝对值＞设定的阈值，则表示接地异常，能够在接地线彻底断开有触电风险之前，及时发现接地异常，并发出控制信号到通讯电路上报上位机和指示灯闪烁报警，使得工作人员能够及时去检修。

16、进一步的，所述有线通讯电路包括开关量通讯电路，所述开关量通讯电路包括：电阻r37、光耦op2和接口cn1，out脚与光耦op2的输入端连接，工作电源vcc通过电阻r37与光耦op2的另一输入端连接，光耦op2的输出端与接口cn1连接，光耦op2用于接收到所述控制信号时导通并发送一个开关量报警信号到上位机、未接收到所述控制信号时不导通，接口cn1与上位机连接。

17、在一些实施方式中，所述接地检测电路还包括指示灯电路，所述主控mcu的输出端与指示灯电路连接，主控mcu用于同时发出控制信号到通讯电路和指示灯电路，指示灯电路用于接收到控制信号开启指示灯报警。

18、在一些实施方式中，所述接地检测电路还包括调试接口电路和存储电路，调试接口电路和存储电路与主控mcu双向连接，调试接口电路用于调试主控mcu以及与主控mcu进行数据传输，存储电路用于存储数据。

19、在一些实施方式中，所述接地检测电路还包括电源电路，电源电路的输入端与市电接口cn2的火线脚in-l和零线脚in-n连接，电源电路的输出端通过vcc脚与电压差动电路、主控mcu电路、通讯电路、调试接口电路和存储电路连接为其提供工作电源，电源电路用于将市电转换和降压为工作电路。

20、进一步的，所述电源电路包括：保护电路、桥式整流器、限流电路、变压器、电源控制电路、滤波电路、反馈电路和二次降压电路，市电接口cn2的火线脚和零线脚与保护电路的输入端连接，保护电路起到瞬间过压保护的作用；保护电路的输出端与桥式整流器连接，桥式整流器用于将交流电转换为直流电，桥式整流器的输出端与限流电路的输入端连接，限流电路起到限流的作用；限流电路的输出端与变压器和电源控制电路连接，变压器用于将电压降低为dc12v，电源控制电路起到稳压的作用；变压器的输出端与滤波电路和反馈电路的输入端连接，滤波电路用于输出滤波后的dc12v工作电源，反馈电路的输出端与电源控制电路连接；滤波电路的输出端与二次降压电路连接，二次降压电路用于将dc12v降压为dc5v或dc3.3v，二次降压电路的输出端为vcc脚。

21、保护电路由压敏电阻rv1、保险管f1、电感l1和电容ac1，火线脚和零线脚分别与压敏电阻rv1的两端连接，火线脚还连接有保险管f1，保险管f1的另一端与电感l1连接，电感l1与电容ac1连接，保护电路起到瞬时过压保护的作用。电容ac1的两端与桥式整流器d1的1脚和2脚连接，桥式整流器d1的输出端3脚与限流电路连接。限流电路由二极管d2、电阻r1和电容c1组成，电阻r1与电容c1并联，电容c1的一端与变压器t1的1脚连接、另一端与二极管d2的阴极连接，二极管d2的正极与变压器t1的2脚连接，变压器t1的2脚与电源控制电路连接。电源控制电路包括稳压芯片u1稳压芯片u1的输入端与反馈电路连接。变压器t1的5脚和6脚与滤波电路连接，滤波电路由二极管d3、电阻r4、超级电容e3和电容c3组成，起到滤波的作用，滤波电路的输出端与反馈电路的电阻r3以及二次降压电路连接。反馈电路的电阻r3的另一端与光耦op1连接，光耦op1的输出端与电源控制电路的稳压芯片u1的输入端连接。二次降压电路包括降压芯片u2、超级电容e4和电容c4，降压芯片u2用于将dc12v降压为dc5v并通过输出端vcc脚输出，超级电容e4和电容c4起到滤波的作用。