一种非接触式漏电检测装置

【技术领域】

本发明涉及一种用于电热水器技术领域的非接触式漏电检测装置。

【背景技术】

电热水器已经成为一部分消费者日常生活中必不可少的组成部分。现有技术的电热水器的功能是将电能转换成热能，也就是将冷水变成热水，以供消费者使用。在能量转换过程中，由于所述电热水器采用电能作为加能源，难免会出现漏电的情况。为了杜绝或防止电热水器在使用时出现漏电而给消费者带来伤害，一般情况，电热水器采用漏电报警装置实现此目的。所述漏电报警装置虽然能够防止或杜绝出现漏电给消费者带来伤害，但是，由于此装置通过接触式漏电开关进行保护，若漏电开关失效或漏电开关中零线地线接反时而失去漏电保护功能，从而给消费者的使用带来安全隐患。

【发明内容】

有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是提供一种能够避免因漏电开关失效而给消费者带来安全隐患的非接触式漏电检测装置。

为此解决上述技术问题，本发明中的技术方案所提供一种非接触式漏电检测装置，应用于电热水器或热水器上，其包括单片机模块，RC滤波检测电路，放大电路，信号处理模块，报警电路模块，以及电源模块；所述RC滤波检测电路输出端与放大电路输入端相连，所述放大电路输出端与信号处理模块输入端相连，所述的信号处理模块输出端与单片机模块输入端相连，所述单片机模块输出端与报警电路模块输入端相连；所述电源模块输出端分别与信号处理模块，单片机模块，以及报警电路模块相连；所述RC滤波检测电路包括运算放大器U2，设于运算放大器U2上引脚1至引脚8，连接在运算放大器U2的引脚1至引脚8上的用于检测火线电场电压的第一路信号检测电路和用于检测浮地电压的第二路信号检测电路；所述第一路信号检测电路与第二路信号检测电路隔离设置；当RC滤波检测电路采集交流电压信号，并通过放大电路将被采集的信号放大后传递给信号处理模块，若单片机模块分析处理后电压异常时，则单片机模块上的引脚1发出高电平，驱使报警电路模块中的LED1灯点亮并报警。

进一步限定，所述单片机模块包括运算放大器U1，设于运算放大器U1上引脚1至引脚64，串联连接在引脚1与引脚2之间的电阻R2、电阻R3，电阻R2与电阻R3公有端接地；连接在引脚3上的电阻R1和电容C1，电阻R1与电容C1串联连接，电阻R1一端接电源端，电容C1另一端接地；分别连接在引脚5和引脚6上按键开关CAL、电源按键开关POWER，连接在引脚13上的电容C2，分别对应连接在引脚22、引脚25、引脚26上的电容C3、电容C4、电容C5；连接在引脚63上的电容C6；其中，单片机模块输入VDDA电压是由电容C3进滤波后，为RC滤波检测电路提供稳定的电压。

进一步限定，所述第一路信号检测电路包括连接在引脚6上的电阻R14和电容C9，电阻R14与电容C9串联连接；连接在电容C9另一端的电阻R11、电阻R12、电阻R13，电阻R12与电阻R13串联连接，电阻R11并联连接在电阻R12与电阻R13的两端；连接在引脚7上电容C10和电阻R16，电容C10与电阻R16串联连接，电阻R16另一端连接有第一电源端SGND，连接在引脚6和引脚7之间的参考电阻R15；当第一电源端SGND处的电阻R11接收信号，再通过由电阻R12、电阻R13以及电容C9形成滤波器，待该滤波器处理后，进入运算放大器U2进行放大处理，以电阻R15获取参数值为放大参数值，运算放大器U2放大处理后再进入电容C10、电阻R16滤波后进入运算放大器U2信号处理。

进一步限定，第二路信号检测电路包括连接在引脚2上的电阻R7和电容C7，电阻R7与电容C7串联连接；连接在电容C7另一端的电阻R4、电阻R5、电阻R6，电阻R5与电阻R6串联连接，电阻R4并联连接在电阻R5与电阻R6的两端，电阻R6另一端接地；连接在引脚1上电容C8和电阻R10，电容C8与电阻R10串联连接，电容C8另一端连接有第二电源端SGND，连接在引脚1和引脚2之间的参考电阻R8；当第二电源端SGND处的电阻R4接收信号，再通过由电阻R5、电阻R6以及电容C7形成滤波器，待该滤波器处理后，进入运算放大器U2进行放大处理，以电阻R8获取参数值为放大参数值，运算放大器U2放大处理后再进入电容C8、电阻R10滤波后进入运算放大器U2信号处理。

进一步限定，所述电源模块包括芯片U7，设于芯片U7上的引脚1至引脚3；分别并联连接在引脚3至引脚1之间的电容C12、电容C13、电容C14、电容C15、电容C16，电容C12一端接VCC1端，串联连接在引脚2至引脚1之间的电容C11，电容C11一端与BATT端连接，而电容C11另一端接地；所述电源模块是由芯片U7，电容C11、至电容C16构成稳压滤波电路；当电源接入到电容C11两端滤波，再经芯片U7稳压成3.3V后，再经电容C12、电容C13、电容C14、电容C15、电容C16进行滤波后，得到干净稳定的3.3V电压，为运算放大器U1提供电源，使运算放大器U1能正常工作。

进一步限定，所述报警模块包括LED1指示灯，连接在LED1指示灯一端的电阻R17，所述LED1指示灯的另一端接地。

本发明的有益技术效果：因本技术方案采用所述RC滤波检测电路输出端与放大电路输入端相连，所述放大电路输出端与信号处理模块输入端相连，所述的信号处理模块输出端与单片机模块输入端相连，所述单片机模块输出端与报警电路模块输入端相连；所述电源模块输出端分别与信号处理模块，单片机模块，以及报警电路模块相连而构成所述漏电检测装置。该漏电检测装置中所述RC滤波检测电路包括运算放大器U2，设于运算放大器U2上引脚1至引脚8，连接在运算放大器U2的引脚1至引脚8上的第二路信号检测电路和第一路信号检测电路。使用时，利用第一路信号检测电路检测火线电场电压是否漏电和第二路信号检测电路检测浮地电压是否漏电。当RC滤波检测电路采集交流电压信号，并通过放大电路将被采集的信号放大后传递给信号处理模块，若单片机模块分析处理后电压异常时，则单片机模块上的引脚1发出高电平，驱使报警电路模块中的LED1灯点亮并报警。在此检测过程中，所述第一路信号检测电路与第二路信号检测电路隔离设置，通过动态的非接触式的方式分别检测浮地电压所产生的电场和火线所产生电场是否漏电，进而判断电热水器或热水器是否漏电，从而能够避免因漏电开关失效而对消费者带来安全隐患。

下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

【附图说明】

图1为本发明中电热水器的结构示意图；

图2为本发明中非接触式漏电检测装置的方块原理图；

图3为本发明中单片机模块的电路图；

图4为本发明中RC滤波检测电路的电路图；

图5为本发明中电源模块的电路图；

图6为本发明中报警电路模块的电路图。

【具体实施方式】

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参考图1至图6所示，下面结合实施例说明一种非接触式漏电检测装置，该非接触式漏电检测装置应用于电热水器上，该电热水器包括电热水器外壳1，安装在电热水器外壳1内部的内胆2，安装在内胆2底部的进出水管3，安装在内胆2底部的金属镁棒4，设于内胆2底部加热管5，设于电热水器内部的温度控制模块，以及与温度控制模块连接的设于电热水器外壳1内部的非接触式漏电检测装置，本实施例中所述的非接触式漏电检测装置包括单片机模块，RC滤波检测电路，放大电路，信号处理模块，报警电路模块，以及电源模块。

所述单片机模块包括运算放大器U1，设于运算放大器U1上引脚1至引脚64，串联连接在引脚1与引脚2之间的电阻R2、电阻R3，电阻R2与电阻R3公有端接地；连接在引脚3上的电阻R1和电容C1，电阻R1与电容C1串联连接，电阻R1一端接电源端，电容C1另一端接地；分别连接在引脚5和引脚6上按键开关CAL、电源按键开关POWER，连接在引脚13上的电容C2，分别对应连接在引脚22、引脚25、引脚26上的电容C3、电容C4、电容C5；连接在引脚63上的电容C6；其中，单片机模块输入VDDA电压是由电容C3进滤波后，为RC滤波检测电路提供稳定的电压。

所述RC滤波检测电路包括运算放大器U2，设于运算放大器U2上引脚1至引脚8，连接在运算放大器U2的引脚1至引脚8上的用于检测火线电场电压的第一路信号检测电路和用于检测浮地电压的第二路信号检测电路；所述第一路信号检测电路与第二路信号检测电路隔离设置。

所述第一路信号检测电路包括连接在引脚6上的电阻R14和电容C9，电阻R14与电容C9串联连接；连接在电容C9另一端的电阻R11、电阻R12、电阻R13，电阻R12与电阻R13串联连接，电阻R11并联连接在电阻R12与电阻R13的两端；连接在引脚7上电容C10和电阻R16，电容C10与电阻R16串联连接，电阻R16另一端连接有第一电源端SGND，连接在引脚6和引脚7之间的参考电阻R15；当第一电源端SGND处的电阻R11接收信号，再通过由电阻R12、电阻R13以及电容C9形成滤波器，待该滤波器处理后，进入运算放大器U2进行放大处理，以电阻R15获取参数值为放大参数值，运算放大器U2放大处理后再进入电容C10、电阻R16滤波后进入运算放大器U2信号处理。

第二路信号检测电路包括连接在引脚2上的电阻R7和电容C7，电阻R7与电容C7串联连接；连接在电容C7另一端的电阻R4、电阻R5、电阻R6，电阻R5与电阻R6串联连接，电阻R4并联连接在电阻R5与电阻R6的两端，电阻R6另一端接地；连接在引脚1上电容C8和电阻R10，电容C8与电阻R10串联连接，电容C8另一端连接有第二电源端SGND，连接在引脚1和引脚2之间的参考电阻R8；当第二电源端SGND处的电阻R4接收信号，再通过由电阻R5、电阻R6以及电容C7形成滤波器，待该滤波器处理后，进入运算放大器U2进行放大处理，以电阻R8获取参数值为放大参数值，运算放大器U2放大处理后再进入电容C8、电阻R10滤波后进入运算放大器U2信号处理。

所述电源模块包括芯片U7，设于芯片U7上的引脚1至引脚3；分别并联连接在引脚3至引脚1之间的电容C12、电容C13、电容C14、电容C15、电容C16，电容C12一端接VCC1端，串联连接在引脚2至引脚1之间的电容C11，电容C11一端与BATT端连接，而电容C11另一端接地；所述电源模块是由芯片U7，电容C11至电容C16构成稳压滤波电路；当电源接入到电容C11两端滤波，再经芯片U7稳压成3.3V后，再经电容C12、电容C13、电容C14、电容C15、电容C16进行滤波后，得到干净稳定的3.3V电压，为运算放大器U1提供电源，使运算放大器U1能正常工作。

所述报警模块包括LED1指示灯，连接在LED1指示灯一端的电阻R17，所述LED1指示灯的另一端接地。

安装时，所述RC滤波检测电路输出端与放大电路输入端相连，所述放大电路输出端与信号处理模块输入端相连，所述的信号处理模块输出端与单片机模块输入端相连，所述单片机模块输出端与报警电路模块输入端相连；所述电源模块输出端分别与信号处理模块，单片机模块，以及报警电路模块相连。当RC滤波检测电路采集交流电压信号，并通过放大电路将被采集的信号放大后传递给信号处理模块，若单片机模块分析处理后电压异常时，则单片机模块上的引脚1发出高电平，驱使报警电路模块中的LED1灯点亮并报警。

在本实施例中，所述电热水器内部的电源部分包括电热水器供电电源和所述检测装置供电电源。即检测装置供电电源与热水器供电电源隔离。隔离方式包含变压器隔离及用干电池、锂电池供电隔离，指检测装置供电电源采用干电池、锂电池或者市电变压后使用，热水器供电电源采用市电变压后使用。隔离电源相对于供电电源的电压是不固定的，即检测装置的供电电源相对电热水器供电电源是不固定的，即为浮地电压。检测时，通过第一路检测电路对火线所所产生电场电压进行检测和第二路信号检测电路检测浮地电压所产生电场进行检测，进而判断电热水器是否存在漏电的现象发生。所述第一路信号检测电路也可以检测浮地电压所产生电场，所述的第二路信号检测电路也可以检测火线所所产生电场。

第一路信号检测电路检测时，当电阻R11上接收到外界信号之后，所述外界信号经过电阻R12，电阻R13，电容C9进行滤波处理后，经过电阻R14进入到运输放大器U2内部，以电阻R15获取的参数值为放大参考值进行放大处理，待放大处理后，再进入电容C10、电阻R16进行滤波处理后，进入运输放大器U2进行信号处理。

第二路信号检测电路检测时，当电阻R4上接收到外界信号之后，所述外界信号经过电阻R5，电阻R6，电容C7进行滤波处理后，经过电阻R7进入到运输放大器U2内部，以电阻R8获取的参数值为放大参考值进行放大处理，待放大处理后，再进入电容C8、电阻R10进行滤波处理后，进入运输放大器U2进行信号处理。所述第一路信号检测电路所检测信号和第二路信号检测电路所检测信号都进入运输放大器后，单片机模块内部将对所述两路信号进行对比分析，再根据分析的结果，判断所测电压是否正常，如不正常就报警。当运输放大器U1分析出电压处于异常状态，则运输放大器U1的引脚7发出高电平，驱使报警模块中的LED1被点亮，同时释放报警声音。在此检测过程中，所述第一路信号检测电路与第二路信号检测电路隔离设置，通过动态的非接触式的方式分别检测浮地电压所产生的电场和火线所产生电场是否漏电，进而判断电热水器或热水器是否漏电，电热水器避免了现有技术中不能有效区分电热水器或热水器本身供电电源和检测装置供电电源是否均漏电的现象发生，从而能够避免因漏电开关失效而对消费者带来安全隐患。

综上所述，因本技术方案采用所述RC滤波检测电路输出端与放大电路输入端相连，所述放大电路输出端与信号处理模块输入端相连，所述的信号处理模块输出端与单片机模块输入端相连，所述单片机模块输出端与报警电路模块输入端相连；所述电源模块输出端分别与信号处理模块，单片机模块，以及报警电路模块相连而构成所述漏电检测装置。该漏电检测装置中所述RC滤波检测电路包括运算放大器U2，设于运算放大器U2上引脚1至引脚8，连接在运算放大器U2的引脚1至引脚8上的第二路信号检测电路和第一路信号检测电路。使用时，利用第一路信号检测电路检测火线电场电压是否漏电和第二路信号检测电路检测浮地电压是否漏电。当RC滤波检测电路采集交流电压信号，并通过放大电路将被采集的信号放大后传递给信号处理模块，若单片机模块分析处理后电压异常时，则单片机模块上的引脚1发出高电平，驱使报警电路模块中的LED1灯点亮并报警。在此检测过程中，所述第一路信号检测电路与第二路信号检测电路隔离设置，通过动态的非接触式的方式分别检测浮地电压所产生的电场和火线所产生电场是否漏电，进而判断电热水器或热水器是否漏电，避免了现有技术中不能有效区分电热水器或热水器本身供电电源和检测装置供电电源是否均漏电的现象发生，从而能够避免因漏电开关失效而对消费者带来安全隐患。

以上参照附图说明了本发明的优选实施例，并非因此局限本发明的权利范围。本领域技术人员不脱离本发明的范围和实质内所作的任何修改、等同替换和改进，均应在本发明的权利范围之内。