一种漏电检测电路周期性测试装置及方法

技术领域

本发明涉及漏电检测技术领域，尤其涉及一种漏电检测电路周期性测试装置及方法。

背景技术

在工业、农业、交通、国防、企业、医院、学校及居民等用电中均广泛采用50/60HZ频率交流电，为确保人身生命和财产安全，在各级交流供电系统及居民入户用电中均要求安装漏电检测电路装置，以便能够有效检测到漏电或触电事故，及时切断电源，杜绝安全事故的发生。然而，目前使用的漏电检测电路装置绝大多数均没有安装或者具有自动寿命检测功能电路，当漏电检测电路装置因老化或器件失效等因素不能正常使用时，由于无法及时发现，始终存在极大的安全隐患。尽管专用的漏电检测电路装置或漏电保护设备中设置有人工测试按钮，按下按钮，可以测试漏电保护电路是否正常，但在实际使用过程中，很少有人在每次交流用电设备开启使用前后定期使用该测试电路，同时，使用测试按钮方法会触发切断电源，影响正常使用，且测试按钮操作时间太长容易烧毁电路。另外，有少数企业和机构有开发设计及申请相关漏电自诊断产品和技术专利，但均为单相漏电自诊断方式，需在交流电正半周期到交流电负半周期内执行自诊断测试，而无法应用在三相漏电检测方式中。

例如，一种在中国专利文献上公开的“可定时自检的漏电检测保护电路”，其公告号：CN103219702B，其申请日：2013年03月21日，包括主回路、漏电检测电路、定时自检电路和漏电保护电路，所述漏电检测电路包括控制芯片以及漏电流感应线圈，所述漏电保护 电路包括主回路开关及主回路开关的控制部件，所述主回路电连接于电源输入端与电源输出端之间，还包括低电阻故障感应线圈，主回路的火线和零线穿过漏电流感应线圈与低电阻故障感应线圈，控制芯片的信号输入端与漏电流感应线圈及低电阻故障感应线圈电连接，控制芯片的信号输出端与主回路开关的控制部件的信号输入端电连接，当漏电流感应线圈感应到漏电流或低电阻故障感应线圈感应到低电阻故障时，控制芯片向主回路开关的控制部件发出控制信号；定时自检电路包括控制器和模拟回路开关。该申请的漏电检测保护电路需要人工按下模拟回来开关才能实现漏电检测电路自检，容易烧毁电路。

发明内容

本发明主要解决现有的技术中漏电检测电路的测试按钮操作时间太长容易烧毁电路以及需在交流电正半周期到交流电负半周期内执行自诊断测试的问题；提供一种漏电检测电路周期性测试装置及方法，采用全新自诊断模式，使其能应用在单相/三相漏电检测方式中。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种漏电检测电路周期性测试装置，包括电流感应电路、寿命自测主控芯片、漏电保护芯片、整流电路、漏电信号模拟电路、测试电路和报警电路，所述电流感应电路与的输入端与交流电连接，所述电流感应电路的输出端与漏电保护芯片连接，所述整流电路的输入端与交流电连接，所述整流电路的输出端通过电阻R8与寿命自测主控芯片的电源端连接，所述整流电路的输出端还通过电阻R7与漏电保护芯片的电源端连接，所述寿命自测主控芯片的控制输出端分别与漏电保护芯片的检测端以及漏电信号模拟电路的控制端连接，所述寿命自测主控芯片的报警输出端与报警电路连接，所述漏电信号模拟电路的输入端与交流电的零线连接，所述漏电信号模拟电路的输出端接地，所述测试电路分别与寿命自测主控芯片和漏电保护芯片连接。通过寿命自测主控芯片对漏电检测回路的系统功能进行检测，能应用在单相/三相漏电检测方式中。

作为优选，所述的测试电路包括第一脱扣控制元件、第二脱扣控制元件和脱扣器，所述第二脱扣控制元件的控制端与漏电保护芯片的输出端OS连接，所述第二脱扣控制元件的第一端接地，所述第二脱扣控制元件的第二端分别与第一脱扣控制元件的第一端以及寿命自测主控芯片的SCR端口连接，所述第一脱扣控制元件的第二端与脱扣器连接，所述第一脱扣控制元件的的控制端与寿命自测主控芯片的测试端TCON连接，所述第一脱扣控制元件的控制端还通过电阻R1和漏电保护芯片的电源端连接。第一脱扣控制元件和第二脱扣控制元件均为MOS管，通过控制MOS管的导通实现自检功能。

作为优选，所述的漏电信号模拟电路包括电阻R2、电阻R3、三极管Q3和电容C2，所述电阻R3的一端与交流电的零线连接，所述电阻R3的另一端与三极管Q1的集电极连接，所述三极管Q3的发射极接地，所述三极管Q3的基极通过电容C2与三极管Q3的发射极连接，所述三极管Q3的基极还通过电阻R2与寿命自测主控芯片的模拟漏电控制输出端FT连接。通过漏电信号模拟电路进行漏电模拟信号的产生。

作为优选，所述的寿命自测主控芯片为具有计时、滤波、比较、逻辑控制、电压钳位、报警及驱动输出功能的单芯片控制器。可以选择较为常见的单片机，也可以选择其他类似的控制器，只要能够实现相应功能即可，寿命自测主控芯片能够根据设定进行周期性的自检测试，达到自动在线周期测试用于检测单相/三相交流供电漏电检测电路系统关键元件和回路是否正常工作的目的。

作为优选，还包括定时器、第一触发器、第二触发器和自检通过灯，所述第二脱扣控制元件的第二端连接有第一插接口，所述第二脱扣控制元件的控制端连接有第二插接口，所述第一插接口与第一触发器的第一输入端连接，所述第二插接口与第一触发器第二输入端连接，所述第一触发器的输出端与第二触发器的输入端连接，所述第二触发器的输出端与自检通过灯连接，所述定时器的电源端与寿命自测主控芯片的电源端连接，所述定时器的使能端与寿命自测主控芯片的控制输出端连接，所述定时器的输出端与第二触发器的使能端连接。设置一个由定时器、第一触发器、第二触发器和一个自检通过灯构成的可拆卸式的自检电路，这个自检电路用于检测寿命自测主控芯片本身的电路工作状态，由于寿命自测主控芯片的工作状态并不直接影响电路本身，无需实时在线检测，检测周期也很长，所以对寿命自测主控芯片的检测可以采用可拆卸的电路器件进行检测，只要在系统上电的同时，插入可拆卸式的自检电路，即可在第一个检测周期的时候检测寿命自测主控芯片本身的工作状态，因此，可以手动对多个寿命自测主控芯片分别检测。

一种漏电检测电路周期性测试方法，包括以下步骤：

步骤S1，系统上电初始，等到达预设时间后执行步骤S2；

步骤S2，通过寿命自测主控芯片的检测端的输入电压与设定阈值的比较，确定第一脱扣控制元件及第二脱扣控制元件的连通性；

步骤S3， 寿命自测主控芯片控制漏电信号模拟电路产生模拟漏电信号并提供给漏电保护芯片，漏电保护芯片进入自测试模式；

步骤S4，模拟漏电控制信号产生的同时，寿命自测主控芯片通过TCON控制端发出控制信号关断第一脱扣控制元件；

步骤S5，漏电保护芯片接收到模拟漏电信号，驱动第二脱扣控制元件导通，寿命自测主控芯片检测端SCR电压下降则判定漏电检测电路系统正常，寿命自测主控芯片撤除模拟漏电信号并恢复正常模式等待下一个时间；寿命自测主控芯片若无法检测到模拟漏电信号或者无法驱动第二脱扣控制元件导通，则立即重复多次模拟漏电信号的检测，若仍旧无法检测到模拟漏电信号或者无法驱动第二脱扣控制元件导通，则寿命自测主控芯片驱动输出报警信号或者驱动切断电源。

作为优选，在步骤S1中，系统上电后，寿命自测主控芯片内部供电电压上升，在步骤S2中，寿命自测主控芯片检测端分别与被测的第一脱扣控制元件和第二脱扣控制元件相连接，通过寿命自测主控芯片检测端的输入电压与内部设定参考电压阈值的比较，若输入电压值在设定阈值范围内则判定第一脱扣控制元件和第二脱扣控制元件的连通。

作为优选，在步骤S3中，在自检测试开始时，寿命自测主控芯片向漏电保护芯片发出自测试模式启动信号，寿命自测主控芯片控制漏电信号模拟电路产生模拟漏电信号并提供给漏电保护芯片，漏电保护芯片进入自测试模式，同时，第二脱扣控制元件由寿命自测主控芯片提供正电压，若漏电检测电路正常工作，则漏电保护芯片接收到模拟漏电信号，将驱动第二脱扣控制元件导通，寿命自测主控芯片的检测端电压下降则判定漏电检测电路系统正常，寿命自测主控芯片撤除模拟漏电信号并恢复正常模式等待下一个时间；寿命自测主控芯片若无法检测到模拟漏电信号或者无法驱动第二脱扣控制元件导通，则连续在设定时间周期之内连续发送若干个模拟漏电信号进行周期性检测，若仍旧无法检测到模拟漏电信号或者无法驱动第二脱扣控制元件导通，则寿命自测主控芯片驱动输出报警信号或者驱动切断电源。

本发明的有益效果是：与现有漏电检测电路技术相比，本方案能够在不影响漏电检测电路系统正常在线漏电检测和保护功能前提下，实现自动在线周期性对单相/三相漏电检测电路系统关键器件如漏电保护芯片、脱扣控制元件、脱扣器、感应线圈等及各电子元件之间电气回路连接进行自动测试，以确定检测电路或元件是否失效及电路连接关系是否正常，并在检测到异常后自动驱动报警或脱扣器切断电源，整个过程不需要人工干预且实现过程中不依赖于交流周期信号正负半周期、全周期时钟或相关信号，使得漏电检测电路装置使用的安全性得到有效保障。

附图说明

图1是实施例一的漏电检测电路周期性测试装置的电路原理图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例一：一种漏电检测电路周期性测试装置，如图1所示，用于单相/三相漏电检测电路中的元件如电流感应线圈、漏电保护芯片U1、脱扣控制元件如MOS管Q1、MOS管Q2以及脱扣器D1及回路的检测，包括寿命自测主控芯片U2、整流桥D4-D11、漏电信号模拟电路和报警电路，寿命自测主控芯片U2的电源端通过整流桥D4-D11及电阻R7与交流电连接，寿命自测主控芯片U2的控制输出端与漏电保护芯片U1的检测端连接，寿命自测主控芯片U2的控制输出端还与漏电信号模拟电路的控制端连接，漏电信号模拟电路的输入端与交流电的零线连接，漏电信号模拟电路的输出端接地，寿命自测主控芯片U2的测试使能控制输入端与Q1控制端连接，寿命自测主控芯片U2的脱扣回路连通性检测端与Q1的源端及Q2的漏端相连接，寿命自测主控芯片U2的报警输出端与报警电路连接。脱扣控制元件栅极与漏电保护芯片U1的输出端OS连接，MOS管Q2的漏极与MOS管Q1的源极和寿命自测主控芯片U2的SCR端口连接，MOS管 Q1的漏极与脱扣器D1相连接，MOS管Q1的栅极通过电阻R1与VCC电源端连接，MOS管Q1的栅极还与寿命自测主控芯片U2的测试控制端口TCON连接，漏电信号模拟电路包括电阻R2、电阻R3、三极管Q3和电容C2，零线通过电阻R3与三极管Q1的集电极连接，三极管Q3的发射极接地，三极管Q3的基极通过电容C2与三极管Q3的发射极连接，三极管Q3的基极通过电阻R2与寿命自测主控芯片U2的模拟漏电控制输出端连接；寿命自测主控芯片U2的报警输出端EOL与报警电路连接；寿命自测主控芯片U2为具有计时、滤波、比较、逻辑控制、电压钳位、报警及驱动输出功能的单芯片控制器。

本实施例能有效检测漏电检测电路系统关键器件及回路包括：电流感应线圈L1、漏电保护芯片U1、MOS管Q1、MOS管Q2、脱扣器D1及相关回路；上述电路元件在漏电检测电路中的连接关系较为常见，本实施例不做赘述；本实施例中，寿命自测主控芯片U2通过管脚1端口检测漏电检测电路系统MOS管Q2的漏端电压，当电压值低于设定的参考阀值电压时，则判定为欠电压状态，驱动输出报警信号；寿命自测主控芯片U2通过管脚1端口检测MOS管Q2及脱扣器D1串联回路，若出现脱扣控制元件或脱扣器失效、开/短路等不正常则触发驱动报警；寿命自测主控芯片U2通过管脚4端口控制在自检测周期内MOS管Q1的关断，以确保自测试周期内脱扣器不会触发；自检测周期开始后，寿命自测主控芯片U2管脚2产生模拟漏电信号，U2管脚4端输出低电平信号关断MOS管 Q1切断脱扣回路；同时，MOS管Q2的漏极由寿命自测主控芯片U2管脚1端提供正电压，若正常工作，漏电保护芯片U1接收到模拟漏电信号并放大比较后，将驱动MOS管Q2导通，寿命自测主控芯片U2管脚1端电压下降，寿命自测主控芯片检测到电压变化情况则判定漏电检测电路系统正常，撤除模拟漏电信号；反之，若寿命自测主控芯片U2管脚6产生模拟漏电信号后，漏电保护芯片无法正常工作并检测到漏电信号且输出驱动MOS管Q2导通，则连续4次在检测周期内产生模拟漏电信号检测，若漏电检测电路系统仍旧不能正常工作并驱动MOS管Q2导通，则判定漏电检测电路系统异常，寿命自测主控芯片U2管脚5输出报警方波信号或者通过5脚驱动其他执行机构；漏电检测电路系统的在线周期寿命自测试方法可周期性产生模拟漏电信号对漏电检测电路系统功能进行检测；寿命自测主控芯片U2的管脚1为检测端、寿命自测主控芯片U2的管脚6为模拟漏电控制输出端、寿命自测主控芯片U2的管脚5为报警输出端、寿命自测主控芯片U2的管脚4为脱扣回路通断控制端。

一种漏电检测电路周期性测试方法，包括以下步骤，

步骤S1，系统上电初始，等到达预设时间后执行步骤S2，系统上电后，寿命自测主控芯片U2内部供电电压上升，上电后第一次自检测周期在1.25秒开始，之后为每隔2小时一次。本实施例中的周期由人工设定，且不限定只存在一种检测周期。

步骤S2，通过寿命自测主控芯片U2检测端的输入电压与设定阈值的比较，确定脱扣控制元件及脱扣回路的连通性；寿命自测主控芯片U2检测端与被测的MOS管Q2的漏极及MOS管Q1的源极相连接，通过寿命自测主控芯片U2检测端的输入电压与内部设定参考电压阈值的比较，若输入电压值在设定阈值范围内则判定脱扣控制元件的连通。

步骤S3， 寿命自测主控芯片U2漏电信号模拟电路产生模拟漏电信号并提供给漏电保护芯片U1，漏电保护芯片U1进入自测试模式；在自检测试开始周期时，寿命自测主控芯片U2向漏电保护芯片U1发出自测试模式启动信号。寿命自测主控芯片U2漏电信号模拟电路产生模拟漏电信号并提供给漏电保护芯片U1，漏电保护芯片U1进入自测试模式，同时，脱扣器控制元件漏极由寿命自测主控芯片U2提供正电压，若漏电检测电路正常工作，漏电保护芯片U1接收到模拟漏电信号，将驱动MOS管Q2导通，寿命自测主控芯片U2管脚检测端电压下降则判定漏电检测电路系统正常，寿命自测主控芯片U2撤除模拟漏电信号并恢复正常模式等待下一个时间；寿命自测主控芯片U2若无法检测到模拟漏电信号或者无法驱动MOS管Q2导通，则连续在设定时间周期之内连续发生若干个模拟漏电信号进行周期性检测，若仍旧无法检测到模拟漏电信号或者无法驱动MOS管Q2导通，则寿命自测主控芯片U2驱动输出报警信号或者驱动切断电源。

步骤四，模拟漏电控制信号产生同时，U2通过TCON控制端发出控制信号关断脱扣回路MOS管 Q1，保障脱扣器在测试模式周期内不会触发。

步骤五，漏电保护芯片U1接收到模拟漏电信号，驱动脱扣控制元件导通，寿命自测主控芯片U2检测端电压下降则判定漏电检测电路系统正常，寿命自测主控芯片U2撤除模拟漏电信号并恢复正常模式等待下一个时间；寿命自测主控芯片U2若无法检测到模拟漏电信号或者无法驱动MOS管Q2导通，则立即重复多次模拟漏电信号的检测，若仍旧无法检测到模拟漏电信号或者无法驱动MOS管Q2导通，则寿命自测主控芯片U2驱动输出报警信号或者驱动切断电源。

步骤四和步骤五更具体的为：正常上电后，寿命自测主控芯片U2控制管脚6通过FT及串联电阻R2导通三极管Q3在NEU端产生模拟漏电信号并提供给漏电保护芯片U1管脚1进入TEST模式使能信号TESE_EN，漏电保护芯片U1将进入自测试模式，且U2通过测试控制输出端TCON输出信号控制MOSFET Q1，关断MOS管Q1确保在TEST模式下脱扣器不会脱扣。同时，MOS管Q2的漏极端由寿命自测主控芯片U2 的管脚1提供正电压，若漏电检测电路正常工作，漏电保护芯片U1接收到模拟漏电信号，将MOS管Q2导通，寿命自测主控芯片U2管脚 1电压下降并被U2内部电路检测到，则判定漏电检测电路系统正常，寿命自测主控芯片U2自动撤除管脚6输出的模拟漏电信号并恢复正常模式等待下一个自测试周期；反之，若无法检测到模拟漏电信号或者无法驱动MOS管Q2导通，则在连续4个模拟漏电信号检测周期检测，若仍旧无法检测到模拟漏电信号或者无法驱动MOS管Q2导通，则证明漏电保护检测回路或者可控硅驱动回路因器件失效或者回路开/短路，不能正常工作，寿命自测主控芯片U2的管脚5驱动输出报警信号或者驱动切断电源。输出报警脉冲信号周期320ms,占空比为50%。漏电检测电路系统的在线寿命自测试系统可周期性(上电第一次1.25秒开始自检，后2小时/1天/1周周期性自检可选）自动检测关键元件及回路。

本实施例与现有漏电检测电路技术相比，本实施例方法能够在不影响漏电检测电路系统正常在线漏电检测和保护功能前提下，实现自动在线周期性对单相/三相漏电检测电路系统关键器件如漏电保护专用芯片、脱扣控制元件、脱扣器、感应线圈等及各电子元件之间电气回路连接进行自动测试，以确定检测电路或元件是否失效及电路连接关系是否正常，并在检测到异常后自动驱动报警或脱扣器切断电源，整个过程不需要人工干预，使得漏电检测电路装置使用的安全性得到有效保障。

实施例二，一种漏电检测电路周期性测试装置，本实施例与实施例一相比，区别在于，本实施例还包括有一个定时器、第一触发器、第二触发器和一个自检通过灯，MOS管Q2的漏极端还电连接有第一插接口，，MOS管Q2的栅极也电连接有第二插接口，第一插接口与第一触发器第一输入端连接，第二插接口与第一触发器第二输入端连接，定时器的电源端与寿命自测主控芯片U2的电源端连接，定时器的使能端与寿命自测主控芯片U2的控制输出端连接，定时器的输出端与第二触发器的使能端连接，第一触发器的输出端与第二触发器的输入端连接，第二触发器的输出端与自检通过灯连接，其余结构同实施例一。由定时器、第一触发器、第二触发器和一个自检通过灯构成的可拆卸式的自检电路，这个自检电路用于检测寿命自测主控芯片U2本身的电路工作状态，由于寿命自测主控芯片U2的工作状态并不直接影响电路本身，无需实时在线检测，检测周期也很长，所以对寿命自测主控芯片U2的检测可以采用可拆卸的电路器件进行检测，只要在系统上电的同时，插入可拆卸式的自检电路，即可在第一个检测周期的时候检测寿命自测主控芯片U2本身的工作状态，因此，可以手动对多个寿命自测主控芯片U2分别检测。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。