CN113671232B - 一种剩余电流检测装置 - Google Patents

Abstract

本说明书一个或多个实施例提供一种剩余电流检测装置，包括：控制单元，用于在检测时，向状态检测电路提供驱动电压，并发送状态检测控制信号；以及接收状态检测电路的检测电压，根据所述检测电压确定剩余电流传感器的连接状态。本实施例的装置能够实现剩余电流传感器的状态检测，检测结果精确。

Description

一种剩余电流检测装置

技术领域

本说明书一个或多个实施例涉及检测技术领域，尤其涉及一种剩余电流检测装置。

背景技术

剩余电流检测装置是漏电保护器中的关键部件，用于检测系统中的剩余电流等电气参数，当检测的剩余电流超过阈值时，及时报警并执行控制动作，以便消除剩余电流引起的火灾隐患。剩余电流检测装置采集剩余电流传感器的剩余电流信号，对剩余电流信号进行处理以实现剩余电流检测功能。由于剩余电流传感器为无源器件，实际应用中，难以发现其连接状态，一旦剩余电流传感器处于开路或短路状态，将无法检测剩余电流，存在安全隐患。由此，需要具有剩余电流传感器状态检测功能的检测装置，保证检测装置的正常功能。

发明内容

有鉴于此，本说明书一个或多个实施例的目的在于提出一种剩余电流检测装置，以解决剩余电流传感器的状态检测问题。

基于上述目的，本说明书一个或多个实施例提供了一种剩余电流检测装置，包括：

控制单元，用于在检测时，向状态检测电路提供驱动电压，并发送状态检测控制信号；以及接收状态检测电路的检测电压，根据所述检测电压确定剩余电流传感器的连接状态。

可选的，所述状态检测电路包括：三极管，所述控制单元的控制端通过电阻R1与所述三极管的基极相连接，所述控制单元的控制端通过电阻R2与所述三极管的集电极相连接，所述三极管的发射极与采样电阻RS串联，所述采样电阻RS与剩余电流传感器并联。

可选的，所述三极管的集电极通过电阻R4输出所述检测电压；

根据所述检测电压确定剩余电流传感器的连接状态，包括：

响应于所述检测电压等于零且剩余电流信号为零，所述剩余电流传感器短路；

响应于所述检测电压与预设的开路阈值之间的差值小于预设的检测阈值，所述剩余电流传感器开路；

响应于所述差值大于所述检测阈值，同时小于等于所述开路阈值，所述剩余电流传感器正常连接。

可选的，未连接所述剩余电流传感器时的检测电压为所述开路阈值。

可选的，所述装置还包括：

信号采样电路，用于采集剩余电流传感器的剩余电流信号。

可选的，所述装置还包括：

温湿度采样电路，用于采集温湿度传感器的温湿度信号，向所述控制单元发送所述温湿度信号。

可选的，所述装置还包括：

操作控制电路，用于接收所述控制单元的操作控制信号，根据所述操作控制信号，控制继电器动作。

可选的，所述装置还包括：

报警单元，用于接收所述控制单元的报警信号，输出报警信号。

可选的，所述装置还包括：

通信单元，用于将所述检测电压发送至上位机，以及接收所述上位机发送的数据。

可选的，所述装置还包括：

显示单元，用于显示所述连接状态。

从上面所述可以看出，本说明书一个或多个实施例提供的剩余电流检测装置，包括控制单元，用于在检测时，向状态检测电路提供驱动电压，并发送状态检测控制信号；以及接收状态检测电路的检测电压，根据检测电压确定剩余电流传感器的连接状态。本实施例的装置能够实现剩余电流传感器的状态检测，检测结果精确。

附图说明

为了更清楚地说明本说明书一个或多个实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书一个或多个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一些实施例的状态检测电路示意图；

图2为本说明书一个或多个实施例的装置结构框图；

图3为本说明书一个或多个实施例的状态检测电路示意图；

图4为本说明书另一个实施例的装置结构框图。

具体实施方式

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。

需要说明的是，除非另外定义，本说明书一个或多个实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本说明书一个或多个实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

如背景技术所述，剩余电流检测装置需要具备剩余电流传感器的状态检测功能，以避免因剩余电流传感器开路或短路而无法正常检测剩余电流信号的问题。如图1所示，一些方式中，状态检测电路包括开关三级管Q11，其集电极与直流电源VCC相连接，基极与控制单元的控制端相连接，通过开关三级管Q11的导通状态接入控制单元发送的控制信号，由检测端的检测电压VS获得剩余电流传感器的状态。由于直流电源VCC的作用，即使开关三极管Q11未导通，仍然存在漏电流，会影响剩余电流传感器的状态检测精度，存在误判问题。

如图2所示，本说明书一个或多个实施例提供一种剩余电流检测装置，包括：

控制单元，用于在检测时，向状态检测电路提供驱动电压，并发送状态检测控制信号；以及接收状态检测电路的检测电压，根据检测电压确定剩余电流传感器的连接状态。

本实施例的剩余电流检测装置包括控制单元，当检测剩余电流传感器的状态时，一方面向状态检测电路提供状态检测控制信号，另一方面向状态检测电路提供驱动电压，状态检测电路在驱动电压合状态检测控制信号的作用下，输出检测电压，并将检测电压发送给控制单元，由控制单元根据检测电压确定剩余电流传感器处于开路、短路或者正常连接状态。未检测时，状态检测电路不工作，不存在漏电流，因而不会影响检测精度，因而，本实施例的装置能够准确检测剩余电流传感器的连接状态。

一些方式中，可于装置上电启动时检测剩余电流传感器的状态，或者按照预定的时间间隔，定时检测剩余电流传感器的状态，或者在特定的触发条件下启动检测剩余电流传感器的状态等等，以上为示例性说明，本实施例不对检测时机进行具体限定。

如图3所示，一些实施例中，状态检测电路包括包括：三极管Q1，控制单元的控制端通过电阻R1与三极管的基极相连接，控制单元的控制端通过电阻R2与三极管的集电极相连接，三极管的发射极与采样电阻RS串联，采样电阻RS与剩余电流传感器并联。

本实施例中，状态检测电路用于检测剩余电流传感器的连接状态。检测状态电流包括三极管Q1，控制单元的控制端经电阻R1与三极管Q1的基极相连接，检测时，控制单元的状态检测控制信号经控制端发送至状态检测电路。控制单元的控制端经电阻R2与三极管Q1的集电极相连接，检测时，控制单元经控制端向状态检测电路提供驱动电压，这样，在驱动电压和状态检测控制信号的作用下，三极管Q1导通，从控制单元的控制端、电阻R2、三极管Q1、采样电阻RS到接地端形成信号回路，三极管Q1的集电极与电阻R4一端连接，电阻R4另一端作为状态检测电路的检测端输出剩余电流传感器的检测电压VS。

一些方式中，为简化电路结构，检测时，控制单元输出一路高电平信号，该高电平信号输入三极管的基极作为状态检测控制信号，同时输入三极管的集电极作为驱动电压，简化的电路结构能够适用于多路剩余电流传感器的状态检测。

三极管Q1的发射极与采样电阻RS串联，剩余电流传感器与采样电阻RS并联(剩余电流传感器的等效电阻为RL)，采样电阻RS与用于采集剩余电流信号的信号采样电路并联。剩余电流传感器正常连接状态下，信号采样电路采集剩余电流信号，由控制单元根据剩余电流信号的大小进行预警；剩余电流传感器开路或短路等非正常连接状态下，信号采样电路无法正常采集剩余电流信号，当剩余电流较大时无法正常预警并执行相应的保护控制操作，存在安全隐患。

一些方式中，在剩余电流传感器的不同连接状态下，控制单元提供的驱动电压V与检测的检测电压VS之间的关系为：

剩余电流传感器开路时，状态检测电路等效于剩余电流传感器的等效电阻RL未接入电路，检测电压为：

剩余电流传感器短路时，状态检测电路等效于剩余电流传感器的等效电阻RL被旁路到接地端，检测电压为：

VS＝0 (2)

剩余电流传感器正常连接时，状态检测电路等效于剩余电流传感器的等效电阻RL与采样电阻RS并联，检测电压为：

一些实施例中，根据检测电压确定剩余电流传感器的连接状态，包括：

响应于检测电压等于零且剩余电流信号为零，剩余电流传感器短路；

响应于检测电压与预设的开路阈值之间的差值小于预设的检测阈值，剩余电流传感器开路；

响应于检测电压与开路阈值之间的差值大于检测阈值，同时小于等于开路阈值，剩余电流传感器正常连接。

本实施例中，考虑到电路器件存在差异性，按照公式(1)、(3)所示，根据电路器件计算得到的检测电压值判断剩余电流传感器的连接状态，可能存在误差，尤其是当设置多路的状态检测电路分别检测不同的剩余电流传感器时，所获得的各路检测电压有可能存在差异。由此，本实施例中，根据检测电压与电路的相关阈值之间的关系判断连接状态，减小电路器件对检测结果的影响，获得精确的检测结果。具体的，当检测电压为0，而且，信号采样电路采集的剩余电流信号为0时，可直接判断剩余电流传感器短路；当检测电压与开路阈值的差值小于预设的检测阈值时，判断剩余电流传感器开路；当检测电压与开路阈值的大于检测阈值并小于等于开路阈值时，判断剩余电流传感器正常连接。

一些实施例中，未连接剩余电流传感器时的检测电压为开路阈值。

可以在装置校正阶段，不连接剩余电流传感器，将此状态下所获得的检测电压作为开路阈值，也视为校正时的零点电压V0，该零点电压存在一定的回差。利用装置检测剩余电流传感器的状态时，获得检测电压，先计算检测电压与开路阈值之间的差值V'＝V0-VS，将该差值与预设的检测阈值ΔV进行比较，若该差值V'小于检测阈值ΔV，则剩余电流传感器开路；若该差值V'大于检测阈值ΔV，同时小于等于开路阈值V0，则剩余电流传感器正常连接。这样，每次检测时，计算得到本次检测的差值，再进一步判断该差值与检测阈值、开路阈值之间的关系，从而获得检测结果，能够减小电路器件对检测结果的影响，检测结果较为精确。

可选的，检测阈值的设置范围为0-2V。其他方式中，可以根据具体的电路参数进行配置，具体取值及配置方式不做限定。

如图4所示，一些实施例中，剩余电流检测装置还包括：温湿度采样电路，用于采集温湿度传感器的温湿度信号，向控制单元发送所述温湿度信号。本实施例的装置，不仅能够采集剩余电流传感器的剩余电流信号，还可以采集温湿度信号，便于根据剩余电流信号与温湿度信号进行预警。

一些实施例中，剩余电流检测装置还包括：操作控制电路，用于接收控制单元的操作控制信号，根据操作控制信号，控制继电器动作。本实施例的装置，当判断剩余电流信号达到电流阈值时，由控制单元输出操作控制信号，控制继电器动作，对系统执行保护操作，避免火灾影响。

一些实施例中，剩余电流检测装置还包括：报警单元，用于接收控制单元的报警信号，输出报警信号。本实施例的装置，当判断剩余电流信号达到电流阈值时，由控制单元输出报警信号，报警单元发出报警信号，及时提醒。

一些实施例中，剩余电流检测装置还包括：通信单元，用于将检测电压发送至上位机，以及接收上位机发送的数据。本实施例的装置具有通信功能，一方面，可利用通信单元将装置的相关数据(例如，所获得的剩余电流检测信号、温湿度信号，所发出的操作控制信号与报警信号的日志，装置的配置数据等)传输给上位机，另一方面，可接收上位机发送的数据(例如，配置信息，用于启动检测剩余电流传感器状态的触发信号，操作控制信号等等)，便于实现装置的监控与管理。

一些实施例中，剩余电流检测装置还包括：存储单元，用于存储检测电压。本实施例的装置可将装置的相关数据保存于存储单元中。

一些实施例中，剩余电流检测装置还包括：显示单元，用于显示连接状态。本实施例的装置可实时显示剩余电流传感器的连接状态检测结果、剩余电流值、温湿度值、日志信息等。

一些实施方式中，剩余电流检测装置配置16路的信号采样电路，分别采集16个剩余电流传感器的剩余电流信号，信号采样电路可基于电能芯片ATT7022E实现，能够实现较宽的检测范围和较高的检测精度，电路简单，抗干扰性能良好。剩余电流检测装置还配置16路的操作控制电路，能够向16路继电器输出操作控制信号，一个剩余电流传感器对应一个继电器，可根据剩余电流信号的大小控制对应的继电器的操作。装置还配置3路温湿度采样电路，可分别采集3个温湿度传感器的温湿度信号，获得环境温湿度信息。本实施例的剩余电流检测装置可适用于低压交流电源系统、电气消防系统、数据中心交流电源系统等系统中的剩余电流检测，提高系统的火灾预警能力。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本公开的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本说明书一个或多个实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本说明书一个或多个实施例难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(IC)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本说明书一个或多个实施例难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本说明书一个或多个实施例的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本公开的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本说明书一个或多个实施例。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。

尽管已经结合了本公开的具体实施例对本公开进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态RAM(DRAM))可以使用所讨论的实施例。

本说明书一个或多个实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本说明书一个或多个实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种剩余电流检测装置，其特征在于，包括：

控制单元，用于在检测时，向状态检测电路提供驱动电压，并发送状态检测控制信号；以及接收状态检测电路的检测电压，根据所述检测电压确定剩余电流传感器的连接状态；

其中，所述状态检测电路包括：三极管，所述控制单元的控制端通过电阻R1与所述三极管的基极相连接，所述控制单元的控制端通过电阻R2与所述三极管的集电极相连接，所述三极管的发射极与采样电阻RS串联，所述采样电阻RS与剩余电流传感器并联；所述三极管的集电极通过电阻R4输出所述检测电压；

根据所述检测电压确定剩余电流传感器的连接状态，包括：

响应于所述检测电压等于零且剩余电流信号为零，所述剩余电流传感器短路；

响应于所述检测电压与预设的开路阈值之间的差值小于预设的检测阈值，所述剩余电流传感器开路；其中，剩余电流传感器开路状态的检测电压VS表示为：

响应于所述差值大于所述检测阈值，同时小于等于所述开路阈值，所述剩余电流传感器正常连接；其中，剩余电流传感器正常连接状态的检测电压表示为：

式中，V为驱动电压，RL为剩余电流传感器的等效电阻。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

未连接所述剩余电流传感器时的检测电压为所述开路阈值。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：

信号采样电路，用于采集剩余电流传感器的剩余电流信号。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：

温湿度采样电路，用于采集温湿度传感器的温湿度信号，向所述控制单元发送所述温湿度信号。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：

操作控制电路，用于接收所述控制单元的操作控制信号，根据所述操作控制信号，控制继电器动作。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：

报警单元，用于接收所述控制单元的报警信号，输出报警信号。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：

通信单元，用于将所述检测电压发送至上位机，以及接收所述上位机发送的数据。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：

显示单元，用于显示所述连接状态。