專利名稱：一種數(shù)字漏電保護(hù)器測(cè)試儀及測(cè)試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電器檢測(cè)裝置，特別地涉及一種檢測(cè)漏電保護(hù)器裝置是否合格的數(shù)字漏電測(cè)試儀及測(cè)試方法。
背景技術(shù)：
漏電保護(hù)器廣泛應(yīng)用于工業(yè)和家庭中，用來保護(hù)操作人員的人生安全，當(dāng)設(shè)備產(chǎn)生漏電流或人員觸電，達(dá)到漏電保護(hù)器所規(guī)定的閾值時(shí)，漏電保護(hù)器就會(huì)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)自動(dòng)斷開電源，因此精確檢測(cè)漏電保護(hù)器的漏電流動(dòng)作閾值是至關(guān)重要的?，F(xiàn)在是市面上的漏電保護(hù)檢測(cè)裝置大多是采用分段產(chǎn)生漏電流的方式來檢測(cè)漏電保護(hù)器，而不能在一定范圍內(nèi)連續(xù)、精確地調(diào)節(jié)漏電流，然而不同的漏電保護(hù)器的動(dòng)作閾值是不同的，使現(xiàn)有漏電保護(hù)器檢測(cè)裝置的使用范圍受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種能連續(xù)調(diào)節(jié)且能在一定范圍內(nèi)精確產(chǎn)生漏電流的數(shù)字漏電保護(hù)器測(cè)試儀，從而達(dá)到全面檢測(cè)漏電保護(hù)器的目的。為了解決該問題，本發(fā)明是通過以下方案解決的提供一種數(shù)字漏電保護(hù)器測(cè)試儀，包括電源接入端；還包括η個(gè)并聯(lián)于電源接入端的電阻，這些電阻的阻值構(gòu)成一個(gè)以1/2為公比的等比數(shù)列，即滿足如下關(guān)系=Rtl = RjR1 =R/2，R2 = R/22，……，Rlri = R/2"-1 ；并且在每個(gè)電阻所在的支路中，均串聯(lián)有一個(gè)可控的雙向電子開關(guān)用于控制該電阻是否接入電路；還有一個(gè)與單片機(jī)相連的驅(qū)動(dòng)電路，該驅(qū)動(dòng)電路連接至每個(gè)支路中的雙向電子開關(guān)，分別對(duì)其實(shí)現(xiàn)控制。作為一種改進(jìn)，還包括一個(gè)與被測(cè)漏電保護(hù)器并聯(lián)的電壓傳感器，電壓傳感器、調(diào)理電路、AD采樣電路和單片機(jī)依次連接。作為一種改進(jìn)，單片機(jī)還與指示燈相連。作為一種改進(jìn)，單片機(jī)還與上位機(jī)相連。更進(jìn)一步地，本發(fā)明還提供了一種基于前述數(shù)字漏電保護(hù)器測(cè)試儀的測(cè)試方法， 包括以下步驟(1)由上位機(jī)向單片機(jī)發(fā)送所要求的漏電流指令；(2)單片機(jī)收到漏電流指令后，由漏電保護(hù)器所處的電網(wǎng)電壓值V獲取雙向電子開關(guān)Si的狀態(tài)設(shè)定參數(shù)，并根據(jù)該參數(shù)設(shè)置單片機(jī)的I/O 口狀態(tài)設(shè)所需要的漏電流為I。ut (A)，記# = _，將N表示為η位的二進(jìn)制數(shù)N = kV··
Iv1，其中bi的取值為0或1，則雙向電子開關(guān)Si的狀態(tài)以下述方式確定當(dāng)、=1時(shí)，Si閉合，而當(dāng)、=0時(shí)，Si斷開；所述η為所用電阻個(gè)數(shù)，i =0,1,L n-1 ；(3)在驅(qū)動(dòng)電路的配合下，與單片機(jī)I/O 口相對(duì)應(yīng)的雙向電子開關(guān)自動(dòng)閉合，該雙向電子開關(guān)所在支路的電阻接入到主電路中產(chǎn)生所需要的漏電流；與此同時(shí)，單片機(jī)啟動(dòng)一個(gè)定時(shí)電路，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)根據(jù)電壓傳感器檢測(cè)到的電壓是否為零，從而判斷漏電保護(hù)器是否已將電路斷開。作為一種改進(jìn)，還包括根據(jù)電壓傳感器檢測(cè)到的電壓情況，改變指示燈置位情況以提示檢測(cè)結(jié)果。作為一種改進(jìn)，還包括將測(cè)試結(jié)果通過單片機(jī)上傳到上位機(jī)的步驟。本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明能夠連續(xù)、精確地控制產(chǎn)生的漏電流，且控制的精度只取決于最大的電阻值，并且可以根據(jù)電壓的變化在線調(diào)整開關(guān)的狀態(tài)，從而調(diào)整接入電阻的阻值，達(dá)到穩(wěn)定電
流的目的；其次，控制方法很簡單，只需要根據(jù)# = _，將N表示為二進(jìn)制數(shù)，設(shè)置單片機(jī)
相應(yīng)的IO 口就可以了 ；再次，主電路極其簡單，所需的僅為電阻，因此十分穩(wěn)定、可靠。


圖1是本發(fā)明用在單相漏電保護(hù)器時(shí)的原理示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的核心思想是提出了一個(gè)“權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)”，所有支路的電阻是并聯(lián)的，在每個(gè)支路中都有一個(gè)雙向電子開關(guān)控制其是否接入電路中，并且這些電阻的阻值滿足關(guān)系 R0 = R，R1 = R/2，R2 = R/22，......，Rlri = R/2n_10本發(fā)明中，用Dk = 1表示開關(guān)&閉合，Dk = 0表示開關(guān)&斷開，則每個(gè)
VW2"—1V
支路的電流可以表示為I0=Dj^，I1=D1^-，……，I“ =ZV1^7L，總電流
RRR
γ -ι
/ = /0+/,+--- + /^=-^ ^，其中1 = 0，1，2···η-1。由此可見，每改變一個(gè)開關(guān)的狀態(tài)，
Λ k=0
總電流的改變量為I，此即為電流的步進(jìn)值，而當(dāng)所有開關(guān)均閉合時(shí)，亦即Dk = 1時(shí)獲得最 K
大電流，該最大值為/ = 2"‘。綜上所訴，電流的精度取決于最大電阻R0的取值R，而電流
的取值范圍取決于電阻的個(gè)數(shù)n，根據(jù)所需要產(chǎn)生漏電流的范圍和精度，就可以獲得所需要的參數(shù)R和n，并留有一定的余量。假設(shè)所需要的漏電流為I。ut(A)，記# = ■^，將N表示為n(n為所用電阻個(gè)數(shù))位
的二進(jìn)制數(shù)N = Ktvblri (其中bi的取值為0或1)，則開關(guān)Si的狀態(tài)可以通過這樣很容易的確定當(dāng)、=1時(shí)，Si閉合，而當(dāng)bi = 0時(shí)，Si斷開。所述i = 0，1，L Π-1。為了獲得最大的精度，所有的電阻均采用溫度特性穩(wěn)定的精密電阻，電阻的功率應(yīng)根據(jù)所不同的使用場(chǎng)合選擇不同的功率等級(jí)。對(duì)于非標(biāo)準(zhǔn)的電阻值，可以采用可調(diào)電阻或幾個(gè)電阻串聯(lián)和并聯(lián)的方法獲得。對(duì)于較大功率阻值的電阻，還應(yīng)考慮加風(fēng)扇進(jìn)行散熱。實(shí)際中，電網(wǎng)的電壓是會(huì)改變的，為了獲得準(zhǔn)確的電網(wǎng)電壓，從而達(dá)到更高的電流精度，本發(fā)明中設(shè)有Hall電壓傳感器，其輸出電壓(或電流)經(jīng)過調(diào)理電路后，變換到采樣電路的要求范圍，再經(jīng)過AD采樣后變?yōu)閿?shù)字信號(hào)送入單片機(jī)。這里，AD采樣器可以采用外部AD，亦可以使用單片機(jī)自帶的AD采樣器。對(duì)于電壓較低的場(chǎng)合，雙向電子開關(guān)可以采用繼電器，電壓較大時(shí)可以采用雙向晶閘或其他可控電力開關(guān)器件的反向并聯(lián)。上位機(jī)用于設(shè)定所需要的電流值，然后通過通信電路將設(shè)定值發(fā)送到單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)此電流值和采樣的電壓值確定所需要閉合的開關(guān)。指示燈用來指示漏電保護(hù)器的合格與否，此結(jié)果也將通過單片機(jī)上傳到上位機(jī)。下面，參考附圖和實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。作為一種具體的實(shí)現(xiàn)方式，本實(shí)施方式選電阻的個(gè)數(shù)η = 14，最大電阻的阻值為 4Μ Ω，即 R0 = 4Μ Ω，R1 = 2Μ Ω，& = IM Ω , R3 = 500Κ Ω，R4 = 8250Κ Ω , R5 = 125Κ Ω , R6 = 62. 5ΚΩ，R7 = 31. 3Μ Ω , R8 = 15. 6Κ Ω , R9 = 7. 8Κ Ω , R10 = 3. 9ΚΩ , R11 = 1. 96ΚΩ，R12 =
220V
976 Ω, R13 = 488 Ω，當(dāng)電網(wǎng)電壓為220V是，漏電流的步進(jìn)精度為^^ = 0.055wJ，因此，
4ΜΩ
270V
可以把漏電流看做是連續(xù)調(diào)節(jié)的，而漏電流的最大值為Y4X777^ = WlmA，因此其范圍為
4ΜΩ
0 901mA。當(dāng)按圖1連接好線路以后，由上位機(jī)向單片機(jī)發(fā)送所要求的漏電流指令，單片機(jī)
收到該指令后，根據(jù)所測(cè)得的電網(wǎng)電壓值，按照公式# = _計(jì)算出N的值，然后將其轉(zhuǎn)換
為相應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)，并根據(jù)該數(shù)值置位對(duì)應(yīng)的I/O 口，在驅(qū)動(dòng)電路的配合下，相應(yīng)的開關(guān)就會(huì)自動(dòng)閉合，該開關(guān)所在支路的電路就接入到主電路中，這樣就產(chǎn)生了所需要的漏電流，與此同時(shí)單片機(jī)啟動(dòng)一個(gè)定時(shí)電路，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)根據(jù)電壓傳感器檢測(cè)到的電壓是否為零，從而判斷漏電保護(hù)器是否已將電路斷開。如果漏電保護(hù)器在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)斷開電路，那么電壓傳感器檢測(cè)回來的電壓值為0，說明該漏電保護(hù)器合格，將指示燈置位綠色表示之； 如果在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，漏電保護(hù)沒有斷開電路，那么電壓傳感器檢測(cè)回來的電壓值為電網(wǎng)電壓(220V左右)，說明漏電保護(hù)不合格，并以紅色表示之，同時(shí)測(cè)試結(jié)果也將通過單片機(jī)上傳到上位機(jī)。最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本發(fā)明的具體實(shí)施例。顯然，本發(fā)明不限于以上實(shí)施例，還可以有許多變形。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本發(fā)明公開的內(nèi)容直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字漏電保護(hù)器測(cè)試儀，包括電源接入端，其特征在于還包括η個(gè)并聯(lián)于電源接入端的電阻，這些電阻的阻值構(gòu)成一個(gè)以1/2為公比的等比數(shù)列，即滿足如下關(guān)系=Rtl = R，R1 = R/2，R2 = R/22，……，Rlri =家1 ；并且在每個(gè)電阻所在的支路中，均串聯(lián)有一個(gè)可控的雙向電子開關(guān)用于控制該電阻是否接入電路；還有一個(gè)與單片機(jī)相連的驅(qū)動(dòng)電路， 該驅(qū)動(dòng)電路分別控制每個(gè)支路中的雙向電子開關(guān)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字漏電保護(hù)器測(cè)試儀，其特征在于，還包括一個(gè)與被測(cè)漏電保護(hù)器并聯(lián)的電壓傳感器，電壓傳感器、調(diào)理電路、AD采樣電路和單片機(jī)依次連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的數(shù)字漏電保護(hù)器測(cè)試儀，其特征在于，單片機(jī)還與指示燈相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的數(shù)字漏電保護(hù)器測(cè)試儀，其特征在于，單片機(jī)還與上位機(jī)相連。
5.一種基于權(quán)利要求1所述數(shù)字漏電保護(hù)器測(cè)試儀的測(cè)試方法，包括以下步驟(1)由上位機(jī)向單片機(jī)發(fā)送所要求的漏電流指令；(2)單片機(jī)收到漏電流指令后，由漏電保護(hù)器所處的電網(wǎng)電壓值V獲取雙向電子開關(guān) Si的狀態(tài)設(shè)定參數(shù)，并根據(jù)該參數(shù)設(shè)置單片機(jī)的I/O 口狀態(tài)設(shè)所需要的漏電流為I。ut (A)，記# = _，將N表示為η位的二進(jìn)制數(shù)N = bA··· V1，其中h的取值為0或1 ；則雙向電子開關(guān)Si的狀態(tài)以下述方式確定當(dāng)h = 1時(shí)，Si閉合， 而當(dāng)bi = 0時(shí)，Si斷開；所述η為所用電阻個(gè)數(shù)，i =0,1,L n-1 ；(3)在驅(qū)動(dòng)電路的配合下，與單片機(jī)I/O口相對(duì)應(yīng)的雙向電子開關(guān)自動(dòng)閉合，該雙向電子開關(guān)所在支路的電阻接入到主電路中產(chǎn)生所需要的漏電流；與此同時(shí)，單片機(jī)啟動(dòng)一個(gè)定時(shí)電路，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)根據(jù)電壓傳感器檢測(cè)到的電壓是否為零，從而判斷漏電保護(hù)器是否已將電路斷開。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)試方法，其特征在于，還包括根據(jù)電壓傳感器檢測(cè)到的電壓情況，改變指示燈置位情況以提示檢測(cè)結(jié)果。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)試方法，其特征在于，還包括將測(cè)試結(jié)果通過單片機(jī)上傳到上位機(jī)的步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及電器檢測(cè)裝置，旨在提供一種數(shù)字漏電保護(hù)器測(cè)試儀及測(cè)試方法。該測(cè)試儀包括電源接入端和n個(gè)并聯(lián)于電源接入端的電阻，這些電阻的阻值構(gòu)成一個(gè)以1/2為公比的等比數(shù)列，即滿足如下關(guān)系R0＝R，R1＝R/2，R2＝R/22，……，Rn-1＝R/2n-1；并且在每個(gè)電阻所在的支路中，均串聯(lián)有一個(gè)可控的雙向電子開關(guān)用于控制該電阻是否接入電路；還有一個(gè)與單片機(jī)相連的驅(qū)動(dòng)電路，該驅(qū)動(dòng)電路分別控制每個(gè)支路中的雙向電子開關(guān)。本發(fā)明能夠連續(xù)、精確地控制產(chǎn)生的漏電流，且控制的精度只取決于最大的電阻值，并且可以根據(jù)電壓的變化在線調(diào)整開關(guān)的狀態(tài)，從而調(diào)整接入電阻的阻值，達(dá)到穩(wěn)定電流的目的；其次，控制方法很簡單；再次，主電路極其簡單，所需的僅為電阻，因此十分穩(wěn)定、可靠。
文檔編號(hào)G01R31/00GK102435894SQ20111036222
公開日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月15日
發(fā)明者楊歡, 湯浩, 胡龍軍, 趙榮祥 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)