电动工具的非接触测电电路制造技术

一种新的直流电动工具的非接触电场检测电路，包含用于侦测带电体的电场信号的探测头，用于优化探测头侦测到的电场信号的高精度信号接收转换电路，用于根据所述高精度信号接收转换电路优化后的信号，计算探测头到环境中高压交流电的距离的信号采集和处理电路，以及根据信号采集和处理电路给出的距离进行声光告警的声光告警电路，该高精度信号接收转换电路包含阻抗匹配电路，回差比较器电路，以及反相器。

Contactless measuring circuit for power tools

Non contact electric field detection circuit is a new tool for detecting the DC electric field, including the head of the charged body signal detection, signal optimization for high precision electric signal detection head detects the receiving circuit, according to the signal of high precision signal receiving conversion circuit after optimization, calculation of probe head to signal acquisition and processing circuit high voltage alternating current environment in the distance, and the acousto-optic alarm according to signal acquisition and processing circuit are the distance of the sound and light alarm circuit, the high precision of signal receiving conversion circuit includes an impedance matching circuit, hysteresis comparator circuit and inverter.

【技术实现步骤摘要】
电动工具的非接触测电电路
本专利技术是关于一种电场检测电路，尤其是一种电动工具上检测环境中高压源的距离远近的检测电路。
技术介绍
在电动工具使用的场合，特别是在隐蔽装有家用交流电线的场合中，使用者的工作不同程度的存在触电危险。现有电动工具无法判别在电源面板、电线中是否存在高压交流电，工具使用者在可能存在高压电风险的情况下直接使用电动工具，加大了触电危险。现有的测电笔等测电装置为单独的工具，并非安装在工作所使用的工具上，对使用者来说，需要携带和操作多个工具，使用不方便。而且一般的非接触式测电装置只能简单的判断是否带电，不能判断测电装置与带电体的距离。
技术实现思路
本专利技术提供了一种新的直流电动工具的非接触电场检测电路，包含用于侦测带电体的电场信号的探测头，用于优化探测头侦测到的电场信号的高精度信号接收转换电路，用于根据所述高精度信号接收转换电路优化后的信号，计算探测头到环境中高压交流电的距离的信号采集和处理电路，以及根据信号采集和处理电路给出的距离进行声光告警的声光告警电路，该高精度信号接收转换电路包含阻抗匹配电路，回差比较器电路，以及反相器。该阻抗匹配电路包含一个电阻和一个电容串联连接，回差比较器电路包含一个反向滞回比较器，反相器为反相放大器。该高精度信号接收和转换电路，优化后的电场信号为一矩形波信号，信号采集和处理电路根据接收到矩形波信号的占空比和/或高电平绝对值计算距离。探测头到高压交流电的距离与占空比呈反比，与高电平绝对值呈反比。附图说明图1为非接触电场检测电路的电路模块图。图2为高精度信号接收转换电路的电路模块图。图3为回差比较器电路处理波形图。图4为信号采集与软件处理电路流程图。具体实施方式为了使本专利技术的特征及所达成的功效有进一步的了解与认识，使用较佳的实施例及与其配合的说明。说明如下：如图1为本专利技术的非接触电场检测电路的电路模块图。该被测体1为环境中的交流高压电，例如电源面板，电线，等电源载体。探测头2位于直流电动工具上，可以安装于直流电动工具的工作头位置，也可安装于直流电动工具的机身侧边，用于侦测被测体1的电场信号。本专利技术中所采集的信号来源于家用的高压交流电，即50/60Hz的正弦波电场。探测头2为特殊金属材料制成的交叉网状接收天线，能灵敏地接收被测体1辐射出的微弱正弦波电场。高精度信号接收转换电路3和信号采集与软件处理电路4，以及声光告警电路5集成于直流电动工具11内部的电路板上，其中声光告警电路5包含一LED灯，以及一蜂鸣器。该LED灯和蜂鸣器位于直流电动工具的表面，使用者容易观察到的位置。高精度信号接收转换电路3接收探测头2接收到的微弱正弦波电场信号，将其进行处理，解决微弱信号的易畸变性后，将得到的方波信号传递给信号采集与软件处理电路4，具体的处理方式下文将详细描述。信号采集与软件处理电路4将得到的方波信号进行中断实时采集、函数拟合计算信号占空比等技术手段来实现相对远近的判别，将得到的探测头2到环境中高压交流电的距离信号传递给声光告警电路5，声光告警电路5通过LED灯的闪烁频率提示距离的远近。探测头2到被测体1的距离越近，LED灯闪烁频率越高，蜂鸣声越急促，以告知使用者已经非常靠近交流高压电，以防触电。下面详细描述测头2接收到的微弱正弦波电场信号是如何被处理，解决其微弱信号的易畸变性的。如图2所示为高精度信号接收转换电路的电路模块图。探测头2检测带环境中的无线电波，采集到正弦波信号，并传递给高精度信号接收转换电路3。高精度信号接收转换电路3中的阻抗匹配电路31使后一级输入阻抗等于前一级输出阻抗，这时传输的效率是最高的，信号能最大功率的传输到后一级。这样被采集的微弱信号传输阻抗降低，信号衰减减少，采集到的正弦波信号最大功率的被传递到回差比较器电路32。回差比较器电路32中包含一个反向滞回比较器，比较电压接反相端，参考电压在同相端，输出与输入构成正反馈。回差比较器电路32将接收到的正弦波信号转换为方波信号。回差比较器电路32的使用避免了接收到的微弱信号在比较点的震荡，使转换后的信号平稳一致。反相器33接收回差比较器电路32输出的方波信号，其中反相器33为一反相放大器，输入端的极性和输出端极性相反。反相器33加大了转换后信号的能量值，即增加了微弱信号的驱动能力，确保信号在被采集时不发生畸变，输出与输入正弦波对应的方波信号。探测头2探测到的微弱正弦波信号，经过高精度信号接收转换电路32的一系列处理后，由正弦波变为方波，且由于巧妙地把回差比较器与反向器结合起来，利用回差比较器在信号采集中防抖特性及反向器的隔离提升信号驱动能力，使信号平滑，稳定，可被计算。如图3所示为回差比较器电路处理波形图。以两个不同幅值的电场信号为例，如g(x)＝6sion(x)与h(x)＝3sion(x)。Vth为比较器的比较阈值，Vb为比较器回落比较值。Vth-Vb为回差值。当两个辐射电场被信号采集电路捕获时，幅值高的信号在t11时刻达到Vth值，幅值低的信号在t21时刻达到Vth值，t11早于t21。而在信号回落时正好相反，即幅值低的信号在t22时刻达到Vb值，幅值高的信号在t12时刻达到Vb值，t22早于t12。如此t1＝t12-t11要大于t2＝t22-t21，即高电平t1的宽度宽，高电平t2的宽度窄。如此形成的矩形波S1与S2占空比D1＝t1/T与D2＝t2/T有如下关系:D1>D2，即形成了信号强的正弦波g(x)幅值高，对应于输出矩形波信号S1占空比大；信号弱的正弦波h(x)幅值低，对应于输出矩形波信号S2占空比小。如此即建立了占空比D大小与信号强/弱的数学模型，离交流高压电越近，电场越强，回差比较器电路处理后的正弦波信号的占空比越大。高精度信号接收转换电路3输出的稳定方波信号被信号采集与软件处理电路4接收后，信号被计算，得到被测体到探测头的距离，然后输出相应的频率信号给声光告警电路。信号采集与软件处理电路4中包含一CPU，该CPU具有外部信号采集，软件处理，自适应报警频率计算等功能。结合图4信号流程图说明信号在该电路中的处理方式。在步骤S0，方波信号输入信号采集与软件处理电路，在步骤S1判断是否有测电按键操作，如有，则在步骤S2采集信号。如无则返回。信号采集与软件处理电路采用中断机制，通过监控信号上升沿/下降沿变化，实时采集外部信号。在步骤S3，CPU判断信号是否存在，如是，则进入步骤S4。如无信号则返回S0。在步骤S4，CPU读取方波信号的高、低电平时间。在步骤S5，CPU通过实时中断us级计时、均值滤波法计算时长，计算出被测体到探测头的距离。具体的，当高精度信号接收转换电路3输出的矩形波信号出现上升沿时，中断程序开始启动计时，计时数值记录在寄存器R1实时滚动，当矩形波出现下降沿时，记录当前寄存器R1值并保存，同时启动下降沿计时计时数值记录在寄存器R2实时滚动，当矩形波出现下一个上升沿时，记录当前寄存器R2值并保存。如此连续记录N个周期，优选的，为5个周期。R1与R2均记录的5个周期的累计值，然后同时清空R1与R2寄存器，进入下一个计时周期。低电平时长为tL，高电平时长为tH，CPU采用均值法计算出信号的高、低电平宽度tH＝R1/N，tL＝R2/N。然后根据tH，tL计算出占空比D＝tH/(t本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直流电动工具的非接触电场检测电路，包含，探测头，用于侦测带电体的电场信号，高精度信号接收转换电路，用于优化探测头侦测到的电场信号，信号采集和处理电路，用于根据所述高精度信号接收转换电路优化后的信号计算探测头到环境中高压交流电的距离，以及声光告警电路，用于根据上述信号采集和处理电路给出的距离进行声光告警，其特征在于，所述高精度信号接收转换电路包含阻抗匹配电路，回差比较器电路，以及反相器。

【技术特征摘要】
1.一种直流电动工具的非接触电场检测电路，包含，探测头，用于侦测带电体的电场信号，高精度信号接收转换电路，用于优化探测头侦测到的电场信号，信号采集和处理电路，用于根据所述高精度信号接收转换电路优化后的信号计算探测头到环境中高压交流电的距离，以及声光告警电路，用于根据上述信号采集和处理电路给出的距离进行声光告警，其特征在于，所述高精度信号接收转换电路包含阻抗匹配电路，回差比较器电路，以及反相器。2.如权利要求1所述的非接触电场检测电路，其特征在于，所述阻抗匹配电路包含一个电阻和一个电容串联连接。3.如权利要求1所述的非接触电场检测电路，其特征在于，所述回差比较器电路包含一个反向滞回比较器...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴南飞，
申请(专利权)人：正阳实业投资有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33