一种基于PCB的非接触式验电器制造技术

本发明专利技术公开一种基于PCB的非接触式验电器，包括测量传感器、模拟信号滤波处理模块、AD采样模块、控制模块。本发明专利技术通过测量带电设备周围空间环境发生变化的物理量来间接验证设备是否带电。备是否带电。备是否带电。

【技术实现步骤摘要】
一种基于PCB的非接触式验电器


[0001]本专利技术涉及验电器领域，具体是一种基于PCB的非接触式验电器。

技术介绍

[0002]验电器是电力行业中常见的安全工具，其中传统验电器均需要采用接触的方式才可以验电，而采用电磁感应原理的非接触式验电器尚未在电力行业中得到应用。非接触式验电器主要采用一些电场传感器来感应或测量线路工作电压，从而对线路是否有电进行判断。电场传感器作为非接触式验电器的关键部件，目前主要有旋叶式、谐振式、光纤式及传统的盒式、平板式、球式等结构。
[0003]三维电场监测的传感器探测头采用旋叶结构对轴向和径向电场进行测量，随着叶片的转动，转子上会产生出感应电荷，通过测量此感应电流来达到对电场强度的测量。这种传感器的缺点是需要大电池容量的支撑，连续工作时间较短。
[0004]以压电原理为基础的谐振式电压传感器，结构简单，适合于恶劣天气下的大地场的测量，采用差分式输出信号，有效的提高了抗干扰性。但是由于精度不是很高，只能用于精确要求不高的场合。光纤式电场传感器体积较大，不便于携带，且价格昂贵，一个普通的光学探头往往数万元以上。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种基于PCB的非接触式验电器，包括测量传感器、模拟信号滤波处理模块、AD采样模块、控制模块。
[0006]所述测量传感器包括PCB板和测量电容。
[0007]所述PCB板的上表面和下表面覆铜，作为测量电容两极。
[0008]所述PCB板与测量电容并联。
[0009]所述测量传感器监测验电导线的电压模拟信号，并传输至模拟信号滤波处理模块。
[0010]所述模拟信号滤波处理模块对电压模拟信号进行处理，并传输至AD采样模块。
[0011]所述AD采样模块将处理后的电压模拟信号转换为电压数字信号，并传输至控制模块。
[0012]所述控制模块对电压数字信号进行验电识别，得到验电结果。
[0013]进一步，所述PCB板与测量电容并联，从而在导线和大地之间形成分压电容，用于测量导线电压并进行验电
[0014]进一步，PCB板上表面覆铜的表面积S＝LW，电荷面密度为σ(t)。L、W为PCB板上表面的长和宽。
[0015]进一步，PCB板上表面产生的电荷量Q(t)如下所示：
[0016]Q(t)＝∫σ(t)dS
ꢀꢀꢀ
(1)
[0017]电荷量Q(t)与向非接触式验电器外加电场E(t)的关系如下：
[0018]Q(t)＝μE(t)
ꢀꢀꢀ
(2)
[0019]式中，μ是常数。
[0020]电荷量Q(t)在测量电容上产生的感应电压U
C
如下所示：
[0021]U
C
＝Q(t)/C
M
ꢀꢀꢀ
(3)
[0022]式中，C
M
为测量电容的电容值。
[0023]进一步，外加电场与感应电压的关系如下所示：
[0024]U
C
＝μE(t)/C
M
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(4)
[0025]进一步，所述模拟信号滤波处理模块对电压模拟信号进行处理的方法包括滤波、放大。
[0026]进一步，所述控制模块对电压数字信号进行验电识别的步骤包括：
[0027]1)所述控制模块判断电压数字信号是否为0，若是，则验电结果为无电，否则，进入步骤2)。
[0028]2)所述控制模块判断电压数字信号是否超出正常电压范围，若是，则验电结果为有电且电压异常，否则，验电结果为有电且电压正常。所述正常电压范围预先存储在控制模块中。
[0029]进一步，还包括显示报警模块。
[0030]当验电结果为异常时，所述控制模块向显示报警模块传输报警信号，令显示报警模块报警。
[0031]进一步，还包括人机交互模块。
[0032]所述人机交互模块包括显示界面和蜂鸣器指示灯。
[0033]所述显示界面用于显示验电导线编号、验电结果、时间。
[0034]所述蜂鸣器指示灯通过不同颜色的指示灯表示不同验电结果。
[0035]本专利技术的技术效果是毋庸置疑的，本专利技术通过测量带电设备周围空间环境发生变化的物理量来间接验证设备是否带电。
附图说明
[0036]图1为PCB验电器结构示意图I；
[0037]图2为PCB验电器结构示意图II；
[0038]图3为电磁感应PCB非接触验电器使用场景；
[0039]图4为验电器硬件电路总体框图；
[0040]图5为滤波放大电路图；
[0041]图6为滤波电路频幅响应；
[0042]图7为实验室测试平台；
[0043]图8为高压电源电压波形和验电器测量波形。
具体实施方式
[0044]下面结合实施例对本专利技术作进一步说明，但不应该理解为本专利技术上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本专利技术上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本专利技术的保护范围内。
[0045]实施例1：
[0046]参见图1至图8，一种基于PCB的非接触式验电器，包括测量传感器、模拟信号滤波处理模块、AD采样模块、控制模块。
[0047]所述测量传感器包括PCB板和测量电容。
[0048]所述PCB板的上表面和下表面覆铜，作为测量电容两极。
[0049]所述PCB板与测量电容并联。
[0050]所述测量传感器监测验电导线的电压模拟信号，并传输至模拟信号滤波处理模块。
[0051]所述模拟信号滤波处理模块对电压模拟信号进行处理，并传输至AD采样模块。
[0052]所述AD采样模块将处理后的电压模拟信号转换为电压数字信号，并传输至控制模块。
[0053]所述控制模块对电压数字信号进行验电识别，得到验电结果。
[0054]所述PCB板与测量电容并联，从而在导线和大地之间形成分压电容，用于测量导线电压并进行验电
[0055]PCB板上表面覆铜的表面积S＝LW，电荷面密度为σ(t)。L、W为PCB板上表面的长和宽。
[0056]PCB板上表面产生的电荷量Q(t)如下所示：
[0057]Q(t)＝∫σ(t)dS
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(1)
[0058]电荷量Q(t)与向非接触式验电器外加电场E(t)的关系如下：
[0059]Q(t)＝μE(t)
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(2)
[0060]式中，μ是常数。
[0061]电荷量Q(t)在测量电容上产生的感应电压U
C
如下所示：
[0062]U
C
＝Q(t)/C
M
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(3)
[0063]式中，C
M
为测量电容的电容值。
[0064]外加电场本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于PCB的非接触式验电器，其特征在于：包括测量传感器、模拟信号滤波处理模块、所述AD采样模块、控制模块。所述测量传感器包括PCB板和测量电容；所述PCB板的上表面和下表面覆铜，作为测量电容两极；所述PCB板与测量电容并联；所述测量传感器监测验电导线的电压模拟信号，并传输至模拟信号滤波处理模块；所述模拟信号滤波处理模块对电压模拟信号进行处理，并传输至AD采样模块；所述AD采样模块将处理后的电压模拟信号转换为电压数字信号，并传输至控制模块；所述控制模块对电压数字信号进行验电识别，得到验电结果。2.根据权利要求1所述的一种基于PCB的非接触式验电器，其特征在于：所述PCB板与测量电容并联，从而在导线和大地之间形成分压电容，用于测量导线电压并进行验电。3.根据权利要求1所述的一种基于PCB的非接触式验电器，其特征在于：PCB板上表面覆铜的表面积S＝LW，电荷面密度为σ(t)；L、W为PCB板上表面的长和宽。4.根据权利要求1所述的一种基于PCB的非接触式验电器，其特征在于：PCB板上表面产生的电荷量Q(t)如下所示：Q(t)＝∫σ(t)dS
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(1)电荷量Q(t)与向非接触式验电器外加电场E(t)的关系如下：Q(t)＝μE(t)
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(2)式中，μ是常数。电荷量Q(t)在测量电容上产生的感应电压U
C
如下所示：U
C
＝Q(t...

【专利技术属性】
技术研发人员：董守龙，姚陈果，余亮，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：