专利名称：一种检测并显示设备或插座接地状态的仪器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种检测并显示设备或插座接地状态的仪器，更具体的说，尤其涉及一种可对被测线路的接地状态进行检测并可测量出接地电阻值大小的检测并显示设备或插座接地状态的仪器。
背景技术：
电气设备保护接地是用电安全的基石。但即使接地极的接地电阻符合要求，并不见得能保证电气设备的接地可靠。特别是写字楼和住宅内的电气设备的接地线，从接地支线、接地干线再到接地极，中间有许多接点，只要有一点连接不可靠或断裂，或者是插座的接地桩头接触不良，都会造成接地不可靠。再如建筑工地的临时用电，由于有临时用电的观点存在，一些工地的保护接地要么接地电阻不合格，要么保护接地电路的连接不可靠，因此不能保证电气设备接地绝对可靠。特别是现在很多的改造项目，对既有的建筑物和接地保护有很多干扰，接地装置的接地电阻每年才复测一次，对接地连接线的检查也很少。另外， 在农村能够正确选择使用保护接地的客户少之又少。而安装了漏电保护器后，许多人对保护接地更不重视了。漏电保护器是一种防止人身触电和防止因漏电而引发相灾的辅助保护装置，但也有不少情况不能保护，而且还有很多原因都可以造成其拒跳，所以漏电保护器并非保命器。因此有必要对保护接地进行经常的测试检查或实时显示其通断状态和阻值的大�。枰郧炕拥乇；ふ庖换⌒源胧越徊教岣弑；そ拥氐目煽啃院腿嗣袢褐谏撇陌踩�。现在保护接地电路状态的显示，多为在相、地之间接一限流电阻，采用LED发光管或是氖泡显示。这些方法主要的功能是显示或判断保护接地电路的通断，而对于接地电阻的大小则不易分辨。而利用其他一些精确的测量仪表如接地电阻测试仪或多功能测试仪进行经常性检测，均有一些不方便之处。如需要打辅助接地棒，或者不能实时显示，或者不能够在线测试等等。因此，用这些仪表进行经常性测试和在线实时显示和测量均不太方便。
发明内容
本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种可对被测线路的接地状态进行检测并可测量出接地电阻值大小的检测并显示设备或插座接地状态的仪器。本发明的检测并显示设备或插座接地状态的仪器，包括与待测电路中的相线、零线和地线相配合的测试接口，测试接口中与待测相线、零线和地线相连接的线路分别为测试相线、测试零线和测试地线；其特别之处在于还包括与测试相线和测试零线选择性连接的开关K1、与测试零线和测试地线选择性连接的开关K2以及检测电路；所述检测电路包括电阻R7和降压变压器串联后接到开关Kl和开关K2上的信号采集电路以及至少一支由电阻和开关相串联后两端分别接到测试相线和测试地线上的测试支路，所述降压变压器的输出端经处理电路处理后连接有显示表头；在测试支路与地线的连接点到测试接口之间的测试地线上串联有可调电阻W1。所述的相线和零线，即分别为火线和中性线。采用本发明的测试仪器在对插座或电气设备进行检测时，用于不能保证相线和中性线的接法一定正确，设置了开关Kl之后，有利于在测试相线和测试零线之间进行转接。与降压变压器相串联的电阻R7起到限流作用，降压变压器用于隔离并耦合出数值较小的电信号，实现对电压和电阻信号的测量，并通过显示表头进行相关数值显示。测试支路配合可调电阻Wl用于仪器的校验。本发明的检测并显示设备或插座接地状态的仪器，还包括用于测试相线、零线和地线状态的相位测试电路，所述相位测试电路包括电阻Rl与发光二极管串联后接到测试相线和测试零线上的相零测试电路、电阻R2与第一氖灯串联后接到测试相线和测试地线上的两端的相地测试电路以及电阻R3与第二氖灯串联后接到测试零线和测试地线上的零地测试电路。发光二极管、第一氖灯和第二氖灯用于状态指示，电阻Rl、R2和R3起到限流作用；根据发光二极管的状态，可判断出相线和零线之间是否有电压存在，根据第一氖灯的状态，可判断出相线和地线之间是否有电压存在；根据第二氖灯的状态，可判断出地线和零线之间是否有电压存在。在使用的过程中，通过结合发光二极管、两氖灯的不同状态，反映出相位不同的状态。本发明的检测并显示设备或插座接地状态的仪器，所述电阻R1、R2和R3的阻值分别为110ΚΩ、220ΚΩ和220ΚΩ。当相位正确时，电阻R1、R2和R3采用上述的电阻值，这就使得流经发光二极管、第一氖灯和第二氖灯的电流分别为2mA、ImA和0mA。若相线和零线反接时，流经发光二极管、第一氖灯和第二氖灯的电流分别为2mA、0mA和1mA。本发明的检测并显示设备或插座接地状态的仪器，所述测试支路包括电阻R4与开关ANl串联后两端接到开关Kl和测试地线上的第一测试支路、电阻R5与开关AN2串联后两端接到开关Kl和测试地线上的第二测试支路以及电阻R6与开关AN3串联后两端接到开关Kl和测试地线上的第三测试支路；所述电阻R4、R5和R6的阻值依次减小。电阻R4、 R5和R6采用不同的电阻值，当相应电路中的开关为闭合状态时，可使得流经相应电路的电流值不同。本发明的检测并显示设备或插座接地状态的仪器，所述电阻R4、R5和R6的阻值分别为19. 1ΚΩ、9. 53ΚΩ和7. ΜΚΩ。电阻R4、R5和R6采用上述的阻值，当相应测试支路中的开关被按下后，流经相应支路中的电流分别为11.5mA、23mA和31mA。电阻R4和电阻 R5所在的测试支路可对接地电阻实现不同精度的测量；在检测接地电阻值时，如果待测电路中设置的漏电保护器的额定漏电动作电流为15mA，那么就通过第一测试支路进行接地电阻值的测量，第二测试支路对漏电保护器进行检测。如果漏电保护器的额定漏电动作电流为30mA，那么就通过第二测试支路进行接地电阻值的测量，且第二测试支路对接地电阻值的测量更加精确；第三测试支路对漏电保护器进行检测。本发明的检测并显示设备或插座接地状态的仪器，所述电阻R7的阻值为150ΚΩ， 所述可调电阻Wl的最大阻值为ΙΩ ；所述降压变压器的输入和输出端的电压分别为220V、 5V。本发明的检测并显示设备或插座接地状态的仪器，所述显示表头所在的回路中设置有用于对显示表头进行标定的可调电阻W2 ；所述显示表头为量程为500μΑ的微安表或量程为200mV的数字电压表。可调电阻W2的最大阻值为IK Ω，可调电阻Wl和W2用于对显示表头所显示的电压和电阻值进行标定，以便实现准确的数值显示。
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本发明的检测并显示设备或插座接地状态的仪器，所述数字电压表的信号输入端与单片机的数据输出端相连接；所述可调电阻W2的阻值为1ΚΩ。采用数值电压表时，其数据的采集和处理通过单片机来实现。本发明的检测并显示设备或插座接地状态的仪器，包括用于对降压变压器的输出信号进行处理的信号处理电路、用于进行控制和数据运算的单片机以及可与单片机进行通信的上位机，所述的信号采集电路与单片机通过A/D转换器相连接。本发明的接地状态检测仪器，可用于对插座和电器设备的接地状态进行检测；也可按原理接线连接到现有的电气设备中，进行实时的接地状态检测，这种情况下还可以用于远动。本发明的检测并显示设备或插座接地状态的仪器，所述测试接口中的测试相线、 测试零线和测试地线接到现有电气设备中的接线板上的相应端子上，所述显示表头安装于现有电气设备的面板上。本发明的有益效果是本发明通过设置用于显示接地电阻、电压示数的显示表头， 以及设置有不同电阻值的测试支路，不仅实现了对被测线路中接地状态和接地电阻值的测量，而且还实现了对漏电保护器工作状态以及线路中有无漏电电流的检测；通过设置可在相线和零线以及转接的开关Kl以及可在零线和地线之间进行转接的开关K2，也可实现对接线顺序有误的线路进行快速测量；本发明通过在相线与零线、零线与地线以及相线与地线之间设置起指示作用的发光二极管和氖灯，实现了对相线、地线和零线的识别，方便了使用。
图1为本发明的测量原理图； 图2为本发明的电路原理图3为设置有上位机的本发明的电路原理图； 图4为本发明设置在现有的电气设备中的原理图。图中1测试接口，2开关Kl，3开关K2，4降压变压器，5显示表头，6可调电阻W2， 7可调电阻Wl，8第一测试支路，9第二测试支路，10第三测试支路，11第一氖灯，12第二氖灯，13信号采集电路，14 A/D转换器，15单片机，16上位机，17熔断器。
具体实施例方式下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。如图1所示，给出了本发明的测量原理图，所示的L、N、PE分别代表相线、零线和地线；设接地电阻、接地导线电阻和接地线之间的连接点的接触电阻分别为Rjd、Rdx和 Rjc, Rz为接地总电抗，并设接地电路中的电流为I，令Rz=(Rjd+Rdx+RjC)；则Vd=V-Ve,即 Vd=V-I*Rz ；其中V为相电压，Vd为相线与地线之间的电压，Ve为插座中PE端子的对地电压，亦即插座的PE线端子的电位。公式Vd= V-I*Rz对于TT、TN-C, TN-S, TN-C-S系统以及单点接地和多点重复接地均是适用的，只不过多点接地时，Rz是并联值而已。不管是那种接线方式，如果接地电阻是合格的，测出的电压Vd应等于220V或接近等于220V，这样就可以通过相电压与相地电压大小的比较来初步判断接地是否合格，但这样的判断仍然是粗略的，不能准确的判断接地电阻值的大小。
如图2所示，给出了本发明的电路原理图，其包括测试接口 1、开关Kl(2)、开关K2 (3 )、降压变压器4、显示表头5、可调电阻W2 (6 )、可调电阻Wl (7 )、第一测试支路8、第二测试支路9、第三测试支路10、第一氖灯11、第二氖灯12 ；所示的测试接口 1与待测的插座或电气设备上的电源线相配合，测试接口 1中设置有分别与待测的相线、零线和地线连接的测试相线、测试零线和测试地线。测试相线上设置有熔断器FU (0. 125Α)，开关Kl (2)与测试相线和测试零线选择性连接，开关Κ2 (3)与测试零线和测试地线选择性连接，电阻R7 与降压变压器4串联后的两端分别接到开关Kl和开关Κ2上，电阻R7的阻值采用150Κ Ω， 以便起到限流作用，降压变压器4采用220V/5V微型电源变压器，降压变压器4输出端的信号经过整流处理后接到显示表头5上，为了便于对显示表头进行标定，其回路中还串联有可调电阻W2(6)。显示表头5可以采用量程为500μΑ的微安表或量程为200mV的数字电压表。第一测试支路8由电阻R4与按钮开关ANl相串联构成，串联后电路的两端接到开关Kl和测试地线上；第二测试支路9由电阻R5与按钮开关AN2相串联构成，串联后电路的两端接到开关Kl和测试地线上；第三测试支路10由电阻R6与按钮开关AN3相串联构成， 串联后电路的两端接到开关Kl和测试地线上。为了使流经第一测试支路8、第二测试支路 9和第三测试支路10中的电流不同，电阻R4、R5和R6的阻值分别为19. 1ΚΩ、9. 53ΚΩ和 7. 15ΚΩ ；这样，流经三个支路的电流分别为11. 5mA、23mA和31mA，以便实现接地电阻大小的测量和对漏电保护器工作性能的测量。待测电路中设置的漏电保护器的额定漏电动作电流为15mA，那么就通过第一测试支路进行接地电阻值的测量，第二测试支路对漏电保护器进行检测。如果漏电保护器的额定漏电动作电流为30mA，那么就通过第二测试支路进行接地电阻值的测量，第三测试支路对漏电保护器进行检测。在测试地线上还设置有可调电阻Wl(7)，用于校验检测仪器是否正常。电阻Rl与发光二极管串联后接到测试相线和测试零线上，构成了相零测试电路；电阻R2与第一氖灯 11串联后接到测试相线和测试地线之间，构成了相地测试电路；电阻R3与第二氖灯12串联后接到测试零线和测试地线之间，构成了零地测试电路。电阻R1、R2和R3的阻值分别为 110ΚΩ、220ΚΩ和220ΚΩ。在使用的过程中，通过结合发光二极管、第一氖灯和第二氖灯的状态，可以判断相线、零线和地线的状态。下面结合图2说明本发明的使用方法，如果对电源插头进行测量，首先将测试接口 1插在AC220V/50HZ的电源插座上并打开电源开关，如果发光二极管LED灯和第一氖灯 11亮，而第二氖灯12不亮，说明相位正常。然后，打开电源开关K 1，再打开K 2，检查显示表头5的电压V是否正常，无异常则将K2转到地线，显示表头5即指示出相线与地线之间的电压V 1。这时通过比较V 1和V的大小就能初步判断接地抗阻是否正常。接地合格时 V 1大于或等于V，反之接地电阻不合格。为进一步试验接地阻抗是否正常，调整可调电阻 Wl (7)到1K，按压AN 1，显示表头5的示数或指针始终显示1 K的电阻值，说明检测回路正常。然后将可调电阻Wl (7)回零，此时再按压开关ANl，如指针不动，说明接地阻抗合格。若指针摆动，则根据指针摆动的大小和读数即可判断出接地阻抗的大小。若漏电保护器的额定漏电动作电流为30m A，可再按压开关A N 2进行试验，以提高精度，进一步核实接地状态。在上述的实验方法中，为了试验漏电和漏电保护器的工作状况，将可调电阻W 1(7)回零，若漏电保护器的额定漏电动作电流为15mA，此时按压开关AN 1 (流经该开关的电流为11. 5mA)，如果漏电保护器不跳闸，说明接地回路不漏电；如果按压开关ANl时漏电保护器跳闸，说明被测电路中存在漏电，此时应查找原因，排除故障；若按动开关AN2 (流经该开关的电流为23mA)，漏电保护器跳闸，说明漏电保护器跳闸回路正常。在漏电保护器的额定漏电动作电流为3 O毫安的情况下，按压开关AN 1(流经该开关的电流为11. 5mA)，如果漏电保护器跳闸，说明线路或设备漏电已接近20mA;按压开关 AN 2 (流经该开关的电流为23mA)，如果漏电保护器跳闸，说明线路有轻微漏电或漏电保护器不准确；这两种情况下都应查找原因，排除故障后再运行。如果按下开关AN2时漏电保护器不跳闸，而按压开关AN3时漏电保护器跳闸，说明线路不存在漏电且漏电保护器工作 ι K 吊。，
在实验的过程中，将测试接口 1插入到插座上之后，如果发光二极管LED灯和第二氖灯亮，说明相线和零接错，此时，将开关K 1反向打开即可；如果发光二极管和两个氖灯均不亮，说明电源没电；如果只有发光二极管LED灯亮，说明缺地线；如果只有第一氖灯亮，说明缺零线；如果只有氖灯2灯亮，说明相线和零线错接且缺零线，或是相地错且缺地线。通过开关Kl和开关K2可分别实现相线与零线之间以及地线与零线之间的转接，进而实现方便测量作用。显示表头5可以选用4位的数字电压表表头，可以进行最大数值为9999的数值显示，运行时将其调整到9000，每降低100个字，接地电阻大约增加25欧姆。精度小于1欧姆。如图3所示，给出了智能型数字电压表和设置有上位机的本发明的电路原理图； 所示的电路中降变压器4的输出信号依次经过信号采集电路13和A/D转换器14的处理后，接到单片机15的输入端口上，信号采集电路13可以采用变送器或霍尔传感器；设置有单片机的本发明可以按照程序进行智能测试并准确的显示接地总阻抗，精度可控制在1 Ω 之内。将开关ANl的5、6接点和开关ΑΝΑ2的7、8接点接在单片机控制的输出继电器的节点上即可。单片机15通过通讯模块实现与上位机16的通信，可实现上位机对本发明设置在现有的电气设备中的接地状态测量过程的远动控制和测量，这种方式对远程集中测量控制方便实用，可实现接地测量的集中化、远动化和自动化。如图4所示，给出了将本发明设置在现有的电气设备中的原理图，此时，测试接口 1就不采用插头的形式，而是将测试相线、测试零线和测试地线直接接到现有电气设备中的接线板上的相应端子上，并将显示面板直接安装于设备的监控面板上，则可实时显示监控设备的接地状态。从而增强了电气设备接地安全性的检测。
权利要求
1.一种检测并显示设备或插座接地状态的仪器，包括与待测电路中的相线、零线和地线相配合的测试接口(1 )，测试接口中与待测相线、零线和地线相连接的线路分别为测试相线、测试零线和测试地线；其特征在于还包括与测试相线和测试零线选择性连接的开关 Kl (2)、与测试零线和测试地线选择性连接的开关K2 (3)以及检测电路；所述检测电路包括电阻R7和降压变压器(4)串联后接到开关Kl和开关K2上的信号采集电路以及至少一支由电阻和开关相串联后两端分别接到测试相线和测试地线上的测试支路，所述降压变压器(4)的输出端经处理电路处理后连接有显示表头(5);在测试支路与地线的连接点到测试接口之间的测试地线上串联有可调电阻Wl (7)。
2.根据权利要求1所述的检测并显示设备或插座接地状态的仪器，其特征在于还包括用于测试相线、零线和地线状态的相位测试电路，所述相位测试电路包括电阻Rl与发光二极管串联后接到测试相线和测试零线上的相零测试电路、电阻R2与第一氖灯(11)串联后接到测试相线和测试地线上的两端的相地测试电路以及电阻R3与第二氖灯(12)串联后接到测试零线和测试地线上的零地测试电路。
3.根据权利要求2所述的检测并显示设备或插座接地状态的仪器，其特征在于所述电阻R1、R2和R3的阻值分别为110ΚΩ、220ΚΩ和220ΚΩ。
4.根据权利要求1或2所述的检测并显示设备或插座接地状态的仪器，其特征在于 所述测试支路包括电阻R4与开关ANl串联后两端接到开关Kl和测试地线上的第一测试支路(8)、电阻R5与开关ΑΝ2串联后两端接到开关Kl和测试地线上的第二测试支路(9)以及电阻R6与开关ΑΝ3串联后两端接到开关Kl和测试地线上的第三测试支路(10)；所述电阻 R4、R5和R6的阻值依次减小。
5.根据权利要求4所述的检测并显示设备或插座接地状态的仪器，其特征在于所述电阻R4、R5和R6的阻值分别为19. 1 ΚΩ、9. 53 ΚΩ和7. 15 ΚΩ。
6.根据权利要求1或2所述的检测并显示设备或插座接地状态的仪器，其特征在于 所述电阻R7的阻值为150ΚΩ，所述可调电阻Wl (7)的最大阻值为ΙΩ ；所述降压变压器 (4)的输入和输出端的电压分别为220V、5V。
7.根据权利要求1或2所述的检测并显示设备或插座接地状态的仪器，其特征在于 所述显示表头(5)所在的回路中设置有用于对显示表头进行标定的可调电阻W2 (6)；所述显示表头(5)为量程为500μΑ的微安表或量程为200mV的数字电压表。
8.根据权利要求7所述的检测并显示设备或插座接地状态的仪器，其特征在于所述数字电压表的信号输入端与单片机的数据输出端相连接；所述可调电阻W2的阻值为1ΚΩ。
9.根据权利要求1或2所述的检测并显示设备或插座接地状态的仪器，其特征在于 包括用于对降压变压器(4)的输出信号进行处理的信号处理电路(1)、用于进行控制和数据运算的单片机(15)以及可与单片机进行通信的上位机(16)，所述的信号采集电路与单片机通过A/D转换器相连接。
10.根据权利要求1所述的检测并显示设备或插座接地状态的仪器，其特征在于所述测试接口(1)中的测试相线、测试零线和测试地线接到现有电气设备中的接线板上的相应端子上，所述显示表头(5 )安装于现有电气设备的面板上。
全文摘要
本发明的检测并显示设备或插座接地状态的仪器，包括测试接口，测试接口中有测试相线、测试零线和测试地线；其特征在于包括与相线和零线选择连接的开关K1、与零线和地线选择连接的开关K2以及检测电路；检测电路包括由电阻和变压器串联组成的信号采集电路以及至少一支由电阻和开关串联组成的测试支路，变压器的输出端经处理电路处理后连接有显示表头；在测试支路与地线的连接点到测试接口之间的测试地线上串联有可调电阻W1。本发明不仅实现了对接地状态和接地电阻值的测量，而且还实现了对漏电保护器工作状态和有无漏电电流的检测。通过发光二极管和氖灯的指示作用，还可实现对相线、地线和零线的识别。
文档编号G01R31/02GK102243286SQ20111012698
公开日2011年11月16日 申请日期2011年5月17日 优先权日2011年5月17日
发明者李英岱 申请人:李英岱
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
