專利名稱：一種檢測并顯示設備或插座接地狀態(tài)的儀器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種檢測并顯示設備或插座接地狀態(tài)的儀器，更具體的說，尤其涉及一種可對被測線路的接地狀態(tài)進行檢測并可測量出接地電阻值大小的檢測并顯示設備或插座接地狀態(tài)的儀器。
背景技術：
電氣設備保護接地是用電安全的基石。但即使接地極的接地電阻符合要求，并不見得能保證電氣設備的接地可靠。特別是寫字樓和住宅內的電氣設備的接地線，從接地支線、接地干線再到接地極，中間有許多接點，只要有一點連接不可靠或斷裂，或者是插座的接地樁頭接觸不良，都會造成接地不可靠。再如建筑工地的臨時用電，由于有臨時用電的觀點存在，一些工地的保護接地要么接地電阻不合格，要么保護接地電路的連接不可靠，因此不能保證電氣設備接地絕對可靠。特別是現在很多的改造項目，對既有的建筑物和接地保護有很多干擾，接地裝置的接地電阻每年才復測一次，對接地連接線的檢查也很少。另外， 在農村能夠正確選擇使用保護接地的客戶少之又少。而安裝了漏電保護器后，許多人對保護接地更不重視了。漏電保護器是一種防止人身觸電和防止因漏電而引發(fā)相災的輔助保護裝置，但也有不少情況不能保護，而且還有很多原因都可以造成其拒跳，所以漏電保護器并非保命器。因此有必要對保護接地進行經常的測試檢查或實時顯示其通斷狀態(tài)和阻值的大小，借以強化接地保護這一基礎性措施，以進一步提高保護接地的可靠性和人民群眾生命財產的安全。現在保護接地電路狀態(tài)的顯示，多為在相、地之間接一限流電阻，采用LED發(fā)光管或是氖泡顯示。這些方法主要的功能是顯示或判斷保護接地電路的通斷，而對于接地電阻的大小則不易分辨。而利用其他一些精確的測量儀表如接地電阻測試儀或多功能測試儀進行經常性檢測，均有一些不方便之處。如需要打輔助接地棒，或者不能實時顯示，或者不能夠在線測試等等。因此，用這些儀表進行經常性測試和在線實時顯示和測量均不太方便。

發(fā)明內容
本發(fā)明為了克服上述技術問題的缺點，提供了一種可對被測線路的接地狀態(tài)進行檢測并可測量出接地電阻值大小的檢測并顯示設備或插座接地狀態(tài)的儀器。本發(fā)明的檢測并顯示設備或插座接地狀態(tài)的儀器，包括與待測電路中的相線、零線和地線相配合的測試接口，測試接口中與待測相線、零線和地線相連接的線路分別為測試相線、測試零線和測試地線；其特別之處在于還包括與測試相線和測試零線選擇性連接的開關K1、與測試零線和測試地線選擇性連接的開關K2以及檢測電路；所述檢測電路包括電阻R7和降壓變壓器串聯后接到開關Kl和開關K2上的信號采集電路以及至少一支由電阻和開關相串聯后兩端分別接到測試相線和測試地線上的測試支路，所述降壓變壓器的輸出端經處理電路處理后連接有顯示表頭；在測試支路與地線的連接點到測試接口之間的測試地線上串聯有可調電阻W1。所述的相線和零線，即分別為火線和中性線。采用本發(fā)明的測試儀器在對插座或電氣設備進行檢測時，用于不能保證相線和中性線的接法一定正確，設置了開關Kl之后，有利于在測試相線和測試零線之間進行轉接。與降壓變壓器相串聯的電阻R7起到限流作用，降壓變壓器用于隔離并耦合出數值較小的電信號，實現對電壓和電阻信號的測量，并通過顯示表頭進行相關數值顯示。測試支路配合可調電阻Wl用于儀器的校驗。本發(fā)明的檢測并顯示設備或插座接地狀態(tài)的儀器，還包括用于測試相線、零線和地線狀態(tài)的相位測試電路，所述相位測試電路包括電阻Rl與發(fā)光二極管串聯后接到測試相線和測試零線上的相零測試電路、電阻R2與第一氖燈串聯后接到測試相線和測試地線上的兩端的相地測試電路以及電阻R3與第二氖燈串聯后接到測試零線和測試地線上的零地測試電路。發(fā)光二極管、第一氖燈和第二氖燈用于狀態(tài)指示，電阻Rl、R2和R3起到限流作用；根據發(fā)光二極管的狀態(tài)，可判斷出相線和零線之間是否有電壓存在，根據第一氖燈的狀態(tài)，可判斷出相線和地線之間是否有電壓存在；根據第二氖燈的狀態(tài)，可判斷出地線和零線之間是否有電壓存在。在使用的過程中，通過結合發(fā)光二極管、兩氖燈的不同狀態(tài)，反映出相位不同的狀態(tài)。本發(fā)明的檢測并顯示設備或插座接地狀態(tài)的儀器，所述電阻R1、R2和R3的阻值分別為110ΚΩ、220ΚΩ和220ΚΩ。當相位正確時，電阻R1、R2和R3采用上述的電阻值，這就使得流經發(fā)光二極管、第一氖燈和第二氖燈的電流分別為2mA、ImA和0mA。若相線和零線反接時，流經發(fā)光二極管、第一氖燈和第二氖燈的電流分別為2mA、0mA和1mA。本發(fā)明的檢測并顯示設備或插座接地狀態(tài)的儀器，所述測試支路包括電阻R4與開關ANl串聯后兩端接到開關Kl和測試地線上的第一測試支路、電阻R5與開關AN2串聯后兩端接到開關Kl和測試地線上的第二測試支路以及電阻R6與開關AN3串聯后兩端接到開關Kl和測試地線上的第三測試支路；所述電阻R4、R5和R6的阻值依次減小。電阻R4、 R5和R6采用不同的電阻值，當相應電路中的開關為閉合狀態(tài)時，可使得流經相應電路的電流值不同。本發(fā)明的檢測并顯示設備或插座接地狀態(tài)的儀器，所述電阻R4、R5和R6的阻值分別為19. 1ΚΩ、9. 53ΚΩ和7. ΜΚΩ。電阻R4、R5和R6采用上述的阻值，當相應測試支路中的開關被按下后，流經相應支路中的電流分別為11.5mA、23mA和31mA。電阻R4和電阻 R5所在的測試支路可對接地電阻實現不同精度的測量；在檢測接地電阻值時，如果待測電路中設置的漏電保護器的額定漏電動作電流為15mA，那么就通過第一測試支路進行接地電阻值的測量，第二測試支路對漏電保護器進行檢測。如果漏電保護器的額定漏電動作電流為30mA，那么就通過第二測試支路進行接地電阻值的測量，且第二測試支路對接地電阻值的測量更加精確；第三測試支路對漏電保護器進行檢測。本發(fā)明的檢測并顯示設備或插座接地狀態(tài)的儀器，所述電阻R7的阻值為150ΚΩ， 所述可調電阻Wl的最大阻值為ΙΩ ；所述降壓變壓器的輸入和輸出端的電壓分別為220V、 5V。本發(fā)明的檢測并顯示設備或插座接地狀態(tài)的儀器，所述顯示表頭所在的回路中設置有用于對顯示表頭進行標定的可調電阻W2 ；所述顯示表頭為量程為500μΑ的微安表或量程為200mV的數字電壓表?？烧{電阻W2的最大阻值為IK Ω，可調電阻Wl和W2用于對顯示表頭所顯示的電壓和電阻值進行標定，以便實現準確的數值顯示。
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本發(fā)明的檢測并顯示設備或插座接地狀態(tài)的儀器，所述數字電壓表的信號輸入端與單片機的數據輸出端相連接；所述可調電阻W2的阻值為1ΚΩ。采用數值電壓表時，其數據的采集和處理通過單片機來實現。本發(fā)明的檢測并顯示設備或插座接地狀態(tài)的儀器，包括用于對降壓變壓器的輸出信號進行處理的信號處理電路、用于進行控制和數據運算的單片機以及可與單片機進行通信的上位機，所述的信號采集電路與單片機通過A/D轉換器相連接。本發(fā)明的接地狀態(tài)檢測儀器，可用于對插座和電器設備的接地狀態(tài)進行檢測；也可按原理接線連接到現有的電氣設備中，進行實時的接地狀態(tài)檢測，這種情況下還可以用于遠動。本發(fā)明的檢測并顯示設備或插座接地狀態(tài)的儀器，所述測試接口中的測試相線、 測試零線和測試地線接到現有電氣設備中的接線板上的相應端子上，所述顯示表頭安裝于現有電氣設備的面板上。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明通過設置用于顯示接地電阻、電壓示數的顯示表頭， 以及設置有不同電阻值的測試支路，不僅實現了對被測線路中接地狀態(tài)和接地電阻值的測量，而且還實現了對漏電保護器工作狀態(tài)以及線路中有無漏電電流的檢測；通過設置可在相線和零線以及轉接的開關Kl以及可在零線和地線之間進行轉接的開關K2，也可實現對接線順序有誤的線路進行快速測量；本發(fā)明通過在相線與零線、零線與地線以及相線與地線之間設置起指示作用的發(fā)光二極管和氖燈，實現了對相線、地線和零線的識別，方便了使用。


圖1為本發(fā)明的測量原理圖； 圖2為本發(fā)明的電路原理圖3為設置有上位機的本發(fā)明的電路原理圖； 圖4為本發(fā)明設置在現有的電氣設備中的原理圖。圖中1測試接口，2開關Kl，3開關K2，4降壓變壓器，5顯示表頭，6可調電阻W2， 7可調電阻Wl，8第一測試支路，9第二測試支路，10第三測試支路，11第一氖燈，12第二氖燈，13信號采集電路，14 A/D轉換器，15單片機，16上位機，17熔斷器。
具體實施例方式下面結合附圖與實施例對本發(fā)明作進一步說明。如圖1所示，給出了本發(fā)明的測量原理圖，所示的L、N、PE分別代表相線、零線和地線；設接地電阻、接地導線電阻和接地線之間的連接點的接觸電阻分別為Rjd、Rdx和 Rjc, Rz為接地總電抗，并設接地電路中的電流為I，令Rz=(Rjd+Rdx+RjC)；則Vd=V-Ve,即 Vd=V-I*Rz ；其中V為相電壓，Vd為相線與地線之間的電壓，Ve為插座中PE端子的對地電壓，亦即插座的PE線端子的電位。公式Vd= V-I*Rz對于TT、TN-C, TN-S, TN-C-S系統(tǒng)以及單點接地和多點重復接地均是適用的，只不過多點接地時，Rz是并聯值而已。不管是那種接線方式，如果接地電阻是合格的，測出的電壓Vd應等于220V或接近等于220V，這樣就可以通過相電壓與相地電壓大小的比較來初步判斷接地是否合格，但這樣的判斷仍然是粗略的，不能準確的判斷接地電阻值的大小。
如圖2所示，給出了本發(fā)明的電路原理圖，其包括測試接口 1、開關Kl(2)、開關K2 (3 )、降壓變壓器4、顯示表頭5、可調電阻W2 (6 )、可調電阻Wl (7 )、第一測試支路8、第二測試支路9、第三測試支路10、第一氖燈11、第二氖燈12 ；所示的測試接口 1與待測的插座或電氣設備上的電源線相配合，測試接口 1中設置有分別與待測的相線、零線和地線連接的測試相線、測試零線和測試地線。測試相線上設置有熔斷器FU (0. 125Α)，開關Kl (2)與測試相線和測試零線選擇性連接，開關Κ2 (3)與測試零線和測試地線選擇性連接，電阻R7 與降壓變壓器4串聯后的兩端分別接到開關Kl和開關Κ2上，電阻R7的阻值采用150Κ Ω， 以便起到限流作用，降壓變壓器4采用220V/5V微型電源變壓器，降壓變壓器4輸出端的信號經過整流處理后接到顯示表頭5上，為了便于對顯示表頭進行標定，其回路中還串聯有可調電阻W2(6)。顯示表頭5可以采用量程為500μΑ的微安表或量程為200mV的數字電壓表。第一測試支路8由電阻R4與按鈕開關ANl相串聯構成，串聯后電路的兩端接到開關Kl和測試地線上；第二測試支路9由電阻R5與按鈕開關AN2相串聯構成，串聯后電路的兩端接到開關Kl和測試地線上；第三測試支路10由電阻R6與按鈕開關AN3相串聯構成， 串聯后電路的兩端接到開關Kl和測試地線上。為了使流經第一測試支路8、第二測試支路 9和第三測試支路10中的電流不同，電阻R4、R5和R6的阻值分別為19. 1ΚΩ、9. 53ΚΩ和 7. 15ΚΩ ；這樣，流經三個支路的電流分別為11. 5mA、23mA和31mA，以便實現接地電阻大小的測量和對漏電保護器工作性能的測量。待測電路中設置的漏電保護器的額定漏電動作電流為15mA，那么就通過第一測試支路進行接地電阻值的測量，第二測試支路對漏電保護器進行檢測。如果漏電保護器的額定漏電動作電流為30mA，那么就通過第二測試支路進行接地電阻值的測量，第三測試支路對漏電保護器進行檢測。在測試地線上還設置有可調電阻Wl(7)，用于校驗檢測儀器是否正常。電阻Rl與發(fā)光二極管串聯后接到測試相線和測試零線上，構成了相零測試電路；電阻R2與第一氖燈 11串聯后接到測試相線和測試地線之間，構成了相地測試電路；電阻R3與第二氖燈12串聯后接到測試零線和測試地線之間，構成了零地測試電路。電阻R1、R2和R3的阻值分別為 110ΚΩ、220ΚΩ和220ΚΩ。在使用的過程中，通過結合發(fā)光二極管、第一氖燈和第二氖燈的狀態(tài)，可以判斷相線、零線和地線的狀態(tài)。下面結合圖2說明本發(fā)明的使用方法，如果對電源插頭進行測量，首先將測試接口 1插在AC220V/50HZ的電源插座上并打開電源開關，如果發(fā)光二極管LED燈和第一氖燈 11亮，而第二氖燈12不亮，說明相位正常。然后，打開電源開關K 1，再打開K 2，檢查顯示表頭5的電壓V是否正常，無異常則將K2轉到地線，顯示表頭5即指示出相線與地線之間的電壓V 1。這時通過比較V 1和V的大小就能初步判斷接地抗阻是否正常。接地合格時 V 1大于或等于V，反之接地電阻不合格。為進一步試驗接地阻抗是否正常，調整可調電阻 Wl (7)到1K，按壓AN 1，顯示表頭5的示數或指針始終顯示1 K的電阻值，說明檢測回路正常。然后將可調電阻Wl (7)回零，此時再按壓開關ANl，如指針不動，說明接地阻抗合格。若指針擺動，則根據指針擺動的大小和讀數即可判斷出接地阻抗的大小。若漏電保護器的額定漏電動作電流為30m A，可再按壓開關A N 2進行試驗，以提高精度，進一步核實接地狀態(tài)。在上述的實驗方法中，為了試驗漏電和漏電保護器的工作狀況，將可調電阻W 1(7)回零，若漏電保護器的額定漏電動作電流為15mA，此時按壓開關AN 1 (流經該開關的電流為11. 5mA)，如果漏電保護器不跳閘，說明接地回路不漏電；如果按壓開關ANl時漏電保護器跳閘，說明被測電路中存在漏電，此時應查找原因，排除故障；若按動開關AN2 (流經該開關的電流為23mA)，漏電保護器跳閘，說明漏電保護器跳閘回路正常。在漏電保護器的額定漏電動作電流為3 O毫安的情況下，按壓開關AN 1(流經該開關的電流為11. 5mA)，如果漏電保護器跳閘，說明線路或設備漏電已接近20mA;按壓開關 AN 2 (流經該開關的電流為23mA)，如果漏電保護器跳閘，說明線路有輕微漏電或漏電保護器不準確；這兩種情況下都應查找原因，排除故障后再運行。如果按下開關AN2時漏電保護器不跳閘，而按壓開關AN3時漏電保護器跳閘，說明線路不存在漏電且漏電保護器工作 ι K 吊。，
在實驗的過程中，將測試接口 1插入到插座上之后，如果發(fā)光二極管LED燈和第二氖燈亮，說明相線和零接錯，此時，將開關K 1反向打開即可；如果發(fā)光二極管和兩個氖燈均不亮，說明電源沒電；如果只有發(fā)光二極管LED燈亮，說明缺地線；如果只有第一氖燈亮，說明缺零線；如果只有氖燈2燈亮，說明相線和零線錯接且缺零線，或是相地錯且缺地線。通過開關Kl和開關K2可分別實現相線與零線之間以及地線與零線之間的轉接，進而實現方便測量作用。顯示表頭5可以選用4位的數字電壓表表頭，可以進行最大數值為9999的數值顯示，運行時將其調整到9000，每降低100個字，接地電阻大約增加25歐姆。精度小于1歐姆。如圖3所示，給出了智能型數字電壓表和設置有上位機的本發(fā)明的電路原理圖； 所示的電路中降變壓器4的輸出信號依次經過信號采集電路13和A/D轉換器14的處理后，接到單片機15的輸入端口上，信號采集電路13可以采用變送器或霍爾傳感器；設置有單片機的本發(fā)明可以按照程序進行智能測試并準確的顯示接地總阻抗，精度可控制在1 Ω 之內。將開關ANl的5、6接點和開關ΑΝΑ2的7、8接點接在單片機控制的輸出繼電器的節(jié)點上即可。單片機15通過通訊模塊實現與上位機16的通信，可實現上位機對本發(fā)明設置在現有的電氣設備中的接地狀態(tài)測量過程的遠動控制和測量，這種方式對遠程集中測量控制方便實用，可實現接地測量的集中化、遠動化和自動化。如圖4所示，給出了將本發(fā)明設置在現有的電氣設備中的原理圖，此時，測試接口 1就不采用插頭的形式，而是將測試相線、測試零線和測試地線直接接到現有電氣設備中的接線板上的相應端子上，并將顯示面板直接安裝于設備的監(jiān)控面板上，則可實時顯示監(jiān)控設備的接地狀態(tài)。從而增強了電氣設備接地安全性的檢測。
權利要求
1.一種檢測并顯示設備或插座接地狀態(tài)的儀器，包括與待測電路中的相線、零線和地線相配合的測試接口(1 )，測試接口中與待測相線、零線和地線相連接的線路分別為測試相線、測試零線和測試地線；其特征在于還包括與測試相線和測試零線選擇性連接的開關 Kl (2)、與測試零線和測試地線選擇性連接的開關K2 (3)以及檢測電路；所述檢測電路包括電阻R7和降壓變壓器(4)串聯后接到開關Kl和開關K2上的信號采集電路以及至少一支由電阻和開關相串聯后兩端分別接到測試相線和測試地線上的測試支路，所述降壓變壓器(4)的輸出端經處理電路處理后連接有顯示表頭(5);在測試支路與地線的連接點到測試接口之間的測試地線上串聯有可調電阻Wl (7)。
2.根據權利要求1所述的檢測并顯示設備或插座接地狀態(tài)的儀器，其特征在于還包括用于測試相線、零線和地線狀態(tài)的相位測試電路，所述相位測試電路包括電阻Rl與發(fā)光二極管串聯后接到測試相線和測試零線上的相零測試電路、電阻R2與第一氖燈(11)串聯后接到測試相線和測試地線上的兩端的相地測試電路以及電阻R3與第二氖燈(12)串聯后接到測試零線和測試地線上的零地測試電路。
3.根據權利要求2所述的檢測并顯示設備或插座接地狀態(tài)的儀器，其特征在于所述電阻R1、R2和R3的阻值分別為110ΚΩ、220ΚΩ和220ΚΩ。
4.根據權利要求1或2所述的檢測并顯示設備或插座接地狀態(tài)的儀器，其特征在于 所述測試支路包括電阻R4與開關ANl串聯后兩端接到開關Kl和測試地線上的第一測試支路(8)、電阻R5與開關ΑΝ2串聯后兩端接到開關Kl和測試地線上的第二測試支路(9)以及電阻R6與開關ΑΝ3串聯后兩端接到開關Kl和測試地線上的第三測試支路(10)；所述電阻 R4、R5和R6的阻值依次減小。
5.根據權利要求4所述的檢測并顯示設備或插座接地狀態(tài)的儀器，其特征在于所述電阻R4、R5和R6的阻值分別為19. 1 ΚΩ、9. 53 ΚΩ和7. 15 ΚΩ。
6.根據權利要求1或2所述的檢測并顯示設備或插座接地狀態(tài)的儀器，其特征在于 所述電阻R7的阻值為150ΚΩ，所述可調電阻Wl (7)的最大阻值為ΙΩ ；所述降壓變壓器 (4)的輸入和輸出端的電壓分別為220V、5V。
7.根據權利要求1或2所述的檢測并顯示設備或插座接地狀態(tài)的儀器，其特征在于 所述顯示表頭(5)所在的回路中設置有用于對顯示表頭進行標定的可調電阻W2 (6)；所述顯示表頭(5)為量程為500μΑ的微安表或量程為200mV的數字電壓表。
8.根據權利要求7所述的檢測并顯示設備或插座接地狀態(tài)的儀器，其特征在于所述數字電壓表的信號輸入端與單片機的數據輸出端相連接；所述可調電阻W2的阻值為1ΚΩ。
9.根據權利要求1或2所述的檢測并顯示設備或插座接地狀態(tài)的儀器，其特征在于 包括用于對降壓變壓器(4)的輸出信號進行處理的信號處理電路(1)、用于進行控制和數據運算的單片機(15)以及可與單片機進行通信的上位機(16)，所述的信號采集電路與單片機通過A/D轉換器相連接。
10.根據權利要求1所述的檢測并顯示設備或插座接地狀態(tài)的儀器，其特征在于所述測試接口(1)中的測試相線、測試零線和測試地線接到現有電氣設備中的接線板上的相應端子上，所述顯示表頭(5 )安裝于現有電氣設備的面板上。
全文摘要
本發(fā)明的檢測并顯示設備或插座接地狀態(tài)的儀器，包括測試接口，測試接口中有測試相線、測試零線和測試地線；其特征在于包括與相線和零線選擇連接的開關K1、與零線和地線選擇連接的開關K2以及檢測電路；檢測電路包括由電阻和變壓器串聯組成的信號采集電路以及至少一支由電阻和開關串聯組成的測試支路，變壓器的輸出端經處理電路處理后連接有顯示表頭；在測試支路與地線的連接點到測試接口之間的測試地線上串聯有可調電阻W1。本發(fā)明不僅實現了對接地狀態(tài)和接地電阻值的測量，而且還實現了對漏電保護器工作狀態(tài)和有無漏電電流的檢測。通過發(fā)光二極管和氖燈的指示作用，還可實現對相線、地線和零線的識別。
文檔編號G01R31/02GK102243286SQ20111012698
公開日2011年11月16日 申請日期2011年5月17日 優(yōu)先權日2011年5月17日
發(fā)明者李英岱 申請人:李英岱