非接触式电压检测传感器的制作方法

本实用新型涉及电路设备电压检测技术领域，尤其涉及一种非接触式电压检测传感器。

背景技术：

当今电力系统，包括市电、高压电力电缆，地铁用电，电机用电等，用户难以实时了解电缆以及各类电器的工作状态。而现有的接触式测量仪器设备又难以接入高压电网，从而增加了监测难度。

现有非接触式万用表，可以不接触设备探测设备或电缆中是否有高压交流电，但只能探测是否有交流电，并不能检测出电压的波形以及谐波。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了解决上述问题，提供一种非接触式电压检测传感器，不用接触电网及设备，即可输出电压波形数据。

参见附图1,结型场效应管的在栅极输入或感应电压后，当漏极施加的电压小于3.5v左右时，n沟道未被夹断，形成线性的可变电阻区。此时，结型场效应管相当于一个可变电阻，根据栅极输入的电压，输出对应的电流，将栅极电压信号转变为电流信号。

参见附图2,利用上述原理，栅极上位于可变电场中时，在漏极施加2.0v左右电压时，在漏极与源极之间产生电流，通过电阻，产生可变电压，这个输出电压与栅极感应的电压波形一致，信号处理单元对波形处理后，形成传感器的输出信号，提供给后续系统使用。

本实用新型采取的技术方案是：

一种非接触式电压检测传感器，其特征是，包括结型场效应管、电源单元和信号处理单元，所述结型场效应管的栅极感应空间电场，所述电源单元连接至结型场效应管的源极，所述结型场效应管的漏极连接至信号处理单元，所述电源单元提供给结型场效应管的源极电压小于3.5v，所述结型场效应管的漏极输出电流或电压与栅极感应的电场呈线性对应，所述信号处理单元接收漏极电流或电压信号进行处理输出。

进一步，信号处理单元包括ad转换模块、通信模块，所述ad转换模块将漏极电流或电压信号转换成数字信号，由通信模块输出所述数字信号。

进一步，所述ad转换模块为arm或51单片机，所述通信单元为rs485总线或can总线。

进一步，所述结型场效应管为2n7002或3dj6型，所述结型场效应管的源极施加的电压小于2.0v。

进一步，所述非接触式电压检测传感器包括屏蔽外壳，所述结型场效应管、电源单元和信号处理单元均设置在所述屏蔽外壳内，所述屏蔽外壳接地。

进一步，所述结型场效应管的栅极连接探针，所述探针的端部伸出或接近屏蔽外壳的端部的开口处。

进一步，所述结型场效应管与信号处理单元共地。

进一步，所述电源单元通过双绞线连接外接直流电源。

进一步，所述ad转换模块内存储传感器的id标识。

进一步，所述屏蔽外壳为圆形金属管状结构，所述探针端部位于屏蔽外壳的前端的开口处，所述屏蔽外壳后端设置信号处理单元以及电源单元的连接口。

本实用新型的有益效果是：

（1）不必接触或接入电力电缆和设备，探测出设备电缆的电压波形，谐波等物理量；

（2）整体封装在管状金属壳内，体积小，安装方便；

（3）原理简单，成本低，效果好。

附图说明

附图1是结型场效应管的漏极输出特性曲线图；

附图2是本实用新型的原理图；

附图3是本实用新型的模块化结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型非接触式电压检测传感器的具体实施方式作详细说明。

参见附图3，非接触式电压检测传感器包括结型场效应管3、电源单元6和信号处理单元8，结型场效应管3的栅极感应空间电场，电源单元6连接至结型场效应管3的源极，结型场效应管3的漏极连接至信号处理单元8，电源单元6提供给结型场效应管3的源极电压小于3.5v，结型场效应管3的漏极输出电流或电压与栅极感应的电场呈线性对应，信号处理单元8接收漏极电流信号进行处理输出。

结型场效应管3为2n7002或3dj6型管，结型场效应管3的源极施加的电压小于2.0v。电源单元6通过电源管理芯片实现电源分配和功率控制，电源芯片型号ncv5501dt33。通过双绞线外接12v直流电，为结型场效应管3和信号处理单元8模块提供稳定电压。

信号处理单元8包括ad转换模块4、通信模块5，ad转换模块4将漏极电流或电压信号转换成数字信号，由通信模块5输出数字信号。ad转换模块4为arm或51单片机，如arm芯片stm32f030f4p6。通信单元为rs485总线或can总线，如rs485总线的芯片为adm2587e。电源单元6和通信模块5通过接口7连接至外部处理单元和电源。电源单元6与外部电源的连接通过双绞线，减少对电路的干扰。

传感器外设有屏蔽外壳1。屏蔽外壳1为圆形金属管状结构，结型场效应管3、电源单元6和信号处理单元8均设置在屏蔽外壳1内，屏蔽外壳1接地。结型场效应管3的栅极连接探针2，探针2的端部伸出或接近屏蔽外壳1的端部的开口处。结型场效应管3与信号处理单元8共地。

本实用新型的工作原理过程如下：

将通信模块5的接口7接上显示设备或分析设备，比如电脑或示波器，电源单元6连接到12v直流电，将屏蔽外壳1和信号处理单元8接地。ad转换模块4的单片机给传感器固定一个id标识。

将传感器有探针2的一端靠近待测电压的电缆或设备，由于电缆周边存在电势场，探针2感应到电势后将电势信号发送至结型场效应管3的栅极，在漏极输出与电势场波形相对应的电流或电压。在ad转换模块4将电流或电压信号转换为数字信号后，由通信模块5输出至显示设备，同时将输出信号与ad转换模块4的单片机固定的id标识对应，便于记录、存储。

以电机检测为例，将传感器安装于电机附近靠近线圈的位置，实时记录电机工作时线圈电压波形，将波形保持至数据库，并进行分析，将传感器检测的波形与正常波形对比，当波形出现异常时，及时报警。并可根据储存的历史波形数据，分析电机工作状态，预测电机故障可能，及时更换或维修，保证生产工作的正常进行。

为确保检测数据的准确性，可同时通过多个传感器对同一设备进行检测，通过每个传感器的id标识区分电压波形数据记录，使检测更加准确。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。