一种微功耗跨步电压报警电路、报警鞋、报警拐杖及腰带的制作方法

本实用新型涉及电气安全技术，尤其是一种微功耗跨步电压报警电路、报警鞋、报警拐杖和腰带。

背景技术：

在高压线、电气设备因故障接地时，电流就会流经大地并向周围扩散，接地点的电位最高，距离接地点越远电位越低，当人员进入这个区域时两脚之间就会存在一个电位差，这个电位差叫跨步电压，跨步电压高到一定程度就会造成触电事故。

最近几年，每年都有因广告牌、灯箱、音乐喷泉、路灯等用电设施漏电导致的触电事故，其中有较多事故涉及跨步电压触电，特别是在雨季等潮湿、涉水的环境中，由跨步电压产生的触电事故更多。国家标准《安全电压》（gb3805—83）规定，干燥环境安全电压为36v，高湿场所为12v，水下作业为6v。人正常行走的步幅一般在60cm--80cm之内，涉水时步幅约50cm，因此要求跨步电压报警电路必须有足够的灵敏度，在干燥环境必须达到36v/80cm（0.45v/cm），在高湿环境下必须达到12v/80cm（0.15v/cm），在涉水环境下必须达到6v/50cm（0.12v/cm），否则不能起到有效警示作用。

如中国公开专利文件cn201220686489.9公开的跨步电压越限报警装置，含有电压检测模块、报警模块和金属触头，电压检测模块的输入端与金属触头连接，金属触头为两个或三个，分别位于鞋垫内不同位置，该方案不需要电源，利用跨步电压产生电源，达到报警值后，能通过扬声器或闪光灯发出警报。该装置虽然能实现跨步电压越限报警，但存在以下不足：金属触头感知到的电压较低时，不足以驱动电路进行工作，灵敏度较低；2、扬声器报警在室外嘈杂的环境中不易被听见、闪光灯报警在室外较高亮度环境的中不足以引起人们注意，警示效果差。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种微功耗跨步电压报警电路、报警鞋、报警拐杖及腰带，用于解决现有技术中跨步电压报警装置灵敏度差、警示效果差的问题。

为了解决上述问题，本实用新型提供一种微功耗跨步电压报警电路，包括两个探测电极和直流电源，第一探测电极与第二探测电极之间依次连接有限流电阻和泄压电阻，所述第二探测电极还与逻辑接地端子相连；所述泄压电阻的两端并联有用于吸收静电的第一电容，所述泄压电阻的两端并联第一二极管，所述第一二极管的正极与所述逻辑接地端子相连，所述第一二极管的负极与所述限流电阻相连；所述第一二极管还连接有用作放大器的三极管，所述三极管为npn型三极管，所述第一二极管的负极与所述三极管的基极相连，所述三极管的发射极与所述逻辑接地端子相连，所述三极管的集电极与场效应的栅极相连，所述场效应管的源极与所述直流电源的正极相连，所述场效应管的漏极连接有报警模块，所述报警模块的另一端与所述逻辑接地端子相连，所述报警模块为振动电机，所述场效应管可控制所述振动电机产生振动作为警示信号。

进一步地，所述场效应管的栅极通过栅压电阻与所述直流电源的正极相连，所述栅压电阻的两端还并联有滤波电容。

进一步地，所述直流电源为纽扣电池。

进一步地，所述微功耗跨步电压报警电路集成布置在pcb电路板上并使用防水胶封装为跨步电压报警电路模块，所述第一探测电极、所述第二探测电极通过导线与所述pcb板连接。

进一步地，所述纽扣电池封装在可拆卸的防水电池盒内。

本实用新型还提供一种微功耗跨步电压报警鞋，鞋底内设有电路板安装腔，所述电路板安装腔内封装有上述微功耗跨步电压报警电路，所述第一探测电极、所述第二探测电极在所述鞋底分别前、后间隔设置并露出所述鞋底可与地面接触。

本实用新型还提供一种微功耗跨步电压报警拐杖，拐杖包括竖杆和位于竖杆上端的手柄，所述竖杆下端设有两个前后分开的支腿，所述手柄内设有电路板安装腔，所述电路板安装腔内封装有上述微功耗跨步电压报警电路，所述第一探测电极、所述第二探测电极分别安装在两个所述支腿内并露出所述支腿可与地面接触。

本实用新型还提供一种微功耗跨步电压报警腰带，该腰带为潜水腰带，腰带本体内封装有用于跨步电压报警的电路板，所述电路板上设有上述微功耗跨步电压报警电路，所述第一探测电极、所述第二探测电极分开设置并分别布置在所述电路板的左右两侧。

本实用新型具有如下有益效果：本申请的微功耗跨步电压报警电路中，限流电阻可防止跨步电压较高时对电路造成损害，第一电容可排除静电干扰提高电压检测的可靠性，第一二极管可对三极管、振动电机进行保护提高电路的可靠性；该电路简单可靠，探测灵敏度高，两探测电极之间的电压达到0.4v时就能正常报警，若两探测电极之间的距离为10cm，其探测灵敏度为0.04v/cm，如果两电极之间的距离增大，灵敏度将进一步提高；报警模块采用振动电机，在两个探测电极之间的电压大于报警值时效应管可控制振动电机产生振动作为警示信号，此种报警方式不受环境光亮和噪音的干扰，能及时地向人体传递警示信号并被可靠地感知，警示效果好。

附图说明

图1为本实用新型实施例的微功耗跨步电压报警电路的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的微功耗跨步电压报警鞋的结构示意图；

图3为本实用新型实施例的微功耗跨步电压报警拐杖的结构示意图；

图4为本实用新型实施例的微功耗跨步电压报警腰带的结构示意图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1所示的本实用新型的微功耗跨步电压报警电路的一个实施例中，包括两个探测电极io1、io2和直流电源vcc端子，第一探测电极io1与第二探测电极io2之间依次连接有限流电阻r3和泄压电阻r2，第二探测电极io2还与逻辑接地端子相连；泄压电阻r2的两端并联有用于吸收静电的第一电容c1，泄压电阻r2的两端并联第一二极管d1，第一二极管d1的正极与逻辑接地端子相连，第一二极管d1的负极与限流电阻r3相连；第一二极管d1还连接有用作放大器的三极管q2，三极管q2为npn型三极管，第一二极管d1的负极与三极管q2的基极相连，三极管q2的发射极与逻辑接地端子相连，三极管q2的集电极与场效应q1的栅极相连，场效应管q1的源极与直流电源的vcc端子相连，场效应管q1的漏极连接有报警模块，所述报警模块的另一端与所述逻辑接地端子相连，报警模块为振动电机m，场效应管q1可控制振动电机m产生振动作为警示信号。本申请的微功耗跨步电压报警电路中，限流电阻可防止跨步电压较高时对电路造成损害，第一电容可排除静电干扰提高电压检测的可靠性，第一二极管可对三极管、振动电机进行保护提高电路的可靠性；该电路简单可靠，探测灵敏度高，两探测电极之间的电压达到0.4v时就能正常报警，若两探测电极之间的距离为10cm，其探测灵敏度为0.04v/cm，如果两电极之间的距离增大，灵敏度将进一步提高；报警模块采用振动电机，在两个探测电极之间的电压大于报警值时效应管可控制振动电机产生振动作为警示信号，此种报警方式不受环境光亮和噪音的干扰，能及时地向人体传递警示信号并被可靠地感知，警示效果好。另外，在微功耗跨步电压报警电路中，通过改变限流电阻、泄压电阻的比值可改变该电路的探测灵敏度，可方便地根据需要进行设计以满足不同场景的应用需求；第一电容、限流电阻、泄压电阻等还构成了延时电路以控制探测电极脱离跨步电压后场效应管的工作时间；能够承受较高的电压，两探测电极感知的电压高达200v时也不会造成电路损坏。

在本申请的一个实施例中，优选地，场效应管q1的栅极通过栅压电阻r4与直流电源的vcc端子相连，栅压电阻r4的两端还并联有滤波电容c2，由此提供场效应管q1的源极、栅极之间的压差，为场效应管q1的栅极提供稳定、可靠的电压。

在本申请的一个实施例中，第一二极管d1选用1n4001，第一电容c1的电容优选0.047μf/400v，滤波电容c2优选0.1μf/400v，限流电阻r3的阻值优选51kω，泄压电阻r2的阻值优选2mω，三极管q2选用pbss4021nt，场效应管q1选用pmv50upe，栅压电阻的阻值优选1mω；优选地，所述直流电源为纽扣电池，输送直流电源的输出电压为3v，具体而言，该报警电路静态功耗低，静态电流不足1na，一枚纽扣电池就可使电路待机工作5年，免去很多更换电池的麻烦。优选地，所述微功耗跨步电压报警电路集成布置在pcb电路板上并使用防水胶封装为跨步电压报警模块，所述第一探测电极、所述第二探测电极通过导线与所述pcb板连接，由此通过将报警电路集成在pcb电路板上并进行封装，可满足不同场景的应用需求。

如图2所示的本实用新型的微功耗跨步电压报警鞋，鞋底10内设有电路板安装腔11，电路板安装腔11内封装有上述微功耗跨步电压报警电路，第一探测电极io1、第二探测电极io2在鞋底10分别前、后间隔设置并露出鞋底可与地面接触,该微功耗跨步电压报警鞋能够在干燥、高湿、涉水环境下使用，不会因涮洗鞋子、涉水而损坏；优选地，鞋内还设有绝缘鞋垫12。

如图3所示的本实用新型的微功耗跨步电压报警拐杖，拐杖包括竖杆20和位于竖杆上端的手柄21，竖杆20下端设有两个前后分开的支腿22，手柄21内设有电路板安装腔23，电路板安装腔23内封装有上述微功耗跨步电压报警电路，第一探测电极io1、第二探测电极io2分别安装在两个支腿22内并露出支腿可与地面接触，该实施例中的报警拐杖，电路结构独特，静态功耗很低，实测静态电流不足1na；设有保护电路，两探测电极感知电压高达200v时，也不会造成电路损坏；设有静电干扰吸收电路，探测电极接触静电时，不会误动作；所需电源电压低，电压低至2.5v也能正常工作；探测电极引入报警电路的电流小，低至0.5微安就能正常驱动报警电路。

如图4所示的本实用新型的微功耗跨步电压报警腰带，该腰带为潜水腰带，腰带本体30内封装有用于跨步电压报警的电路板31，电路板31上设有上述微功耗跨步电压报警电路，第一探测电极io1、第二探测电极io2分开设置并分别布置在电路板31的左右两侧，腰带本体30的两端还分别设有粘扣带32。

本申请上述实施例中的微功耗跨步电压报警电路、报警鞋、报警拐杖和腰带具有以下优点：

1、该电路灵敏度高警示效果好，两探测电极之间的电压达到1v时就能正常报警，若两探测电极之间的距离为10cm，其探测灵敏度为0.10v/cm，如果两电极之间的距离增大，灵敏度将进一步提高。报警模块采用振动电机，此种报警方式不受环境光亮和噪音的干扰，能及时地向人体传递警示信号并被可靠地感知，警示效果好；

2、该电路设工作可靠，设有保护电路和抗干扰电路，整流滤波电路可排除静电干扰提高电压检测的可靠性，限流电阻可防止跨步电压较高时对电路造成损害，稳压二极管用于保护场效应管，即使两探测电极间电压达到200v，也不会造成该电路损坏；

3、能够适用于多种环境，在干燥、高湿、涉水环境下都能正常工作，可满足不同场景的应用需求，不仅可以用于跨步电压报警鞋，还可以用于跨步电压报警拐杖、漏电报警潜水服、漏电报警潜水腰带等。

4、该电路静态功耗极低，电路结构独特，实测静态功耗不足1纳安，一枚纽扣电池，能够供本电路待机5年，免去很多更换电池的麻烦；

5、该电路可根据应用场景需要进行配置。改变限流电阻、泄压电阻的比值可改变该电路的探测灵敏度，可方便地根据需要进行设计以满足不同场景的应用需求。滤波电容、限流电阻、泄压电阻构成延时电路，用以控制探测电极脱离跨步电压后场效应管的工作时间，也即是控制报警模块的工作时长，改变参数可改变警示信号长短；

6、该电路简单成本低，电路成本仅为数元。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。