一种绝缘用具沿面检测装置的硬件电路的制作方法

本发明涉及一种硬件电路，尤其涉及一种绝缘用具沿面检测装置的硬件电路。

背景技术：

绝缘安全用具是指用来防止工作人员直接触电的用具。绝缘安全用具分为基本绝缘安全用具和辅助绝缘安全用具两类。基本绝缘安全用具：用具本身的绝缘足以抵御工作电压的用具。（可以接触带电体）基本绝缘安全用具的绝缘强度应能够长期承受工作电压，并且在该电压等级的系统产生内部过电压时，确保操作人员的人身安全。可直接与带电体接触。对于直接与带电体接触的操作，应使用基本绝缘安全用具。高压设备的基本绝缘安全用具有：绝缘杆、绝缘棒、绝缘夹钳和高压验电器；低压设备的基本绝缘安全用具有：低压试电笔、绝缘手套及带绝缘柄的工具；辅助绝缘安全用具：用具本身的绝缘不足以抵御工作电压的用具。（不可以接触带电体）辅助绝缘安全用具指其绝缘强度不能长时间承受电气设备或线路的工作电压，或不能抵御系统中过电压对操作人员人身安全侵害的绝缘用具。只能强化基本绝缘安全用具的保护作用，即防止接触电压、跨步电压以及电弧灼伤对操作人员的危害。辅助安全用具是配合基本绝缘安全用具使用的，辅助绝缘安全用具不能直接接触高压设备的带电导体。

随着社会经济的发展，国内对于供电可靠性的要求越来越高。配电线路带电作业能够在带电的情况下，进行抢修、维护等一系列特殊作业的特点，正好能够满足提高电网供电可靠性的要求。因此，未来采取带电作业的工作方式将越来越多。能够给作业人员提供安全保障的绝缘用具则是必不可少的作业工具。所以，对于绝缘用具的安全性检测也是一项重要的工作。

技术实现要素：

本发明的目的是针对带电作业中安全防护的重要性，设计了一种绝缘用具沿面检测装置的硬件电路。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

绝缘用具沿面检测装置的硬件电路由12V直流稳压源、SG3525、高压产生电路、报警电路等部分构成。在高压产生部分，SG3525产生的PWM波通过控制场效应管的开通与关断间接产生一个0~12V的PWM波，并通过调节SG3525的补偿信号输入端的电压大小来改变PWM波的脉宽，使高压包产生一个2.5 kV的直流输出。再将2.5kV电压通过电阻分压后输入给误差放大器形成一个反馈回路，从而达到稳压的目的。

所述的高压产生电路以SG3525为核心。SG3525是一种单片集成PWM 控制芯片，由于其性能优良、功能齐全和通用性强而受到广泛的应用。

所述的报警电路部分，一边将2.5kV通过基准电阻，另一边将2.5kV通过绝缘垫。分压后将两者接到LM358的一个运放上，通过电压比较的方法来判断绝缘垫是否存在缺陷。如果存在缺陷则触发报警电路。

本发明的有益效果是：

本文提出了一种绝缘用具沿面检测装置的硬件电路设计方案。整体电路由高压产生电路和报警电路两部分所组成。文中对这两部分电路分别进行了详细的设计研究，对电路进行了仿真和实物两方面的实验。实验结果从另一方面也验证了本文中所提出的设计方案的正确性。该设计不但结构简单、方便调试，而且通过高压包输出电压的反馈提高了电路的稳定性，获得了良好的效果。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是系统原理框图。

图2是高压产生电路。

图3是报警电路。

具体实施方式

如图1所示，绝缘用具沿面检测装置的硬件电路由12V直流稳压源、SG3525、高压产生电路、报警电路等部分构成。在高压产生部分，SG3525产生的PWM波通过控制场效应管的开通与关断间接产生一个0~12V的PWM波，并通过调节SG3525的补偿信号输入端的电压大小来改变PWM波的脉宽，使高压包产生一个2.5 kV的直流输出。再将2.5kV电压通过电阻分压后输入给误差放大器形成一个反馈回路，从而达到稳压的目的。

如图2所示，高压产生电路以SG3525为核心。SG3525是一种单片集成PWM控制芯片，由于其性能优良、功能齐全和通用性强而受到广泛的应用。SG3525内有锯齿波振荡器，5脚是振荡器电容端、6脚是振荡器电阻端、7脚是振荡器放电端。5脚与7脚之间外接一个电阻D，构成放电回路。通过5脚、6 脚、7 脚外接的电容T与电阻T可以轻松地对振荡频率进行调节。其中T是电位器5，通过调节5可以做到输出PWM波的频率可调。其振荡频率的公式可以表示为：通过调节电阻9的大小，可以改变9脚补偿端的电压大小，使14脚脉冲输出端输出的PWM波占空比产生变化。由于11脚、14脚两个脉冲输出端具有180°相位差的对应关系。所以输出的PWM 波的占空比可以在0~50%调节。用输出的PWM波来驱动MOSFET管IRF730的开通与关断。在IRF730处于导通状态时，J1的两端将会产生12V电压；处于关断状态时，J1两端电压则为0。所以J1两端也会对应产生一个0~12 V的矩形波。选择规格合适的高压包，将J1 与高压包的输入相连，根据J1 的矩形波的脉宽的宽度，高压包能够输出一定范围内的直流高压。不断调节9的阻值，直到调出2.5 kV的直流电压。将采样到的2.5kV电压通过电阻1和2分压，再经过3限流后，反馈到SG3525的1脚上。此时，误差放大器的反相输入端的输入电压为：由于1的阻值远大于2，在这里电压近似为：。同理16脚的基准电压经电阻分压与误差放大器的同相输入端相连，此时两端电压相等。若某一时刻2.5kV的反馈电压升高，则误差放大器的反相输入端电压将会随着电压的波动而升高，从而输出的PWM波的脉宽宽度变窄；反之，当反馈电压低于2.5kV时，输出的PWM 波的脉宽宽度将会变宽。通过反馈，SG3525芯片能够自动调节输出PWM 波的脉宽宽度，最终达到维持输出2.5kV电压稳定的目的，所以该高压产生电路具有调压和稳压两大特点。

如图3所示，J2两端是一对电极，负责对绝缘垫进行沿面放电。2.5kV一路经过基准电阻A，另一路经过J2，分别接到LM358同一个运放的负端(2脚)与正端(3脚)，形成一个电压比较器。当绝缘垫没有缺陷的时候，它的阻值将大于等于基准阻值，则负端的对地电压会大于正端的对地电压，1脚输电压为0，右边的电路处于不导通的状态。当绝缘垫出现缺陷的时候，它的阻值将小于基准阻值，则负端的对地电压小于正端对地电压，1脚输出电压为VCC-PN结，此时右边的电路LED警示灯将点亮，蜂鸣器发出响声。