电热水器漏电检测电路及其漏电检测方法与流程

本发明实施例涉及电热水器技术领域，尤其涉及一种电热水器漏电检测电路及其漏电检测方法。

背景技术：

随着智能家电的普及，用户对智能家电安全性的要求越来越高。电热水器的应用场所一般为洗手间或洗澡间等场所，电热水器漏电存在的危险性极高，如何实现对电热水器的漏电保护成为亟待解决的问题。

另外，目前的电热水器在检测到火线或零线存在漏电情况时直接机械式地切断电热水器的电源以关闭电热水器，导致很容易出现对火线和零线之间是否存在漏电情况的误判断，用户使用电热水器的体验较差。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种电热水器漏电检测电路及其漏电检测方法，在实现了对电热水器的漏电保护的同时，提高了电热水器漏电检测电路实现漏电保护功能的可靠性，降低了对火线、零线或地线中的任意两条线之间是否存在漏电情况的误判概率。

为实现上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供一种电热水器漏电检测电路，包括：

电流感应模块，电流感应模块包括第一检测信号输入端、第二检测信号输入端、第一感应信号输出端和第二感应信号输出端，第一检测信号输入端接入第一信号线，第二检测信号输入端接入第二信号线，电流感应模块用于根据第一检测信号输入端与第二检测信号输入端之间是否漏电调节第一感应信号输出端和第二感应信号输出端输出的感应信号；其中，第一信号线与第二信号线分别为火线、零线或地线中的任意两条线；

比较模块，比较模块包括第一感应信号输入端、第二感应信号输入端、漏电参考信号输入端和比较信号输出端，第一感应信号输入端与第一感应信号输出端电连接，第二感应信号输入端与第二感应信号输出端电连接，漏电参考信号输入端接入设定参考信号，比较模块用于根据第一感应信号输入端与第二感应信号输入端输入的感应信号的电压差值与设定参考信号的电压值的大小关系调节比较信号输出端输出的脉冲信号；

控制模块，控制模块包括比较信号输入端，比较信号输入端与比较信号输出端电连接，控制模块用于根据比较信号输入端输入的脉冲信号中设定脉冲段的持续时间控制电热水器的加热回路连通或关断。

进一步地，电流感应模块包括输入感应线圈和输出感应线圈，输入感应线圈的一端作为第一检测信号输入端，输入感应线圈的另一端作为第二检测信号输入端，输出感应线圈的一端作为第一感应信号输出端，输出感应线圈的另一端作为第二感应信号输出端，输出感应线圈用于感应输入感应线圈两端的漏电流。

进一步地，比较模块包括放大单元和比较单元；

放大单元包括第一放大信号输入端、第二放大信号输入端和放大信号输出端，第一放大信号输入端作为第一感应信号输入端，第二放大信号输入端作为第二感应信号输入端，放大单元用于对第一放大信号输入端与第二放大信号输入端输入的感应信号的电压差值进行放大并通过放大信号输出端输出放大信号；

比较单元包括第一比较信号输入端、第二比较信号输入端和第一比较信号输出端，第一比较信号输入端与放大信号输出端电连接，第二比较信号输入端作为漏电参考信号输入端，第一比较信号输出端作为比较信号输出端，比较单元用于根据第一比较信号输入端与第二比较信号输入端输入信号电压值的大小关系调节第一比较信号输出端输出的脉冲信号。

进一步地，放大单元包括放大器、第一阻抗元件和第二阻抗元件；

放大器的反向输入端分别与第一阻抗元件的第一端以及第二阻抗元件的第一端电连接，放大器的输出端作为放大信号输出端且与第二阻抗元件的第二端电连接，第一阻抗元件的第二端作为第一放大信号输入端，放大器的同向输入端作为第二放大信号输入端且与接地端电连接。

进一步地，比较单元包括比较器和第三阻抗元件；

比较器的同向输入端与第三阻抗元件的第一端电连接，第三阻抗元件的第二端作为第一比较信号输入端，比较器的反向输入端作为第二比较信号输入端，比较器的输出端作为第一比较信号输出端。

进一步地，电热水器的加热回路中设置有继电器驱动电路和至少一个继电器，控制模块用于根据比较信号输入端输入的脉冲信号中设定脉冲段的持续时间向继电器驱动电路发送控制信号，继电器驱动电路用于根据控制信号控制至少一个继电器的动触点与常闭触点或常开触点电连接；

其中，至少一个继电器的动触点与常闭触点电连接时电热水器的加热回路关断。

进一步地，控制模块包括控制信号输出端，继电器驱动电路包括控制信号输入端，控制信号输入端与控制信号输出端电连接，控制模块用于根据比较信号输入端输入的脉冲信号中设定脉冲段的持续时间通过控制信号输出端输出控制信号；或者，控制模块与继电器驱动电路之间进行无线通讯。

第二方面，本发明实施例提供一种应用如第一方面所述的电热水器漏电检测电路的漏电检测方法，包括：

电流感应模块根据第一检测信号输入端与第二检测信号输入端之间是否漏电调节第一感应信号输出端和第二感应信号输出端输出的感应信号；

比较模块根据第一感应信号输入端与第二感应信号输入端输入的感应信号的电压差值与设定参考信号的电压值的大小关系调节比较信号输出端输出的脉冲信号；

控制模块根据比较信号输入端输入的脉冲信号中设定脉冲段的持续时间控制所述电热水器的加热回路连通或关断。

进一步地，根据脉冲信号中选定脉冲段的持续时间控制所述电热水器的加热回路连通或关断包括：

获取所述脉冲信号中由上升沿变化至临近下降沿的持续时间大于等于设定持续时间的n个连续脉冲段；其中，n为小于等于3的整数；

根据n个所述连续脉冲段的总持续时间控制所述电热水器的加热回路连通或关断。

进一步地，获取所述脉冲信号中由上升沿变化至临近下降沿的持续时间大于设定持续时间的n个连续脉冲段包括：

获取所述脉冲信号中第一个上升沿变化至临近下降沿的第一持续时间；

若所述持续时间大于等于所述设定持续时间，则获取所述脉冲信号中第二个上升沿变化至临近下降沿的第二持续时间直至获取到所述n个连续脉冲段。

本发明实施例提供了一种电热水器漏电检测电路及其漏电检测方法，电热水器漏电检测电路包括电流感应模块、比较模块和控制模块，电流感应模块的第一检测信号输入端接入第一信号线，第二检测信号输入端接入第二信号线，第一信号线与第二信号线分别为火线、零线或地线中的任意两条线，电流感应模块根据第一检测信号输入端与第二检测信号输入端之间是否漏电调节第一感应信号输出端和第二感应信号输出端输出的感应信号，比较模块根据第一感应信号输入端与第二感应信号输入端输入的感应信号的电压差值与设定参考信号的电压值的大小关系调节比较信号输出端输出的脉冲信号，控制模块根据比较信号输入端输入的脉冲信号中设定脉冲段的持续时间控制电热水器的加热回路连通或关断，即利用电流感应模块、比较模块和控制模块使得在火线、零线或地线中的任意两条线之间存在漏电情况时关断电热水器的加热回路，实现了对电热水器的漏电保护，且根据比较信号输入端输入的脉冲信号中设定脉冲段的持续时间控制电热水器的加热回路连通或关断，提高了电热水器漏电检测电路实现漏电保护功能的可靠性，降低了对火线、零线或地线中的任意两条线之间是否存在漏电情况的误判概率。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种电热水器漏电检测电路的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的另一种电热水器漏电检测电路的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的另一种电热水器漏电检测电路的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的一种漏电检测方法的流程图；

图5为根据脉冲信号判定是否漏电的方法流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

图1是本发明实施例提供的一种电热水器漏电检测电路的结构示意图。参见图1，电热水器漏电检测电路包括电流感应模块1、比较模块2和控制模块3，电流感应模块1包括第一检测信号输入端11、第二检测信号输入端12、第一感应信号输出端13和第二感应信号输出端14，第一检测信号输入端11接入第一信号线，第二检测信号输入端12接入第二信号线，电流感应模块1用于根据第一检测信号输入端11与第二检测信号输入端12之间是否漏电调节第一感应信号输出端13和第二感应信号输出端14输出的感应信号，第一信号线与第二信号线分别为火线l、零线n或地线pe中的任意两条线，图1示例性地设置第一信号线为火线l，第二信号线为零线n，电流感应模块1的第一检测信号输入端11接入火线l，第二检测信号输入端12接入零线n。比较模块2包括第一感应信号输入端21、第二感应信号输入端22、漏电参考信号输入端23和比较信号输出端24，第一感应信号输入端21与第一感应信号输出端13电连接，第二感应信号输入端22与第二感应信号输出端14电连接，漏电参考信号输入端23接入设定参考信号，比较模块2用于根据第一感应信号输入端21与第二感应信号输入端22输入的感应信号的电压差值与漏电参考信号输入端23输入的设定参考信号的电压值的大小关系调节比较信号输出端24输出的脉冲信号。控制模块3包括比较信号输入端31，比较信号输入端31与比较信号输出端24电连接，控制模块3用于根据比较信号输入端31输入的脉冲信号中设定脉冲段的持续时间控制电热水器的加热回路连通或关断。

具体地，电流感应模块1的第一检测信号输入端11接入第一信号线，第二检测信号输入端12接入第二信号线，当第一信号线11与第二信号线12之间在漏电与不漏电的情况下，电流感应模块1感应漏电流并通过第一感应信号输出端13和第二感应信号输出端14输出的感应信号不同，即第一感应信号输出端13和第二感应信号输出端14输出的感应信号的电压差不同，比较模块2获取到的该电压差也不同，可以设置比较模块2在该电压差大于设定参考信号的电压值时控制比较信号输出端24的输出信号为高电平，比较模块2在该电压差小于设定参考信号的电压值时控制比较信号输出端24的输出信号为低电平。

示例性地，可以设置当第一信号线与第二信号线之间存在漏电问题时，电流感应模块1才输出感应信号，由于第一信号线和第二信号线分别为火线、零线或地线中的任意两条线，电流感应模块1输出的感应信号为交流信号，加之比较模块2在第一感应信号输出端13和第二感应信号输出端14输出的感应信号的电压差大于设定参考信号的电压值时控制比较信号输出端24的输出信号为高电平，当第一信号线与第二信号线之间存在漏电问题时，比较模块2通过比较信号输出端24输出正负电压来回跳变的脉冲信号。

示例性地，可以获取脉冲信号中前三个上升沿至临近下降沿的三个持续时间，可以设置当三个持续时间均大于等于设定时间，例如2ms时，以漏电判定时间的上限，例如0.1s为判断标准，判断由第一个上升沿至第三个下降沿，即脉冲信号中的设定脉冲段，持续时间是否小于0.1s，若由第一个上升沿至第三个下降沿的持续时间小于0.1s，则可以判定第一信号线与第二信号线之间存在漏电问题，控制模块可以控制电热水器的加热回路关断。需要说明的是，本发明实施例对设定脉冲段中单个脉冲的数量不作限定。

电热水器的加热回路a即为图1中由火线l至电热水器中的加热管6至零线n的回路，在检测到第一信号线与第二信号线存在漏电问题时，控制电热水器的加热回路a断开以停止电热水器的加热过程，使得在火线l、零线n或地线pe中的任意两条线之间存在漏电情况时关断电热水器的加热回路，实现了对电热水器的漏电保护，且根据比较信号输入端输入的脉冲信号中设定脉冲段的持续时间控制电热水器的加热回路连通或关断，提高了电热水器漏电检测电路实现漏电保护功能的可靠性，降低了对火线、零线或地线中的任意两条线之间是否存在漏电情况的误判概率。

图2是本发明实施例提供的另一种电热水器漏电检测电路的结构示意图。结合图1和图2，电流感应模块1包括输入感应线圈15和输出感应线圈16，输入感应线圈15的一端作为第一检测信号输入端11，输入感应线圈15的另一端作为第二检测信号输入端12，输出感应线圈16的一端作为第一感应信号输出端13，输出感应线圈16的另一端作为第二感应信号输出端14，输出感应线圈16用于感应输入感应线圈15两端的漏电流。

具体地，电流感应模块1的第一检测信号输入端11以及第二检测信号输入端12分别接入的第一信号线和第二信号线，第一信号线与第二信号线分别为火线l、零线n或地线pe中的任意两条线，即电流感应模块1的第一检测信号输入端11以及第二检测信号输入端12接入强电信号，为供给后续比较模块2工作，电流感应模块1调节第一感应信号输出端13和第二感应信号输出端14输出的感应信号的电压差值至比较模块2能够处理的电压差值范围，例如电流感应模块1的第一感应信号输出端13和第二感应信号输出端14输出的感应信号的电压差值可以在21mv至38mv之间。结合图1和图2，可以设置比较模块2包括放大单元25和比较单元26，放大单元25包括第一放大信号输入端251、第二放大信号输入端252和放大信号输出端253，第一放大信号输入端251作为第一感应信号输入端21，第二放大信号输入端252作为第二感应信号输入端22，放大单元25用于对第一放大信号输入端251与第二放大信号输入端252输入的感应信号的电压差值进行放大并通过放大信号输出端253输出放大信号。可以设置比较单元26包括第一比较信号输入端261、第二比较信号输入端262和第一比较信号输出端263，第一比较信号输入端261与放大信号输出端253电连接，第二比较信号输入端262作为漏电参考信号输入端23，第一比较信号输出端263作为比较信号输出端24，比较单元26用于根据第一比较信号输入端261与第二比较信号输入端262输入信号电压值的大小关系调节第一比较信号输出端263输出的脉冲信号。

结合图1和图2，可以设置放大单元25包括放大器254、第一阻抗元件255和第二阻抗元件256。放大器254的反向输入端-分别与第一阻抗元件255的第一端a1以及第二阻抗元件256的第一端a1电连接，放大器254的输出端a1作为放大信号输出端253且与第二阻抗元件256的第二端a2电连接，第一阻抗元件255的第二端a2作为第一放大信号输入端251，放大器254的同向输入端+作为第二放大信号输入端252且与接地端gnd电连接。

结合图1和图2，可以设置比较单元26包括比较器264和第三阻抗元件265。比较器264的同向输入端+与第三阻抗元件265的第一端a1电连接，第三阻抗元件265的第二端a2作为第一比较信号输入端261，比较器264的反向输入端-作为第二比较信号输入端262，图2示例性地设置了分压元件266和分压元件267，仍可以理解为反向输入端-作为第二比较信号输入端262，比较器264的输出端a2作为第一比较信号输出端263，图2示例性地设置了分压元件268，仍可以理解为比较器264的输出端a2作为第一比较信号输出端263。

结合图1和图2，可以设置电热水器的加热回路中设置有继电器驱动电路4和至少一个继电器(图1中未示出继电器)，控制模块3用于根据比较信号输入端31输入的脉冲信号中设定脉冲段的持续时间向继电器驱动电路4发送控制信号，继电器驱动电路4用于根据控制信号控制至少一个继电器的动触点与常闭触点或常开触点电连接。其中，至少一个继电器的动触点与常闭触点电连接时电热水器的加热回路关断。

具体地，可以设置火线l至加热管6的支路中设置有继电器，或者零线n至加热管6的支路中设置有继电器，也可以设置火线l至加热管6的支路以及零线n至加热管6的支路中均设置有继电器，可以设置继电器的动触点与常闭触点电连接时，继电器所在支路关断，继电器的动触点与常开触点电连接时，继电器所在支路导通，则至少一个继电器的动触点与常闭触点电连接时电热水器的加热回路a关断。设置继电器驱动电路根据控制信号控制至少一个继电器的动触点与常闭触点或常开触点电连接，以实现在火线、零线或地线中的任意两条线之间存在漏电情况时关断电热水器的加热回路，进而实现对电热水器的漏电保护。

结合图1和图2，可以设置控制模块3包括控制信号输出端32，继电器驱动电路4包括控制信号输入端41，控制信号输入端41与控制信号输出端32电连接，控制模块3用于根据比较信号输入端31输入的脉冲信号中设定脉冲段的持续时间通过控制信号输出端32输出控制信号，即可以设置控制模块3与继电器驱动电路之间进行有线通讯。

示例性地，图3是本发明实施例提供的另一种电热水器漏电检测电路的结构示意图。参见图3，也可以设置控制模块3与继电器驱动电路4之间进行无线通讯，则可以相应地设置无线发射模块101和无线接收模块102以实现控制模块3与继电器驱动电路4之间传输控制信号的无线通讯。

下面结合图1至图4对电热水器漏电检测电路的工作原理进行详细说明：

电流感应模块1的输出感应线圈16感应输入感应线圈15两端的漏电流，示例性地，电流感应模块1可以为电流互感器，电流互感器通过输出感应线圈16感应输入感应线圈15两端的漏电流，当电流感应模块1的第一检测信号输入端11与第二检测信号输入端12接入的第一信号线和第二信号线之间漏电时，输出感应线圈16感应出交流感应信号，通过第一感应信号输出端13和第二感应信号输出端14输出感应信号。

比较模块2中的放大单元25接收感应信号，放大单元25中的放大器254对感应信号的电压差值按照一定的比例进行放大，并将放大后的信号通过放大信号输出端253输出。示例性地，第一阻抗元件255和第二阻抗元件256起调节放大器254放大倍数的作用，第一阻抗元件255可以包括依次串联连接的第一电阻257、第一可变电阻258、第二电阻259，第二阻抗元件256可以包括第三电阻260，第三电阻260用于给放大器254提供一个稳定的静态工作点，第一可变电阻258的电阻可调，通过调节第一可变电阻258的电阻值，调节放大器254放大倍数，放大器254的放大倍数等于r3除以(r1、vr1和r2的总和，其中，r1为第一电阻257的电阻值，vr1为第一可变电阻258的电阻值，r2为第二电阻259的电阻值，r3为第三电阻260的电阻值。可选地，放大单元25还可以包括第一电解电容257，第一电解电容257的正极与第二电阻259的第一端电连接，第一电解电容257的负极接地，第一电解电容257起滤波作用。

比较单元26的第一比较信号输入端261输入的放大信号经过第三阻抗元件265限流，从比较器264的同向输入端+输入，漏电参考信号从第二比较信号输入端262输入比较器264的反向输入端-，例如可以设置漏电参考信号输入端端23输入的漏电参考信号的电压值为5v，经电阻分压后达到比较器264的反向输入端-的电信号的电压值为2.5v，比较器264将同向输入端+输入的放大信号与反向输入端-输入的漏电参考信号的电压值进行比较。当比较器264的同向输入端+输入的放大信号的电压值大于反向输入端-输入的漏电参考信号的电压值时，调节第一比较信号输出端263的输出信号为高电平，当比较器264的同向输入端+输入的放大信号的电压值小于反向输入端-输入的漏电参考信号的电压值时，调节第一比较信号输出端263的输出信号为低电平。

参照上述实施例，控制模块3输出正负电压来回跳变的脉冲信号，控制模块3可以获取脉冲信号中前三个上升沿至临近下降沿的三个持续时间，可以设置当三个持续时间均大于等于设定时间，例如2ms时，以漏电判定时间的上限，例如0.1s为判断标准，判断由第一个上升沿至第三个下降沿，即脉冲信号中的设定脉冲段，持续时间是否小于0.1s，若由第一个上升沿至第三个下降沿的持续时间小于0.1s，则可以判定第一信号线与第二信号线之间存在漏电问题，控制模块可以通过控制继电器驱动电路以控制电热水器的加热回路关断。

示例性地，可以设置电热水器漏电检测电路可以包括声光报警模块，控制模块3可以根据比较信号输入端31输入的脉冲信号中设定脉冲段的持续时间，在检测到第一信号线与第二信号线漏电时控制声光报警模块进行声光报警。

示例性地，上述实施例所述的电热水器漏电检测电路可以集成在电热水器中，当电热水器设置有电源插头时，可以将电热水器漏电检测电路集成在电源插头中，当电热水器不具备电源插头时，可以将电热水器漏电检测电路集成在电源线所在区域。

本发明实施例利用电流感应模块、比较模块和控制模块使得在火线、零线或地线中的任意两条线之间存在漏电情况时关断电热水器的加热回路，实现了对电热水器的漏电保护，且根据比较信号输入端输入的脉冲信号中设定脉冲段的持续时间控制电热水器的加热回路连通或关断，提高了电热水器漏电检测电路实现漏电保护功能的可靠性，降低了对火线、零线或地线中的任意两条线之间是否存在漏电情况的误判概率。

本发明实施例还提供了一种漏电检测方法，图4是本发明实施例提供的一种漏电检测方法的流程图，该漏电检测方法可以由上述实施例所述的电热水器漏电检测电路执行。参见图4，所述漏电检测方法包括：

s100、电流感应模块根据第一检测信号输入端与第二检测信号输入端之间是否漏电调节第一感应信号输出端和第二感应信号输出端输出的感应信号。

s200、比较模块根据第一感应信号输入端与第二感应信号输入端输入的感应信号的电压差值与设定参考信号的电压值的大小关系调节比较信号输出端输出的脉冲信号。

s300、控制模块根据比较信号输入端输入的脉冲信号中设定脉冲段的持续时间控制电热水器的加热回路连通或关断。

可选地，获取所述脉冲信号中由上升沿变化至临近下降沿的持续时间大于等于设定持续时间的n个连续脉冲段；其中，n为小于等于3的整数，根据n个所述连续脉冲段的总持续时间控制所述电热水器的加热回路连通或关断。

可选地，所述获取所述脉冲信号中由上升沿变化至临近下降沿的持续时间大于设定持续时间的n个连续脉冲段包括获取所述脉冲信号中第一个上升沿变化至临近下降沿的第一持续时间，若所述持续时间大于等于所述设定持续时间，则获取所述脉冲信号中第二个上升沿变化至临近下降沿的第二持续时间直至获取到所述n个连续脉冲段。

图5为根据脉冲信号判定是否漏电的方法流程示意图。如图5所示，该方法包括：

s301、等待脉冲上升沿。

s302、等待脉冲下升沿。

s303、上升沿到下降沿的持续时间是否大于等于2ms。若是，则执行s304，若否，则重新执行s301。

s304、采集第二个单独脉冲。

s305、第二个单独脉冲的上升沿到下降沿的持续时间是否大于等于2ms。若是，则执行s306，若否，则重新执行s301。

s306、采集第三个单独脉冲。

s307、第三个单独脉冲的上升沿到下降沿的持续时间是否大于等于2ms。若是，则执行s308，若否，则重新执行s301。

s308、第一个单独脉冲的上升沿至第三个单独脉冲的下降沿的持续时间是否小于等于0.1s。若是，则判断第一信号线与第二信号线之间漏电，若否，则重新执行s301。

本发明实施例提供的漏电检测方法通过设置电流感应模块根据第一检测信号输入端与第二检测信号输入端之间是否漏电调节第一感应信号输出端和第二感应信号输出端输出的感应信号，比较模块根据第一感应信号输入端与第二感应信号输入端输入的感应信号的电压差值与设定参考信号的电压值的大小关系调节比较信号输出端输出的脉冲信号，控制模块根据比较信号输入端输入的所述脉冲信号中设定脉冲段的持续时间控制所述电热水器的加热回路连通或关断，在实现了对电热水器的漏电保护的同时，提高了电热水器漏电检测电路实现漏电保护功能的可靠性，降低了对火线、零线或地线中的任意两条线之间是否存在漏电情况的误判概率。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。