房屋交流电源插座寻线检测系统的制作方法

1.本技术涉及房屋测量技术领域，特别涉及一种房屋交流电源插座寻线检测系统。


背景技术：

2.随着电力技术的进步以及安全用电意识的提高，现代房屋的交流电源布线工程普遍采用中心配电箱对整个房屋内部的所有分支线路进行集中管理。而漏电保护器以及断路器作为中心配电箱内的关键元器件，负责对某一支路的电源插座进行开关控制以及电路安全保护。因此，漏电保护器以及短路器与分散在房屋各处的电源插座之间的连接关系，就构成整个房屋交流电源布线图的主体框架。
3.在一般情况下，房屋内部插座与断路器之间的连接关系，除了房主之外，难以快速判断两者的关系，只能通过两个人相互配合，一个在配电箱处负责控制断路器，另外一人在房屋内需要检测的插座上插上用电设备，用以作为电源接通的指示标记。例如，一盏灯，当断路器反复开合，灯也随之亮灭，则可以判断该插座连接在当前控制的断路器上；反之，若灯并不随着断路器的开合动作而变化，则说明该插座未连接在当前控制的断路器上。但由于该检测方法在操作时，需要反复通电及断电，因此会影响在线路上正在正常使用断电电器，同时检测效率非常低，若房屋面积大，还需要多个人配合才能完成测试。
4.需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。


技术实现要素：

5.鉴于以上技术问题中的至少一项，本技术提供一种房屋交流电源插座寻线检测系统，解决了在一般情况下需要断电才能检测出房屋内部插座与断路器之间的连接关系的问题。
6.本技术第一个方面的实施例提供一种房屋交流电源插座寻线检测系统，包括接收器及多个发射器，接收器与每一发射器之间通过无线通信连接用于通过接收器控制发射器的工作状态；
7.发射器，包括触发模块，用以接入交流电源，并产生寻线信号；
8.接收器，包括依次连接的寻线信号感应模块、整形放大模块、二次整形模块及数据采样处理模块；
9.其中，寻线信号由寻线信号感应模块捕获后，并经过整形放大模、二次整形模块处理生成锯齿波信号，该锯齿波信号输入至数据采样处理模块中，并计算出该锯齿波信号平均电压值；
10.当接收器未捕获寻线信号的情况下，锯齿波信号平均电压值为基准电压值；
11.当接收器靠近叠加了寻线信号的断路器的情况下，生成偏离电压值，偏离电压值为基准电压值与锯齿波信号平均电压值的差值；
12.当偏离电压值大于报警门限值，则接收器报警用以提示当前靠近的断路器为目标
断路器。
13.本技术具有如下技术效果：本技术无需断电即可检测插座与断路器之间的连接关系，并且不影响连接在插座上的电器设备，加之，只需单人便能完成整个检测过程，操作方便简单，节省人力成本。
14.在一种实现方式中，触发模块包括触发电路；
15.触发电路的第一输入端与交流电源的火线端连接，该触发电路的第二输出端与交流电源的零线端连接。
16.在一种实现方式中，触发电路包括双相触发二极管d1、二极管d2、电阻r100及电容c100，双相触发二极管d1的一端与交流电源的零线端连接，双相触发二极管d1的另一端与电容c100的一端连接，二极管d2的阳极与交流电源的火线端连接，二极管d2的阴极与电容c100的另一端连接，电阻r100并联在电容c100的两端。
17.在一种实现方式中，寻线信号感应模块包括信号捕获电路及第一同向脉冲放大电路；
18.信号捕获电路，用于接收寻线信号；
19.第一同向脉冲放大电路，该第一同向脉冲放大电路的输入端与信号捕获电路连接，该第一同向脉冲放大电路的输出端与整形放大模块连接。
20.在一种实现方式中，信号捕获电路包括电感l1、电阻r9、电阻r8、电容c4、电容c5及基准电源，电阻r8的第一端与基准电源的正极连接，该电阻r8的第二端与电阻r9的第一端连接，电阻r9的第二端通过电容c4与电感l1的第一端连接，电感l1的第二端与基准电源的正极连接，电容c5的两端分别连接在电阻r8的第一端、第二端上，电阻r8的第二端、电容c5的共接端为该信号捕获电路的输出端用于与第一同向脉冲放大电路连接。
21.在一种实现方式中，第一同向脉冲放大电路包括运算放大器u3a、电容c6、电阻r10、电阻r11及电容c7，运算放大器u3a的同相输入端与信号捕获电路连接，运算放大器u3a的反相输入端通过电容c6与电阻r10连接，且该电阻r10接地，运算放大器u3a的输出端与整形放大模块连接，电阻r11的两端分别连接在运算放大器u3a的反相输入端、运算放大器u3a的输出端上之间，电容c7与电阻r11并联。
22.在一种实现方式中，整形放大模块包括整形电路及第二同向脉冲放大电路；整形电路的输入端与寻线信号感应模块连接，整形电路的输出端与第二同向脉冲放大电路连接，该整形电路用于输出负向三角脉冲信号至第二同向脉冲放大电路中，第二同向脉冲放大电路的输出端与二次整形模块连接，第二同向脉冲放大电路用于输出负向三角脉冲放大信号至二次整形模块中。
23.在一种实现方式中，整形电路包括比较器u2a、比较器u2b、电阻r1、电阻r2、电阻r3及电容c1，比较器u2a的同相输入端与寻线信号感应模块连接，该比较器u2a的反相输入端与该比较器u2a的输出端连接，该比较器u2a的第一电压端通过电阻r1与该比较器u2a的输出端连接，该比较器u2a的第二电压端通过电容c1与该比较器u2a的输出端连接，比较器u2b的同相输入端与直流偏置电源连接，该比较器u2b的反相输入端通过电阻r3与寻线信号感应模块连接，该比较器u2b的输出端通过电阻r2与该比较器u2b的反相输入端连接，该比较器u2b的输出端与比较器u2a的输出端连接用以输出负向三角脉冲信号。
24.在一种实现方式中，第二同向脉冲放大电路包括运算放大器u3b、电阻r4、电阻r5
及电容c2，运算放大器u3b的同相输入端与整形电路的输出端连接，运算放大器u3b的反相输入端通过电阻r5与该运算放大器u3b的输出端连接，运算放大器u3b的反相输入端通过电阻r4接地，该运算放大器u3b的输出端与二次整形模块连接，电容c2并接在电阻r5两端。
25.在一种实现方式中，二次整形模块包括比较器u1b、电阻r6、电阻r7及电容c3，比较器u1b的同相输入端通过电阻r7与整形放大模块连接，该比较器u1b的反相输入端与该比较器u1b的输出端连接，该比较器u1b的输出端通过电阻r6与第一电源v7连接，该该比较器u1b的第一电压端与第二电源v6连接，该该比较器u1b的第二电压端通过电容c3与该比较器u1b的输出端连接，该比较器u1b的输出端用于输出锯齿波信号至数据采样处理模块。
26.下面结合附图与实施例，对本发明进一步说明。
附图说明
27.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
28.图1是本发明实施例中的房屋交流电源插座寻线检测系统的示意图；
29.图2是本发明实施例中的触发模块的电路图；
30.图3是本发明实施例中的寻线信号感应模块的电路图；
31.图4是本发明实施例中的整形放大模块的电路图；
32.图5是本发明实施例中的二次整形模块的电路图；
33.图6是本发明实施例中的接收器及发射器的无线连接示意图。
具体实施方式
34.为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术。但是本技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本技术内涵的情况下做类似改进，因此本技术不受下面公开的具体实施例的限制。
35.在现有技术当中，为了弄清房屋内部插座与断路器之间的关系，一般两个人或更多人配合完成检测，并且需要不断开合断路器，从而一个接着一个判断断路器是否与插座连接。如此，操作人员需要操作每一个断路器开合，从而尝试性地判断断路器与插座的连接关系，该操作十分繁琐，且效率低，不能快速判断出两者准确的连接关系。并且，房屋当中一般具有多个房间，若要知道每一个房间对应的断路器关系，需要重复上述检测过程，效率极低，不利于快速检测。而本技术通过一个接收器s1以及多个发射器s2配合，组建寻线检测系统，在每一个房间或每一交流支路上放置一个发射器s2，并与接收器s1配合。接收器s1通过lora无线通信连接的方式启动一个发射器s2，从而依次实现断路器与插座之间连接方式判断。
36.通俗来讲，接收器s1上带有第一射频无线通信模块，发射器s2上带有第二射频无线通信模块。用户在接收器s1上选择需要进行检测的发射器s2id号，接收器s1将通过第一射频无线通信模块发送无线控制指令。对应该id号的发射器s2上接收到无线控制指令，则
启动触发模块，从而产生寻线信号。不同的发射器s2具有不同的id号，以实现快速连接响应。
37.进一步的，该发射器s2的id号设定，涉及到多点通信的数字通信协议中，为常见的以地址码或设备id对不同的设备进行区分，一般构成格式为：字头1+字头2+设备id+命令id+信息长度+信息内容。
38.其中，字头：表示一个数据帧的开始。数据接收方通过字头来定位一帧数据以便进行后续的数据解析和处理。上例中，字头由字头1和字头2两个字节拼接构成(0x01fc)。
39.设备id：表示这帧数据的接收者是谁。参与通信的每个设备都分配有唯一的设备id，当接收方收到一个数据帧后，会将数据帧中的设备id与自己的设备id进行对比。只有当二者相匹配时才会接收并处理这一帧数据，否则就会将其丢弃。
40.命令id：表示这帧数据的功能。接收方将按照不同命令id的格式来解析后面的有效信息。
41.信息长度：表示这帧数据中有效信息的长度。接收方将按照信息长度来接收完整的有效信息。
42.信息内容：为这帧数据中有效信息的具体内容。
43.在本技术实施例中，vt1为正负向脉冲信号。vt2为负向三角脉冲信号。vt3为负向三角脉冲放大信号。vt4为锯齿波信号。
44.如图1至图6所示，本技术第一个方面的实施例提供一种房屋交流电源插座寻线检测系统，包括接收器s1及多个发射器s2，接收器s1与每一发射器s2之间通过无线通信连接用于通过接收器s1控制发射器s2的工作状态；
45.发射器s2，包括触发模块，用以接入交流电源，并产生寻线信号；
46.接收器s1，包括依次连接的寻线信号感应模块、整形放大模块、二次整形模块及数据采样处理模块；
47.其中，寻线信号由寻线信号感应模块捕获后，并经过整形放大模、二次整形模块处理生成锯齿波信号vt4，该锯齿波信号vt4输入至数据采样处理模块中，并计算出该锯齿波信号vt4平均电压值va；当接收器s1未捕获寻线信号的情况下，锯齿波信号vt4平均电压值为基准电压值，即va＝2.5v；当接收器s1靠近叠加了寻线信号的断路器的情况下，生成偏离电压值，偏离电压值为基准电压值与锯齿波信号vt4平均电压值的差值，即
△
v＝2.5-va，；当偏离电压值大于报警门限值
△
vth，则接收器s1报警用以提示当前靠近的断路器为目标断路器。也就是说只要
△
v＞
△
vth，则触发报警。
48.具体的，数据采样处理模块为adc。
49.当计算偏离电压值时，不断更新及保存偏离电压值最大值
△
vmax，并将偏离电压值最大值
△
vmax的95％设定为报警门限值
△
vth。
50.在使用时，将发射器s2插入待检测插座中，发射器s2内部的触发模块启动，并产生寻线信号。用户手持接收器s1并逐个靠近断路器，当接收器s1靠近或贴近与发射器s2具有连接关系的断路器时，就会触发声光报警，进而提示寻找到与待检测插座直连的断路器。本技术无需断电即可检测插座与断路器之间的连接关系，并且不影响连接在插座上的电器设备，加之，只需单人便能完成整个检测过程，操作方便简单，节省人力成本。
51.如图1至图6所示，触发模块包括触发电路；
52.触发电路的第一输入端与交流电源的火线端连接，该触发电路的第二输出端与交流电源的零线端连接。
53.具体的，当发射器s2接入到插座中时，发射器s2连接到交流支路中，进而触发模块导通，并产生寻线信号。该寻线信号是叠加在插座的交流支路上，从而使属于当前交流支路的所有插座以及所连接的断路器上都会出现这个寻线信号。如此，不会对其它交流支路产生额外的干扰信号，进而保证接收器s1捕获信号的准确性。
54.如图1至图6所示，触发电路包括双相触发二极管d1、二极管d2、电阻r100及电容c100，双相触发二极管d1的一端与交流电源的零线端连接，双相触发二极管d1的另一端与电容c100的一端连接，二极管d2的阳极与交流电源的火线端连接，二极管d2的阴极与电容c100的另一端连接，电阻r100并联在电容c100的两端。
55.具体的，电阻r100为负载电阻，电容c100为负载电容。当双相触发二极管d1两端的电压超过其击穿电压阈值时导通，在此瞬间将会对电容c100充电。c100充电瞬间相当于短路，同时由于电源回路电阻的存在，当前交流分支的电源会被瞬间拉低，从而在原本平滑的交流电正弦波上造成一个瞬间的下拉脉冲，这就是作为标识的寻线信号。如此，该触发电路结构简单，且制作成本低，有利于大批量生产。
56.电阻r100的阻值为10kω。电容c100的阻值为0.33uf。
57.如图1至图6所示，寻线信号感应模块包括信号捕获电路及第一同向脉冲放大电路；
58.信号捕获电路，用于接收寻线信号；
59.第一同向脉冲放大电路，该第一同向脉冲放大电路的输入端与信号捕获电路连接，该第一同向脉冲放大电路的输出端与整形放大模块连接。该第一同相脉冲放大电路用于输出正负向脉冲信号vt1。
60.在使用时，在信号捕获电路捕获到寻线信号后，第一同向脉冲放大电路接收到寻线信号，并对寻线信号进行放大，得到正负向脉冲信号vt1，并将该正负向脉冲信号vt1输出至整形放大模块。
61.如图1至图6所示，信号捕获电路包括电感l1、电阻r9、电阻r8、电容c4、电容c5及基准电源v8，电阻r8的第一端与基准电源v8的正极连接，该电阻r8的第二端与电阻r9的第一端连接，电阻r9的第二端通过电容c4与电感l1的第一端连接，电感l1的第二端与基准电源v8的正极连接，电容c5的两端分别连接在电阻r8的第一端、第二端上，电阻r8的第二端、电容c5的共接端为该信号捕获电路的输出端用于与第一同向脉冲放大电路连接。
62.具体的，基准电源v8的电压为2.5v。当接收器s1的感应探头靠近叠加了寻线信号的断路器时，寻线信号中的电压脉冲被感应探头捕获，并将寻线信号叠加于基准电压v8上。
63.接收器s1的感应探头是利用lc串联谐振原理实现对寻线信号的捕获。其中，电感l1的电感值及电容c4的电容量是根据寻线信号的频率进行匹配。当信号捕获电路捕获到寻线信号时，流过电阻r8、电阻r9的感应电流才能达到最大，相应的感应电压也越大。
64.而电阻r8、电阻r9以及电容c5共同作为感应电流的负载，能够将感应电流转换为感应电压。同时，电阻r8、电阻r9构成电压分压电路，对寻线信号进行分压处理。
65.电容c8，并接在基准电压v8两端，作为基准电压v8的滤波电容，能够使基准电压v8稳定。
66.电感l1的电感值为4.7mh、电阻r9的阻值为470ω、电阻r8的阻值为330ω、电容c4的电容量4.7nf、电容c5的电容量2.2nf。
67.如图1至图6所示，第一同向脉冲放大电路包括运算放大器u3a、电容c6、电阻r10、电阻r11及电容c7，运算放大器u3a的同相输入端与信号捕获电路连接，运算放大器u3a的反相输入端通过电容c6与电阻r10连接，且该电阻r10接地，运算放大器u3a的输出端与整形放大模块连接，电阻r11的两端分别连接在运算放大器u3a的反相输入端、运算放大器u3a的输出端上之间，电容c7与电阻r11并联。
68.示例性的，第一同相脉冲放大电路接收叠加了2.5v直流电压基准的寻线信号，并进行放大，最终输出叠加了2.5v直流偏置的正负向脉冲信号vt1。
69.其中，电阻r11与电容c7构成了第一同向脉冲放大电路的反馈回路。
70.电容c6为隔直电容，使第一同向脉冲放大电路只放大叠加了2.5v直流电压基准的寻线信号的交流部分。
71.电阻r10构成第一同向脉冲放大电路的基准回路，提供第一同向脉冲放大电路对地线的参考电位。
72.电容c6的电容量为330nf、电阻r10的阻值为15kω、电阻r11的阻值为150kω及电容c7的电容量为47pf。
73.如图1至图6所示，整形放大模块包括整形电路及第二同向脉冲放大电路；整形电路的输入端与寻线信号感应模块连接，整形电路的输出端与第二同向脉冲放大电路连接，该整形电路用于输出负向三角脉冲信号vt2至第二同向脉冲放大电路中，第二同向脉冲放大电路的输出端与二次整形模块连接，第二同向脉冲放大电路用于输出负向三角脉冲放大信号vt3至二次整形模块中。
74.如图1至图6所示，整形电路包括比较器u2a、比较器u2b、电阻r1、电阻r2、电阻r3及电容c1，比较器u2a的同相输入端与寻线信号感应模块连接，该比较器u2a的反相输入端与该比较器u2a的输出端连接，该比较器u2a的第一电压端通过电阻r1与该比较器u2a的输出端连接，该比较器u2a的第二电压端通过电容c1与该比较器u2a的输出端连接，比较器u2b的同相输入端与直流偏置电源连接，该比较器u2b的反相输入端通过电阻r3与寻线信号感应模块连接，该比较器u2b的输出端通过电阻r2与该比较器u2b的反相输入端连接，该比较器u2b的输出端与比较器u2a的输出端连接用以输出负向三角脉冲信号。
75.示例性的，正负向脉冲信号vt1经过整形电路中的比较器u2a、比较器u2b翻转，变成单一负向脉冲信号，再经过电容c1滤波，最终变成负向三角脉冲信号vt2。
76.整形电路中的比较器u2a、比较器u2b分别对正负向脉冲信号vt1中的正脉冲及负脉冲进行处理。比较器u2a、比较器u2b均为集成比较器，型号为lm393，其输出端口的特点为开漏输出，这意味着比较器u2a、比较器u2b的输出端口必须依赖电阻r1作为上拉电阻才能输出高电平，在一般情况下可直接输出低电平。因此，电容c1可被比较器u2a、比较器u2b的输出端口瞬间拉低放电，但只能依赖电阻r1进行充电。
77.比较器u2a，在整形电路中构成同向跟随器。当正负向脉冲信号vt1中的正脉冲通过时，比较器u2a输出截止；当正负向脉冲信号vt1中的负脉冲通过时，比较器u2a输出低电平。
78.比较器u2b，在整形电路中构成反向跟随器。当正负向脉冲信号vt1中的正脉冲通
过时，比较器u2b输出截止。当正负向脉冲信号vt1中的负脉冲通过时，比较器u2b输出截止。
79.由于比较器u2a、比较器u2b的输出端直接相连，加上电容c1及电阻r1的充放电作用，从而可以得到负向三角脉冲信号vt2。
80.电阻r1的阻值为100kω。电阻r2的阻值为12kω。电阻r3的阻值为12kω。电容c1的电容量为330nf。
81.如图1至图6所示，第二同向脉冲放大电路包括运算放大器u3b、电阻r4、电阻r5及电容c2，运算放大器u3b的同相输入端与整形电路的输出端连接，运算放大器u3b的反相输入端通过电阻r5与该运算放大器u3b的输出端连接，运算放大器u3b的反相输入端通过电阻r4接地，该运算放大器u3b的输出端与二次整形模块连接，电容c2并接在电阻r5两端。
82.示例性的，第二同向脉冲放大电路接收负向三角脉冲信号vt2，并进行放大，最终输出负向三角脉冲放大信号vt3。
83.其中电阻r5与电容c2构成第二同向脉冲放大电路的反馈回路。
84.电阻r4连接参考电源v4，电阻r4与参考电源v4为第二同向脉冲放大电路的基准回路，提供第二同向脉冲放大电路对2.5v的参考电位。
85.参考电源v4的电压为2.5v。电阻r4的阻值为12kω。电阻r5的阻值为12kω。及电容c2的电容量为36pf。运算放大器u3b的信号为lm358ad。
86.如图1至图6所示，二次整形模块包括比较器u1b、电阻r6、电阻r7及电容c3，比较器u1b的同相输入端通过电阻r7与整形放大模块连接，该比较器u1b的反相输入端与该比较器u1b的输出端连接，该比较器u1b的输出端通过电阻r6与第一电源v7连接，该该比较器u1b的第一电压端与第二电源v6连接，该该比较器u1b的第二电压端通过电容c3与该比较器u1b的输出端连接，该比较器u1b的输出端用于输出锯齿波信号vt4至数据采样处理模块。
87.具体的，电阻r6的阻值为1mω，由于电阻r6的阻值很大，导致电容c3正向充电的电流将非常小。负向三角脉冲放大信号vt3经过电容c3滤波后，使其脉冲的上升沿变得更加平。当下一个脉冲的下降沿来临时，电容c3的正向电压未来得及上升到2.5v就开始放电，从而使负向三角脉冲放大信号vt3整形为锯齿波信号vt4，并使得锯齿波信号vt4的电压平均值大幅低于2.5v基准。
88.当接收器s1的感应探头越接近或靠近目标断路器时，感应电压越强，锯齿波信号vt4的平均电压越小。
89.更为具体的，比较器u1b为集成比较器，型号为lm393。电阻r7阻值为1kω。电容c3的电容量为100nf。第一电源v7的电压为2.5v。第二电源v6的电压为5v。
90.以上，仅是本技术的较佳实施例而已，并非对本技术作任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本技术技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本技术技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。故凡是未脱离本技术技术方案的内容，依据本技术之形状、构造及原理所作的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围内。