高電壓自動探測報警絕緣靴的制作方法
【專利摘要】一種高電壓自動探測報警絕緣靴，屬具有高電壓自動報警功能的電工用高壓絕緣靴。探測報警器采用場效應(yīng)管的柵極作為電壓檢測探頭，由集成運算放大器LS741控制輸出高電平，再由復(fù)合三極管組成功率放大器，推動后續(xù)報警電路。該探測報警器置入防水帆布袋中，防水帆布袋經(jīng)其上的兩根粘膠帶固定在高壓絕緣靴的靴筒上。本發(fā)明報警器精致小巧，基本不影響絕緣靴美觀與自身功能。一旦現(xiàn)場有危險高電壓存在，就會發(fā)出報警聲，給操作、維修人員以警示作用，提高了安全可靠性，減少了人身傷亡事故的發(fā)生。
【專利說明】高電壓自動探測報警絕緣靴

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電工安全防護用品，特別是電工穿用、具有自動報警功能的高壓絕緣靴。

【背景技術(shù)】
[0002]在發(fā)電廠、變電站，常規(guī)的電氣運行巡檢和倒閘操作、設(shè)備檢修等，都要穿上絕緣靴?，F(xiàn)有的絕緣靴在防止高電壓對地擊穿，保護工作人員安全上起到了極大作用。但是，還不夠，因為現(xiàn)有絕緣靴只是一種被動斷電隔離，對是否有危險電量存在，無法測量反應(yīng)，即潛在危險依然存在。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種具有對危險高電壓自動報警功能的高電壓自動探測報警絕緣靴。
[0004]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:一種高電壓自動探測報警絕緣靴，包括絕緣靴，具有探測報警器:場效應(yīng)管BG1的柵極G引出作為探頭，場效應(yīng)管BG1的源極S串接電阻R2后接于紐扣電池Ec負極，場效應(yīng)管BG1的漏極D串接電阻R3后接于集成運算放大器LS741的反相輸入端，電阻R4串接在集成運算放大器LS741的同相輸入端與紐扣電池Ec負極之間，場效應(yīng)管BG1的漏極D還順次串接電阻R1和開關(guān)K1后接于紐扣電池Ec正極，二極管D1負極接于場效應(yīng)管BG1柵極G，二極管D1正極接于紐扣電池負極，電阻R5接于集成運算放大器LS741的反相輸入端與輸出端之間，集成運算放大器的7腳接于電阻R1與開關(guān)K1的結(jié)點，集成運算放大器的4腳接于紐扣電池Ec負極，集成運算放大器的輸出端接于電位器W1 —端，電位器W1滑動端接于復(fù)合三極管BG2的基極，電位器W1的另一端和復(fù)合三級管BG3發(fā)射極均接于紐扣電池Ec負極，復(fù)合三極管BG2、BG3集電極順次串接電阻R6、壓電陶瓷片HTD后接于電阻R1與開關(guān)K1的結(jié)點；上述探測報警器裝入防水帆布袋內(nèi)，防水帆布袋經(jīng)其上的兩根粘膠帶固定在所述絕緣靴的靴筒上。
[0005]還具有發(fā)光二極管Fgl，發(fā)光二極管Fgl負極接于電阻R6與壓電陶瓷片HTD的結(jié)點，發(fā)光二極管Fgl正極接于電阻R1與開關(guān)K1的結(jié)點。
[0006]還具有音樂集成塊JC2，音樂集成塊JC2與所述壓電陶瓷片HTD相并聯(lián)。
[0007]上述電阻R3為10ΚΩ，電阻R5為680ΚΩ，所述場效應(yīng)管BG1型號為3DJ7F。
[0008]本發(fā)明的有益效果是:
1、只要現(xiàn)場有危險高電壓(指對人體造成電擊傷害的電壓等級，即36V以上的交流電壓)存在，探測報警器就會發(fā)出報警聲，給現(xiàn)場巡視、操作、維修人員以警示作用。提高了安全性能，減小了惡性觸電事故的發(fā)生。
[0009]2、該報警器選用小型原器件和紐扣電池構(gòu)成，所以，即成本低廉、又精致小巧，基本不影響絕緣靴美觀與自身功能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是探測報警器的電路圖。
[0011]圖2是防水帆布袋的示意圖。
[0012]圖3是裝入防水帆布袋的探測報警器經(jīng)粘膠帶固定在絕緣靴上的示意圖。

【具體實施方式】
[0013]圖1示出探測報警器組成為:場效應(yīng)管BGl的柵極G引出作為探頭，場效應(yīng)管BGl的源極S串接電阻R2后接于紐扣電池Ec負極，場效應(yīng)管BGl的漏極D串接電阻R3后接于集成運算放大器LS741的反相輸入端，電阻R4串接在集成運算放大器LS741的同相輸入端與紐扣電池Ec負極之間，場效應(yīng)管BGl的漏極D還順次串接電阻Rl和開關(guān)Kl后接于紐扣電池Ec正極，二極管Dl負極接于場效應(yīng)管BGl柵極G，二極管Dl正極接于紐扣電池負極，電阻R5接于集成運算放大器LS741的反相輸入端與輸出端之間，集成運算放大器的7腳接于電阻Rl與開關(guān)Kl的結(jié)點，集成運算放大器的4腳接于紐扣電池Ec負極，集成運算放大器的輸出端接于電位器Wl —端，電位器Wl滑動端接于復(fù)合三極管BG2的基極，電位器Wl的另一端和復(fù)合三級管BG3發(fā)射極均接于紐扣電池Ec負極，復(fù)合三極管BG2、BG3集電極順次串接電阻R6、壓電陶瓷片HTD后接于電阻Rl與開關(guān)Kl的結(jié)點；
發(fā)光二極管Fgl負極接于電阻R6與壓電陶瓷片HTD的結(jié)點，發(fā)光二極管Fgl正極接于電阻Rl與開關(guān)Kl的結(jié)點。還具有音樂集成塊JC2，音樂集成塊JC2與所述壓電陶瓷片HTD相并聯(lián)。
[0014]上述探測報警器裝入防水帆布袋4內(nèi)，防水帆布袋4經(jīng)其上的兩根粘膠帶固定在所述絕緣靴的靴筒上。
[0015]在圖1中，我們選用的是輸入電阻大，靈敏度高的MOS式結(jié)構(gòu)的場效應(yīng)管(3DJ7F)BGl作為采樣器，BGl的漏極D和源極S分別接上電阻Rl和R2，以確定工作點。柵極G引出，作為信號探頭，在交變電場中，可以得到感應(yīng)，即采集到電信號.采集到的信號使場效應(yīng)管BGl導(dǎo)通，產(chǎn)生漏極電流，經(jīng)電阻Rl降壓，在電阻R3支路得到低電平。該低電平傳送給集成運放ICl的反相輸入端，ICl翻轉(zhuǎn)，在6腳輸出高電平。這就是本探測儀器的采樣、判斷原理。
[0016]圖1中部的集成運放電路ICl (LS741型)，除作比較判斷外，我們還將其設(shè)計為有源放大器，這是因為感應(yīng)到的電信號很弱，無法推動后面報警電路，所以做此處理。
[0017]為提高輸入信號量，故將電阻R3取為1KΩ，同時將反饋電阻R5取為680ΚΩ，故放大倍數(shù)為:
A=R5/R3=680 +10=68 ；
可見，通過集成運放和參數(shù)配置，將信號提升了近70倍，故對于場效應(yīng)管柵極感應(yīng)到的僅毫伏級的信號，也會放大到數(shù)百毫伏，足以推動后續(xù)電路工作。
[0018]經(jīng)過ICl的翻轉(zhuǎn)，從6腳輸出高電平，經(jīng)電位器Wl調(diào)節(jié)分壓，推動復(fù)合功放電路中的復(fù)合三極管BG2、BG3導(dǎo)通。復(fù)合三極管BG2、BG3導(dǎo)通后，經(jīng)串聯(lián)電阻R6分壓，當上端得到3V電壓時，使發(fā)光管二極管Fgl被點亮，音樂集成塊IC2導(dǎo)電，帶動壓電陶瓷片HTD發(fā)出蜂鳴聲音，表示該處有交變電信號，即有高壓危險存在，由此提醒現(xiàn)場工作人員分析處理，采取有效措施，尤其如高壓柜走錯間隔，則必須停止工作，重新做出檢查認證后，方能恢復(fù)和開展預(yù)計工作，由此防止惡性事故的發(fā)生。
[0019]電路中的電位器W1起信號調(diào)節(jié)分配作用，調(diào)節(jié)中，可按所處的是10?500kV不同電壓等級的安全距離擴大10?20%發(fā)出聲光信號，使之提前報警；另外，在集成運放后才設(shè)計此調(diào)節(jié)器，而不是放在前面，原因是前面信號極弱，調(diào)節(jié)不了，二是在本處已得到前面數(shù)十倍的放大，有了充分裕度，既達到調(diào)節(jié)的可能，又能保證有效工作。
[0020]因本儀器是絕緣靴移動式工作，故不宜采用交流電，也不宜采用大電池，所以，我們設(shè)計了紐扣電池工作方式，如圖1中右側(cè)Ec，Ec是4顆共4.8V紐扣電池，以保證集成塊等工作電壓所需。同時，采用了拉鏈取放方式，又便于更換。
[0021]圖中二極管D1反向相接，是因為BG1探頭線采集到的是交變信號，而交變信號的正半波是復(fù)合管工作所需要的，不能削減，由此D1反向相接，正好阻擋正半波通過；在負半波，反向二極管D1導(dǎo)通，將負半波信號引向電源負極，這樣，被采集到的電信號和工作電路中的電源恰好形成公共地，使之達到融為一體的效果，故可正常穩(wěn)定的工作。
[0022]當電路板裝入布袋后，便可以在絕緣靴的適當位置裝配了，請見圖3。
[0023]圖3是監(jiān)測器與絕緣靴置放一起的總裝圖，在電路板裝入帆布袋后，一種方法是:先將裝載袋上的粘膠帶粘好，置入絕緣靴靴筒根部，等待工作人員穿靴使用；第二種方法是:工作人員腿腳先穿人員絕緣靴，然后在適當位置放上帆布袋，再粘結(jié)好膠帶，亦完成同樣裝配。兩種方法都行，較為靈活。
[0024]按照圖1電路，我們可以設(shè)計印刷電路板并購件裝配，然后總的裝在一個防水帆布袋4里，如圖2所示。
[0025]圖2示出，場效應(yīng)管、電位器、控制開關(guān)以及紐扣電池等元器件1安裝在電路板上，安裝好后，經(jīng)簡單調(diào)試，即可工作。調(diào)試好的電路板裝入另行設(shè)計的防雨帆布制作的帆布袋中。帆布袋大小與電路板緊密配合，尺寸是22X32X 12_ (各邊比電路板略大1mm)。
[0026]帆布袋中2是拉頭，3是拉鏈，該拉鏈采用尼龍式，不增添任何導(dǎo)電因素，除裝載電路板外，還便于拉開鏈口，即可更換電池等。5是粘膠帶。
[0027]為顯示粘膠帶連接方式，在圖3中我們將裝載布袋朝內(nèi)，拉帶向外做的繪制，實際應(yīng)用中因拉帶粘接的靈活作用，在360°任意位置都可以置放，不受限制。
[0028]穿戴好檢測器和絕緣靴，即可開展現(xiàn)場巡檢及相關(guān)工作了。
[0029]本專利在探測電路和裝載帆布袋設(shè)計的基礎(chǔ)上，完成了電路板安裝、調(diào)試、裝配，并在帆布袋的裝載下，與絕緣靴配合，形成整體使用，可在工作中自覺監(jiān)測電磁場的強弱，并增加了電位器調(diào)節(jié)功能，以適應(yīng)10?500kV不同電壓等級，使用范圍大幅拓寬。調(diào)節(jié)好后，當感應(yīng)超過允許值時，即發(fā)出聲光報警信號，提起相關(guān)人員注意，甚至停業(yè)檢查，在查明原因，并排除故障后，再恢復(fù)工作，由此避免人生傷亡事故的發(fā)生，大幅度提高安全系數(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種高電壓自動探測報警絕緣靴，包括絕緣靴，其特征在于，具有探測報警器:場效應(yīng)管BGl的柵極G引出作為探頭，場效應(yīng)管BGl的源極S串接電阻R2后接于紐扣電池Ec負極，場效應(yīng)管BGl的漏極D串接電阻R3后接于集成運算放大器LS741的反相輸入端，電阻R4串接在集成運算放大器LS741的同相輸入端與紐扣電池Ec負極之間，場效應(yīng)管BGl的漏極D還順次串接電阻Rl和開關(guān)Kl后接于紐扣電池Ec正極，二極管Dl負極接于場效應(yīng)管BGl柵極G，二極管Dl正極接于紐扣電池負極，電阻R5接于集成運算放大器LS741的反相輸入端與輸出端之間，集成運算放大器的7腳接于電阻Rl與開關(guān)Kl的結(jié)點，集成運算放大器的4腳接于紐扣電池Ec負極，集成運算放大器的輸出端接于電位器Wl —端，電位器Wl滑動端接于復(fù)合三極管BG2的基極，電位器Wl的另一端和復(fù)合三級管BG3發(fā)射極均接于紐扣電池Ec負極，復(fù)合三極管BG2、BG3集電極順次串接電阻R6、壓電陶瓷片HTD后接于電阻Rl與開關(guān)Kl的結(jié)點； 上述探測報警器裝入防水帆布袋(4)內(nèi)，防水帆布袋(4)經(jīng)其上的兩根粘膠帶固定在所述絕緣靴的靴筒上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高電壓自動探測報警絕緣靴，其特征在于，還具有發(fā)光二極管Fgl，發(fā)光二極管Fgl負極接于電阻R6與壓電陶瓷片HTD的結(jié)點，發(fā)光二極管Fgl正極接于電阻Rl與開關(guān)Kl的結(jié)點。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高電壓自動探測報警絕緣靴，其特征在于，還具有音樂集成塊JC2，音樂集成塊JC2與所述壓電陶瓷片HTD相并聯(lián)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高電壓自動探測報警絕緣靴，其特征在于，所述電阻R3為1K Ω，電阻R5為680K Ω，所述場效應(yīng)管BGl型號為3DJ7F。
【文檔編號】G01R19/155GK104391163SQ201410482762
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年9月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月19日
【發(fā)明者】汪涵, 粟和林 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)四川省電力公司電力科學(xué)研究院