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高电压自动探测报警绝缘靴的制作方法
【专利摘要】一种高电压自动探测报警绝缘靴，属具有高电压自动报警功能的电工用高压绝缘靴。探测报警器采用场效应管的栅极作为电压检测探头，由集成运算放大器LS741控制输出高电平，再由复合三极管组成功率放大器，推动后续报警电路。该探测报警器置入防水帆布袋中，防水帆布袋经其上的两根粘胶带固定在高压绝缘靴的靴筒上。本发明报警器精致小巧，基本不影响绝缘靴美观与自身功能。一旦现场有危险高电压存在，就会发出报警声，给操作、维修人员以警示作用，提高了安全可靠性，减少了人身伤亡事故的发生。
【专利说明】高电压自动探测报警绝缘靴

【技术领域】
[0001]本发明涉及电工安全防护用品，特别是电工穿用、具有自动报警功能的高压绝缘靴。

【背景技术】
[0002]在发电厂、变电站，常规的电气运行巡检和倒闸操作、设备检修等，都要穿上绝缘靴。现有的绝缘靴在防止高电压对地击穿，保护工作人员安全上起到了极大作用。但是，还不够，因为现有绝缘靴只是一种被动断电隔离，对是否有危险电量存在，无法测量反应，即潜在危险依然存在。


【发明内容】

[0003]本发明的目的是提供一种具有对危险高电压自动报警功能的高电压自动探测报警绝缘靴。
[0004]本发明的目的是这样实现的:一种高电压自动探测报警绝缘靴，包括绝缘靴，具有探测报警器:场效应管BG1的栅极G引出作为探头，场效应管BG1的源极S串接电阻R2后接于纽扣电池Ec负极，场效应管BG1的漏极D串接电阻R3后接于集成运算放大器LS741的反相输入端，电阻R4串接在集成运算放大器LS741的同相输入端与纽扣电池Ec负极之间，场效应管BG1的漏极D还顺次串接电阻R1和开关K1后接于纽扣电池Ec正极，二极管D1负极接于场效应管BG1栅极G，二极管D1正极接于纽扣电池负极，电阻R5接于集成运算放大器LS741的反相输入端与输出端之间，集成运算放大器的7脚接于电阻R1与开关K1的结点，集成运算放大器的4脚接于纽扣电池Ec负极，集成运算放大器的输出端接于电位器W1 —端，电位器W1滑动端接于复合三极管BG2的基极，电位器W1的另一端和复合三级管BG3发射极均接于纽扣电池Ec负极，复合三极管BG2、BG3集电极顺次串接电阻R6、压电陶瓷片HTD后接于电阻R1与开关K1的结点；上述探测报警器装入防水帆布袋内，防水帆布袋经其上的两根粘胶带固定在所述绝缘靴的靴筒上。
[0005]还具有发光二极管Fgl，发光二极管Fgl负极接于电阻R6与压电陶瓷片HTD的结点，发光二极管Fgl正极接于电阻R1与开关K1的结点。
[0006]还具有音乐集成块JC2，音乐集成块JC2与所述压电陶瓷片HTD相并联。
[0007]上述电阻R3为10ΚΩ，电阻R5为680ΚΩ，所述场效应管BG1型号为3DJ7F。
[0008]本发明的有益效果是:
1、只要现场有危险高电压(指对人体造成电击伤害的电压等级，即36V以上的交流电压)存在，探测报警器就会发出报警声，给现场巡视、操作、维修人员以警示作用。提高了安全性能，减小了恶性触电事故的发生。
[0009]2、该报警器选用小型原器件和纽扣电池构成，所以，即成本低廉、又精致小巧，基本不影响绝缘靴美观与自身功能。

【专利附图】

【附图说明】
[0010]图1是探测报警器的电路图。
[0011]图2是防水帆布袋的示意图。
[0012]图3是装入防水帆布袋的探测报警器经粘胶带固定在绝缘靴上的示意图。

【具体实施方式】
[0013]图1示出探测报警器组成为:场效应管BGl的栅极G引出作为探头，场效应管BGl的源极S串接电阻R2后接于纽扣电池Ec负极，场效应管BGl的漏极D串接电阻R3后接于集成运算放大器LS741的反相输入端，电阻R4串接在集成运算放大器LS741的同相输入端与纽扣电池Ec负极之间，场效应管BGl的漏极D还顺次串接电阻Rl和开关Kl后接于纽扣电池Ec正极，二极管Dl负极接于场效应管BGl栅极G，二极管Dl正极接于纽扣电池负极，电阻R5接于集成运算放大器LS741的反相输入端与输出端之间，集成运算放大器的7脚接于电阻Rl与开关Kl的结点，集成运算放大器的4脚接于纽扣电池Ec负极，集成运算放大器的输出端接于电位器Wl —端，电位器Wl滑动端接于复合三极管BG2的基极，电位器Wl的另一端和复合三级管BG3发射极均接于纽扣电池Ec负极，复合三极管BG2、BG3集电极顺次串接电阻R6、压电陶瓷片HTD后接于电阻Rl与开关Kl的结点；
发光二极管Fgl负极接于电阻R6与压电陶瓷片HTD的结点，发光二极管Fgl正极接于电阻Rl与开关Kl的结点。还具有音乐集成块JC2，音乐集成块JC2与所述压电陶瓷片HTD相并联。
[0014]上述探测报警器装入防水帆布袋4内，防水帆布袋4经其上的两根粘胶带固定在所述绝缘靴的靴筒上。
[0015]在图1中，我们选用的是输入电阻大，灵敏度高的MOS式结构的场效应管(3DJ7F)BGl作为采样器，BGl的漏极D和源极S分别接上电阻Rl和R2，以确定工作点。栅极G引出，作为信号探头，在交变电场中，可以得到感应，即采集到电信号.采集到的信号使场效应管BGl导通，产生漏极电流，经电阻Rl降压，在电阻R3支路得到低电平。该低电平传送给集成运放ICl的反相输入端，ICl翻转，在6脚输出高电平。这就是本探测仪器的采样、判断原理。
[0016]图1中部的集成运放电路ICl (LS741型)，除作比较判断外，我们还将其设计为有源放大器，这是因为感应到的电信号很弱，无法推动后面报警电路，所以做此处理。
[0017]为提高输入信号量，故将电阻R3取为1KΩ，同时将反馈电阻R5取为680ΚΩ，故放大倍数为:
A=R5/R3=680 +10=68 ；
可见，通过集成运放和参数配置，将信号提升了近70倍，故对于场效应管栅极感应到的仅毫伏级的信号，也会放大到数百毫伏，足以推动后续电路工作。
[0018]经过ICl的翻转，从6脚输出高电平，经电位器Wl调节分压，推动复合功放电路中的复合三极管BG2、BG3导通。复合三极管BG2、BG3导通后，经串联电阻R6分压，当上端得到3V电压时，使发光管二极管Fgl被点亮，音乐集成块IC2导电，带动压电陶瓷片HTD发出蜂鸣声音，表示该处有交变电信号，即有高压危险存在，由此提醒现场工作人员分析处理，采取有效措施，尤其如高压柜走错间隔，则必须停止工作，重新做出检查认证后，方能恢复和开展预计工作，由此防止恶性事故的发生。
[0019]电路中的电位器W1起信号调节分配作用，调节中，可按所处的是10?500kV不同电压等级的安全距离扩大10?20%发出声光信号，使之提前报警；另外，在集成运放后才设计此调节器，而不是放在前面，原因是前面信号极弱，调节不了，二是在本处已得到前面数十倍的放大，有了充分裕度，既达到调节的可能，又能保证有效工作。
[0020]因本仪器是绝缘靴移动式工作，故不宜采用交流电，也不宜采用大电池，所以，我们设计了纽扣电池工作方式，如图1中右侧Ec，Ec是4颗共4.8V纽扣电池，以保证集成块等工作电压所需。同时，采用了拉链取放方式，又便于更换。
[0021]图中二极管D1反向相接，是因为BG1探头线采集到的是交变信号，而交变信号的正半波是复合管工作所需要的，不能削减，由此D1反向相接，正好阻挡正半波通过；在负半波，反向二极管D1导通，将负半波信号引向电源负极，这样，被采集到的电信号和工作电路中的电源恰好形成公共地，使之达到融为一体的效果，故可正常稳定的工作。
[0022]当电路板装入布袋后，便可以在绝缘靴的适当位置装配了，请见图3。
[0023]图3是监测器与绝缘靴置放一起的总装图，在电路板装入帆布袋后，一种方法是:先将装载袋上的粘胶带粘好，置入绝缘靴靴筒根部，等待工作人员穿靴使用；第二种方法是:工作人员腿脚先穿人员绝缘靴，然后在适当位置放上帆布袋，再粘结好胶带，亦完成同样装配。两种方法都行，较为灵活。
[0024]按照图1电路，我们可以设计印刷电路板并购件装配，然后总的装在一个防水帆布袋4里，如图2所示。
[0025]图2示出，场效应管、电位器、控制开关以及纽扣电池等元器件1安装在电路板上，安装好后，经简单调试，即可工作。调试好的电路板装入另行设计的防雨帆布制作的帆布袋中。帆布袋大小与电路板紧密配合，尺寸是22X32X 12_ (各边比电路板略大1mm)。
[0026]帆布袋中2是拉头，3是拉链，该拉链采用尼龙式，不增添任何导电因素，除装载电路板外，还便于拉开链口，即可更换电池等。5是粘胶带。
[0027]为显示粘胶带连接方式，在图3中我们将装载布袋朝内，拉带向外做的绘制，实际应用中因拉带粘接的灵活作用，在360°任意位置都可以置放，不受限制。
[0028]穿戴好检测器和绝缘靴，即可开展现场巡检及相关工作了。
[0029]本专利在探测电路和装载帆布袋设计的基础上，完成了电路板安装、调试、装配，并在帆布袋的装载下，与绝缘靴配合，形成整体使用，可在工作中自觉监测电磁场的强弱，并增加了电位器调节功能，以适应10?500kV不同电压等级，使用范围大幅拓宽。调节好后，当感应超过允许值时，即发出声光报警信号，提起相关人员注意，甚至停业检查，在查明原因，并排除故障后，再恢复工作，由此避免人生伤亡事故的发生，大幅度提高安全系数。
【权利要求】
1.一种高电压自动探测报警绝缘靴，包括绝缘靴，其特征在于，具有探测报警器:场效应管BGl的栅极G引出作为探头，场效应管BGl的源极S串接电阻R2后接于纽扣电池Ec负极，场效应管BGl的漏极D串接电阻R3后接于集成运算放大器LS741的反相输入端，电阻R4串接在集成运算放大器LS741的同相输入端与纽扣电池Ec负极之间，场效应管BGl的漏极D还顺次串接电阻Rl和开关Kl后接于纽扣电池Ec正极，二极管Dl负极接于场效应管BGl栅极G，二极管Dl正极接于纽扣电池负极，电阻R5接于集成运算放大器LS741的反相输入端与输出端之间，集成运算放大器的7脚接于电阻Rl与开关Kl的结点，集成运算放大器的4脚接于纽扣电池Ec负极，集成运算放大器的输出端接于电位器Wl —端，电位器Wl滑动端接于复合三极管BG2的基极，电位器Wl的另一端和复合三级管BG3发射极均接于纽扣电池Ec负极，复合三极管BG2、BG3集电极顺次串接电阻R6、压电陶瓷片HTD后接于电阻Rl与开关Kl的结点； 上述探测报警器装入防水帆布袋(4)内，防水帆布袋(4)经其上的两根粘胶带固定在所述绝缘靴的靴筒上。
2.根据权利要求1所述的高电压自动探测报警绝缘靴，其特征在于，还具有发光二极管Fgl，发光二极管Fgl负极接于电阻R6与压电陶瓷片HTD的结点，发光二极管Fgl正极接于电阻Rl与开关Kl的结点。
3.根据权利要求1或2所述的高电压自动探测报警绝缘靴，其特征在于，还具有音乐集成块JC2，音乐集成块JC2与所述压电陶瓷片HTD相并联。
4.根据权利要求3所述的高电压自动探测报警绝缘靴，其特征在于，所述电阻R3为1K Ω，电阻R5为680K Ω，所述场效应管BGl型号为3DJ7F。
【文档编号】G01R19/155GK104391163SQ201410482762
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年9月19日 优先权日:2014年9月19日
【发明者】汪涵, 粟和林 申请人:国家电网公司, 国网四川省电力公司电力科学研究院