一种电压检测电路及装置的制作方法

1.本公开涉及电压检测技术领域，尤其涉及一种电压检测电路及装置。


背景技术：

2.在生产生活中，较高电压的输电线路具有非常高的危险性，而输电线路的电压无法直接观测，只能通过各种探测仪进行探测，但目前的电压探测仪大都结构复杂，成本较高，且操作繁琐，难以实现对输电线路电压的便捷检测，因此需要对其进行改进。


技术实现要素：

3.本公开旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
4.为此，本公开的目的在于提供一种电压检测电路及装置。
5.为达到上述目的，本公开第一方面提供一种电压检测电路，包括：结型场效应晶体管，所述结型场效应晶体管的栅极靠近输电线路；稳压单元，所述稳压单元的输入端与所述结型场效应晶体管的输出端相连，所述稳压单元用于根据所述结型场效应晶体管的输出信号选择性输出恒定电压；控制单元，所述控制单元的输入端与所述稳压单元的输出端相连；报警单元，所述报警单元的输入端与所述控制单元的输出端相连，所述稳压单元输出恒定电压时，所述控制单元控制所述报警单元发出报警信息。
6.可选的，所述电压检测电路还包括：直流电源，所述直流电源的输出端分别与所述稳压单元、所述控制单元和所述报警单元的输入端相连，所述直流电源的正极与所述结型场效应晶体管的漏极相连，所述直流电源的负极与所述结型场效应晶体管的源极相连。
7.可选的，所述电压检测电路还包括：调节单元，所述调节单元的输出端与所述稳压单元的输入端相连，所述稳压单元用于根据所述结型场效应晶体管的输出信号和所述调节单元的输出信号选择性输出恒定电压。
8.可选的，所述调节单元包括：电位器，所述电位器的第一端与所述直流电源的正极相连，所述电位器的第二端与所述结型场效应晶体管的漏极相连，所述电位器的第三端与所述直流电源的正极相连。
9.可选的，所述稳压单元包括：稳压二极管，所述稳压二极管的阴极与所述结型场效应晶体管的漏极相连，所述稳压二极管的阳极与所述控制单元的输入端相连。
10.可选的，所述控制单元包括：第一三极管，所述第一三极管是npn型，所述第一三极管的基极与所述稳压单元的输出端相连，所述第一三极管的发射极与所述结型场效应晶体管的源极相连，所述第一三极管的集电极与所述报警单元的输入端相连。
11.可选的，所述报警单元包括：第一电阻，所述第一电阻的第一端与所述直流电源的正极相连；发光二极管，所述发光二极管的阳极与所述第一电阻的第二端相连，所述发光二极管的阴极与所述第一三极管的集电极相连。
12.可选的，所述报警单元包括：二极管，所述二极管的阳极与所述第一三极管的集电极相连；第二电阻，所述第二电阻的第一端与所述直流电源的正极相连，所述第二电阻的第
二端与所述二极管的阴极相连；第二三极管，所述第二三极管是npn型，所述第二三极管的基极与所述二极管的阴极相连，所述第二三极管的发射极与所述二极管的阳极相连；第三电阻，所述第三电阻的第一端与所述直流电源的正极相连，所述第三电阻的第二端与所述第二三极管的集电极相连；第三三极管，所述第三三极管是npn型，所述第三三极管的基极与所述第二三极管的集电极相连，所述第三三极管的发射极与所述第二三极管的发射极相连；第四电阻，所述第四电阻的第一端与所述直流电源的正极相连，所述第四电阻的第二端与所述第三三极管的集电极相连；压电陶瓷片，所述压电陶瓷片的第一端与所述第四电阻的第二端相连，所述压电陶瓷片的第二端与所述第二三极管的基极相连。
13.可选的，所述电压检测电路还包括：开关，所述开关的第一端与所述直流电源的正极相连，所述开关的第二端与所述第一三极管的发射极相连。
14.本公开第二方面提供一种电压检测装置，包括：盒体；如本公开第一方面提供的电压检测电路，所述电压检测电路设置在所述盒体内；拉杆天线，所述拉杆天线设置在所述盒体上，所述拉杆天线与所述电压检测电路的结型场效应晶体管栅极相连。
15.本公开提供的技术方案可以包括以下有益效果：
16.由于结型场效应晶体管具有高输入阻抗和放大特性，在结型场效应晶体管的栅极靠近输电线路时，结型场效应晶体管感应到信号并将该信号放大后输送到稳压单元中，稳压单元根据结型场效应晶体管的输出信号向控制单元输出恒定电压，以使报警单元发出报警信息，以提示作业人员输电线路上具有较高的电压，从而避免作业人员直接或间接的接触输电线路而造成生命、财产的损失，保证安全作业；其中，由结型场效应晶体管、稳压单元、控制单元和报警单元构成的电压检测电路，不仅结构简单，使整体具有较低的成本，而且在检测电压时只需将结型场效应晶体管的栅极靠近输电线路，不仅灵敏度高，而且操作简单，使用更为便捷。
17.本公开附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本公开的实践了解到。
附图说明
18.本公开上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
19.图1是本公开一实施例提出的电压检测电路的电路示意图；
20.图2是本公开一实施例提出的电压检测电路的电路示意图；
21.图3是本公开一实施例提出的电压检测装置的结构示意图；
22.如图所示：1、稳压单元，2、控制单元，3、报警单元，4、调节单元，5、盒体，6、拉杆天线，7、共振器；
23.rw、电位器，r1、第一电阻，r2、第二电阻，r3、第三电阻，r4、第四电阻；
24.q0、结型场效应晶体管，g、栅极，d、漏极，s、源极；
25.q1、第一三极管，q2、第二三极管，q3、第三三极管；
26.dw、稳压二极管，vd、发光二极管，d、二极管；
27.dc、直流电源，htd、压电陶瓷片，k、开关。
具体实施方式
28.下面详细描述本公开的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本公开，而不能理解为对本公开的限制。相反，本公开的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
29.如图1所示，本公开实施例提出一种电压检测电路，包括结型场效应晶体管q0(junction-field-effect-transistor，jfet)、稳压单元1、控制单元2和报警单元3，结型场效应晶体管q0的栅极g靠近输电线路，稳压单元1的输入端与结型场效应晶体管q0的输出端相连，稳压单元1用于根据结型场效应晶体管q0的输出信号选择性输出恒定电压，控制单元2的输入端与稳压单元1的输出端相连，报警单元3的输入端与控制单元2的输出端相连，稳压单元1输出恒定电压时，控制单元2控制报警单元3发出报警信息。
30.可以理解的是，由于结型场效应晶体管q0具有高输入阻抗和放大特性，在结型场效应晶体管q0的栅极g靠近输电线路时，结型场效应晶体管q0感应到信号并将该信号放大后输送到稳压单元1中，稳压单元1根据结型场效应晶体管q0的输出信号向控制单元2输出恒定电压，以使报警单元3发出报警信息，以提示作业人员输电线路上具有较高的电压，从而避免作业人员直接或间接的接触输电线路而造成生命、财产的损失，保证安全作业。
31.其中，由结型场效应晶体管q0、稳压单元1、控制单元2和报警单元3构成的电压检测电路，不仅结构简单，使整体具有较低的成本，而且在检测电压时只需将结型场效应晶体管q0的栅极g靠近输电线路，不仅灵敏度高，而且操作简单，使用更为便捷。
32.需要说明的是，结型场效应晶体管q0是在同一块n(negative，负极)型半导体上制作两个高掺杂的p(positive，正极)区，并将它们连接在一起，所引出的电极称为栅极g，n型半导体两端分别引出两个电极，两个电极分别称为漏极d和源极s，结型场效应晶体管q0的具体类型可根据实际需要进行设置，在此不作限制。
33.输电线路上的电压可以是220v或380v，也可以是10kv以内的高压，输电线路上的电压越高，结型场效应晶体管q0越容易感应到信号，因此，结型场效应晶体管q0的栅极g与输电线路之间的距离可与输电线路上的电压呈反比，即：输电线路上的电压越高，结型场效应晶体管q0的栅极g与输电线路的距离越远，从而在电压检测电路整体检测时，可由远向近对输电线路进行检测，由此进一步提高整体的使用安全性。
34.结型场效应晶体管q0的栅极g与输电线路之间距离与输电线路上电压的具体对应关系可通过试验确定，然后再根据试验的结果进行实际应用，例如：5厘米-20厘米对应交流220v；2.5米-4米对应交流10kv。
35.如图2所示，在一些实施例中，电压检测电路还包括直流电源dc，直流电源dc的输出端分别与稳压单元1、控制单元2和报警单元3的输入端相连，直流电源dc的正极与结型场效应晶体管q0的漏极d相连，直流电源dc的负极与结型场效应晶体管q0的源极s相连。
36.可以理解的是，直流电源dc为结型场效应晶体管q0、稳压单元1、控制单元2和报警单元3供电，以保证结型场效应晶体管q0、稳压单元1、控制单元2和报警单元3的稳定运行。
37.需要说明的是，直流电源dc的具体类型可根据实际需要进行设置，例如：直流电源dc可以是6f22型9v层叠电池。
38.如图2所示，在一些实施例中，电压检测电路还包括调节单元4，调节单元4的输出端与稳压单元1的输入端相连，稳压单元1用于根据结型场效应晶体管q0的输出信号和调节单元4的输出信号选择性输出恒定电压。
39.可以理解的是，通过调节单元4的设置，使稳压单元1的输入由结型场效应晶体管q0的输出和结型场效应晶体管q0的输出构成，从而使整体能够通过调节单元4的调节，改变稳压单元1的输入，进而实现结型场效应晶体管q0对稳压单元1启动的灵敏度调节，使整体的灵活性更高，使用更为便捷。
40.如图2所示，在一些实施例中，调节单元4包括电位器rw，电位器rw的第一端与直流电源dc的正极相连，电位器rw的第二端与结型场效应晶体管q0的漏极d相连，电位器rw的第三端与直流电源dc的正极相连。
41.可以理解的是，由于电位器rw与结型场效应晶体管q0串联，使得电位器rw的阻值变化时，稳压单元1的输入也随之变化，从而实现结型场效应晶体管q0对稳压单元1启动的灵敏度调节，使整体的灵活性更高，使用更为便捷。
42.电位器rw包括第一端、第二端和第三端，电位器rw通常由电阻体和可移动的电刷构成，电位器rw的第一端和第二端设置在电阻体的两端，电位器rw的第三端设置在电刷上，电刷沿电阻体移动时，使电位器rw获得与电刷位移量成一定关系的电阻值。
43.如图2所示，在一些实施例中，稳压单元1包括稳压二极管dw，稳压二极管dw的阴极与结型场效应晶体管q0的漏极d相连，稳压二极管dw的阳极与控制单元2的输入端相连。
44.可以理解的是，在结型场效应晶体管q0的漏极d电压大于稳压二极管dw的临界反向击穿电压时，稳压二极管dw反向击穿并输出恒定电压，从而使控制单元2控制报警单元3发出报警信息，同时，电位器rw的阻值较大时，电位器rw的电压也较大，这导致结型场效应晶体管q0的漏极d电压较小，从而使稳压二极管dw的输入电压也较小，反向击穿的灵敏度较低；反之，电位器rw的阻值较小时，电位器rw的电压也较小，这导致结型场效应晶体管q0的漏极d电压较大，从而使稳压二极管dw的输入电压也较大，反向击穿的灵敏度较高。
45.需要说明的是，电位器rw的具体电阻值可根据实际需要进行设置，例如：电位器rw的电阻值可以是36kω。
46.稳压二极管dw又称齐纳二极管d，其是利用pn结反向击穿状态，其电流可在很大范围内变化而电压基本不变的现象制成的起稳压作用的二极管d，稳压二极管dw的具体类型可根据实际需要进行设置，例如：稳压二极管dw输出的恒定电压低于6v。
47.如图2所示，在一些实施例中，控制单元2包括第一三极管q1，第一三极管q1是npn型，第一三极管q1的基极与稳压单元1的输出端相连，第一三极管q1的发射极与结型场效应晶体管q0的源极s相连，第一三极管q1的集电极与报警单元3的输入端相连。
48.可以理解的是，在稳压二极管dw反向击穿并输出恒定电压时，第一三极管q1饱和导通，从而使报警单元3的供电回路导通，进而使报警单元3发出报警信息，以提示作业人员输电线路上具有较高的电压，保证安全作业。
49.需要说明的是，npn型的第一三极管q1包括两块n型半导体和一块p型半导体，p型半导体设置在两块n型半导体之间，第一三极管q1包括基极(base)、发射极(emitter)和集电极(collector)，第一三极管q1处于截止状态时，发射极与集电极之间断开，第一三极管q1处于导通状态时，发射极与集电极之间导通。其中，第一三极管q1的具体类型可根据实际
需要进行设置，例如；第一三极管q1的饱和压降可以是1.5v，第一三极管q1的集电极电流可以大于30ma。
50.报警单元3可以仅发出声音报警，也可以仅发出灯光报警，还可以同时发出声音报警和灯光报警。
51.如图2所示，在一些实施例中，报警单元3包括第一电阻r1和发光二极管vd，第一电阻r1的第一端与直流电源dc的正极相连，发光二极管vd的阳极与第一电阻r1的第二端相连，发光二极管vd的阴极与第一三极管q1的集电极相连。
52.可以理解的是，在稳压二极管dw反向击穿并输出恒定电压时，第一三极管q1饱和导通，从而使发光二极管vd的供电回路导通，进而使发光二极管vd发出灯光报警信息，以提示作业人员输电线路上具有较高的电压，保证安全作业，其中，第一电阻r1作为限流电阻，用以控制发光二极管vd的发光电流，从而控制发光二极管vd的发光强度以及保护发光二极管vd。
53.需要说明的是，发光二极管vd是一种通过电子与空穴复合以释放能量发光的常用器件，发光二极管vd的具体类型可根据实际需要进行设置，例如：发光二极管vd的发光电流可以是5ma-25ma。
54.第一电阻r1的具体电阻值可根据实际需要进行设置，例如：第一电阻r1的电阻值可以是820ω。
55.如图2所示，在一些实施例中，报警单元3包括二极管d、第二电阻r2、第二三极管q2、第三电阻r3、第三三极管q3、第四电阻r4和压电陶瓷片htd，二极管d的阳极与第一三极管q1的集电极相连，第二电阻r2的第一端与直流电源dc的正极相连，第二电阻r2的第二端与二极管d的阴极相连，第二三极管q2是npn型，第二三极管q2的基极与二极管d的阴极相连，第二三极管q2的发射极与二极管d的阳极相连，第三电阻r3的第一端与直流电源dc的正极相连，第三电阻r3的第二端与第二三极管q2的集电极相连，第三三极管q3是npn型，第三三极管q3的基极与第二三极管q2的集电极相连，第三三极管q3的发射极与第二三极管q2的发射极相连，第四电阻r4的第一端与直流电源dc的正极相连，第四电阻r4的第二端与第三三极管q3的集电极相连，压电陶瓷片htd的第一端与第四电阻r4的第二端相连，压电陶瓷片htd的第二端与第二三极管q2的基极相连。
56.可以理解的是，在稳压二极管dw反向击穿并输出恒定电压时，第一三极管q1饱和导通，从而使压电陶瓷片htd的供电回路导通，进而使压电陶瓷片htd发出声音报警信息，以提示作业人员输电线路上具有较高的电压，保证安全作业，其中，二极管d、第二三极管q2、第三三极管q3等部件构成了正反馈振荡电路，压电陶瓷片htd用于发出声音报警信息的同时兼作反馈电容，从而在第一三极管q1饱和导通时，正反馈振荡电路使压电陶瓷片htd能够获电并发出声音报警信息。
57.需要说明的是，二极管d是用半导体材料制成的一种电子器件，其具有单向导电性能，即给二极管d阳极加上正向电压时，二极管d导通，当给二极管d阴极加上反向电压时，二极管d截止。其中，二极管d的具体类型可根据实际需要进行设置，在此不作限制。
58.npn型的第二三极管q2和第三三极管q3均包括两块n型半导体和一块p型半导体，p型半导体设置在两块n型半导体之间，第二三极管q2和第三三极管q3均包括基极、发射极和集电极，第一三极管q1处于截止状态时，发射极与集电极之间断开，第一三极管q1处于导通
状态时，发射极与集电极之间导通。其中，第二三极管q2和第三三极管q3的具体类型可根据实际需要进行设置，在此不作限制。
59.压电陶瓷片htd是一种电子发音元件，在两片铜制圆形电极中间放入压电陶瓷介质材料，当在两片电极上面接通交流信号时，压电陶瓷片htd会根据信号的大小频率发生振动而产生相应的声音。其中，压电陶瓷片htd的具体类型可根据实际需要进行设置，在此不作限制。
60.第二电阻r2、第三电阻r3和第四电阻r4的具体电阻值可根据实际需要进行设置，例如：第二电阻r2的电阻值可以是240kω，第三电阻r3的电阻值可以是8.2kω，第四电阻r4的电阻值可以是680ω。
61.如图2所示，在一些实施例中，电压检测电路还包括开关k，开关k的第一端与直流电源dc的正极相连，开关k的第二端与第一三极管q1的发射极相连。
62.可以理解的是，通过开关k的设置，能够控制结型场效应晶体管q0、稳压单元1、控制单元2和报警单元3供电回路的通断，使整体的灵活性更高，使用更为便捷。
63.需要说明的是，开关k的具体类型可根据实际需要进行设置，在此不作限制。
64.如图3所示，本公开实施例还提出一种电压检测装置，包括盒体5、拉杆天线6和如本公开实施例的电压检测电路，电压检测电路设置在盒体5内，拉杆天线6设置在盒体5上，拉杆天线6与电压检测电路的结型场效应晶体管q0栅极g相连。
65.可以理解的是，通过盒体5的设置，可有效保护电压检测电路，保证电压检测电路稳定运行的同时便于使用，通过拉杆天线6的设置，能够有效增强结型场效应晶体管q0栅极g的感应灵敏度，使电压检测电路整体的检测更为准确，而且还使结型场效应晶体管q0栅极g与输电线路的距离能够进一步增大，从而保证整体的安全检测。
66.其中，由于结型场效应晶体管q0具有高输入阻抗和放大特性，在结型场效应晶体管q0的栅极g靠近输电线路时，结型场效应晶体管q0感应到信号并将该信号放大后输送到稳压单元1中，稳压单元1根据结型场效应晶体管q0的输出信号向控制单元2输出恒定电压，以使报警单元3发出报警信息，以提示作业人员输电线路上具有较高的电压，从而避免作业人员直接或间接的接触输电线路而造成生命、财产的损失，保证安全作业。
67.由结型场效应晶体管q0、稳压单元1、控制单元2和报警单元3构成的电压检测电路，不仅结构简单，使整体具有较低的成本，而且在检测电压时只需将结型场效应晶体管q0的栅极g靠近输电线路，操作简单，使用更为便捷。
68.需要说明的是，盒体5的具体类型可根据实际需要进行设置，例如：盒体5上通过螺丝固定、卡扣固定等方式固定盖合有盒盖，以便于电压检测电路的拆装、检修等。
69.盒体5可以由绝缘材料制成，例如：塑料。
70.电压检测电路可集成在电路板上，电路板通过螺丝固定、卡扣固定等方式固定在盒体5内。
71.拉杆天线6是一种可伸缩天线，拉杆天线6上可套设塑料管，以避免拉杆天线6受到外部物体的干扰。
72.报警单元3应设置在盒体5的外表面，以保证报警信息的发出，例如：发光二极管vd设置在盒体5的外表面；压电陶瓷片htd设置在盒体5的外表面。
73.其中，为使压电陶瓷片htd发出的声音音量更大，可在压电陶瓷片htd上设置共振
器7，例如：具有空腔的薄金属圆盒，薄金属圆盒尺寸可以是直径2.4cm、高2.8cm。
74.需要说明的是，在本公开的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本公开的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
75.流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本公开的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本公开的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
76.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
77.尽管上面已经示出和描述了本公开的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本公开的限制，本领域的普通技术人员在本公开的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。