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1、湖南工业大学本科毕业设计（论文）（2011届）本科毕业设计（论文）资料题 目 名 称：非接触式高压检测电路设计 学 院（部）： 电气与信息工程学院 专 业： 电子信息科学与技术 最终评定成绩： 摘 要基于目前市场上常规的高压检测往往采用接触式的检测方法，因此本文设计了一个非接触式高压检测电路来进行高压检测。该电路的主要检测方法为，用高压探头将高压设备附近的强电场，转换成一定幅度的小信号，送入信号调理电路进行调整和判断，当检测到的电压高于设定值时，输出信号使报警电路进行声光报警，本设计中还包含了一个电源转换电路，能够将外界电压转换为电路工作电压。本文所述电路能使检修人员采用非接触方法检测出设备是
2、否存在高压，以保证操作者的人身安全，从而达到检测目的。文中信号调理电路中，包含了一阶低通滤波电路、同相放大电路、比较电路、报警控制电路。文中语音提示电路中包含语音芯片ISD4003、扬声器、放大电路。文中电源转换电路包含了全波整流桥、整流器、电源模块。关键词：信号调理电路，电源转换电路，语音提示电路，发光电路ABSTRACTBased on the current market, the test of conventional high voltage often adopts the method of contact detection, so this thesis designed
3、a non-contact high voltage detection circuit for the test of high voltage.The main testing method of this thesis is changing the strong electric field near the equipment of high voltage into a certain range of small signal by high voltage probe. And then it is sent to signal conditioning circuit for
4、 adjustment and judgment, output signal will carry out a sound and light alarm in an alarm circuit when the high voltage is detected higher than the setting value. This design also includes electric power conversion circuit which can change the external voltage into operating voltage in the circuit.
5、 The circuit which is described in this thesis can helps maintenance personnel to test whether the equipment has high voltage or not by the non-contact method, in this case, the safety of operators can be assured, thereby, we can achieve the goal of detection.Signal conditioning circuit in this thes
6、is includes First-order low-pass filter, phase amplifier, comparator circuit, and alarm control circuit.Voice prompt circuit in this thesis includes Voice chip ISD4003, entire speaker, and amplifier circuit.Power conversion circuit in this thesis includes full-wave bridge rectifier, rectifier, and p
7、ower module.Keywords: signal conditioning circuits, power conversion circuits, voice prompts circuit, LED circuitIV目 录第1章 绪论11.1 课题的研究背景11.2 论文研究的目的和内容21.3 论文结构的安排2第2章 电路总体设计32.1 设计目标32.2 电路总体结构42.3 电路的功能42.4 电路的特点5第3章 信号调理和声光电路设计73.1 高压探头的选择73.2 信号调理电路的组成73.2.1 低通滤波电路7 3.2.2 放大电路93.2.3 比较电路123.2.4
8、报警控制电路143.3 语音提示和发光电路的设计153.3.1 语音提示电路15 3.3.1.1 语音芯片的选择16 3.3.1.2 扬声器的选择17 3.3.2 发光电路的组成18第4章 电源转换电路设计204.1 电源转换电路的设计204.2 电源模块及其外围元件的选择21结论22参考文献23致谢24附录125附录226湖南工业大学本科毕业设计（论文）第1章 绪论1.1 课题的研究背景随着我国经济的发展，为了满足电力工业的发展和电网负荷需求的提高，特高压长距离输电技术在我国快速发展，这不仅给我们日常生活带来极大方便，同时给工业生产提供了有利保障。但是伴随着高压电的发展，高压的检测也成了人们
9、非常关心的一件事情。因为高压检测不同于普通用电的检测，随着电压等级的升高,安全距离也不断增加，当操作不当时，它往往是给社会带来巨大经济损失给人带来巨大伤害。根据相关调查，1999年电力系统发生重大误操作事故1次，220 kV及以上电压等级误操作事故8次，电气误操作事故总数79次，220 kV及以上电压等级误操作事故19次；19982000年共发生误操作事故260次，造成了巨大的损失。所以，对于高压检测，成了人们日益关注的问题。相对于低压检测，高压检测技术含量高，资本投入较大，而在市场前景上看，高压检测的规模也将日益形成低压检测市场那么大。在我国，高压电器检测行业的发展未能充分满足电力行业高速发
10、展的要求，行业内普遍存在长期排队等待检测的情况；尤其是特高压电器设备的检测，目前国内仅有西高院、武高所及沈高所等少数几家老牌电器检测机构有能力进行特高压电器检测，我国现有的检测能力与电力行业大力建设特高压输电网及“智能电网”的发展战略无法充分匹配。所以说，高压电的检测在我国前景广阔，特别是国家对检测行业实行严格的资质管理制度，并且由于准入制度、技术门槛、资金密集型等限制了新的竞争者的进入，而检测设备的先进程度决定了检测结果的准确性和可靠性，是否拥有这些专业设备是开展电器产品检测的前提条件，因此掌握着多种高压电的检测方法，对于企业和个人都至关重要。而传统的高压检测，通常是把验电器安装在操作杆上，
11、操作时用验电器直接与高压线路接触，验电器中的电阻将高电压降低到安全的电压值(通常是几伏)，通过人体到大地形成一个回路，验电器中通常都带有声音或发光指示线路是否带电。传统的验电器体积小、携带方便，但必须与高压电路接触才都使用，因此仍然存在一定的安全隐患。所以对于高压的检测，必须设法采用非接触式检测。非接触式检测是一种较新颖的检测高压方法，它突破了传统检测方法的设计理论和思路的束缚，无须接触即可检测高压线是否带电，使用起来安全、方便、正确。因此，非接触式高压检测成为人们更多的选择方向，也在日常生活中，给人们带来极大的便利。1.2 论文研究的目的和内容本论文中非接触式高压检测电路的设计，主要目的用于
12、检测电力机车机车车顶与外界高压电气设备之间车顶高压设备的故障。当电力机车牵引列车运行时，如果机车车顶高压设备发生故障或其他原因造成高压设备故障。由于乘务员无法判断故障情况，一旦再次升起受电弓将导致高压放电、接地，轻则造成受电弓滑板与接触网粘接，重则烧断接触网，造成大的故障，将严重地干扰运输生产。因此，在这采用非接触式高压检测，让操作员对车顶高压进行检测，判断是否发生故障，这样既保证机车运行安全，也保证了操作员进行高压检测时的人身安全。 本论文内容包含了对整个电路的设计思路，设计方法，及设计结构，并对电路中的每个模块进行详细分析。论文主要内容包括：电路的总体设计；高压探头的选择；信号调理电路设计
13、；语音提示电路和发光电路设计吗；电源转换电路设计。1.3 论文结构安排本论文的结构主要包过一下几点。1、绪论，对本文的背景资料进行阐述2、电路的总体结构的设计，包含对电路的设计思路，电路的特点及总的设计效果。3、信号调理电路的设计，其中包括信号调理电路的设计结构；滤波电路的设计；放大电路的设计；比较电路的设计；报警控制电路的设计。4、语音提示电路和发光电路的设计，其中包括总体电路结构，已及语音提示电路的设计，发光电路的设计。5、电源转换电路的设计，包括电源转换电路的总体结构，全波整流桥的选择，电源模块的选择以及外围模块的选择6、整个论文的总结。第2章 电路总体设计对非接触式高压检测电路的设计，
14、必须要了解一些有关的思路和原理。为了达到设计目标，必须将高压信号的采集、调理、比较等各种原理融会贯通。对于电路的功能实现，必须对电路各个模块的组合及电路的内部结构选择进行分析和把握。这样，才能对非接触式高压检测电路总体设计有一个整体的方案规划，才能达到任务书的要求，完成设计的需要。2.1 设计目标本次非接触式高压检测电路的设计，必须要完成的设计目标是，设计出一个较简单可行的电路，通过非接触的方法，检测出需检测的设备是否有高压的存在。由于在高电压存在的地方，周围会产生很强的交变电场，目前一般的检测高压是否存在，通常是通过场效应管在交变电场作用下G、S极阻抗变小这一特性，来检测高压是否存在。但是这
15、种检测方法和装置存在以下缺点：1、 检测距离固定，只能将场效应管放置在小于固定值距离的范围内，才能检测到高压是否存在。2、 检测距离又受到场效应管特性的限制，难以保证在精确的距离下检测到高压是否存在。3、 不适应象本设计所需要应用的环境，比如电力机车等较严酷的检测环境。所以，本设计所设想的电路，必须克服以上缺点，要设计出一种结构简单、操作方便的非接触高压检测电路，不仅要满足普通高电压的检测，更需要检测出在电力机车这些严酷环境下的高电压。本文的设计目标为，用一个高压探头在高压设备附近进行探测，然后设计出一个信号调理电路对探测到的信号进行处理，再设计一个比较电路，使处理后的信号能与我们设定的安全值进行比较，如果比设
