專利名稱：：微功耗用電器功率限制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于電子技術(shù)和安全用電管理領(lǐng)域，涉及一種微功耗用電器功率限制裝置。
背景技術(shù)：
：很久以來單位或共用電度表的用戶、學(xué)生公寓、學(xué)生宿舍、公用走廊路燈用電的規(guī)范管理，防止用戶擅自私接大功率用電器，如電爐、電水壺、電飯鍋等，一直是一項非常難于管理的工作。為了控制電費的開支、保證線路的用電安全和杜絕火災(zāi)事故的發(fā)生，限制大功率用電器接入和使用，常常通過制定用電管理制度或通過入室突擊檢查或貼封條或強行拉閘停電等辦法加以限制，但這些方法均是治標(biāo)不治本。通過加裝分戶電表是目前常用的做法，雖然能夠解決一些問題，但有些場所安裝分戶電表后仍然不能解決擅自使用大功率用電器的問題，如單位集體宿舍、大學(xué)學(xué)生公寓、學(xué)生宿舍等。本發(fā)明所述的微功耗用電器功率限制裝置具有電路結(jié)構(gòu)簡單，可根據(jù)需要設(shè)定用戶額定功率的最大值，控制靈敏，性能可靠、自身耗電低、制作與開發(fā)成本低廉等優(yōu)點。能夠有效控制因超額使用大功率電器引發(fā)事故，能夠促進用電的規(guī)范管理。那么微功耗用電器功率限制裝置究竟有什么有益效果，有哪些技術(shù)內(nèi)容？如何制作？
發(fā)明內(nèi)容發(fā)明目的能夠有效防止用戶違規(guī)擅自接用大功率用電器，能夠消除使用大功率用電器存在的火災(zāi)隱患，達到安全用電的目的，可以按照電工86型標(biāo)準(zhǔn)進行模塊化設(shè)計。在技術(shù)方案上回避使用技術(shù)比較復(fù)雜、制作成本很高的單片機技術(shù)。限制用電器的功率值可以按照管理需要在很寬的范圍內(nèi)進行無級調(diào)節(jié)，并且考慮了電冰箱首次供電需要延時的特別要求，同時也考慮了有些用電器，如空調(diào)、電冰箱等感性負載啟動瞬間電流很大的特點。電路特征本發(fā)明所述的微功耗用電器功率限制裝置電路由低電壓直流穩(wěn)壓電源、取樣電路、延時電路(兼有抗大電流沖擊的緩沖作用)、控制及動作執(zhí)行電路、動作執(zhí)行指示電路5部分組成。電路原理220V市電經(jīng)降壓電容C1，硅二極管D1整流、穩(wěn)壓二極管D2穩(wěn)壓和電解電容C2濾波后，向電路提供12V直流工作電壓。當(dāng)負載空載或用電功率較小時，硅三極管BG1截止，BG2導(dǎo)通，執(zhí)行繼電器J得電閉合，用電器負載得電正常供電。當(dāng)超過設(shè)定功率的負荷時，取樣電感TL兩端感應(yīng)的電壓增高，經(jīng)二極管D3整流、C3、RP和C4濾波后使BG1飽和而導(dǎo)通，這時BG2截止，BG2的負載繼電器J掉電釋放，繼電器觸點斷開因而用電器斷電。這時由于TL兩端的電壓為0V，D3截止呈高阻狀態(tài)，C3、C4中的電荷經(jīng)RP和BG1緩慢放電，實現(xiàn)時間延時。經(jīng)過約5分鐘后，BG1截止，BG2重新導(dǎo)通，繼電器J再次吸合，電路上的用電器自動恢復(fù)供電。如果用戶的超額負載尚未撤除，電路將重復(fù)上訴過程，直到用戶將超載的負荷恢復(fù)到設(shè)定功率值之內(nèi)為止。有益效果微功耗用電器功率限制裝置經(jīng)長期試用后，不僅具有電路簡捷、性能可靠、效果好、體積小，而且造價低廉，很適合批量開發(fā)。用電器功率限制裝置可根據(jù)需要設(shè)定用戶額定功率的最大值。如果用戶擅自使用大功率電器(電爐、電水壺等)時，功率限制裝置將自動斷電以保證用電安全和電量管理，從而避免電氣事故的發(fā)生，也可有效遏制因電路老化而引發(fā)火災(zāi)事故，待用戶撤除大功率用電器之后，用電器功率限制裝置會自動恢復(fù)供電。微功耗用電器功率限制裝置適用于工廠工人集體宿舍、大學(xué)學(xué)生公寓、學(xué)生宿舍、單位走廊過道等用電場所。微功耗用電器功率限制裝置不僅有較好的節(jié)電效果，而且能夠有效的消除大功率用電器造成的火災(zāi)隱患。經(jīng)過實踐確認，本功率限制裝置可以聯(lián)戶安裝，也可分戶安裝。附圖是微功耗用電器功率限制裝置的電路工作原理圖。圖中L表示交流220V市電火線接點，N表示交流220V市電零線接點。用電器功率限制裝置電路接地參考點與市電零線為等電位，所以火線與零線切不能接反，否則容易給竊電行為提供機會和可能。具體實施例方式以下結(jié)合說明書附圖和實施例對本發(fā)明的相關(guān)技術(shù)作進一步的描述。微功耗用電器功率限制裝置的電路由低電壓直流穩(wěn)壓電源、取樣電路、延時電路(兼有緩沖大電流沖擊的作用)、控制及動作執(zhí)行電路、動作執(zhí)行指示電路5部分組成。電路中元器件相互間的連接關(guān)系如下1、低電壓直流穩(wěn)壓電源電路由降壓電容Cl、泄放電阻Rl、硅整流二極管Dl和穩(wěn)壓二極管D2、電解電容C2組成。2、取樣電路由變壓器鐵芯線繞制的低頻電感TL和二極管D3和濾波電容C3組成。TL的一端(上端)分別接用電器接線端子、二極管D3的正極，D3的負極分別接電解電容C3的正極和電位器RP的一端，TL的另一端和電解電容C3的負極接地。3、延時電路(兼有抗大電流沖擊的緩沖作用)主要由電位器RP、電解電容C3、C4和BG1、R3組成。RP的上端分別與BG1的基極和電解電容C4的正極相連，C4的負極接地。4、控制及動作執(zhí)行電路由BG1、BG2和R2、R4及繼電器J組成，BG1的發(fā)射極接R3的一端，R3的另一端接地，BG1的集電極分別與R2、R4的一端相連，R2的另一端接電源正極VCC，R4的另一端接BG2的基極，BG2的集電極接VCC，BG2的發(fā)射極分別接繼電器線圈的一端、R5的一端和保護二極管D5的負極，繼電器線圈的另一端與D5的正極接地。5、動作執(zhí)行指示電路中的發(fā)光二極管D4的正極與R5的另一端相連，D4的負極接地。元器件選擇與電路調(diào)試元件選擇應(yīng)著重考慮用電器功率限制裝置必須適應(yīng)長時間不間斷連續(xù)使用的要求，所以要求元件性能穩(wěn)定、電路工作可靠為原則。元器件選擇盡可能篩選溫度適應(yīng)性寬、且耐高溫的元器件。元器件名稱及主要技術(shù)參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>本功率限制裝置按照附圖和元器件的連接關(guān)系進行焊接，只要元器件性能完好，接線經(jīng)過檢查無誤后，電路基本不需調(diào)試即可正常工作。大功率電器峰值功率按3000W計算，最大負載電流為16A，J選用小型中功率繼電器JZC-21F型，線圈工作電壓12V，觸點(J-l)工作電流為20A。RP用來準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)閾值電壓，即斷電時最大功率。負載功率在803000W的范圍內(nèi)可任意調(diào)節(jié)。具體限制功率數(shù)值，應(yīng)根據(jù)用戶實際要求加載全部用電器負載后，仔細調(diào)節(jié)RP的阻值，達到功率數(shù)值要求后用火漆或膠封固。一般情況閾值電壓調(diào)整可在實際負載功率值的基礎(chǔ)上增加6%10%的功率余量。RP為精密調(diào)整元件，應(yīng)選擇線性的線繞電位器、且有刻度為好。取樣電路中的取樣電感TL可按照交流變壓器繞制、絕緣處理等技術(shù)要求，選用漆包線線徑為1.5mm，用1.52W交流電源變壓器鐵芯，在鐵芯骨架上繞制20匝即成。若負載功率范圍調(diào)整為1504000W時，那么漆包線的線徑應(yīng)改用〉1.5mm的漆包線，或繞制匝數(shù)減少1匝即可。因裝置電路無電源變壓器，為了方便調(diào)試和安全起見，微功耗用電器功率限制裝置的電路，建議先用1113V穩(wěn)壓電源進行調(diào)試，待用電器功率限制裝置電路正常工作以后，再改用市電降壓電源進行調(diào)試與驗證。裝置直流部分的工作電壓主要由穩(wěn)壓二極管D2的參數(shù)決定，推薦電路工作電壓值為12V，若電路直流工作電壓值有出入，可以通過更換穩(wěn)壓二極管D2來進行微調(diào)。由于電冰箱和彩電等家用電器的啟動電流是正常工作電流的58倍，開啟電冰箱或彩電的瞬間將大大超過功率限制裝置的設(shè)定值，電路利用RP和C4電荷不能瞬間充滿的惰性，組成抗大電流沖擊的緩沖電路，用來防止功率限制裝置在啟動大功率用電器時電路產(chǎn)生誤動作?？紤]到用電器包括電冰箱，根據(jù)電冰箱的特性，市電切斷后再供電，需要延長一段時間才可能恢復(fù)供電。延時電路通過調(diào)節(jié)R3阻值調(diào)整延時值。適當(dāng)增加R3的阻值可延長限制器裝置的延時時間，說明書元器件表中的推薦值延時時長約為5分鐘。技術(shù)參數(shù)市電工作電壓180250V(交流)電路工作電壓12V(直流)靜態(tài)工作功率O.8W負載功率范圍803000W最大負載電流16A恢復(fù)供電延時時間設(shè)定5分鐘外觀尺寸長86mmX寬厚51mm(86型)權(quán)利要求一種微功耗用電器功率限制裝置由低電壓直流穩(wěn)壓電源、取樣電路、延時電路、控制及動作執(zhí)行電路、動作執(zhí)行指示電路組成，其特征是(1)取樣電路中的低頻電感(TL)用交流變壓器的鐵芯線制作；(2)延時電路兼有緩沖大電流沖擊的作用。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的用電器功率限制裝置，其特征是取樣電路由低頻電感(TL)、二極管(D3)和濾波電容(C3)組成，TL的一端分別接用電器供電電源接口和二極管D3的正極，D3的負極分別接電解電容C3的正極和電位器(RP)的一端，TL的另一端和電解電容C3的負極接地。3.根據(jù)權(quán)利要求l所述的用電器功率限制裝置，其特征是延時電路(兼有抗大電流沖擊的作用)由電位器(RP)、電解電容(C3、C4)和硅三極管(BG1)、電阻(R3)組成，RP的另一端分別與BG1的基極和電解電容C4的正極相連，C4的負極接地。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用電器功率限制裝置，其特征是控制及動作執(zhí)行電路由硅三極管(BG1、BG2)、電阻(R2、R4)繼電器(J)及保護二極管(D5)組成，BG1的發(fā)射極接R3的一端，R3的另一端接地，BG1的集電極分別與R2、R4的一端相連，R2的另一端接電源正極(VCC)，R4的另一端接BG2的基極，BG2的集電極接VCC，BG2的發(fā)射極分別接繼電器(J)線圈的一端和二極管D5的負極，繼電器J線圈的另一端與二極管D5的正極接地。全文摘要微功耗用電器功率限制裝置具有電路結(jié)構(gòu)簡捷，控制靈敏，性能可靠、自身耗電低、制作與開發(fā)成本低、易于推廣普及的特點，可以按照電工86型標(biāo)準(zhǔn)進行模塊化設(shè)計。安裝、使用用電器功率限制裝置能夠有效防止用戶違規(guī)擅自接用大功率用電器，能夠有效消除超額使用大功率用電器存在的安全隱患，達到了安全用電和節(jié)電的目的，從而促進了用電的規(guī)范管理。在技術(shù)方案上回避使用技術(shù)比較復(fù)雜、制作成本較高的單片機技術(shù)。用電器的功率限制值可以按照用電管理要求在很寬的功率范圍內(nèi)進行無級調(diào)節(jié)，并且裝置考慮了電冰箱首次供電需要延時的特別要求，同時也考慮到有些用電器，如空調(diào)、電冰箱等感性負載啟動瞬間工作電流很大的特點。文檔編號H02H3/06GK101771262SQ20101012083公開日2010年7月7日申請日期2010年3月10日優(yōu)先權(quán)日2010年3月10日發(fā)明者黃宇嵩申請人:黃宇嵩