專利名稱：智能控制式保護(hù)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種低壓電器，尤其涉及一種智能控制式保護(hù)器。
背景技術(shù)：
隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，國內(nèi)低壓電器也逐漸朝智能型、環(huán)保型、低功耗方向發(fā)展。在家用電器領(lǐng)域的，尤其對于一些間歇用電，且待機(jī)時(shí)間用電量很大的用電設(shè)備來說，比如空調(diào)、電視機(jī)等，它們的待機(jī)時(shí)間往往比較長，市場上已有一些智能低壓電器與它們配套使用，但由于電路設(shè)計(jì)的緣故，這些智能低壓電器在待機(jī)狀態(tài)時(shí)，功耗比較高，反而增加了用 戶的用電量，也影響到了用電設(shè)備的壽命。因此我們開發(fā)一款低功耗的智能控制式保護(hù)器以期填補(bǔ)市場的空白，滿足達(dá)到綠色，節(jié)能，減排需要。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種體積超小、智能化程度高且待機(jī)功耗很低的一款智能控制式保護(hù)器，填補(bǔ)市場空白。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用一種智能控制式保護(hù)器，包括底座和設(shè)置在底座上的安裝蓋板、一個與安裝蓋板相配合并蓋設(shè)在安裝蓋板上的面框以及安裝在安裝座上的內(nèi)裝配組件，內(nèi)裝配組件包括控制電路、輸入端子組件、輸出端子組件、動觸頭組、靜觸頭組、漏電檢測組件、面框上開設(shè)有可供導(dǎo)線進(jìn)入的通孔，在安裝蓋板上設(shè)置有與輸出端子組件相配合外露式接線區(qū)域，接線區(qū)域所在位置與面框上的通孔位置相對應(yīng)，構(gòu)成一種導(dǎo)線從通孔進(jìn)入并與輸出端子組件在外露式接線區(qū)域電連接的導(dǎo)線連接模式，輸入端子組件與動觸頭組相連，三個輸出端子組件與靜觸頭組相連，通過動、靜觸頭組相互接觸/分離構(gòu)成智能控制式保護(hù)器通電或失電，控制電路包括電流取樣電路、電流放大整型電路、電壓檢測電路、脫扣驅(qū)動電路、CPU和開關(guān)電源電路，由電壓檢測電路檢測到的電壓信號輸入至CPU，由零序電流互感器取得的漏電流信號經(jīng)放大整形后，其交流信號輸入至CPU，直流信號通過整流濾波后輸入至CPU ;負(fù)載電流信號經(jīng)放大整形后，其交流信號輸入至CPU，直流信號通過整流濾波后輸入至CPU。本實(shí)用新型進(jìn)一步設(shè)置為控制電路還包括遙控電路和指示報(bào)警電路，遙控電路和指示報(bào)警電路均與CPU相連。其中遙控電路是采用由U3P0S1838等組成的紅外線接收電路，它主要是通過接收紅外遙控器的指令來完成用戶下達(dá)的命令。本實(shí)用新型進(jìn)一步設(shè)置為電流取樣電路包括由零序電流互感器L2和電流互感器L4。電流互感器的一次電流即負(fù)載電流，可以根據(jù)需要，做到40B甚至更大，互感器的二次電流為5mB，便于微處理器的控制分析。本實(shí)用新型進(jìn)一步設(shè)置為電流放大整型電路包括定電位電阻R12、R19，運(yùn)算放大器U2A、U2B,整流二極管D3、D5，由電阻R5、R13、R7、R20和電容C5、C7組成的整型電路，由電阻R14、R21和電容C6、C8組成的濾波整形電路。通過對電流互感器二次回路的取樣電流進(jìn)行放大、整型，一路從PL2、PL0輸出交流信號直接進(jìn)入CPU，一路對信號進(jìn)行整流、濾波后再送入CPU進(jìn)行B/D轉(zhuǎn)換、數(shù)學(xué)計(jì)算，邏輯分析及I/O輸出。本實(shí)用新型進(jìn)一步設(shè)置為電壓檢測電路包括壓敏電阻JRV、電阻R9，線性光電耦合器U1、限流電阻R8，從用電線路檢測到的交流電壓的變化信號通過線性光電耦合器由V送至微處理器CPU，根據(jù)檢測到的信息進(jìn)行邏輯分析、數(shù)學(xué)計(jì)算，以實(shí)現(xiàn)多功能指示和判斷處理當(dāng)前的工作情況。本實(shí)用新型進(jìn)一步設(shè)置為脫扣驅(qū)動電路包括限流電阻RIO、R11、R15、R16、R17、R18,光電雙向可控娃驅(qū)動器Q2、Q3和可控娃Q4、Q5。本實(shí)用新型再進(jìn)一步設(shè)置為開關(guān)電源電路包括橋式整流塊ZL、阻容濾波器R3、〇4、1 2、02、1 1、(1，二極管01、02、07，穩(wěn)壓管01、04，磁放大器81，它的最大特點(diǎn)是交流一次小至0. 2mA，而輸出的穩(wěn)壓直流容量完全滿足系統(tǒng)的要求。本實(shí)用新型進(jìn)一步設(shè)置為指示報(bào)警電路包括復(fù)位開關(guān)K2、信號處理器U3、限位二 極管D6、發(fā)光二極管Q6、蜂鳴器LS和定位電阻R22、晶體管放大器Q6。以上電路之間通過以下方式連接開關(guān)電源電路從BC 50Hz220V的用電線路取得電壓，經(jīng)ZL整流濾波整形后，通過由Q1、B1、D4組成的穩(wěn)壓系統(tǒng)由VCC端輸出直流穩(wěn)壓電源，提供各控制線路的工作電源。由電壓檢測回路檢測到的電壓信號，它反應(yīng)出交流電壓的大小、相位，由微處理器CPU的3腳進(jìn)入，經(jīng)B/D轉(zhuǎn)換，參入CPU的分析計(jì)算，以得出電壓、功率、功率因數(shù)的顯示及有關(guān)脫扣保護(hù)信號的輸出。由零序電流互感器L2取出零序電流信號經(jīng)放大、整形，由PL2、PL3輸出至CPU的
1、2腳，參入CPU的分析計(jì)算，以決定漏電脫扣信號的輸出。由電流互感器L4取出負(fù)載電流信號經(jīng)放大、整形后由PL0、PL1輸出至CPU的20、19腳，反應(yīng)出負(fù)載電流的相關(guān)信息，參入CPU的分析計(jì)算，以得出電流、功率、功率因數(shù)的顯示及有關(guān)保護(hù)信號的輸出。根據(jù)各種電壓、電流信號由CPU分析計(jì)算后，當(dāng)需要進(jìn)行負(fù)載脫扣保護(hù)時(shí)，即通過
17、18腳輸入至脫扣驅(qū)動電路中光電雙向可控硅驅(qū)動器Q2、Q3的2腳，通過Q2、Q3的TD、SD控制極控制可控硅主回路的通斷，其輸出電壓經(jīng)L、N接至負(fù)載脫扣器的線圈，以迅速脫扣；同時(shí)由CPU的10腳GND輸出信號至指不報(bào)警電路,信號經(jīng)放大輸入至LS發(fā)出音響報(bào)警信號，同時(shí)由D8發(fā)出光電報(bào)警信號，警示有關(guān)人員負(fù)載電路已發(fā)生故障。本實(shí)用新型采用工業(yè)級CPU作為本機(jī)中央處理器，它具有超小體積，功能強(qiáng)大和強(qiáng)抗干擾性以及超低功耗等特點(diǎn)。加上少量的外圍元器件及獨(dú)特的低功耗開關(guān)電源設(shè)計(jì)，構(gòu)成美觀小巧精致符合美國“能源之星”標(biāo)準(zhǔn)的智能控制式保護(hù)器。本實(shí)用新型在電源220伏或110伏上使用時(shí)最大功耗0. 5瓦，待機(jī)功耗小于0. I瓦。本實(shí)用新型作為一個能量轉(zhuǎn)送開關(guān)它輸出額定電流大，它實(shí)用于所有用于220伏或110伏電源的中小功率場合。尤其對于一些間歇用電，且待機(jī)時(shí)間用電量很大的用電設(shè)備來說，比如空調(diào)、冰箱是一款非常實(shí)用的產(chǎn)品，它不但每年可以節(jié)約相當(dāng)可觀電量，同時(shí)減少了用電設(shè)備待機(jī)工作時(shí)間，延長用電設(shè)備使用壽命。當(dāng)用電設(shè)備不工作時(shí)，本產(chǎn)品將電源與用電設(shè)備徹底斷開，從而使用電環(huán)境場合的人身和用電設(shè)備更加安全。人性化的設(shè)計(jì)也是本實(shí)用新型另一大特點(diǎn)，它可以采用定時(shí)自動控制方式和遙控器控制方式，方便不同用戶對是否有人或無人在時(shí)，同樣可以達(dá)到對用電設(shè)備正常使用，并且得到同樣節(jié)能效果。
圖I是本實(shí)用新型實(shí)施例立體圖。圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例主視圖。圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例仰視圖。圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例后視圖。圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例正面結(jié)構(gòu)分解圖。圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例底部結(jié)構(gòu)分解圖。圖7是本實(shí)用新型實(shí)施例正面去掉面框主視結(jié)構(gòu)示意圖。圖8是本實(shí)用新型實(shí)施例正面去掉面框結(jié)構(gòu)示意圖。圖9為本實(shí)用新型實(shí)施例控制電路原理方框圖。圖10為本實(shí)用新型實(shí)施例線路原理圖。
具體實(shí)施方式
如圖1-10所示，本實(shí)用新型的具體實(shí)施例是一種智能控制式保護(hù)器，包括底座I和設(shè)置在底座I上的安裝蓋板2、一個與安裝蓋板2相配合并蓋設(shè)在安裝蓋板2上的面框3以及安裝座7上的內(nèi)裝配組件，內(nèi)裝配組件包括控制電路a、動、靜觸頭組、絕緣基板、漏電檢測組件、復(fù)位按鈕組件、測試按鈕組件、輸入端子組件、輸出端子組件4，面框3上開設(shè)有可供導(dǎo)線進(jìn)入的通孔31，在安裝蓋板2上設(shè)置有與輸出端子組件4相配合外露式接線區(qū)域5，接線區(qū)域5所在位置與面框3上的通孔31位置相對應(yīng)，構(gòu)成一種導(dǎo)線從通孔31進(jìn)入并與輸出端子組件4在外露式接線區(qū)域5電連接的導(dǎo)線連接模式。輸入端子組件通過銅導(dǎo)線與動觸頭組相連，三個輸出端子組件4通過銅導(dǎo)線與靜觸頭組相連，通過動、靜觸頭組相互接觸/分離構(gòu)成漏電保護(hù)器通電或失電。其中的控制電路a包括電流取樣電路al、電流放大整型電路a2、電壓檢測電路a3、脫扣驅(qū)動電路a6、指示報(bào)警電路a4、CPU、遙控電路和開關(guān)電源電路a5，由電壓檢測電路a3檢測到的電壓信號輸入至CPU，由零序電流互感器取得的漏電流信號經(jīng)放大整形后，其交流信號輸入至CPU，直流信號通過整流濾波后輸入至CPU ;負(fù)載電流信號經(jīng)放大整形后，其交流信號輸入至CPU，直流信號通過整流濾波后輸入至CPU。電流取樣電路al包括由零序電流互感器L2和電流互感器L4。電流互感器的一次電流即負(fù)載電流，可以根據(jù)需要，做到40B甚至更大，互感器的二次電流為5mB，便于微處理器的控制分析。電流放大整型電路a2包括定電位電阻R12、R19，運(yùn)算放大器U2A、U2B，整流二極管D3、D5，由電阻R5、R13、R7、R20和電容C5、Cl組成的整型電路，由電阻R14、R21和電容C6、C8組成的濾波整形電路。通過對電流互感器二次回路的取樣電流進(jìn)行放大、整型,一路從PL2、PLO輸出交流信號直接進(jìn)入CPU，一路對信號進(jìn)行整流、濾波后再送入CPU進(jìn)行B/D轉(zhuǎn)換、數(shù)學(xué)計(jì)算，邏輯分析及I/O輸出。電壓檢測電路a3包括壓敏電阻JRV、電阻R9，線性光電耦合器U1、限流電阻R8，從用電線路檢測到的交流電壓的變化信號通過線性光電耦合器由V送至微處理器CPU，根據(jù)檢測到的信息進(jìn)行邏輯分析、數(shù)學(xué)計(jì)算，以實(shí)現(xiàn)多功能指示和判斷處理當(dāng)前的工作情況。脫扣驅(qū)動電路a6包括限流電阻RIO、Rll、R15、R16、R17、R18，光電雙向可控硅驅(qū)動器Q2、Q3和可控硅Q4、Q5。指示報(bào)警電路a4包括復(fù)位開關(guān)K2、信號處理器U3、限位二極管D6、發(fā)光二極管Q6、蜂鳴器LS和定位電阻R22、晶體管放大器Q6。開關(guān)電源電路a5包括橋式整流塊ZL、阻容濾波器R3、C4、R2、C2、RU Cl，二極管D1、D2、D7，穩(wěn)壓管Q1、D4，磁放大器BI，它的最大特點(diǎn)是交流一次小至0. 2mA，而輸出的穩(wěn)壓
直流容量完全滿足系統(tǒng)的要求。其中遙控電路是采用由U3P0S1838等組成的紅外線接收電路，它主要是通過接收紅外遙控器的指令來完成用戶下達(dá)的命令。開關(guān)電源電路a5提供直流穩(wěn)壓電源，供保護(hù)器各控制電路的電源之用。 由電流取樣電路al通過L3取得零序電流信號，零序電流信號經(jīng)運(yùn)算放大器U2A放大和R5、R13、C5整形后，一路由PL2輸出交流至CPU的I腳，一路經(jīng)D3整流，R14、C6整形濾波后由PL3輸出至CPU的2腳，提供漏電控制信號，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后進(jìn)行分析計(jì)算，輸出各種顯示和控制信號。保護(hù)器通過L4取得負(fù)載電流信號，該信號經(jīng)運(yùn)算放大器U2A放大，R7、R20、C7整形，一路由PLO輸出交流信號至CPU的19腳，一路經(jīng)D5整流，R2UC8整形濾波后由PLl輸出至CPU的20腳，提供負(fù)載電流的大小、相位信息，經(jīng)CPU分析計(jì)算，輸出各種顯示和控制信號。由電壓檢測電路a3通過熱敏電阻JRV、電阻R9取得電壓信號，該信號的大小、相位及當(dāng)前交流電壓的變化值通過光電耦合器U2取出信號送至微處理器CPU的3腳，根據(jù)檢測到的數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯分析、數(shù)學(xué)計(jì)算，輸出各種顯示和控制信號。根據(jù)電壓檢測電路a3檢測到的電壓信號從V輸入至CPU的3腳，零序電流信號經(jīng)放大整形電路a3，其交流信號由PL2輸入至CPU的I腳，通過整流濾波整形的直流信號由PL3輸入至CPU的2腳；而負(fù)載電流信號經(jīng)放大整形電路a3，其交流信號由PLO輸入至CPU的19腳，通過整流濾波整形的直流信號由PLl輸入至CPU的20腳，這些反映用電負(fù)載的電流、電壓信息通過微處理器CPU進(jìn)行分析計(jì)算，確認(rèn)負(fù)載發(fā)生漏電、過載、短路等用電故障后，由CPU的17、18腳輸出控制脫扣信號至脫扣驅(qū)動電路a6中光電雙向可控娃驅(qū)動器Q2、Q3的2腳，經(jīng)Q2、Q3的控制極TD、SD控制可控硅Q4、Q5的電壓輸出，通過L、N控制負(fù)載脫扣器的線圈電壓，從而控制負(fù)載脫扣器的迅速脫扣；同時(shí)由CPU的8、10腳輸出報(bào)警信號至音響指示電路a4中U3的3、2腳，經(jīng)Q6放大處理后一方面推動報(bào)警器LS發(fā)出音響報(bào)警，同時(shí)發(fā)光二極管發(fā)出警示光電報(bào)警信號，警示有關(guān)人員負(fù)載電路已發(fā)生故障。CPU留有多個空腳，用以擴(kuò)展多功能漏電保護(hù)器的各種功能，如電流、電壓、功率、功率因數(shù)、用電量等參數(shù)的顯示和遠(yuǎn)程遙控等功能。
權(quán)利要求1.一種智能控制式保護(hù)器，包括底座和設(shè)置在底座上的安裝蓋板、一個與安裝蓋板相配合并蓋設(shè)在安裝蓋板上的面框以及安裝在安裝座上的內(nèi)裝配組件，內(nèi)裝配組件包括控制電路、輸入端子組件、輸出端子組件、動觸頭組、靜觸頭組、漏電檢測組件、面框上開設(shè)有可供導(dǎo)線進(jìn)入的通孔，在安裝蓋板上設(shè)置有與輸出端子組件相配合外露式接線區(qū)域，接線區(qū)域所在位置與面框上的通孔位置相對應(yīng)，構(gòu)成一種導(dǎo)線從通孔進(jìn)入并與輸出端子組件在外露式接線區(qū)域電連接的導(dǎo)線連接模式，輸入端子組件與動觸頭組相連，三個輸出端子組件與靜觸頭組相連，通過動、靜觸頭組相互接觸/分離構(gòu)成智能控制式保護(hù)器通電或失電，其特征在于控制電路包括電流取樣電路、電流放大整型電路、電壓檢測電路、脫扣驅(qū)動電路、CPU和開關(guān)電源電路，由電壓檢測電路檢測到的電壓信號輸入至CPU，由零序電流互感器取得的漏電流信號經(jīng)放大整形后，其交流信號輸入至CPU，直流信號通過整流濾波后輸入至CPU ;負(fù)載電流信號經(jīng)放大整形后，其交流信號輸入至CPU，直流信號通過整流濾波后輸入至 CPU。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的智能控制式保護(hù)器，其特征在于所述的控制電路還包括遙控電路和指示報(bào)警電路，遙控電路和指示報(bào)警電路均與CPU相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的智能控制式保護(hù)器，其特征在于所述的電流取樣電路包括由零序電流互感器L2和電流互感器L4。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的智能控制式保護(hù)器，其特征在于所述電流放大整型電路包括定電位電阻Rl2、R19，運(yùn)算放大器U2A、U2B,整流二極管D3、D5，由電阻R5、R13、R7、R20和電容C5、C7組成的整型電路，由電阻R14、R21和電容C6、C8組成的濾波整形電路，通過對電流互感器二次回路的取樣電流進(jìn)行放大、整型，一路從PL2、PLO輸出交流信號直接進(jìn)入CPU，一路對信號進(jìn)行整流、濾波后再送入CPU進(jìn)行B/D轉(zhuǎn)換、數(shù)學(xué)計(jì)算，邏輯分析及1/O輸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的超小型多功能漏電保護(hù)器控制線路，其特征是所述的電壓檢測電路包括壓敏電阻JRV、電阻R9，線性光電耦合器U1、限流電阻R8，從用電線路檢測到的交流電壓的變化信號通過線性光電耦合器由V送至微處理器CPU，根據(jù)檢測到的信息進(jìn)行邏輯分析、數(shù)學(xué)計(jì)算，以實(shí)現(xiàn)多功能指示和判斷處理當(dāng)前的工作情況。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超小型多功能漏電保護(hù)器控制線路，其特征是所述的電壓檢測電路包括壓敏電阻JRV、電阻R9，線性光電耦合器U1、限流電阻R8，從用電線路檢測到的交流電壓的變化信號通過線性光電耦合器由V送至微處理器CPU，根據(jù)檢測到的信息進(jìn)行邏輯分析、數(shù)學(xué)計(jì)算，以實(shí)現(xiàn)多功能指示和判斷處理當(dāng)前的工作情況。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的智能控制式保護(hù)器，其特征在于所述脫扣驅(qū)動電路包括限流電阻RIO、R11、R15、R16、R17、R18，光電雙向可控硅驅(qū)動器Q2、Q3和可控硅Q4、Q5。
8.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的智能控制式保護(hù)器，其特征在于所述開關(guān)電源電路包括橋式整流塊ZL、阻容濾波器R3、C4、R2、C2、Rl、Cl，二極管Dl、D2、D7，穩(wěn)壓管Ql、D4，磁放大器BI。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能控制式保護(hù)器，其特征在于所述開關(guān)電源電路包括橋式整流塊ZL、阻容濾波器R3、C4、R2、C2、R1、Cl，二極管Dl、D2、D7，穩(wěn)壓管Ql、D4，磁放大器BI。
10.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的智能控制式保護(hù)器，其特征在于所述指示報(bào)警電路包括復(fù)位開關(guān)K2、信號處理器U3、限位二極管D6、發(fā)光二極管Q6、蜂鳴器LS和定位電阻R22、 晶體管放大器Q6。
專利摘要本實(shí)用新型采用一種智能控制式保護(hù)器，其中的控制電路包括電流取樣電路、電流放大整型電路、電壓檢測電路、脫扣驅(qū)動電路、CPU和開關(guān)電源電路，由電壓檢測電路檢測到的電壓信號輸入至CPU，由零序電流互感器取得的漏電流信號經(jīng)放大整形后，其交流信號輸入至CPU，直流信號通過整流濾波后輸入至CPU；負(fù)載電流信號經(jīng)放大整形后，其交流信號輸入至CPU，直流信號通過整流濾波后輸入至CPU。本實(shí)用新型設(shè)置獨(dú)特的控制電路，并采用工業(yè)級CPU作為本機(jī)中央處理器，它具有超小體積，功能強(qiáng)大和強(qiáng)抗干擾性以及超低功耗等特點(diǎn)。加上少量的外圍元器件及獨(dú)特的低功耗開關(guān)電源設(shè)計(jì)，構(gòu)成美觀小巧精致符合美國“能源之星”標(biāo)準(zhǔn)的智能控制式保護(hù)器。
文檔編號H02H3/32GK202424122SQ20112056915
公開日2012年9月5日 申請日期2011年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月31日
發(fā)明者劉文章, 鄭樂輝, 陳景正 申請人:浙江路美思電氣有限公司