自動(dòng)檢測(cè)用電裝置和電網(wǎng)狀態(tài)并可延時(shí)斷電的節(jié)電控制器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種延時(shí)斷電的節(jié)電控制器，可自動(dòng)檢測(cè)到大功率用電裝置關(guān)機(jī)或異常停電信號(hào)，使用電裝置經(jīng)過(guò)設(shè)定的時(shí)間和供電網(wǎng)絡(luò)斷開連接，保證了節(jié)約用電、安全用電的同時(shí)也滿足了用戶短時(shí)間內(nèi)使用小功率用電裝置的需求。該節(jié)電控制器被觸發(fā)后，節(jié)電控制器首先接通電網(wǎng)與用電裝置之間的連接，同時(shí)節(jié)電控制器內(nèi)部的延時(shí)斷電進(jìn)程開始工作；延時(shí)斷電進(jìn)程用于計(jì)時(shí)，在計(jì)時(shí)過(guò)程中，如果供電線路的功率一直小于預(yù)設(shè)閥值,則在延時(shí)時(shí)間t到達(dá)時(shí)，切斷用電裝置與電網(wǎng)之間的連接；如果出現(xiàn)功率大于閥值的情況，則延時(shí)斷電進(jìn)程自動(dòng)停止。此后，還要繼續(xù)檢測(cè)供電線路的功率，一旦出現(xiàn)小于閥值的情況，則重新啟動(dòng)延時(shí)斷電進(jìn)程。
【專利說(shuō)明】自動(dòng)檢測(cè)用電裝置和電網(wǎng)狀態(tài)并可延時(shí)斷電的節(jié)電控制器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及安全用電、節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域，具體涉及一種自動(dòng)檢測(cè)用電裝置和電網(wǎng)狀態(tài)并可延時(shí)自動(dòng)斷電的節(jié)電控制器。

【背景技術(shù)】
[0002]電視、電腦、音箱、打印機(jī)、游戲機(jī)等用電裝置在不工作時(shí)如果不切斷電源，用電裝置常年處于待機(jī)狀態(tài)。液晶電視、游戲機(jī)、電腦、打印機(jī)、音箱等設(shè)備在待機(jī)時(shí)消耗功率在IW?7W之間，如常年處于待機(jī)狀態(tài)則消耗的電能驚人。而且，某些用電設(shè)備雖然關(guān)閉電源，但其內(nèi)部電路并未全部與電網(wǎng)隔離，如果在不拔掉插頭的情況下進(jìn)行維修，會(huì)發(fā)生觸電危險(xiǎn)，此外，一些電子元件長(zhǎng)時(shí)間工作會(huì)加速老化，甚至突然損壞從而引發(fā)火災(zāi)等安全事故。
[0003]一些小功率的用電裝置(如電烙鐵、充電器)在不使用和充電完成后長(zhǎng)時(shí)間通電存在很大的安全隱患。例如，充電器在給電池(如手機(jī)電池)快速充電時(shí)消耗的功率在7W之內(nèi)，但充電在2?3小時(shí)即可完成，如果充電完成后長(zhǎng)時(shí)間不斷電，會(huì)對(duì)充電電池造成損害或帶來(lái)電池爆炸等安全隱患。焊接電路板用的電烙鐵功率在16W?50W，烙鐵頭溫度約250°C，通電即工作，人們?cè)谑褂猛旰蟪３Ｍ税蜗虏孱^，帶來(lái)很大的安全隱患。
[0004]在一些經(jīng)常停電的地區(qū)，停電后用電器未關(guān)上電源，一旦來(lái)電，便自行通電工作，造成電能空耗、設(shè)備壽命縮短，甚至?xí)鹩|電、火災(zāi)等重大事故。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種自動(dòng)檢測(cè)用電裝置和電網(wǎng)狀態(tài)并可延時(shí)自動(dòng)斷電的節(jié)電控制器，可自動(dòng)檢測(cè)到用電裝置關(guān)機(jī)、待機(jī)或異常停電信號(hào)，使用電裝置經(jīng)過(guò)設(shè)定的時(shí)間自動(dòng)斷開與供電網(wǎng)絡(luò)的連接，從而避免可能出現(xiàn)的電能空耗、設(shè)備壽命縮短，甚至引起觸電、火災(zāi)等重大事故的問(wèn)題。
[0006]該節(jié)電控制器可置于220V交流電源轉(zhuǎn)換器或用電裝置內(nèi)部，也可成為連接供電網(wǎng)絡(luò)的獨(dú)立裝置。
[0007]該自動(dòng)檢測(cè)用電裝置和電網(wǎng)狀態(tài)并可延時(shí)斷電的節(jié)電控制器，設(shè)置于用電裝置的供電線路上；節(jié)電控制器被觸發(fā)后，節(jié)電控制器首先接通電網(wǎng)與用電裝置之間的連接，同時(shí)節(jié)電控制器內(nèi)部的延時(shí)斷電進(jìn)程開始工作；延時(shí)斷電進(jìn)程用于進(jìn)行延時(shí)計(jì)時(shí)，在計(jì)時(shí)過(guò)程中，節(jié)電控制器實(shí)時(shí)自動(dòng)檢測(cè)供電線路的功率，如果出現(xiàn)功率大于或等于預(yù)設(shè)閥值的情況，則確定用電裝置進(jìn)入正常工作狀態(tài)，延時(shí)斷電進(jìn)程自動(dòng)停止，保持電網(wǎng)與用電裝置之間的連接；如果所述功率一直小于預(yù)設(shè)閥值，則在延時(shí)時(shí)間t到達(dá)時(shí)，切斷用電裝置與電網(wǎng)之間的連接；延時(shí)斷電進(jìn)程自動(dòng)停止后，節(jié)電控制器繼續(xù)檢測(cè)供電線路的功率，當(dāng)出現(xiàn)功率小于預(yù)設(shè)閥值的情況，則重新啟動(dòng)延時(shí)斷電進(jìn)程。
[0008]優(yōu)選地，所述節(jié)電控制器包括可控開關(guān)、供電電路、功率檢測(cè)電路、定時(shí)電路、開關(guān)控制電路和雙刀開關(guān)S ;雙刀開關(guān)S中包括S-1端子和S-2端子的開關(guān)狀態(tài)相同；
[0009]在電網(wǎng)向用電裝置的供電線路上接入初始狀態(tài)為斷開的可控開關(guān)，可控開關(guān)的兩端并聯(lián)s-1端子；
[0010]供電電路，用于將產(chǎn)生的電能向功率檢測(cè)電路、開關(guān)控制電路和定時(shí)電路發(fā)送，供電電路與定時(shí)電路之間的供電線路上接入S-2端子；
[0011]功率檢測(cè)電路，用于檢測(cè)電網(wǎng)向用電設(shè)備供電的供電線路的功率，如果功率大于或等于預(yù)設(shè)閥值，則從供電線路提取電力為定時(shí)電路中的儲(chǔ)能電容儲(chǔ)能，否則，不提供儲(chǔ)能倉(cāng);
[0012]定時(shí)電路，用于在供電電路或功率檢測(cè)電路提供電能時(shí)，儲(chǔ)蓄電能；采用供電電能或儲(chǔ)能電容給開關(guān)控制電路提供通斷控制電壓；在供電電路和功率檢測(cè)電路不提供電能時(shí)，儲(chǔ)能電容的儲(chǔ)蓄電能在設(shè)定的延時(shí)時(shí)間t內(nèi)被消耗掉；
[0013]開關(guān)控制電路，用于僅在供電電路的供電和定時(shí)電路的通斷控制電壓同時(shí)存在時(shí)，控制所述可控開關(guān)接通，供電電路的供電和定時(shí)電路的通斷控制電壓任意一個(gè)不提供，則控制所述可控開關(guān)斷開。
[0014]優(yōu)選地，所述供電電路進(jìn)一步從可控開關(guān)與用電裝置之間的供電線路上獲取電源，并轉(zhuǎn)換為直流電壓，提供給功率檢測(cè)電路、開關(guān)控制電路和定時(shí)電路。
[0015]優(yōu)選地，所述供電電路為整流濾波電路，包括電源變壓器Tl、第一橋式整流器、穩(wěn)壓二極管VD9和濾波電容Cl ；
[0016]電源變壓器Tl的輸入端接于電網(wǎng)，電源變壓器Tl的輸出端連接橋式整流器的輸入端，構(gòu)成降壓、整流電路；橋式整流器的輸出端與濾波電容Cl、穩(wěn)壓二極管VD2并聯(lián)構(gòu)成濾波、穩(wěn)壓電路；從而提供降壓、整流濾波、穩(wěn)壓后的低壓直流電Va，作為產(chǎn)生的電能向功率檢測(cè)電路、開關(guān)控制電路和定時(shí)電路發(fā)送。
[0017]優(yōu)選地，所述定時(shí)電路包括并聯(lián)的儲(chǔ)能電容C2和泄流電阻Rl ;儲(chǔ)能電容C2的陽(yáng)極作為充放電端，接受供電電路、功率檢測(cè)電路提供的電能，同時(shí)向開關(guān)控制電路提供通斷控制電壓。
[0018]優(yōu)選地，所述泄流電阻Rl為變阻器，用于調(diào)節(jié)所述延時(shí)時(shí)間t的長(zhǎng)度。
[0019]優(yōu)選地，所述功率檢測(cè)電路包括電流互感器T2、第二橋式整流器、濾波電容C3、由運(yùn)算放大器A及其外接平衡電阻R3、電阻R4、反饋電阻R5構(gòu)成的同向比例運(yùn)算電路，起開關(guān)作用的發(fā)光二極管VD12 ;運(yùn)算放大器A由供電電路提供電能，形成單電源供電；
[0020]電流互感器T2接入電網(wǎng)火線，接入點(diǎn)位于可控開關(guān)和用電裝置之間，電流互感器T2感應(yīng)的電流信號(hào)通過(guò)第二橋式整流器進(jìn)行整流后通過(guò)濾波電容C3進(jìn)行濾波；濾波電容C3的陽(yáng)極經(jīng)平衡電阻R3與運(yùn)算放大器A的正輸入端相連，濾波電容C3的陰極接地后經(jīng)電阻R4與運(yùn)算放大器A的負(fù)輸入端相連，反饋電阻R5與運(yùn)算放大器A的負(fù)輸入端和輸出端并聯(lián)；運(yùn)算放大器A的輸出端接發(fā)光二極管VD12的陽(yáng)極，發(fā)光二極管VD12的陰極為定時(shí)電路提供電能。
[0021]優(yōu)選地，所述反饋電阻R5為變阻器，用于調(diào)節(jié)所述預(yù)設(shè)閥值。
[0022]優(yōu)選地，所述開關(guān)控制電路包括三極管V1、三極管V2、基極電阻R2、集電極續(xù)流二極管VDll和交流繼電器K ;
[0023]基極電阻R2的一端作為接收定時(shí)電路提供的通斷控制電壓的一端，基極電阻R2的另一端連接三極管Vl基極，三極管Vl的發(fā)射極直接耦合到三極管V2的基極，三極管V2的發(fā)射極接地，續(xù)流二極管VDll與交流繼電器K的線圈并聯(lián)后，一端連接三極管V1、V2的集電極，另一端引出作為接受供電端，連接供電電路的供電端；
[0024]同時(shí)，交流繼電器K的開關(guān)觸點(diǎn)K-1作為所述可控開關(guān)。
[0025]優(yōu)選地，所述接受供電端上進(jìn)一步串聯(lián)用于指示節(jié)電控制器是否工作的發(fā)光二極管 VD10。
[0026]有益效果:
[0027](I)用電裝置是否關(guān)閉、以及電網(wǎng)是否停電，均可以反映在功率上，因此可以設(shè)計(jì)一種節(jié)電控制器自動(dòng)檢測(cè)用電裝置的功率，當(dāng)用電裝置功率下降到某一閥值時(shí)則認(rèn)為用戶已關(guān)機(jī)或者電網(wǎng)故障，啟動(dòng)延時(shí)斷電功能，經(jīng)過(guò)設(shè)定的時(shí)間切斷220V交流電的供給。如果節(jié)電控制器連接小功率用電裝置例如:充電器、電烙鐵等，其工作功率已經(jīng)低于延時(shí)斷電啟動(dòng)閥值功率，則啟動(dòng)節(jié)電控制器后，同時(shí)也啟動(dòng)了其延時(shí)斷電功能，用戶可在節(jié)電控制器斷開220V交流回路前正常使用小功率用電裝置或完成對(duì)電池的快速充電。保證了節(jié)約用電、安全用電的同時(shí)也滿足了用戶短時(shí)間內(nèi)使用小功率用電裝置的需求。
[0028](2)供電電路從雙刀開關(guān)S與用電裝置之間的供電線路上獲取電源。這樣，當(dāng)雙刀開關(guān)斷開后，供電電路也立即斷開了對(duì)儲(chǔ)能電容C2的充電進(jìn)程，確保立刻轉(zhuǎn)入延時(shí)斷電進(jìn)程。其中，可以采用變壓器耦合降壓供電，采用電流互感器檢測(cè)用電裝置功耗，與交流供電網(wǎng)絡(luò)安全隔離。
[0029](3)本發(fā)明實(shí)施例所提供的節(jié)電控制器電路簡(jiǎn)潔，效果好。延時(shí)斷電啟動(dòng)閥值T、延時(shí)時(shí)間t均可自行設(shè)置，從而保證了對(duì)不同用電裝置的適用。
[0030]本發(fā)明可用于家庭、辦公室、廠房中的用電裝置內(nèi)部或電源轉(zhuǎn)換器內(nèi)部，也可制作成獨(dú)立控制器連接于供電網(wǎng)絡(luò)中，起到節(jié)電和安全的作用，市場(chǎng)前景巨大。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0031]圖1為本發(fā)明節(jié)電控制器工作流程。
[0032]圖2為本發(fā)明節(jié)電控制器的原理框圖。
[0033]圖3和圖4為本發(fā)明節(jié)電控制器的一種具體實(shí)施電路圖。

【具體實(shí)施方式】
[0034]下面結(jié)合附圖并舉實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)介紹。
[0035]本發(fā)明提供了一種自動(dòng)檢測(cè)用電裝置和電網(wǎng)狀態(tài)并可延時(shí)斷電的節(jié)電控制器，設(shè)置于用電裝置的供電線路上，用于控制電網(wǎng)是否接入用電裝置。如圖1所示，當(dāng)按下節(jié)電控制器的按鈕開關(guān)后，節(jié)電控制器被觸發(fā)，其首先接通電網(wǎng)與用電裝置之間的連接，使得節(jié)電控制器和用電裝置均上電工作。同時(shí)節(jié)電控制器內(nèi)部的延時(shí)斷電進(jìn)程開始工作。延時(shí)斷電進(jìn)程用于進(jìn)行延時(shí)計(jì)時(shí)，在計(jì)時(shí)過(guò)程中，節(jié)電控制器實(shí)時(shí)自動(dòng)檢測(cè)供電線路的功率，功率可以體現(xiàn)用電設(shè)備是否工作正常，或者電網(wǎng)是否供電正常，如果一切正常，則電網(wǎng)上的功率將達(dá)到一定高度，如果過(guò)小，則認(rèn)為有不正常因素存在。因此，節(jié)電控制器判斷功率是否大于或等于預(yù)設(shè)閥值，一旦出現(xiàn)該情況，則確定用電裝置進(jìn)入正常工作狀態(tài)，延時(shí)斷電進(jìn)程自動(dòng)停止，且保持電網(wǎng)與用電裝置之間的連接，以繼續(xù)維持用電裝置的正常工作狀態(tài)。如果在計(jì)時(shí)時(shí)間內(nèi)，電網(wǎng)上的功率一直小于預(yù)設(shè)閥值，則在延時(shí)時(shí)間到達(dá)時(shí),切斷用電裝置與電網(wǎng)之間的連接。
[0036]延時(shí)斷電進(jìn)程自動(dòng)停止后，節(jié)電控制器繼續(xù)檢測(cè)供電線路的功率，當(dāng)出現(xiàn)功率小于預(yù)設(shè)閥值的情況，則重新啟動(dòng)延時(shí)斷電進(jìn)程。
[0037]當(dāng)使用小功率電器或給充電電池充電時(shí):當(dāng)按下控制器開關(guān)后，延時(shí)斷電進(jìn)程開始工作，小功率用電裝置通電，定時(shí)時(shí)間到，自動(dòng)切斷用電裝置和電網(wǎng)之間的連接，如想延長(zhǎng)定時(shí)時(shí)間，可在定時(shí)時(shí)間未到之前再按下開關(guān)，延時(shí)斷電進(jìn)程重新計(jì)時(shí)工作。
[0038]使用大功率用電裝置時(shí):當(dāng)按下控制器開關(guān)，延時(shí)斷電進(jìn)程開始工作，大功率用電裝置通電；此后，如果用電裝置一直處于待機(jī)或關(guān)機(jī)狀態(tài)，定時(shí)時(shí)間到，就自動(dòng)切斷用電裝置和電網(wǎng)之間的連接。如果定時(shí)時(shí)間未到，用電裝置進(jìn)入工作狀態(tài)時(shí)，延時(shí)斷電進(jìn)程會(huì)自動(dòng)停止，當(dāng)用電裝置由工作狀態(tài)再進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)或突然停電后，延時(shí)斷電進(jìn)程重新開啟，定時(shí)時(shí)間到，切斷用電設(shè)備和電網(wǎng)之間的連接。
[0039]可見，本發(fā)明能夠解決【背景技術(shù)】中涉及到的各種問(wèn)題。
[0040]為了實(shí)現(xiàn)上述節(jié)電控制器，圖2給出了一種節(jié)電控制器的實(shí)現(xiàn)方式，如圖2所示，該節(jié)電控制器包括可控開關(guān)、供電電路、功率檢測(cè)電路、定時(shí)電路、開關(guān)控制電路和雙刀開關(guān)S。雙刀開關(guān)S中包括聯(lián)動(dòng)的兩個(gè)端子:s-l端子和S-2端子，這兩個(gè)端子的開關(guān)狀態(tài)相同。
[0041]在電網(wǎng)向用電裝置的供電線路上接入初始狀態(tài)為斷開的可控開關(guān)，可控開關(guān)的兩端并聯(lián)雙刀開關(guān)S的S-1端子。
[0042]供電電路，用于將產(chǎn)生的電能向功率檢測(cè)電路、開關(guān)控制電路和定時(shí)電路提供，供電電路與定時(shí)電路之間的供電線路上接入S-2端子。
[0043]功率檢測(cè)電路，用于檢測(cè)電網(wǎng)向用電裝置供電的供電線路的功率，如果功率大于或等于預(yù)設(shè)閥值，則從供電線路提取電力為定時(shí)電路中的儲(chǔ)能電容儲(chǔ)能，否則，不提供儲(chǔ)能倉(cāng)tfi。
[0044]定時(shí)電路，用于在供電電路或功率檢測(cè)電路提供電能時(shí)，儲(chǔ)蓄電能；采用來(lái)自供電電路或功率檢測(cè)電路的供電電能或儲(chǔ)能電容給開關(guān)控制電路提供通斷控制電壓；在供電電路和功率檢測(cè)電路不提供電能時(shí)，儲(chǔ)能電容的儲(chǔ)蓄電能在設(shè)定的延時(shí)時(shí)間t內(nèi)被消耗掉。該供電電路可以為獨(dú)立電源，例如電池，也可以從可控開關(guān)與用電裝置之間的供電線路上獲取電源，并轉(zhuǎn)換為直流電壓，提供給功率檢測(cè)電路、開關(guān)控制電路和定時(shí)電路。當(dāng)可控開關(guān)K-1斷開，同時(shí)雙刀開關(guān)S也處于常開狀態(tài)，供電電路立刻停止供電，繼電器K失電，其觸點(diǎn)K-1保持常開狀態(tài)。當(dāng)用電裝置運(yùn)行過(guò)程中電網(wǎng)突然停電，繼電器K失電，其觸點(diǎn)立刻恢復(fù)到常開狀態(tài)，雙刀開關(guān)S也處于常開狀態(tài)，一旦來(lái)電，由于K-1和S開關(guān)都處于常開狀態(tài)，電網(wǎng)中的電流不會(huì)對(duì)用電裝置造成沖擊，也不會(huì)使其重新工作。
[0045]開關(guān)控制電路，用于僅在供電電路的供電和定時(shí)電路的通斷控制電壓同時(shí)存在時(shí)，控制所述可控開關(guān)接通，供電電路的供電和定時(shí)電路的通斷控制電壓任意一個(gè)不提供，則控制所述可控開關(guān)斷開。
[0046]圖2所示節(jié)電控制器的工作原理為:
[0047]當(dāng)開關(guān)S被按下時(shí)，S-1端子被接通，電網(wǎng)向用電裝置供電，與此同時(shí)由于聯(lián)動(dòng)關(guān)系，開關(guān)S-2同時(shí)也被按下，則供電電路向定時(shí)電路提供瞬時(shí)的電能，定時(shí)電路在儲(chǔ)蓄電能的同時(shí)向開關(guān)控制電路提供通斷控制電壓，開關(guān)控制電路中的可控回路導(dǎo)通后，可控開關(guān)閉合，此時(shí)電網(wǎng)持續(xù)向用電裝置供電。
[0048]當(dāng)開關(guān)S被釋放時(shí)，S-1端子和S-2端子均被切斷，由于儲(chǔ)能電容已經(jīng)充電結(jié)束，因此可以采用儲(chǔ)蓄能量繼續(xù)為開關(guān)控制電路供電，那么可控開關(guān)的閉合狀態(tài)得以維持，電網(wǎng)持續(xù)向用電裝置供電。假設(shè)用電裝置因休眠、故障等原因?qū)е码娋W(wǎng)供電線路上的功率低于預(yù)設(shè)閥值，則功率檢測(cè)電路不向儲(chǔ)能電容充電，則儲(chǔ)能電容失去了供電電路和功率檢測(cè)電路這兩個(gè)補(bǔ)給源，只能靠自身儲(chǔ)能為開關(guān)控制電路提供通斷控制電壓，從而維持可控開關(guān)的閉合，當(dāng)定時(shí)電路的電能消耗時(shí)間達(dá)到設(shè)定的延時(shí)時(shí)間t，且在此之間功率檢測(cè)電路沒有檢測(cè)到電網(wǎng)供電線路恢復(fù)功率，則由于儲(chǔ)能耗盡，開關(guān)控制電路的供電源消失，開關(guān)控制電路斷開可控開關(guān)，從而切斷了電網(wǎng)與用電裝置之間的連接，實(shí)現(xiàn)了延時(shí)斷開。
[0049]當(dāng)開關(guān)S被釋放后，如果用電裝置一直正常工作，或者從休眠、故障等原因恢復(fù)正常，只要出現(xiàn)了正常工作狀態(tài)，則功率檢測(cè)電路立刻會(huì)通過(guò)功率的變化檢測(cè)到該狀態(tài)，從而為定時(shí)電路中儲(chǔ)能電容提供電能，令儲(chǔ)能電容儲(chǔ)蓄能量且向開關(guān)控制電路提供通斷控制電壓，開關(guān)控制電路連通電網(wǎng)與用電裝置之間的連接。當(dāng)用電裝置再次休眠或故障后，依靠定時(shí)電路提供延時(shí)斷開服務(wù)。
[0050]基于上述原理，圖3和圖4給出了節(jié)電控制器的一種電路實(shí)現(xiàn)，其電路簡(jiǎn)潔且效果較好。如圖3、4所示，該電路由雙刀開關(guān)S、整流濾波電路(即供電電路)、功率檢測(cè)電路、定時(shí)電路、開關(guān)控制電路組成。其中，
[0051]整流濾波電路包括:電源變壓器Tl、整流二極管VDl?VD4構(gòu)成的第一橋式整流器或橋堆、穩(wěn)壓二極管VD9、濾波電容Cl。
[0052]功率檢測(cè)電路包括:電流互感器T2、整流二極管VD5?VD8構(gòu)成的第二橋式整流器或橋堆、濾波電容器C3、由運(yùn)算放大器A及其外接電阻R3、R4、R5構(gòu)成的同向比例運(yùn)算電路，起開關(guān)作用的發(fā)光二極管VD12。反饋電阻R5為變阻器，用于調(diào)節(jié)所述預(yù)設(shè)閥值。
[0053]定時(shí)電路包括:儲(chǔ)能電容C2和泄流電阻Rl。
[0054]開關(guān)控制電路包括:復(fù)合連接的三極管Vl和V2及其外接基極電阻R2、集電極續(xù)流二極管VD11、交流繼電器K，該交流繼電器中的線圈設(shè)置在開關(guān)控制電路中，其開關(guān)觸點(diǎn)K-1作為所述可控開關(guān)接于電網(wǎng)向用電裝置供電的供電線路火線上。進(jìn)一步該開關(guān)控制電路還可以包括電路工作指示發(fā)光二極管VD10。
[0055]雙刀開關(guān)S可以采用雙刀自復(fù)位按鈕開關(guān)。
[0056]上述各電子元器件的連接關(guān)系如下:
[0057]交流繼電器K的開關(guān)觸點(diǎn)K-1和雙刀自復(fù)位按鈕開關(guān)S的S-1端子并聯(lián)后接于火線，并依次連接電流互感器T2、用電裝置、變壓器Tl輸入端；變壓器Tl輸出端并聯(lián)連接橋式整流電路VDl?VD4的輸入端構(gòu)成降壓、整流電路；橋式整流電路VDl?VD4輸出端與濾波電容Cl、穩(wěn)壓二極管VD2并聯(lián)構(gòu)成濾波、穩(wěn)壓電路，從而提供降壓、整流濾波、穩(wěn)壓后的低壓直流電Va，作為產(chǎn)生的電能向功率檢測(cè)電路、開關(guān)控制電路和定時(shí)電路發(fā)送。
[0058]雙刀自復(fù)位按鈕開關(guān)S的S-2端子的兩端連接濾波電容Cl和儲(chǔ)能電容C2的陽(yáng)極；儲(chǔ)能電容C2陰極接地；儲(chǔ)能電容C2和泄流電阻Rl并聯(lián)后構(gòu)成RC放電回路。儲(chǔ)能電容C2的陽(yáng)極作為充放電端，接受供電電路、功率檢測(cè)電路提供的電能，同時(shí)向開關(guān)控制電路提供通斷控制電壓。較佳地，泄流電阻Rl為變阻器，用于調(diào)節(jié)所述延時(shí)時(shí)間t的長(zhǎng)度。
[0059]基極電阻R2的一端作為接收定時(shí)電路中儲(chǔ)能電容C2所提供通斷控制電壓的一端，與儲(chǔ)能電容C2的陽(yáng)極相連，基極電阻R2的另一端連接三極管Vl基極，三極管Vl的發(fā)射極直接耦合到三極管V2的基極，三極管V2的發(fā)射極接地，三極管V1、V2的集電極接續(xù)流二極管VDll的陽(yáng)極，并通過(guò)繼電器K接發(fā)光二極管VDlO的陰極，續(xù)流二極管VDll和發(fā)光二極管VDlO的陰極相連，發(fā)光二極管VDlO的陽(yáng)極作為接受供電端，與濾波電容Cl的陽(yáng)極相連(即連接供電電路的供電端)，同時(shí)，交流繼電器K的開關(guān)觸點(diǎn)K-1作為所述可控開關(guān)。
[0060]電流互感器T2與第二橋式整流器VD5?VD8輸入端并聯(lián)構(gòu)成電流感應(yīng)和整流電路，橋式整流器VD5?VD8輸出端和濾波電容C3并聯(lián)構(gòu)成濾波電路。其中電流互感器T2接入電網(wǎng)火線，接入點(diǎn)位于可控開關(guān)和用電裝置之間，電流互感器T2感應(yīng)的電流信號(hào)通過(guò)橋式整流器VD5?VD8進(jìn)行整流后通過(guò)濾波電容C3進(jìn)行濾波。濾波電容C3的陽(yáng)極經(jīng)平衡電阻R3與運(yùn)算放大器A的正輸入端相連，濾波電容C3的陰極接地后經(jīng)電阻R4與運(yùn)算放大器A的負(fù)輸入端相連，反饋電阻R5與運(yùn)算放大器A的負(fù)輸入端和輸出端并聯(lián)，運(yùn)算放大器A和其外接電阻R3、R4、R5構(gòu)成同向比例運(yùn)算電路，運(yùn)算放大器A的工作電壓由濾波電容Cl提供，形成單電源供電電路，運(yùn)算放大器A的電源正輸入端接濾波電容Cl的陽(yáng)極，運(yùn)算放大器A的電源負(fù)輸入端接濾波電容Cl的陰極，即接地，運(yùn)算放大器A的輸出端接發(fā)光二極管VD12的陽(yáng)極，發(fā)光二極管VD12的陰極接儲(chǔ)能電容C2的陽(yáng)極，從而為定時(shí)電路提供電能。
[0061]圖3所示電路的工作原理為:
[0062]節(jié)電控制器要開始工作，首先需按下雙刀自復(fù)位按鈕開關(guān)S (S-l、S-2同時(shí)接通)，此時(shí)220V交流電經(jīng)變壓器T、第一橋式整流器VDl?VD4、濾波電容Cl、穩(wěn)壓二極管VD9降壓、整流濾波、穩(wěn)壓后得到低壓直流電Va。該低壓直流電Va為運(yùn)算放大器A提供工作電壓的同時(shí)，在雙刀自復(fù)位按鈕開關(guān)S按下的一瞬間通過(guò)S-2為儲(chǔ)能電容C2充電，低壓直流電Va還經(jīng)電阻R2使三極管V1、V2導(dǎo)通，繼電器K通電，其觸點(diǎn)K-1由通電前的斷開狀態(tài)轉(zhuǎn)換為吸合狀態(tài)。
[0063]釋放雙刀自復(fù)位按鈕開關(guān)S (即S-1、S-2斷開)后，儲(chǔ)能電容C2充電結(jié)束，開始經(jīng)泄流電阻Rl放電，此時(shí)三極管V1、V2仍處于導(dǎo)通狀態(tài)，則觸點(diǎn)K-1仍處于閉合狀態(tài)。假設(shè)在放電過(guò)程中，用電裝置沒有正常工作，則當(dāng)C2放電完畢后，三極管Vl、V2、繼電器K停止工作、雙刀自復(fù)位按鈕開關(guān)S的S-1端子和繼電器K的K-1觸點(diǎn)均斷開，斷開了與220V交流電的連接，整個(gè)電路停止工作，即停止為用電裝置供電。發(fā)光二極管VDlO用于電路工作指示，點(diǎn)亮表示用電裝置通電，熄滅表示用電裝置斷電。泄流電阻Rl用于定時(shí)時(shí)間長(zhǎng)度調(diào)節(jié)。續(xù)流二極管VDl I用于對(duì)三極管Vl、V2的保護(hù)。
[0064]如果釋放S后，用電裝置上電正常工作，電流互感器T2將感應(yīng)電勢(shì)經(jīng)VD5?VD8整流后向?yàn)V波電容C3充電，運(yùn)算放大器A采集并放大濾波電容C3兩端電壓后，經(jīng)發(fā)光二極管VD12給儲(chǔ)能電容C2充電，濾波電容C3的兩端電壓與接入的用電裝置的功率正相關(guān)，運(yùn)算放大器A采用單電源供電，供電電壓來(lái)自濾波電容Cl，濾波電容Cl在繼電器觸點(diǎn)K-1吸合狀態(tài)下為運(yùn)算放大器A、繼電器K、三極管V1、V2提供濾波后的直流電壓Va，濾波電容Cl容量遠(yuǎn)小于儲(chǔ)能電容C2的容量，當(dāng)定時(shí)時(shí)間到，繼電器K的觸點(diǎn)K-1斷開后，濾波電容Cl兩端瞬間掉電。
[0065]如果釋放S后，當(dāng)用電裝置待機(jī)或關(guān)閉時(shí)，其功率大幅度下降，電流互感器T2感應(yīng)到的感生電動(dòng)勢(shì)經(jīng)第二橋式整流器VD5?VD8給濾波電容C3充電，濾波電容C3兩端的電壓極低或?yàn)榱?，?jīng)運(yùn)算放大器A放大后的輸出電壓也低于發(fā)光二極管VD12的導(dǎo)通壓降，發(fā)光二極管VD12不導(dǎo)通，中斷了對(duì)儲(chǔ)能電容C2的充電，儲(chǔ)能電容C2開始經(jīng)泄流電阻Rl放電，當(dāng)儲(chǔ)能電容C2放電完畢后，三極管V1、V2截止，繼電器K失電停止工作、繼電器K的觸點(diǎn)K-1斷開，整個(gè)電路停止工作。如想延長(zhǎng)定時(shí)時(shí)間，可在定時(shí)時(shí)間未到之前再按下雙刀自復(fù)位按鈕開關(guān)S，延時(shí)斷電進(jìn)程則重新計(jì)時(shí)工作。
[0066]節(jié)電控制器初次使用或提供給用戶之前，需針對(duì)所連接的用電裝置消耗的電能來(lái)確定閥值電壓。具體方法為:先將泄流電阻Rl調(diào)低，以保證發(fā)光二極管VD12的亮度，在用電裝置開始工作后調(diào)反饋電阻R5，當(dāng)發(fā)光二極管VD12由關(guān)斷轉(zhuǎn)向?qū)ú⑦_(dá)到肉眼能觀察到的亮度，調(diào)整完畢，這樣就得到所監(jiān)測(cè)用電裝置的閥值功耗并具有一定的安全系數(shù)，當(dāng)用電裝置功率大幅度下降即進(jìn)入待機(jī)或關(guān)機(jī)狀態(tài)后延時(shí)斷電進(jìn)程才會(huì)起作用。在反饋電阻R5調(diào)好之后，調(diào)高泄流電阻Rl以確定延時(shí)斷電時(shí)間，泄流電阻Rl的阻值與延時(shí)斷電時(shí)間正相關(guān)。發(fā)光二極管VDlO是控制器自身工作狀態(tài)指示燈，當(dāng)按下雙刀自復(fù)位按鈕開關(guān)S-1后，電路得電工作，發(fā)光二極管VDlO發(fā)光，當(dāng)繼電器觸點(diǎn)斷開220V交流電連接后，電路失電，發(fā)光二極管VDlO熄滅。VD12主要在電路標(biāo)定和調(diào)試時(shí)起輔助作用。
[0067]綜上所述，以上僅為自動(dòng)檢測(cè)用電裝置和電網(wǎng)狀態(tài)并可延時(shí)斷電的節(jié)電控制器的某一具體實(shí)現(xiàn)方法，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。例如，控制器中的橋式整流電路VDl?VD4和VD5?VD8可由倍壓整流電路代替；由電源變壓器Tl、整流二極管VDl?VD4、穩(wěn)壓二極管VD9、濾波電容器Cl構(gòu)成的整流濾波電路可由電池或電池組代替；雙刀自復(fù)位按鈕開關(guān)S可由普通雙刀開關(guān)代替，這樣當(dāng)開關(guān)處于ON狀態(tài)時(shí)，節(jié)電控制器不發(fā)揮作用，當(dāng)開關(guān)由ON狀態(tài)轉(zhuǎn)向OFF狀態(tài)后，節(jié)電控制器開始檢測(cè)用電裝置的關(guān)機(jī)信號(hào)并延時(shí)切斷與220V交流電連接，這也就意味著要讓節(jié)電控制器工作，需連按兩下開關(guān)，第一次按下為0N，第二次按下為OFF。
[0068]該控制器可置于220V交流電源轉(zhuǎn)換器或用電設(shè)備內(nèi)部，也可成為連接供電網(wǎng)絡(luò)的獨(dú)立裝置。
【權(quán)利要求】
1.一種可延時(shí)斷電的節(jié)電控制器，其特征是，所述節(jié)電控制器設(shè)置于用電裝置的供電線路上；節(jié)電控制器被觸發(fā)后，節(jié)電控制器首先接通電網(wǎng)與用電裝置之間的連接，同時(shí)節(jié)電控制器內(nèi)部的延時(shí)斷電進(jìn)程開始工作；延時(shí)斷電進(jìn)程用于進(jìn)行延時(shí)計(jì)時(shí)，在計(jì)時(shí)過(guò)程中，節(jié)電控制器實(shí)時(shí)自動(dòng)檢測(cè)供電線路的功率，如果出現(xiàn)功率大于或等于預(yù)設(shè)閥值的情況，則確定用電裝置進(jìn)入正常工作狀態(tài)，延時(shí)斷電進(jìn)程自動(dòng)停止，保持電網(wǎng)與用電裝置之間的連接；如果所述功率一直小于預(yù)設(shè)閥值，則在延時(shí)時(shí)間t到達(dá)時(shí)，切斷用電裝置與電網(wǎng)之間的連接；延時(shí)斷電進(jìn)程自動(dòng)停止后，節(jié)電控制器繼續(xù)檢測(cè)供電線路的功率，當(dāng)出現(xiàn)功率小于預(yù)設(shè)閥值的情況，則重新啟動(dòng)延時(shí)斷電進(jìn)程。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)電控制器，其特征是:所述節(jié)電控制器包括可控開關(guān)、供電電路、功率檢測(cè)電路、定時(shí)電路、開關(guān)控制電路和雙刀開關(guān)S ;雙刀開關(guān)S中包括的S-1端子和S-2端子的開關(guān)狀態(tài)相同； 在電網(wǎng)向用電裝置的供電線路上接入初始狀態(tài)為斷開的可控開關(guān)，可控開關(guān)的兩端并聯(lián)S-1端子； 供電電路，用于將產(chǎn)生的電能向功率檢測(cè)電路、開關(guān)控制電路和定時(shí)電路發(fā)送，供電電路與定時(shí)電路之間的供電線路上接入S-2端子； 功率檢測(cè)電路，用于檢測(cè)電網(wǎng)向用電設(shè)備供電的供電線路的功率，如果功率大于或等于預(yù)設(shè)閥值，則從供電線路提取電力為定時(shí)電路中的儲(chǔ)能電容儲(chǔ)能，否則，不提供儲(chǔ)能能量; 定時(shí)電路，用于在供電電路或功率檢測(cè)電路提供電能時(shí)，儲(chǔ)蓄電能；采用供電電能或儲(chǔ)能電容給開關(guān)控制電路提供通斷控制電壓；在供電電路和功率檢測(cè)電路不提供電能時(shí)，儲(chǔ)能電容的儲(chǔ)蓄電能在設(shè)定的延時(shí)時(shí)間t內(nèi)被消耗掉； 開關(guān)控制電路，用于僅在供電電路的供電和定時(shí)電路的通斷控制電壓同時(shí)存在時(shí)，控制所述可控開關(guān)接通，供電電路的供電和定時(shí)電路的通斷控制電壓任意一個(gè)不提供，則控制所述可控開關(guān)斷開。
3.如權(quán)利要求2所述的節(jié)電控制器，其特征在于，所述供電電路進(jìn)一步從可控開關(guān)與用電裝置之間的供電線路上獲取電源，并轉(zhuǎn)換為直流電壓，提供給功率檢測(cè)電路、開關(guān)控制電路和定時(shí)電路。
4.如權(quán)利要求3所述的節(jié)電控制器，其特征在于，所述供電電路為整流濾波電路，包括電源變壓器Tl、第一橋式整流器、穩(wěn)壓二極管VD9和濾波電容Cl ； 電源變壓器Tl的輸入端接于電網(wǎng)，電源變壓器Tl的輸出端連接橋式整流器的輸入端，構(gòu)成降壓、整流電路；橋式整流器的輸出端與濾波電容Cl、穩(wěn)壓二極管VD2并聯(lián)構(gòu)成濾波、穩(wěn)壓電路；從而提供降壓、整流濾波、穩(wěn)壓后的低壓直流電Va，作為產(chǎn)生的電能向功率檢測(cè)電路、開關(guān)控制電路和定時(shí)電路發(fā)送。
5.如權(quán)利要求2所述的節(jié)電控制器，其特征在于，所述定時(shí)電路包括并聯(lián)的儲(chǔ)能電容C2和泄流電阻Rl ;儲(chǔ)能電容C2的陽(yáng)極作為充放電端，接受供電電路、功率檢測(cè)電路提供的電能，同時(shí)向開關(guān)控制電路提供通斷控制電壓。
6.如權(quán)利要求5所述的節(jié)電控制器，其特征在于，所述泄流電阻Rl為變阻器，用于調(diào)節(jié)所述延時(shí)時(shí)間t的長(zhǎng)度。
7.如權(quán)利要求2所述的節(jié)電控制器，其特征在于，所述功率檢測(cè)電路包括電流互感器T2、第二橋式整流器、濾波電容C3、由運(yùn)算放大器A及其外接平衡電阻R3、電阻R4、反饋電阻R5構(gòu)成的同向比例運(yùn)算電路，起開關(guān)作用的發(fā)光二極管VD12 ;運(yùn)算放大器A由供電電路提供電能，形成單電源供電； 電流互感器T2接入電網(wǎng)火線，接入點(diǎn)位于可控開關(guān)和用電裝置之間，電流互感器T2感應(yīng)的電流信號(hào)通過(guò)第二橋式整流器進(jìn)行整流后通過(guò)濾波電容C3進(jìn)行濾波；濾波電容C3的陽(yáng)極經(jīng)平衡電阻R3與運(yùn)算放大器A的正輸入端相連，濾波電容C3的陰極接地后經(jīng)電阻R4與運(yùn)算放大器A的負(fù)輸入端相連，反饋電阻R5與運(yùn)算放大器A的負(fù)輸入端和輸出端并聯(lián)；運(yùn)算放大器A的輸出端接發(fā)光二極管VD12的陽(yáng)極，發(fā)光二極管VD12的陰極為定時(shí)電路提供電能。
8.如權(quán)利要求7所述的節(jié)電控制器，其特征在于，所述反饋電阻R5為變阻器，用于調(diào)節(jié)所述預(yù)設(shè)閥值。
9.如權(quán)利要求2所述的節(jié)電控制器，其特征在于，所述開關(guān)控制電路包括三極管V1、H極管V2、基極電阻R2、集電極續(xù)流二極管VDll和交流繼電器K ； 基極電阻R2的一端作為接收定時(shí)電路提供的通斷控制電壓的一端，基極電阻R2的另一端連接三極管Vl基極，三極管Vl的發(fā)射極直接耦合到三極管V2的基極，三極管V2的發(fā)射極接地，續(xù)流二極管VDll與交流繼電器K的線圈并聯(lián)后，一端連接三極管V1、V2的集電極，另一端引出作為接受供電端，連接供電電路的供電端； 同時(shí)，交流繼電器K的開關(guān)觸點(diǎn)K-1作為所述可控開關(guān)。
10.如權(quán)利要求9所述的節(jié)電控制器，其特征在于，所述接受供電端上進(jìn)一步串聯(lián)用于指示節(jié)電控制器是否工作的發(fā)光二極管VD10。
【文檔編號(hào)】H02J7/34GK104167720SQ201410394912
【公開日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2014年8月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月12日
【發(fā)明者】李波, 彭志凌, 張亞, 張宏翔 申請(qǐng)人:中北大學(xué), 太原市微瑞雷科技有限公司