專利名稱：多功能家庭用電安全保護(hù)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種多功能家庭用電安全保護(hù)器。功能包括電熱毯防火、防潮濕等原因引起的短路及觸電事故；家用電器外殼的漏電保護(hù)；電冰箱停電延時(shí)及過載保護(hù)；家用電器定時(shí)，外殼上配有多個(gè)插孔封閉的安全插座。
從目前情況看，已有的漏電保護(hù)器和電冰箱保護(hù)器，電路比較復(fù)雜，而且功能單一，很大程度上限制了使用的普及，多個(gè)單一功能的保護(hù)器也給使用帶來了不便。電熱毯是一種方便的取暖工具，近年受到廣泛歡迎。但它卻是一個(gè)很大的不安全因素，其防火問題一直是個(gè)難題。為提高安全性，近來采取一些措施，如改用阻燃布制造毯面，加保險(xiǎn)指示燈或采用兩擋工作狀態(tài)等，但都沒有從根本上解決問題。經(jīng)研究我們發(fā)現(xiàn)，引起火災(zāi)的原因并不常是短路，而主要是由于經(jīng)過長期使用、柔折，在電熱絲的一些部位會出現(xiàn)表面裂紋紋，致使導(dǎo)電面積減小，甚至進(jìn)一步氧化造成接觸不良，該處會發(fā)生局部過熱、發(fā)紅，引起織物燃燒。這種事故發(fā)生時(shí)由于通電正常，因而不易被發(fā)現(xiàn)，并且作用時(shí)間長所以更具有危險(xiǎn)性。單純用阻燃布，會使危險(xiǎn)因素不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)而帶病使用，使情況不斷惡化。事故發(fā)生時(shí)電阻變化很小，單靠保險(xiǎn)絲或指示燈是無法防范的。
本實(shí)用新型設(shè)計(jì)過程中，對家庭中所需的各項(xiàng)用電保護(hù)要求進(jìn)行了優(yōu)化選擇和功能一價(jià)值分析、設(shè)計(jì)了一套簡單的能將上述功能熔為一體的電路。目的在于提供一種多功能、低成本的用電安全保護(hù)器，能在各種事故即將發(fā)生的瞬間迅速切斷電源，從根本上杜絕事故的發(fā)生。
本實(shí)用新型的工作原理及組成見

圖1，整機(jī)由三個(gè)功能模塊(B)、(C)、(D)和一個(gè)電源控制電路(E)組成。各種所需的功能都是通過這幾部分電路諧調(diào)統(tǒng)一的工作來實(shí)現(xiàn)的。其工作過程是這樣的當(dāng)接于本保護(hù)器輸出端的電熱毯及某種電器發(fā)生故障或漏電事故時(shí)，各種異常信號均由一個(gè)多功能異常信號監(jiān)測電路(B)檢測出來，并驅(qū)動交流電源控制電路(E)迅速切斷電源，同時(shí)發(fā)出警報(bào)信號。當(dāng)發(fā)生短暫停電時(shí)，斷電計(jì)時(shí)電路(C)工作，如果市電在五分鐘之內(nèi)恢復(fù)，則電路(E)在電路(C)作用下發(fā)生動作，繼續(xù)切斷對電器的供電，以確保家用冰箱的安全。在需要時(shí)開啟通電計(jì)時(shí)電路(D)，可完成對電器進(jìn)行定時(shí)供電的功能，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)(0～1小時(shí))自動切斷電源。所以，這四部分電路的相互匹合，使本裝置可對家庭交流電源進(jìn)行綜合控制。
異常信號監(jiān)測電路(B)的功能之一是根據(jù)電熱絲由于表面出現(xiàn)裂紋，在局部發(fā)生過熱之前電阻先發(fā)生微小變化的原理。通過用電流互感器組成回路在電熱毯的路端檢測電熱絲電阻的方法而工作的。一旦發(fā)生上述事故，電阻值異常，約增大(10Ω)左右，此時(shí)監(jiān)測電路(B)的輸出達(dá)0.1～0.2伏左右(交流)，使交流電源控制電路(E)迅速動作、切斷電源并發(fā)出報(bào)警信號。該監(jiān)測電路對因潮濕等原因引起的電熱絲阻值變化也較敏感。因而可防止各類電熱毯火災(zāi)和人身觸電事故的發(fā)生。異常信號監(jiān)測電路(B)利用同一個(gè)互感器與家用電器構(gòu)成漏電信號檢測回路。
斷電計(jì)時(shí)電路也是一個(gè)專為本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的新穎電路，它能在斷電的瞬間給一個(gè)電容充電，并使其緩慢放電。電容上的電壓經(jīng)分壓后成為該電路的輸出。在其輸出沒有降到晶體管的導(dǎo)通電壓(硅管為0.7伏)之前，會使交流電源控制電路(E)保持對電器的斷電狀態(tài)，電容的放電時(shí)間調(diào)定在冰箱所需的五分鐘?；謴?fù)供電對該電容的狀態(tài)不產(chǎn)生任何影響。
本實(shí)用新型中的交流電源控制電路(E)可采用斷電器控制電路，也可采用近年來較為流行的雙向可控硅控制電路，二者成本相當(dāng)，通電計(jì)時(shí)電路可采用各類定時(shí)電路。另外，在出現(xiàn)異常時(shí)，一旦切斷電器的電源監(jiān)測電路輸出的異常信號也隨之消失。為了使對電器斷電的狀態(tài)保持一段時(shí)間，在本實(shí)用新型中采用對電器斷電的同時(shí)切斷斷電計(jì)時(shí)電路(C)的電源的方法，以迫使之工作、用其輸出代替消失了異常信號。
本實(shí)用新型外殼上帶有多個(gè)安全插座，其中包括一個(gè)電熱毯專用插座和一個(gè)電冰箱專用插座。
由于外殼上插孔很多、而且常常放在床頭使用，為增加本保護(hù)器的安全性能、防止幼兒觸電，特為其設(shè)計(jì)了一種新穎的安全插座裝置，其主要部分是一個(gè)能繞插座中心旋轉(zhuǎn)，并帶有一對鎖住機(jī)構(gòu)的塑料遮蔽件，使插孔完全封閉、可起到防觸電和防塵雙重作用。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于它集家用電器所需的多種保護(hù)功能于一體，電路中的一個(gè)最主要的特點(diǎn)是一個(gè)根據(jù)所發(fā)現(xiàn)的原理設(shè)計(jì)的電熱毯電阻監(jiān)測回路、并以其為主體構(gòu)成的一個(gè)多功能異常信號監(jiān)測回路，以及為冰箱保護(hù)設(shè)計(jì)的斷電記時(shí)電路，配以其他部分，構(gòu)成一個(gè)元件利用率高，結(jié)構(gòu)簡單的電路，成本也低。另外在外殼上帶有多個(gè)結(jié)構(gòu)簡單、獨(dú)特，安全可靠的安全插座裝置、使這樣一個(gè)多功能家庭用電安全保護(hù)器，可以極大地方便于用戶，易于推廣普及。
圖面說明圖1.本實(shí)用新型原理框圖圖2.本實(shí)施例電路圖圖3.本實(shí)施例外殼示意圖圖4.本實(shí)施例的安全插座裝置結(jié)構(gòu)圖圖5.安全插座的遮蔽件三面圖下面結(jié)合圖面對本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例作以詳細(xì)描述。
整機(jī)電路見圖2，它可按功能劃分為幾個(gè)部分。正是由于這幾部分電路諧調(diào)統(tǒng)一的工作，才使本實(shí)用新型能同時(shí)實(shí)現(xiàn)多種功能。其整機(jī)工作原理是這樣的。當(dāng)接于(G、H)端的電熱毯(R)出現(xiàn)前述故障或由潮濕等原因引起電熱毯電阻變化時(shí)，流經(jīng)電流互感器初級線圈(L1)的電流會發(fā)生微弱變化，使反向纏繞的一對線圈(L1)、(L2)產(chǎn)生的磁場不能完全抵消(即事先調(diào)定的平衡狀態(tài)被打破)，從而在互感器次級線圈(L5)兩端會產(chǎn)生0.1～0.2V(交流)的電壓，可使三極管(BG2)導(dǎo)通(a點(diǎn)電位嵌于0.45V)。帶動三極管(BG3)導(dǎo)通并驅(qū)動繼電器(J)動作，切斷電源，以確保安全。由于斷電計(jì)時(shí)電路(圖2中C部分)的作用，在電源切斷后，a點(diǎn)的電位會突然上升，超過三極管(BG2)的導(dǎo)通電壓(0.7V)，使斷電狀態(tài)保持一段時(shí)間。
斷電計(jì)時(shí)電路(C部分)由三極管(BG1)、二極管(D1)、(D2)、電容(C1)、(C2)等元件組成。該電路的特點(diǎn)是其電源一旦被切斷，電容(C2)才能被電容(C1)充電(正常供電時(shí)，三極管(BG1)反向截止、電容(C1)充電而(C2)得不到充電)使a點(diǎn)電位突然上升，而后緩慢下降。所以這部分電路的另外一個(gè)重要作用是它可對電冰箱進(jìn)行停電延時(shí)即過載保護(hù)。一旦外部停電，而在五分鐘內(nèi)又恢復(fù)供電，這時(shí)由于a點(diǎn)電位還未降到足夠低(0.7V以下)，電路會馬上作出反應(yīng)(繼電器動作)繼續(xù)切斷對電冰箱的供電，直到等滿所需的五分鐘。斷電計(jì)時(shí)電路(C)通過一個(gè)繼電器常閉觸點(diǎn)JK3與其他電路共用一個(gè)直流電源。目的是使這部分電路在繼電器動作后起到提升a點(diǎn)電位，保持?jǐn)嚯姞顟B(tài)的作用。
本實(shí)施例的另一個(gè)重要功能是家用電器漏電保護(hù)。電流互感器的另一對繞向相反的初線圈(L3)、(L4)分別接在電器電源的兩端，與電器構(gòu)成漏電檢測回路。市電由(U、V)端輸入保護(hù)器，經(jīng)繼電器的一對常閉觸點(diǎn)(JK1)、(JK2)進(jìn)入上述回路。正常時(shí)，由于線圈(L3)、(L4)匝數(shù)相同、方向相反，所以二者產(chǎn)生的磁場是完全低消的，在次級線圈(L5)兩端不會感應(yīng)出電壓。一旦電器(包括電熱毯和電冰箱)外殼漏電，出現(xiàn)一個(gè)旁路電流。線圈(L3)、(L4)的磁場不能完全低消，線圈(L5)兩端出現(xiàn)電壓，驅(qū)動電路迅速切斷對電器的供電并持續(xù)一段時(shí)間(如前所述)。
在電路中加入一個(gè)單結(jié)管長延時(shí)電路(圖2中D部分)，可使本實(shí)施例具有定時(shí)的功能。延時(shí)電路(D)的輸出端通過二極管(D8)與a點(diǎn)相連，可在延時(shí)結(jié)束時(shí)迫使a點(diǎn)電位上升，電路E部分動作，切斷對電器的供電。使用定時(shí)功能時(shí)用一個(gè)四聯(lián)開關(guān)(K3－1～K3－4)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。觸點(diǎn)(K3－1)接通一個(gè)由二極管(D4)電阻(R4)組成的正反饋電路，使b點(diǎn)電位可反饋至a點(diǎn)。當(dāng)定時(shí)結(jié)束，電路動作后，b點(diǎn)電位上升，使a點(diǎn)電位也上升，以保證切斷電源后的閉鎖狀態(tài)。觸點(diǎn)(K3－2)斷開，定時(shí)電路(D)開始工作。使用定時(shí)功能時(shí)，觸點(diǎn)(K3－3)、(K3－4)使電冰箱專用播口(P、Q)端處于連續(xù)供電狀態(tài)(直接接于U、V端，不受定時(shí)影響)。
本實(shí)施例中，開關(guān)(K1)是一個(gè)與電熱毯插座聯(lián)動的開關(guān)(插頭插入時(shí)K1接通)，作用是防止電熱毯插頭撥掉后電路出現(xiàn)失衡而影響其他功能。開關(guān)(K2)使電熱毯可工作于兩個(gè)擋位(加熱和保溫)。燈泡(L)起到電熱毯工作顯示和保險(xiǎn)絲的雙重作用。電位器RW是在本保護(hù)器使用前調(diào)整電熱毯工作點(diǎn)用的(因?yàn)槊總€(gè)電熱毯的實(shí)際電阻可能有誤差)。
本實(shí)施例中，發(fā)光二極管(DL1)作用是電源顯示，同時(shí)也起到對a點(diǎn)的嵌位作用。發(fā)光二極管(DL2)用作斷電顯示。圖2中標(biāo)記S可以是各類聲、光極警器。
本實(shí)施例中的直流電源由二極管(D6)(D7)、電阻(R5)電容(C4)組成的電阻降壓半波整流電路供給。
圖4為安全插座結(jié)構(gòu)圖。它由外殼(10)、遮蔽件(1)彈簧(4)和底座(7)組成。在外殼(10)內(nèi)壁上兩個(gè)插孔的外側(cè)部位，各有一個(gè)小凸臺(6)，可以與遮蔽件(1)上的一對凹槽(5)相嚙合。在遮蔽件(1)上與兩個(gè)凹槽(5)接近正交的位置上有一對斜面(2)，可以與底座(7)上的一對斜面(9)相作用使遮蔽件(1)在均勻受壓時(shí)，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，使遮蔽件(1)上的一對異形孔(3)與外殼上的一對插孔相遇，而使銅片(8)露出。插頭撥出后，遮蔽件(1)在一個(gè)彈簧(4)的作用下，回轉(zhuǎn)到原來位置，并貼緊外殼(10)內(nèi)壁，將插孔封閉。而在單根物體(如絲錐、手指等)企圖插入時(shí)，會使遮蔽件(1)的另一端上蹺(以兩個(gè)斜面處為支點(diǎn))，這邊的小凸臺(6)和凹槽(5)嚙合更緊，使遮蔽件(1)無法旋轉(zhuǎn)，插孔仍然封閉。而當(dāng)插頭插入時(shí)，遮蔽件(1)兩邊同時(shí)受壓，中心彈簧(4)被壓縮少許，則兩邊的嚙合均脫開。遮蔽件(1)的軸，也即彈簧(4)的中心導(dǎo)柱(11)與外殼(10)為一體，可以使上述全部活動裝置帶在外殼(10)上，因而本插座的拆裝、引線等操作如同普遍插座一樣方便。
權(quán)利要求1.一種用于電熱毯防火、防潮濕引起的短路及觸電事故；家用電器外殼漏電保護(hù)；電冰箱保護(hù)、以及家用電器定時(shí)的多功能家庭用電安全保護(hù)器、其特征在于a整機(jī)電路由一個(gè)多能異常信號監(jiān)測回路(B)；斷電計(jì)時(shí)電路(C)；通電計(jì)時(shí)電路(D)和交流電源控制電路(E)組成；b具有一個(gè)帶有多個(gè)獨(dú)特的安全插座裝置的塑料外殼(10)，該安全插座裝置是由一個(gè)可繞插座中心旋轉(zhuǎn)的塑料遮蔽件(1)和一個(gè)彈簧(4)構(gòu)成，遮蔽件(1)上有一對斜面(2)和一對鎖住機(jī)構(gòu)(5)，遮蔽件(1)的軸也即彈簧(4)的中心導(dǎo)柱(11)與外殼(10)為一體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能家庭用電安全保護(hù)器，其特征在于所說的多功能異常信號監(jiān)測電路(B)，是利用監(jiān)測電熱絲電阻微小變化的方法實(shí)現(xiàn)其保護(hù)功能。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多功能家庭用電安全保護(hù)器，其特征在于所說的多功能異常信號監(jiān)測電路(B)是由一個(gè)多繞組的電流互感器及其所屬電路組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多功能家庭用電安全保護(hù)器，其特征在于所說的電流互感器，具有兩組分別反向纏繞的初級線圈(L1、L2和L3、L4)和一個(gè)次級線圈(L5組成)，線圈L1與L2匝數(shù)不同、而線圈L3與L4匝數(shù)相同。線圈L1、L2與電熱毯(R)小燈泡(L)，一個(gè)可調(diào)電阻(RW)及開關(guān)(K1)、(K2)組成電熱毯電阻檢測回路(A)；線圈L3、L4與家用電器構(gòu)成漏電信號檢測回路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述多功能家庭用電安全保護(hù)器，其特征在于所說的斷電計(jì)時(shí)電路(C)由兩個(gè)二極管(D1)、(D2)、一個(gè)三極管(BG1)、兩個(gè)電容(C1)、(C2)以及兩個(gè)電阻(R1)、(R2)組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述多功能家庭用電安全保護(hù)器，其特征在于所說的交流電源控制電路(E)可以是a 由繼電器(J)及其驅(qū)動電路組成，b 由兩個(gè)雙向可控硅及其驅(qū)動電路組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述多功能家庭用電安全保護(hù)器，其特征在于所說的斷電計(jì)時(shí)電路(C)須由下面途徑之一供給直流電源，a 由本保護(hù)器輸出的交流電整流獲得，b 經(jīng)繼電器(J)的一個(gè)常閉觸點(diǎn)與其他電路共有一個(gè)電源。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能家庭用電安全保護(hù)器，其特征在于所說的通電計(jì)時(shí)電路(D)是一個(gè)單結(jié)晶體管長延時(shí)電路。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能家庭用電安全保護(hù)器，其特征在于所說的遮蔽件(1)上的鎖住機(jī)構(gòu)(5)是一對位于兩邊的凹槽(或棘齒)。它們與兩個(gè)斜面(2)的相對位置接近于正交。
10.根據(jù)權(quán)利要求1和9所述多功能家庭用電安全保護(hù)器，其特征在于所說的外殼(10)的內(nèi)壁上位于兩個(gè)插孔的外測，有兩個(gè)小凸臺(或棘齒)(6)可以與遮蔽件(1)上的一對凹槽(或棘齒)(5)相嚙合。
專利摘要一種多功能家庭用電安全保護(hù)器，它能同時(shí)對電熱毯進(jìn)行防火、防潮濕等原因引起的短路及觸電事故保護(hù)；對電冰箱進(jìn)行停電延時(shí)保護(hù)及過載保護(hù)；對家用電器進(jìn)行外殼漏電保護(hù)并具有定時(shí)功能。外殼上帶有多個(gè)安全電源插座(平時(shí)插孔完全封閉)。使家庭生活方便、安全。它的另一個(gè)特點(diǎn)是電路簡單，成本低、性能可靠、并備有工作狀態(tài)顯示。一旦發(fā)生上述異常情況，能迅速切斷電器的電源，并發(fā)出信號，杜絕事故的發(fā)生。
文檔編號H02H3/08GK2034335SQ87216369
公開日1989年3月15日 申請日期1987年12月16日 優(yōu)先權(quán)日1987年12月16日
發(fā)明者金瑋 申請人:金瑋