專利名稱：多功能自動(dòng)識(shí)別防觸電保安插座的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種多功能自動(dòng)識(shí)別防觸電保安插座。
隨著家電的普及，電源插座的使用更加廣泛。在家庭生活中發(fā)生觸電事故幾乎都是由插座引起的，因此有些人對插座進(jìn)行了各種改造，如加門、加蓋等，但卻使電源插頭難于插入，給使用帶來不便。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、使用方便，在電器漏電或人觸電的情況下能自動(dòng)切斷電源的多功能自動(dòng)識(shí)別防觸電保安插座。
本實(shí)用新型的目的通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)它是由插座組成，其特征在于它還由智能檢測電路、短?？刂齐娐?、持續(xù)供電電路、驅(qū)動(dòng)電路及脈沖充電電路組成，由智能檢測電路、脈沖充電電路、驅(qū)動(dòng)電路、輸出插座及持續(xù)供電電路連接形成串聯(lián)回路，在智能檢測電路與驅(qū)動(dòng)電路之間還串聯(lián)有短?？刂齐娐?，電源串接于脈沖充電電路、驅(qū)動(dòng)電路與輸出插座之間。
本實(shí)用新型只是在原來的插座里加上一些電子元器件。在未使用用電器時(shí)，插座的接觸片不帶電，在人無意中碰到接觸片，或同時(shí)碰到兩接觸片也不會(huì)被觸電。只有在插入用電器的電源插頭并使用時(shí)，它會(huì)為用電器提供電源。在拔除用電器的電源插頭或關(guān)閉電源開關(guān)以后，或在用電器漏電時(shí)，它會(huì)自動(dòng)切斷電源，使人免遭觸電。在用電器短路時(shí)，它會(huì)禁止對用電器提供電源。本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、使用安全可靠的特點(diǎn)，是理想的保安插座。


圖1為本實(shí)用新型的基本電路方框圖。
圖2為本實(shí)用新型的基本電路原理圖。
圖3為本實(shí)用新型的一種較佳實(shí)例電路圖。
為了使本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)更加清楚完整，
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。
如圖1所示本實(shí)用新型是在原來的插座里加上智能檢測電路、短?？刂齐娐?、持續(xù)供電電路、驅(qū)動(dòng)電路及脈沖充電電路組成，由智能檢測電路、脈沖充電電路、驅(qū)動(dòng)電路、輸出插座及持續(xù)供電電路連接形成串聯(lián)回路，在智能檢測電路與驅(qū)動(dòng)電路之間還串聯(lián)有短?？刂齐娐?，電源串接于脈沖充電電路、驅(qū)動(dòng)電路與輸出插座之間。如圖2所示智能檢測電路為，電阻R6、R5和繼電器的常閉點(diǎn)串接在電源地[24]和插座的相線輸出端[18]之間，大功率二極管D3和D4正向串聯(lián)后與D5反向并聯(lián)，D3的陽極接在零線的輸入端(即Vcc)[21]，D4的陰極接在插座的零線輸出端[19]，電阻R4跨接在R5和R6的接點(diǎn)與光電耦合器U2的光敏三極管的基極[26]上，成為本電路的智能檢測控制端。持續(xù)供電電路為光電耦合器U2的發(fā)光二極管陰極[22]與R3相聯(lián)，光電耦合器U2的發(fā)光二極管陽極[21]、D5的陰極和D3的陽極與Vcc相聯(lián)，R3的另一端、D5的陽極和D4的陰極與插座的零線輸出端[19]相聯(lián)，成為本電路持續(xù)供電功能的控制端。短保護(hù)控制電路為穩(wěn)壓二極管ZD2的陽極與開關(guān)三極管01的基極相連，ZD2陰極與R5和R6的接點(diǎn)相連，Q1的集電極和發(fā)射極分別接在B點(diǎn)和電源地[24]上，構(gòu)成本電路的短?？刂贫恕ｒ?qū)動(dòng)電路由U4、R10、Q2、JR1串聯(lián)組成。脈沖充電電路為開關(guān)二極管D6、電阻R8和R9串接在U3的輸出端[2]與電源地[24]之間，電解電容器C4與電阻R9并聯(lián)，R8和R9的接點(diǎn)接在B點(diǎn)，構(gòu)成了脈沖充、放電電路。
交流220V電壓的相線經(jīng)過無極性薄膜電容C1降壓、二極管D1和D2整流、電解電容器C2濾波，穩(wěn)壓二極管ZD1和穩(wěn)壓集成電路U1穩(wěn)壓后，輸出12V和5V直流電壓供電路使用。與C1并聯(lián)的電阻R1為放電用的，連接在整流二極管D1和D2的接點(diǎn)與電容C1之間的電阻R2用于限制浪涌電流。
在插入用電器以后，因用電器的內(nèi)阻較小，Vcc(+5V)電壓經(jīng)大功率二極管D3、D4、插座的零線接觸片[19]、用電器、相線接觸片[18]、繼電器JR1的公共端[16]、常閉端[15]、電阻R5和R6分壓使電路中A點(diǎn)的電位升高并大于0.6V，該電壓經(jīng)跨接在電阻R5和R6的接點(diǎn)與光電耦合器U2的光敏三極管的基極[26]之間的電阻R4，使光電耦合器U2的光敏三極管導(dǎo)通，光敏三極管的發(fā)射極[24]接在電源地，集電極[25]接在非門U3輸入端[1]，故U3輸入低電平而翻轉(zhuǎn)，輸出端[2]輸出高電平，開關(guān)二極管D6導(dǎo)通，電路中B點(diǎn)電位升高并大于非門U4輸入端[3]的正閥值VT+。非門U4的輸入端[3]為高電平翻轉(zhuǎn)，輸出端[4]輸出低電平，因三極管Q2的基極經(jīng)電阻R10接在U4的輸出端[4]上，三極管Q2的發(fā)射極接在Vcc(+5V)，三極管Q2導(dǎo)通，繼電器JR1線圈的一端接在三極管Q2集電極，另一端接在-12V電源上，繼電器JR1吸合。交流220V相電壓經(jīng)熔斷器FUSE1、接在繼電器J1的常開端點(diǎn)[17]，再經(jīng)公共端點(diǎn)[16]提供給用電器，用電器開始工作。與此同時(shí)大功率二極管D3、D4和D5在回路中產(chǎn)生交流電壓降。因光電耦合器U2的發(fā)光二極管的陰極[22]經(jīng)電阻R3接在D4的陰極，發(fā)光二極管的陽極[21]接在D3的陽極，使U2的發(fā)光二極管閃爍，光電耦合器U2的光敏三極管周期性導(dǎo)通或截止，U3輸出端[2]輸出方波脈沖。
在脈沖充、放電電路中，因有開關(guān)二極管D6的存在，只有正向脈沖經(jīng)電阻R8對電解電容C4迅速充電，在開關(guān)二極管D6截止時(shí)，電解電容C4經(jīng)電阻R9緩慢地放電，使B點(diǎn)的電位始終大于非門U4輸入端[3]的負(fù)閥值VT-，非門U4輸出端[4]保持低電平，三極管Q2繼續(xù)導(dǎo)通，繼電器JR1繼續(xù)吸合，用電器持續(xù)工作。
拔除用電器電源插頭或關(guān)閉用電器電源開關(guān)，電路中A點(diǎn)的電位下降，光電耦合器U2的光敏三極管截止，非門U3的輸入端[1]被電阻R7箝位于高電位，輸出端[2]輸出低電平，二極管D6截止，電解電容C4經(jīng)電阻R9緩慢放電，經(jīng)過一些時(shí)間后，B點(diǎn)的電位下降到非門U4輸入端[3]的負(fù)閥值VT-，非門U4電路發(fā)生翻轉(zhuǎn)，輸出端[4]輸出高電平，三極管Q2截止，繼電器JR1釋放，插座的相線接觸片[18]斷電。
當(dāng)用電器短路時(shí)，Vcc(+5V)電壓經(jīng)R5和R6分壓，使A點(diǎn)的電位升得較高，穩(wěn)壓二極管ZD2被擊穿，同時(shí)開關(guān)三極管Q1導(dǎo)通，Q1的發(fā)射極接在電源地[24]，集電極接在B點(diǎn)，即使光電耦合器U2的光敏三極管導(dǎo)通，非門U3發(fā)生翻轉(zhuǎn)，B點(diǎn)仍為低電平。故非門U4的輸出端[4]保持高電平不變，三極管Q2仍舊截止，繼電器JR1沒有吸合，插座的相線接觸片[18]不帶電。
當(dāng)人手碰到插座中兩接觸片時(shí)，因人手的皮膚的角質(zhì)層電阻較高(一般為數(shù)十千歐姆)，+5V電壓經(jīng)它與電阻R5和R6等分壓，電路中A點(diǎn)的電位微小升高，光電耦合器U2的光敏三極管仍舊截止，非門U3輸出端[2]輸出低電平，B點(diǎn)仍為低電平，非門U4輸出高電平不變，三極管Q2截止，繼電器JR1沒有吸合，插座的相線接觸片[18]不帶電，使人免被觸電。
如圖3所示，交流220V電壓的相線經(jīng)過無極性薄膜電容C1降壓、二極管D1和D2整流、電解電容器C2濾波，穩(wěn)壓二極管ZD1和穩(wěn)壓集成電路U1穩(wěn)壓后，輸出12V和5V直流電壓供電路使用。與C1并聯(lián)的電阻R1為放電用的，連接在整流二極管D1和D2的接點(diǎn)與電容C1之間的電阻R2用于限制浪涌電流。
在插入用電器以后，因用電器的內(nèi)阻較小，Vcc(+5V)電壓經(jīng)大功率二極管D3、D4、插座的零線接觸片[19]、用電器、相線接觸片[18]、繼電器JR1的公共端[16]、常閉端[15]、電阻R5和R6分壓使電路中A點(diǎn)的電位升高并大于0.6V，該電壓經(jīng)跨接在電阻R5和R6的接點(diǎn)與光電耦合器U2的光敏三極管的基極[26]之間的電阻R4，使光電耦合器U2的光敏三極管導(dǎo)通，光敏三極管U2的發(fā)射極[24]接在電源地，集電極[25]接在二輸入端與非門U3輸入端[1]和[2]，故U3輸入低電平而翻轉(zhuǎn)，輸出端[3]輸出高電平，開關(guān)二極管D6導(dǎo)通，電路中R點(diǎn)電位升高并大于二輸入端與非門U4輸入端[5]的正閥值VT+。電路中二輸入端與非門U5和U6構(gòu)成基本R—S觸發(fā)器，它們在電路中起到狀態(tài)鎖存作用。假設(shè)U5的輸入端[13]為R—S觸發(fā)器的復(fù)位端R，U5的輸出端[11]與U6的輸入端[9]相連作為R—S觸發(fā)器的Q-輸出端，U6的輸入端[8]為R—S觸發(fā)器的置位端S，U6的輸出端[10]與U5的輸入端[12]相連作為R—S觸發(fā)器的Q+輸出端。在正常情況下，插座通電后未使用用電器時(shí)，R—S觸發(fā)器的S端為高電平，R端為低電平，則R—S觸發(fā)器處于“0”狀態(tài)，其輸出端Q+為低電平，Q-為高電平，即二輸入端與非門U4的輸入端[6]保持為高電平。當(dāng)使用用電器時(shí)，電路中R點(diǎn)的電位升高，二輸入端與非門U4的輸入端[5]與R點(diǎn)相連，二輸入端與非門U4的兩輸入端[5]和[6]均為高電平翻轉(zhuǎn)，輸出端[4]輸出低電平，因三極管Q2的基極經(jīng)電阻R10接在U4的輸出端[4]上，三極管Q2的發(fā)射極接在Vcc(+5V)，三極管Q2導(dǎo)通，三極管Q2集電極接在繼電器JR1線圈的一端，線圈另一端接在-12V電源上，繼電器JR1吸合。交流220V相電壓經(jīng)熔斷器FUSE1接在繼電器J1的常開點(diǎn)[17]，再經(jīng)公共點(diǎn)[16]提供給用電器，用電器開始工作。與此同時(shí)大功率二極管D3、D4和D5在回路中產(chǎn)生交流電壓降。因光電耦合器U2的發(fā)光二極管的陰極[22]經(jīng)電阻R3接在D4的陰極，發(fā)光二極管的陽極[21]接在D3的陽極，使U2的發(fā)光管閃爍，光電耦合器U2的光敏管周期性導(dǎo)通或截止，U3輸出端[2]輸出方波脈沖。
在電路中開關(guān)二極管D6、電阻R8和R9串接在U3的輸出端[3]與地之間，電解電容C4與電阻R9并聯(lián)，R8和R9的接點(diǎn)接在R點(diǎn)，它們構(gòu)成了脈沖充、放電電路。因有開關(guān)二極管D6的存在，只有正向脈沖經(jīng)電阻R8對電解電容C4迅速充電，在開關(guān)二極管D6截止時(shí)，電解電容C4經(jīng)電阻R9緩慢地放電，使R點(diǎn)的電位始終大于二輸入端與非門U4輸入端[5]的負(fù)閥值VT-，二輸入端與非門U4輸出端[4]保持低電平，三極管Q2繼續(xù)導(dǎo)通，繼電器JR1繼續(xù)吸合，用電器持續(xù)工作。
拔除用電器電源插頭或關(guān)閉用電器的電源開關(guān)，電路中A點(diǎn)的電位下降，光電耦合器U2的光敏三極管截止，二輸入端與非門U3的輸入端[1]和[2]被電阻R7箝位于高電位，輸出端[3]輸出低電平，二極管D6截止，電解電容器C4經(jīng)電阻R9緩慢放電，經(jīng)過一些時(shí)間后，R點(diǎn)的電位下降到二輸入端與非門U4輸入端[5]的負(fù)閥值VT-，二輸入端與非門U4電路發(fā)生翻轉(zhuǎn)，輸出端[4]輸出高電平，三極管Q2截止，繼電器JR1釋放，插座的相線接觸片[18]斷電。
當(dāng)用電器短路時(shí)，+5V電壓經(jīng)R5和R6分壓，使A點(diǎn)的電位升得較高，穩(wěn)壓二極管ZD2被擊穿和開關(guān)三極管Q1導(dǎo)通，Q1的發(fā)射極接在電源地，集電極接在R點(diǎn)，即使光電耦合器U2的光敏三極管導(dǎo)通，二輸入端與非門U3發(fā)生翻轉(zhuǎn)，R點(diǎn)仍為低電平。故二輸入端與非門U4的輸出端[4]保持高電平不變，三極管Q2仍舊截止，繼電器JR1沒有吸合，插座的相線接觸片[18]不帶電。
當(dāng)人手碰到插座中兩接觸片時(shí)，因人手的皮膚的角質(zhì)層電阻較高(一般為數(shù)十千歐姆)，+5V電壓經(jīng)它與電阻R5和R6等分壓，電路中A點(diǎn)的電位微小升高，光電耦合器U2的光敏三極管仍舊截止，二輸入端與非門U3輸出端[3]輸出低電平，R點(diǎn)為低電平，二輸入端與非門U4輸出高電平不變，三極管Q2截止，繼電器JR1沒有吸合，插座接觸片不帶電，使人免遭觸電。
當(dāng)用電器漏電時(shí)，漏電電壓經(jīng)R12使光電耦合器U7中的發(fā)光管發(fā)光，光敏管導(dǎo)通，R—S觸發(fā)器發(fā)生翻轉(zhuǎn)、二輸入端與非門U4也發(fā)生翻轉(zhuǎn)，三極管Q2截止，繼電器JR1釋放，用電器斷電，使使用者免遭觸電。因R—S觸發(fā)器具有狀態(tài)鎖存的功能，即使R點(diǎn)的電位保持高電平，它繼續(xù)維持狀態(tài)不變，三極管Q2仍然截止。只有拔除用電器的電源插頭以后，R—S觸發(fā)器才翻轉(zhuǎn)為未用電時(shí)的狀態(tài)，為下一次用電作好準(zhǔn)備。
這種插座還具有可擴(kuò)展性，在電路中U6的輸入端[8]可以加入各種輸出端為集電極開路輸出的保護(hù)電路，如過壓、欠壓、過流、帶零序互感器的漏電保護(hù)等電路可演變出各種家用電器保護(hù)器。
注意事項(xiàng)1.220V交流電源的相線應(yīng)經(jīng)電容C1接入電路，并在其之間加入熔斷器FUSE1。
2.電阻R6阻值不應(yīng)取太大(一般取2K7—6K8之間。太大時(shí)，當(dāng)人手同時(shí)接觸到插座的兩接觸片，人手的電阻與R5、R6分壓后電路中的A點(diǎn)電位將會(huì)大于0.6V，光電耦合器U2的光敏三極管導(dǎo)通，繼電器JR1吸合，造成觸電事故。
3.電阻R5的阻值要適當(dāng)。太大時(shí)，若用電器短路無法使穩(wěn)壓管ZD2擊穿和開關(guān)三極管Q1導(dǎo)通，使電路失去短保作用。太小時(shí)，內(nèi)電阻小的用電器無法工作。
4.電阻R8阻值不應(yīng)取得太大。太大時(shí)，電阻R8與R9的分壓太小，使電路中R點(diǎn)的電位達(dá)不到施密特觸發(fā)器輸入端的正閥值VT+，電路無法正常工作。
5.電解電容C4的容量不應(yīng)取得太小。太小時(shí)，在脈沖充放電電路中，R點(diǎn)的電位無法維持大于二輸入端與非門輸入端的負(fù)閥值VT-，使電路連續(xù)翻轉(zhuǎn)，用電器無法正常工作。
權(quán)利要求1.一種多功能自動(dòng)識(shí)別防觸電保安插座，由插座組成，其特征在于它還由智能檢測電路、短?？刂齐娐?、持續(xù)供電電路、驅(qū)動(dòng)電路及脈沖充電電路組成，由智能檢測電路、脈沖充電電路、驅(qū)動(dòng)電路、輸出插座及持續(xù)供電電路連聯(lián)接形成串聯(lián)回路，在智能檢測電路與驅(qū)動(dòng)電路之間還串聯(lián)有短?？刂齐娐罚娫磩窠馀c脈沖充電電路、驅(qū)動(dòng)電路與輸出插座之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能自動(dòng)識(shí)別防觸電保安插座，其特征在于智能檢測電路為電阻R6、R5和繼電器的常閉點(diǎn)串接在電源地[24]和插座的相線輸出端[18]之間，大功率二極管D3和D4正向串聯(lián)后與D5反向并聯(lián)，D3的陽極接在零線的輸入端(即Vcc)[21]，D4的陰極接在插座的零線輸出端[19]，電阻R4跨接在R5和R6的接點(diǎn)與光電耦合器U2的光敏三極管的基極[26]上，成為本電路的智能檢測控制端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能自動(dòng)識(shí)別防觸電保安插座，其特征在于持續(xù)供電電路為光電耦合器U2的發(fā)光二極管陰極[22]與R3相聯(lián)，光電耦合器U2的發(fā)光二極管陽極[21]、D5的陰極和D3的陽極與Vcc相聯(lián)，R3的另一端、D5的陽極和D4的陰極與插座的零線輸出端[19]相聯(lián)，成為本電路持續(xù)供電功能的控制端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能自動(dòng)識(shí)別防觸電保安插座，其特征在于短保護(hù)控制電路為穩(wěn)壓二極管ZD2的陽極與開關(guān)三極管Q1的基極相連，ZD2陰極與R5和R6的接點(diǎn)相連，Q1的集電極和發(fā)射極分別接在B點(diǎn)和電源地[24]上，構(gòu)成本電路的短?？刂贫恕?br> 5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能自動(dòng)識(shí)別防觸電保安插座，其特征在于驅(qū)動(dòng)電路由U4、R10、Q2、JR1串聯(lián)組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能自動(dòng)識(shí)別防觸電保安插座，其特征在于脈沖充電電路為開關(guān)二極管D6、電阻R8和R9串接在U3的輸出端[2]與電源地[24]之間，電解電容器C4與電阻R9并聯(lián)，R8和R9的接點(diǎn)接在B點(diǎn)，構(gòu)成了脈沖充、放電電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或5或6所述的多功能自動(dòng)識(shí)別防觸電保安插座，其特征在于在非門U4與電阻R9之間串聯(lián)有互相并聯(lián)的非門U5和U6。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能自動(dòng)識(shí)別防觸電保安插座，其特征在于在非門U6的輸入端設(shè)置有輸出端為集電極開路輸出的保護(hù)電路。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種多功能自動(dòng)識(shí)別防觸電保安插座。它是由智能檢測電路、脈沖充電電路、驅(qū)動(dòng)電路、輸出插座及持續(xù)供電電路連接形成串聯(lián)回路,在智能檢測電路與驅(qū)動(dòng)電路之間還串聯(lián)有短?？刂齐娐?。本實(shí)用新型在未使用用電器時(shí),插座的接觸片不帶電,在人無意中碰到接觸片,或同時(shí)碰到兩接觸片也不會(huì)被觸電。只有在插入用電器的電源插頭并使用時(shí),它會(huì)為用電器提供電源。在用電器漏電時(shí),它會(huì)自動(dòng)切斷電源。在用電器短路時(shí),它會(huì)禁止對用電器提供電源。
文檔編號(hào)H02H3/04GK2469581SQ0121280
公開日2002年1月2日 申請日期2001年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月17日
發(fā)明者陳全俤 申請人:陳全俤