CN101162815A - 漏电保护插座 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有自动进行寿命终止检测并显示检测结果的漏电保护插座，其特征在于：在所述电源输入金属片上设置有四个动触点，在电源输出导体和电源输出金属片上也共设有四个静触点，上述四对动静触点构成四对平行设置的电源开关；该漏电保护插座还设有一可使上述四对动静触点接触/或断开的跳闸装置；在电路板上还增设有寿命终止检测电路，在插座接入电源时，可自动进行漏电保护功能的检测，如果发现插座寿命终止了，就阻止复位按钮复位，使插座的负载端和电源输出孔均无电源输出，并通过故障状态指示灯显示寿命终止提醒使用者及时更换漏电保护插座。本发明功能全、安全性好，可确实保证使用者的人身安全和电器安全。

Description

漏电保护插座

技术领域

本发明涉及一种具有漏电保护功能的电源插座，尤指一种无需操作任何部件就可自动对电源插座进行寿命终止检测并显示检测结果的漏电保护插座；另外，该漏电保护插座还可以通过机械结构强行脱扣，切断插座的电源输出。

背景技术

随着漏电保护插座(简称GFCI)产业的不断发展，人们对漏电保护插座的使用安全性要求越来越高。希望在漏电保护插座使用过程中，当其寿命终止时即其内部元器件失效，丧失漏电保护功能时，能够及时提醒使用者，更换新产品。

然而，目前市场上常见的漏电保护插座基本上都不具有寿命终止检测功能，使用者无法在使用漏电保护插座之前检测它是否已经寿命终止，所以，经常出现当漏电保护插座已经寿命终止了，可是使用者仍然浑然不知，继续使用，按压其复位按钮，复位按钮仍然可以复位，漏电保护插座的负载输出端和插座表面的单相三线电源输出插孔仍有电源输出，误导使用者继续使用。当出现漏电现象时，由于该漏电保护插座已经寿命终止了，已起不到任何保护作用，所以极易造成使用者触电身亡事故的发生。

发明内容

鉴于上述原因，本发明的主要目的是提供一种无需操作任何部件就可自动对漏电保护插座是否仍然具有漏电保护功能即是否寿命终止进行检测并显示检测结果的漏电保护插座。当漏电保护插座内部元件完好时，能自动建立正确的复位机制使复位按钮复位，复位后，正常状态指示灯常亮，说明漏电保护操作可以正常工作；当漏电保护插座内部元件开路或短路即寿命终止时，本发明阻止复位按钮复位，使漏电保护插座的负载输出端和插座表面的单相三线电源输出插孔均没有电源输出，同时通过故障状态指示灯显示漏电保护插座已经寿命终止了，提醒使用者及时更换新产品，避免再出现漏电现象时因漏电保护插座已寿命终止了但其仍有电源输出导致的使用者触电身亡事故的发生。

本发明的另一目的是提供一种具有机械脱扣功能的漏电保护插座。当漏电保护插座内的元器件失效即寿命终止时，可通过机械方式使漏电保护插座跳闸/脱扣，强行切断其电源输出。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种漏电保护插座，它由壳体和安装在壳体内的可实现漏电保护插座有/无电源输出的控制电路板构成；

所述壳体由上盖、底座和位于上盖、底座之间的绝缘中层支架组合而成；在上盖上设有电源输出插座孔，在底座外壳两侧设有一对电源输入接线螺钉和一对电源输出接线螺钉；在绝缘中层支架两侧分别设有电源火线、零线输出导体，在该电源输出导体上与上盖上电源输出插座零线孔、火线孔对应处设有片状夹子叶翅；在底座内两侧设有一对与电源输出接线螺钉相连的电源火线、零线输出金属片；其特征在于：

在所述控制电路板上安装有一对弹性电源火线、零线输入金属片、一个用于检测漏电电流的差动微分变压器和控制该弹性电源火线、零线输入金属片与电源输出导体、电源输出金属片接触/或断开的跳闸装置；

所述弹性电源火线、零线输入金属片一端向下弯曲90度，穿过差动微分变压器与输入金属接线片一起焊接在电路板上与电源输入接线螺钉相连，再通过导线与墙壁内的电源火线、零线相连；一对弹性电源输入金属片的另一端分别横向分成两条动触头臂，在每条动触头臂端部的顶面平行地分别设有一个动触点，四条动触头臂端部共平行地设有两对四个动触点；

在所述一对电源输出导体上与电源输入金属片动触头臂上的动触点上下垂直对应处分别设有一对静触点；在所述一对电源输出金属片上与电源输入金属片动触头臂上的另一对动触点上下垂直对应处也分别设有一对静触点；上述两对动触点与两对静触点构成平行设置的火线、零线两组四对开关；

所述跳闸装置包括脱扣器、锁扣、锁扣弹簧、脱扣顶片、跳闸跷杆、复位拉杆、跷杆弹簧和脱扣线圈；

脱扣器位于上盖上的复位按钮的下方，弹性电源输入金属片的中间，它为一柱体，固定在一线圈架上并可以沿线圈架上下直线移动，其顶部设有一纵向中央穿孔，嵌于复位按钮底面的套有复位弹簧的复位导向柱可以沿中央穿孔上下移动；

在脱扣器的下部、横穿脱扣器设有一可移动的由金属材料制成的“L”形锁扣，在锁扣的底面设有锁扣孔，位于脱扣器中央穿孔中的复位导向柱与锁扣底面的锁扣孔是错位的；在脱扣器的侧壁与锁扣内侧壁之间设有一圆型槽，内置有锁扣弹簧；

与“L”形锁扣的侧壁相对，在脱扣器的另一侧设有一可绕其轴旋转的呈直立状态的跳闸跷杆；在跳闸跷杆内侧与脱扣器侧壁之间设有一跷杆弹簧；在跳闸跷杆外侧设有一内置有活动铁芯的脱扣线圈，在铁芯的端部套有弹簧，铁芯的端部正对着跳闸跷杆的下半部分；

设置在上盖上的复位按钮的左右两侧各伸出一复位挑梁臂，在每个复位挑梁臂上钩吊有一直立的复位拉杆；在每个复位拉杆的中部、与弹性电源输入金属片上的两条动触头臂相对应处设有两个/或一个凸出的钩头；在漏电保护插座处于初始状态时，钩头位于动触头臂的上方，在漏电保护插座处于复位伏态过程中，钩头位于动触头臂的下方；

在设置在上盖上的测试按钮的下方，固定脱扣器的线圈架上面设有一脱扣顶片；该脱扣顶片为一带有倒角的顺时针旋转90度的“L”形绝缘薄片；在线圈架上表面左右两侧设有抽槽，在脱扣顶片与线圈架接触面左右两侧设有凸点钩在线圈架表面的抽槽内，脱扣顶片可以自由地在线圈架上表面前后移动；在脱扣顶片上开有五个孔，一个是可使脱扣器露出的孔；一个是使锁扣的侧壁从脱扣顶片穿出的孔；一个是固定跳闸跷杆的孔；另外两个是用来固定两条复位拉杆的孔；

脱扣器、锁扣、锁扣弹簧、脱扣顶片、跳闸跷杆、复位拉杆、跷杆弹簧相互衔接成为一个可自由活动的整体。

所述电源火线输入金属片的另一端横向平行设有一对弹性动触头臂，其端部顶面各设有一个动触点，其外侧动触头臂上的动触点与所述电源火线输出导体上的静触点构成一对开关，其内侧动触头臂上的动触点与电源火线输出金属片上的静触点构成一对开关；

所述电源零线输入金属片的另一端横向平行设有一对弹性动触头臂，其端部顶面各设有一个动触点，其外侧动触头臂上的动触点与电源零线输出导体上的静触点构成一对开关，其内侧动触头臂上的动触点与电源零线输出金属片上的静触点构成一对开关，上述四对动、静触点共构成火线、零线两组平行设置的四对电源开关。

所述设置在上盖上的测试按钮向下延伸有一只脚，脚的上端套有一弹簧；测试按钮的一侧边缘向下延伸有一只手臂，臂尖压着一金属测试片，在金属测试片的下方还设有一金属片，在漏电保护插座处于初始状态和复位状态时，金属测试片和金属片不接触；金属测试片的一端与电源火线相连，另一端悬空，位于其正下方的金属片通过一电阻与电源零线相连；

所述测试按钮向下被按至第一位置时，其手臂的底端抵压金属测试片，金属测试片悬空的一端与金属片接触，电源火线经金属测试片、金属片、电阻与电源零线短接，人为模拟产生漏电流；

所述测试按钮继续向下被按至第二位置时，其向下延伸的脚压所述脱扣顶片倒角处的斜面，推动脱扣顶片带动所述跳闸跷杆、复位拉杆一起向脱扣线圈方向移动，所述一对复位拉杆上的钩头与弹性电源输入金属片的四个动触头臂分离，电源输入金属片的动触头臂上的动触点与电源输出导体上的静触点以及电源输出金属片上的静触点分离，强行切断漏电保护插座的电源输出。

在所述脱扣器的底面与电路板之间设有一由弹性金属材料制成的工况开关，它与复位按钮联动；它串联在控制脱扣线圈是否得电产生磁场的开关器件如可控硅的控制回路中。

该漏电保护插座还设有一与复位按钮联动的用于检测复位按钮状态的开关；该开关串联在控制电路中；它由固定架、两弹簧片组成，两弹簧片通过电阻与控制电路中用于控制是否自动产生模拟漏电流的置数/复位锁存触发芯片的引脚相连。

所述控制电路板上的控制电路包括实现漏电流检测、复位按钮复位/脱扣的主电路、模拟漏电流产生电路及显示电路、复位按钮复位/脱扣状态识别电路、模拟检测反馈电路、复位电压输出电路、寿命终止检测判断电路、手动测试电路和插座输出电压显示电路。

由于本发明采用以上技术方案，使得本发明不仅具有漏电保护功能，而且，在本发明与墙壁内的电源火线、零线接通后，无需操作任何部件即可自动对漏电保护插座的漏电保护功能进行检测。当漏电保护插座内部元件完好时，能自动建立正确的复位机制使复位按钮复位，复位后，正常状态指示灯常亮，说明漏电保护插座可以正常工作；当漏电保护插座内部元件开路或短路即寿命终止时，本发明通过故障状态指示灯来显示其已经寿命终止了，提醒使用者及时更换新产品，并阻止复位按钮复位，使漏电保护插座的负载输出端和插座表面的单相三线电源输出插孔均没有电源输出，避免再出现漏电现象时因漏电保护插座已寿命终止，或其内部元器件出现故障不能正常工作，但其仍有电源输出导致的使用者触电身亡事故的发生。另外，当漏电保护插座内的某个零配件故障时，特别是当脱扣线圈或可控硅断路或漏电流检测元件损坏无法正常工作时，可以通过按压测试按钮通过机械方式强行切断插座的电源输出。本发明功能全、安全性好，使用安全，可确实保证使用者的人身安全和电器安全。

附图说明

图1为本发明立体分解结构示意图；

图2为本发明的主视图；

图3为本发明去掉上盖后的主视图；

图4为本发明电路板上各组件位置关系示意图；

图5-1为图3的C-C局部剖视图，插座初始状态示意图；

图5-2为图3的C-C局部剖视图，按压复位按钮时插座状态示意图；

图5-3为图3的C-C局部剖视图，按压复位按钮跳闸装置动作插座状态示意图；

图5-4为图3的C-C局部剖视图，按压复位按钮动静触点接触插座有电源输出时状态示意图；

图5-5为图3的C-C局部剖视图，按压测试按钮插座跳闸/脱扣状态示意图；

图5-6为图3的C-C局部剖视图，按压测试按钮强行机械脱扣插座状态示意图；

图6-1为图3的A-A局部剖视图，插座初始状态无电源输出时状态示意图；

图6-2为图3的A-A局部剖视图，复位按钮被按下时插座状态示意图；

图6-3为图3的A-A局部剖视图，动静触点接触插座有电源输出时状态示意图；

图7为本发明控制电路闭环控制原理框图；

图8为本发明控制电路具体电路图。

具体实施方式

如图1所示，本发明公开的漏电保护插座主要由壳体、安装在壳体内的电路板构成。该电路板不仅具有控制漏电保护插座有/无电源输出的功能，而且，还具有无需操作任何部件即可自动对漏电保护插座是否寿命终止、是否仍然具有漏电保护功能进行检测并显示检测结果的功能。

如图所示，所述壳体由上盖2、绝缘中层支架3和底座4组合而成；在上盖2和中层支架3之间设有金属接地安装板1；在中层支架3和底座4之间设有电路板18。

如图1、图2所示，在上盖2上开有电源输出插孔5、6、复位按钮孔8-A、测试按钮孔7-A和状态指示灯孔30-A。在复位按钮孔8-A和测试按钮孔7-A内设置有复位按钮(RESET)8和测试按钮(TEST)7，复位按钮8和测试按钮7穿过金属接地安装板1和中层支架3与电路板18上的组件相接触。

金属接地安装板1通过接地螺钉13-A(如图2所示)、导线与大地相连。在金属接地安装板1上，与上盖2电源输出插孔5、6的接地孔上下垂直相对应处设有接地叶片11、12。

如图1、图3所示，在绝缘的中层支架3两侧分别安装有一电源火线输出导体14和一电源零线输出导体13。在电源输出导体14、13上与上盖2电源输出插孔5、6的火线孔、零线孔上下垂直相对应处设有片状夹子叶翅60、61和62、63。在电源输出导体13、14上分别设有静触点15和16，形成一对静触点15和16。

如图1所示，底座4用于容纳中层支架3和电路板18。在底座4外壳的两侧对称地设有一对电源零线、火线输入接线螺钉9、10及一对输入金属接线片24、25和一对电源零线、火线输出接地螺钉109、110及一对电源输出金属片80、81，在电源输出金属片80、81上设有一对静触点52、53。

本发明的核心组件是安装在壳体内的电路板18，它具有使电源插座上盖2上的电源输出插孔5、6、底座4两侧的电源输出接线螺钉109、110有/或无电源输出以及无需操作任何部件即可自动检测漏电保护插座是否寿命终止并显示检测结果的功能。

如图1、图4所示，该电路板18上设有两条弹性电源零线、火线输入金属片50、51。弹性电源输入金属片50、51的一端向下弯曲90度，穿过差动微分变压器19与输入金属接线片24、25一起焊接在电路板18上，并与电源零线、火线输入接线螺钉9、10相连，电源零线输入接线螺钉9通过导线与墙壁内的电源零线相连，电源火线输入接线螺钉10通过导线与墙壁内的电源火线相连；弹性电源输入金属片50、51的另一端分别横向分成两条动触头臂B-1、B-2、A-1、A-2，四条动触头臂端部的顶面分别设有动触点54、22和23、55。其中，弹性电源输入金属片51、50最外侧的动触头臂A-1、B-2上的动触点23、22分别与设置在中层支架3两侧的电源火线、零线输出金属导体14、13上的静触点16、15相对应，即动触点23与静触点16相对应，动触点22与静触点15相对应(如图3所示)；弹性电源输入金属片51、50内侧的动触头臂A-2、B-1上的动触点55、54分别与设置在底座4内的电源火线、零线输出金属片81、80上的静触点53、52相对应，即动触点55与静触点53相对应，动触点54与静触点52相对应(如图3所示)，上述四对平行设置的动静触点构成了如图8中所示的火线、零线两组平行设置的四对电源开关K_R2-1、K_R2-2、K_R3-1、K_R3-2。

如图8所示，上述电源火线输入金属片51的一对弹性动触头臂A-1、A-2端部顶面各设有一个动触点23、55，其外侧动触头臂A-1上的动触点23与电源火线输出导体14上的静触点16构成一对开关K_R2-1，其内侧动触头臂A-2上的动触点55与电源火线输出金属片81上的静触点53构成一对开关K_R3-1。电源零线输入金属片50的一对弹性动触头臂B-1、B-2端部顶面各设有一个动触点54、22，其外侧动触头臂B-2上的动触点22与电源零线输出导体13上的静触点15构成一对开关K_R2-2，其内侧动触头臂B-1上的动触点54与电源零线输出金属片80上的静触点52构成一对开关K_R3-2，上述四对动、静触点共构成火线、零线两组四对电源开关K_R2-1、K_R3-1、K_R2-2、K_R3-2。

如图1、图4、图5-1所示，在电路板18上还设有可以使上述四对动、静触点接触/或断开，从而使漏电保护插座实现电力连接/或断开的跳闸装置。该跳闸装置包括脱扣器28、锁扣30、锁扣弹簧34-2、脱扣顶片37、跳闸跷杆32、复位拉杆35A、跷杆弹簧34-1和脱扣线圈26。

脱扣器28位于复位按钮8的下方，弹性电源输入金属片50、51的中间，它为一柱体，固定在一线圈架上并可以沿线圈架上下直线移动，其顶部设有一纵向中央穿孔29，嵌于复位按钮8底面的套有复位弹簧91的复位导向柱35可以沿中央穿孔29上下移动。复位导向柱35的底面为一平面。

在脱扣器28的下部、横穿脱扣器28设有一可移动的由金属材料制成的“L”形锁扣30。在锁扣30的底面设有锁扣孔31，位于脱扣器28中央穿孔29中的复位导向柱35与锁扣30底面的锁扣孔31是错位的。在脱扣器28的侧壁与锁扣30内侧壁之间设有一圆型槽，内置有锁扣弹簧34-2。

与“L”形锁扣30的侧壁相对，在脱扣器28的另一侧设有一可绕其轴旋转的呈直立状态的跳闸跷杆32。在跳闸跷杆32内侧与脱扣器28侧壁之间设有一跷杆弹簧34-1。在跳闸跷杆32外侧设有一内置有活动铁芯42的脱扣线圈26，在铁芯42的端部套有弹簧，铁芯42的端部正对着跳闸跷杆32的下半部分。

如图1、图5-1所示，本发明复位按钮8的左右两侧各伸出一复位挑梁臂35B，在每个复位挑梁臂35B上钩吊有一直立的复位拉杆35A。在每个复位拉杆35A的中部、与弹性电源输入金属片50、51上的两条动触头臂相对应处设有两个/或者一个凸出的钩头36。在漏电保护插座处于初始状态时，钩头36位于动触头臂的上方(如图5-1所示)，当漏电保护插座处于复位伏态过程中，钩头36位于动触头臂的下方(如图5-3、图5-4所示)。

如图1、图5-1所示，在测试按钮7的下方，固定脱扣器28的线圈架上面设有一脱扣顶片37。该脱扣顶片37为一带有倒角的顺时针旋转90度的“L”形绝缘薄片。在线圈架上表面左右两侧设有抽槽，在脱扣顶片37与线圈架接触面左右两侧设有凸点钩在线圈架表面的抽槽内，使得脱扣顶片37可以自由地在线圈架上表面前后移动。在脱扣顶片37上开有五个孔，一个是可使脱扣器28露出的较大的孔37-C；一个是使锁扣30的侧壁从脱扣顶片37穿出的孔37-D；一个是固定跳闸跷杆32的孔37-B；另外两个是用来固定两条复位拉杆35A的孔37-A。

脱扣器28、锁扣30、锁扣弹簧34-2、脱扣顶片37、跳闸跷杆32、复位拉杆35A、跷杆弹簧34-1相互衔接成为一个可自由活动的整体。

如图4所示，本发明在电路板18上还设有用于检测漏电电流的差动微分变压器19(图8中的线圈L1、L2)。电源火线HOT、零线WHITE穿过差动微分变压器。当供电回路中出现漏电现象时，差动微分变压器输出一电压信号，通过一开关器件如可控硅使内置有活动铁芯42的脱扣线圈26内有电流流过，产生磁场，使铁芯42动作，从而，使跳闸装置动作，使弹性电源输入金属片50、51上的动触点22、23、54、55与电源输出导体13、14上的静触点15、16以及电源输出金属片80、81上的静触点52、53断开，切断漏电保护插座的电源输出。

如图5-1至图5-6所示，本发明在脱扣器28的底面与电路板18之间设有一由弹性金属材料制成的工况开关即图8中的K_R4，它与复位按钮(RESET)8联动，当复位按钮8被按下时，工况开关K_R4闭合，当复位按钮8被释放时，工况开关K_R4断开。该工况开关K_R4由两弹簧片67、68构成，它串联在控制脱扣线圈26是否得电产生磁场的开关器件如可控硅的控制回路中。

本发明实现漏电保护插座有/或无电力输出的机械原理是：

如图5-1所示，在漏电保护插座处于初始状态时，脱扣线圈26内无电流流过，其内置的铁芯42不动作，跳闸装置中的跳闸跷杆32、复位拉杆35A均处于直立状态，复位拉杆35A上的钩头36均位于弹性电源输入金属片50、51动触头臂A-1、A-2、B-1、B-2的上方，使电源输入金属片50、51动触头臂上的动触点23、55、54、22与电源输出导体13、14上的静触点15、16以及电源输出金属片80、81上的静触点53、52不接触，漏电保护插座无电源输出。

如图5-2所示，向下按压复位按钮8，在复位按钮8向下运动的同时，与之联动的工况开关K_R4(金属片67、68)闭合，使控制脱扣线圈26是否得电的开关器件导通，脱扣线圈26得电有电流流过，产生磁场，使内置其中的铁芯42动作如图5-3所示，推动跳闸跷杆32绕其轴转动，通过跳闸跷杆32拉动脱扣顶片37顶着复位拉杆35A一起向脱扣线圈方向移动，同时，锁扣弹簧34-2、跷杆弹簧34-1同时被压缩。在跳闸跷杆32、脱扣顶片37、复位拉杆35A一起向脱扣线圈方向移动的过程中，一对复位拉杆35A上的四个/两个钩头36同时向35角度位置移动，与弹性电源输入金属片的四个动触头臂A-1、A-2、B-1、B-2分离，钩头36从图5-2所示的位于动触头臂上方的位置变为如图5-3所示的位于动触头臂下方的位置。

如图5-4所示，释放复位按钮8，与之联动的工况开关K_R4(金属片67、68)断开，使控制脱扣线圈26是否得电的开关器件断开，脱扣线圈26内无电流流过，磁场消失，铁芯42恢复到初始位置；在锁扣弹簧34-2、跷杆弹簧34-1的作用下，脱扣顶片37恢复到初始位置，跳闸跷杆32、复位拉杆35A恢复到直立状态；在弹簧91的作用下，复位按钮8向上运动，同时带动其两侧的复位拉杆35A一起向上运动，复位拉杆35A上的钩头36就钩着电源输入金属片50、51的动触头臂A-1、A-2、B-1、B-2一起向上运动，使电源输入金属片50、51动触头臂上的动触点23、55、54、22与电源输出导体13、14上的静触点15、16以及电源输出金属片80、81上的静触点53、52接触，使漏电保护插座电源输出端80、81和插座表面的电源输出插孔5、6有电源输出，即漏电保护插座有电源输出，漏电保护插座正常工作。

当差动微分变压器19检测到供电回路中存在漏电现象、短路现象时，如因电源线破损产生的漏电现象、短路现象以及人为按压测试按钮模拟产生漏电流时，差动微分变压器19输出一电压信号，使控制脱扣线圈26是否得电的开关器件如可控硅导通，脱扣线圈26得电有电流流过，产生磁场，使内置其中的铁芯42动作，推动跳闸跷杆32绕其轴转动，通过跳闸跷杆32拉动脱扣顶片37顶着复位拉杆35A一起向脱扣线圈26方向移动；使复位拉杆35A上的钩头36与电源输入金属片50、51的动触头臂A-1、A-2、B-1、B-2分离；由于重力作用，电源输入金属片50、51的动触头臂A-1、A-2、B-1、B-2下落，其上的动触点23、55、54、22与电源输出导体13、14上的静触点15、16以及电源输出金属片80、81上的静触点53、52分离，漏电保护插座电源输出端80、81和插座表面的电源输出插孔5、6均没有电源输出，切断漏电保护插座的一切电源输出。

如图6-1∽图6-3所示，本发明还设有一与复位按钮8联动的开关即图8中的KR1，当复位按钮处于跳闸状态时，开关KR1的弹簧片102在复位按钮侧面斜面的作用下与弹簧片103接触导通(如图6-1)；当复位按钮处于复位状态时，由于复位按钮侧面斜面的下移，弹簧片102恢复原形，与弹簧片103分开，处于不导通状态(如图6-2、图6-3)。该开关KR1主要用于检测复位按钮8的状态，并将其状态传输给控制电路。它由固定架101、两弹簧片102、103组成，弹簧片102通过电阻R7、R3、电容C1与图8中的置数/复位锁存触发芯片IC2(型号ZQC-051208)的引脚2相连，弹簧片103与置数/复位锁存触发芯片IC2(型号ZQC-051208)的引脚4相连。

图7为本发明实现漏电保护、寿命终止检测功能的控制电路原理框图。如图所示，本发明控制电路包括实现漏电流检测、复位按钮复位/脱扣的主电路U1、模拟漏电流产生电路及显示电路U2、复位按钮复位/脱扣状态识别电路U3、模拟检测反馈电路U4、复位电压输出电路U5、寿命终止检测判断电路U6、手动测试电路U7和插座输出电压显示电路U8。

当漏电保护插座的电源输入端L_IN、N_IN与墙壁内的电源火线、零线连接好后，漏电保护插座上电，复位按钮复位/脱扣状态识别电路U3自动检测复位按钮8(RESET)的状态，当漏电保护插座处于脱扣状态，复位按钮复位/脱扣状态识别电路U3中的KR1处于闭合状态，U3发送一个状态识别信号给寿命终止检测判断电路U6中IC2的2脚，此时IC2的3脚输出一个信号给模拟漏电流产生电路及显示电路U2，驱动U2自动产生一个模拟漏电流。如果漏电保护插座功能完好，没有寿命终止，则漏电流检测、复位按钮复位/脱扣的主电路U1就会检测到该漏电流，模拟检测反馈电路U4输出正常状态的脉冲信号馈入U6中IC2的反馈输入端5脚，使IC2的1脚输出高电平至复位电压输出电路U5，使漏电保护插座处于能够正常复位的待复位状态，并且使插座输出电压显示电路U8中的正常状态指示灯V17被点亮，表明漏电保护插座功能完好，同时寿命终止检测判断电路U6中的IC2的3脚转变为低电平状态，使U2停止产生模拟漏电流。这时按下复位按钮8，跳闸装置使复位按钮8复位，漏电保护插座正常工作有电源输出，同时状态检测开关KR1被联动而断开。反之，如果漏电保护插座寿命终止了，U4没有正常状态的脉冲信号馈入U6中的IC2的5脚，IC2的1脚始终处于低电平状态，没有信号输出到U5，从而使漏电保护插座始终处于不能够复位的状态，即漏电保护插座的跳闸装置始终阻止复位按钮8复位，IC2的3脚一直处于高电平，U2产生的模拟漏电流信号始终存在，同时使U2中的故障状态指示灯V10亮，提醒使用者及时更换已到寿命终止的漏电保护插座。

本发明除了具有上电后，自动产生模拟漏电流检测漏电保护插座是否仍然具有漏电保护功能，是否寿命终止外，还可以通过手动测试电路U7通过按压测试按钮(TEST)7产生模拟漏电流，使漏电保护插座跳闸以及强行切断漏电保护插座电源输出的功能。如图5-1∽图5-5所示，本发明测试按钮7向下延伸有一只脚40A，脚40A的上端套有一弹簧40；测试按钮7的一侧边缘向下延伸有一只手臂46，臂尖压着一金属测试片47，在金属测试片47的下方还设有一金属片47A，在漏电保护插座处于初始状态和复位状态时，金属测试片47和金属片47A不接触。如图8所示，金属测试片47的一端与电源火线相连，另一端悬空，位于其正下方的金属片47A通过一电阻R1与电源零线相连。如图5-5所示，当测试按钮7被按下时，其手臂46的尖部抵压测试片47，使测试片47悬空的一端与金属片47A接触，从而使电源火线经金属测试片47、金属片47A、电阻R1与电源零线短接，人为模拟产生漏电流。如果漏电保护插座工作正常具有漏电保护功能，漏电保护插座应该跳闸，切断其电源输出。如果测试按钮7从静止状态向下按到第一位置使金属测试片与金属片接触产生模拟漏电流仍然使插座不能跳闸，说明该漏电保护插座已经寿命终止了。此时，如图5-6所示，可以继续向下按压测试按钮7按到第二位置通过机械装置强行切断插座的电源输出。如图5-6所示，当漏电保护插座寿命终止无法跳闸后，可以继续向下按压测试按钮7，使测试按钮7向下延伸的脚40A触压脱扣顶片37倒角处的斜面，推动脱扣顶片37向脱扣线圈26的方向移动，使脱扣顶片37带动跳闸跷杆32、复位拉杆35A一起向脱扣线圈方向移动，从而使一对复位拉杆35A上的钩头36与弹性电源输入金属片的四个动触头臂A-1、A-2、B-1、B-2分离，由于重力作用，电源输入金属片50、51的动触头臂A-1、A-2、B-1、B-2下落，其上的动触点23、55、54、22与电源输出导体13、14上的静触点15、16以及电源输出金属片80、81上的静触点53、52分离，强行切断漏电保护插座的电源输出，使漏电保护插座电源输出端80、81和插座表面的电源输出插孔5、6均没有电源输出。

图8为本发明控制电路具体电路图。其主要元器件包括：检测漏电流的差动微分变压器L1、L2；漏电流检测控制芯片IC1(型号RV4145)；寿命终止检测判断芯片(置数/复位锁存触发芯片)IC2(型号ZQC-051208)；光耦IC3、IC4。本发明上电后自动产生模拟漏电流的电路由串联的电阻R2、整流桥V6-V9、可控硅V11、二极管V10、电阻R14、R15构成。电阻R2的一端与电源输入端火线L_IN相连，另一端通过整流桥V6-V9的交流电源输入端与电源零线N_IN相连，可控硅V11的阳极与整流桥V6-V9的直流电源正极相连，可控硅V11的阴极与整流桥V6-V9的直流电源负极相连，可控硅V11的控制极通过光耦IC3与寿命终止检测判断电路U6中的IC2的3脚相连。漏电保护插座上电后，当IC2的3脚输出高电平时，串联的电阻R2、整流桥V6-V9自动将火线和零线短接在一起产生模拟漏电流；当IC2的3脚为低电平时，模拟漏电流自动消失。

如图8所示，如果漏电保护插座功能完好，工作正常，当线路中存在漏电流时，差动微分变压器L1、L2的检测线圈立即感应出一定值的电压信号，给漏电流检测控制芯片IC1的信号输入端1和2，IC1的5脚输出控制信号给可控硅V13的门极，使可控硅V13触发导通，从而使跳闸装置中的脱扣线圈(SOL)得电，其内部铁芯作冲击运动，使复位按钮脱扣，切断电源的输出；由于复位按钮的脱扣，使得与之联动的U3中的开关KR1闭合，引发重新对漏电保护插座进行检测，如果功能完好，U6中的寿命终止检测判断芯片IC2的1脚变为高电平，使U8中光耦IC4工作，可控硅V18导通，正常状态指示灯V17亮，该漏电保护插座能够被复位。反之，如果漏电保护插座寿命终止了，U6中寿命终止检测判断芯片IC2的1脚为低电平，从而没有信号输出到U5，所以漏电保护插座不能被复位。同时IC2的3脚输出高电平，使U2中光耦IC3工作，可控硅V11导通，故障状态指示灯V10亮，提醒使用者及时更换寿命终止的漏电保护插座。

当漏电保护插座完好，工作一切正常时，按下复位按钮RESET，由于开关K_R4与复位按钮RESET联动，在按下复位按钮RESET的同时，开关K_R4闭合；可控硅V13被触发导通，脱扣线圈SOL得电有电流流过，产生磁场，其内置的铁芯动作推动漏电保护插座的跳闸装置，使锁扣弹簧34-2、跷杆弹簧34-1同时被压缩；跳闸跷杆32、脱扣顶片37、复位拉杆35A、锁扣30一起向线圈方向移动；使一对复位拉杆35A上的复位钩头36同时向35角度位置移动，与弹性电源输入金属片的四个动触头臂A-1、A-2、B-1、B-2分离，钩头36从图5-2所示的位于动触头臂上方的位置变为如图5-3所示的位于动触头臂下方的位置。释放复位按钮8，与之联动的工况开关K_R4(金属片67、68)端开，使控制脱扣线圈(SOL)26是否得电的可控硅V13截止，脱扣线圈SOL内无电流流过，磁场消失，铁芯42恢复到初始位置；在锁扣弹簧34-2、跷杆弹簧34-1的作用下，脱扣顶片37恢复到初始位置，跳闸跷杆32、复位拉杆35A恢复到直立状态；在弹簧91的作用下，复位按钮8向上运动，同时带动复位拉杆35A一起向上运动，复位拉杆35A上的钩头36就钩着电源输入金属片50、51的动触头臂A-1、A-2、B-1、B-2一起向上运动，使电源输入金属片50、51动触头臂上的动触点23、55、54、22与电源输出导体13、14上的静触点15、16以及电源输出金属片80、81上的静触点53、52接触，使漏电保护插座电源输出端80、81和插座表面的电源输出插孔5、6有电源输出，即漏电保护插座有电力输出/电源输出，漏电保护插座正常工作。

如图8所示，按下测试按钮TEST产生模拟漏电流，检测线圈L1、L2(差动微分变压器19)检测到漏电流后，输出电压信号给控制芯片IC1，芯片IC1的5脚输出高电平，使可控硅V13导通，脱扣线圈26(SOL)内有电流通过，产生磁场，吸引内置其中的铁芯42撞击跳闸跷杆32，使跷杆弹簧34-1、锁扣弹簧34-2被压缩，而且脱扣顶片37、锁扣30、跳闸跷杆32同时向脱扣线圈方向移动，推开复位拉杆35A，使复位拉杆35A上的钩头36与电源输入金属片50、51的动触头臂A-1、A-2、B-1、B-2分离；由于重力作用，电源输入金属片50、51的动触头臂A-1、A-2、B-1、B-2下落，其上的动触点23、55、54、22与电源输出导体13、14上的静触点15、16以及电源输出金属片80、81上的静触点53、52分离，漏电保护插座电源输出端80、81和插座表面的电源输出插孔5、6均没有电源输出，切断漏电保护插座的一切电源输出。

当供电回路中出现漏电现象时，差动微分变压器就会输出电压信号给漏电流检测控制芯片ICI(型号RV4145)，芯片ICI的5脚输出控制信号使可控硅V13导通，线圈26产生磁场，使铁芯动作，进而使电路板18上的跳闸装置动作，复位按钮8脱扣，电源输入金属片50、51上的动触点23、55、54、22与电源输出导体13、14上的静触点15、16以及电源输出金属片80、81上的静触点53、52分离，漏电保护插座跳闸，切断电源输出。

如图4、图8所示，在电路板18上设有两个用于指示漏电保护插座是否寿命终止的指示灯，一只为绿色的正常状态指示灯V17，一只为红色的故障状态指示灯V10。如图6-1、图6-2所示，在指示灯V17、V10的上面设有一个纵向放置的引光管D，该引光管D的顶端位于上盖2表面的指示灯孔30-A下方，通过引光管D把指示灯V17、V10所发出的光折射到漏电保护插座的表面。

如图4所示，本发明在弹性电源输入片50、51的动触臂A-1、A-2、B-1、B-2下面，固定脱扣器28的线圈架上设有一对限位档片73、74。

总上所述，本发明不仅具有漏电保护功能，而且，在本发明与墙壁内的电源火线、零线接通后，无需操作任何部件就可以自动检测漏电保护插座是否寿命终止，并通过指示灯显示检测结果。如果漏电保护插座没有寿命终止，仍然具有漏电保护功能，复位按钮可以被正常复位，正常状态指示灯常亮，漏电保护插座有电源输出。如果漏电保护插座寿命终止了，寿命终止检测控制芯片阻止复位按钮始终不能被复位，漏电保护插座的电源输出插孔和负载输出端始终没有电力输出，提醒使用者注意及时更换漏电保护插座。另外，在漏电保护插座内的某个零配件故障时，特别是当脱扣线圈故障无法正常工作时，可以通过按压测试按钮通过机械方式强行切断插座的电源输出。本发明功能全、安全性好，使用安全，可确保使用者人身安全。

以上所述是本发明的具体实施例及所运用的技术原理，任何基于本发明技术方案基础上的等效变换，均属于本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种漏电保护插座，它由壳体和安装在壳体内的可实现漏电保护插座有/无电源输出的控制电路板(18)构成；

所述壳体由上盖(2)、底座(4)和位于上盖、底座之间的绝缘中层支架(3)组合而成；在上盖(2)上设有电源输出插座孔(5、6)，在底座外壳两侧设有一对电源输入接线螺钉(9、10)和一对电源输出接线螺钉(109、110)；在绝缘中层支架两侧分别设有电源火线、零线输出导体(14、13)，在该电源输出导体上与上盖上电源输出插座零线孔、火线孔对应处设有片状夹子叶翅；在底座内两侧设有一对与电源输出接线螺钉相连的电源火线、零线输出金属片(81、80)；其特征在于：

在所述控制电路板(18)上安装有一对弹性电源火线、零线输入金属片(51、50)、一个用于检测漏电电流的差动微分变压器(19)和控制该弹性电源火线、零线输入金属片(50、51)与电源输出导体(13、14)、电源输出金属片(80、81)接触/或断开的跳闸装置；

所述弹性电源火线、零线输入金属片(51、50)一端向下弯曲90度，穿过差动微分变压器(19)与输入金属接线片(25、24)一起焊接在电路板(18)上与电源输入接线螺钉(10、9)相连，再通过导线与墙壁内的电源火线、零线相连；一对弹性电源输入金属片(51、50)的另一端分别横向分成两条动触头臂(A-1、A-2、B-1、B-2)，在每条动触头臂端部的顶面平行地分别设有一个动触点，四条动触头臂端部共平行地设有两对四个动触点(54、22和23、55)；

在所述一对电源输出导体(13、14)上与电源输入金属片动触头臂上的动触点上下垂直对应处分别设有一对静触点(15、16)；在所述一对电源输出金属片(80、81)上与电源输入金属片动触头臂上的另一对动触点上下垂直对应处也分别设有一对静触点(52、53)；上述两对动触点与两对静触点构成平行设置的火线、零线两组四对开关；

所述跳闸装置包括脱扣器(28)、锁扣(30)、锁扣弹簧(34-2)、脱扣顶片(37)、跳闸跷杆(32)、复位拉杆(35A)、跷杆弹簧(34-1)和脱扣线圈(26)；

脱扣器(28)位于上盖(2)上的复位按钮(8)的下方，弹性电源输入金属片(50、51)的中间，它为一柱体，固定在一线圈架上并可以沿线圈架上下直线移动，其顶部设有一纵向中央穿孔(29)，嵌于复位按钮8底面的套有复位弹簧(91)的复位导向柱(35)可以沿中央穿孔(29)上下移动；

在脱扣器(28)的下部、横穿脱扣器(28)设有一可移动的由金属材料制成的“L”形锁扣(30)，在锁扣(30)的底面设有锁扣孔(31)，位于脱扣器(28)中央穿孔(29)中的复位导向柱(35)与锁扣(30)底面的锁扣孔(31)是错位的；在脱扣器(28)的侧壁与锁扣(30)内侧壁之间设有一圆型槽，内置有锁扣弹簧(34-2)；

与“L”形锁扣(30)的侧壁相对，在脱扣器(28)的另一侧设有一可绕其轴旋转的呈直立状态的跳闸跷杆(32)；在跳闸跷杆(32)内侧与脱扣器(28)侧壁之间设有一跷杆弹簧(34-1)；在跳闸跷杆(32)外侧设有一内置有活动铁芯(42)的脱扣线圈(26)，在铁芯(42)的端部套有弹簧，铁芯(42)的端部正对着跳闸跷杆(32)的下半部分；

设置在上盖(2)上的复位按钮(8)的左右两侧各伸出一复位挑梁臂(35B)，在每个复位挑梁臂(35B)上钩吊有一直立的复位拉杆(35A)；在每个复位拉杆(35A)的中部、与弹性电源输入金属片(50、51)上的两条动触头臂相对应处设有凸出的钩头(36)；在漏电保护插座处于初始状态时，钩头(36)位于动触头臂的上方，在漏电保护插座处于复位伏态过程中，钩头(36)位于动触头臂的下方；

在设置在上盖(2)上的测试按钮(7)的下方，固定脱扣器(28)的线圈架上面设有一脱扣顶片(37)；该脱扣顶片(37)为一带有倒角的顺时针旋转90度的“L”形绝缘薄片；在线圈架上表面左右两侧设有抽槽，在脱扣顶片(37)与线圈架接触面左右两侧设有凸点钩在线圈架表面的抽槽内，脱扣顶片(37)可以自由地在线圈架上表面前后移动；在脱扣顶片(37)上开有五个孔，一个是可使脱扣器(28)露出的孔(37-C)；一个是使锁扣(30)的侧壁从脱扣顶片(37)穿出的孔(37-D)；一个是固定跳闸跷杆(32)的孔(37-B)；另外两个是用来固定两条复位拉杆(35A)的孔(37-A)；

脱扣器(28)、锁扣(30)、锁扣弹簧(34-2)、脱扣顶片(37)、跳闸跷杆(32)、复位拉杆(35A)、跷杆弹簧(34-1)相互衔接成为一个可自由活动的整体。

2.根据权利要求1所述的漏电保护插座，其特征在于：在所述每个复位拉杆(35A)的中部、与每个弹性电源输入金属片(50、51)两条动触头臂相对应处共设有两个凸出的钩头(36)；两个复位拉杆(35A)的中部、与一对弹性电源输入金属片(50、51)的四条动触头臂相对应处共设有四个凸出的钩头(36)。

3.根据权利要求1所述的漏电保护插座，其特征在于：在所述每个复位拉杆(35A)的中部、与每个弹性电源输入金属片(50、51)两条动触头臂相对应处共设有一个凸出的钩头(36)；两个复位拉杆(35A)的中部、与一对弹性电源输入金属片(50、51)的四条动触头臂相对应处共设有两个凸出的钩头(36)。

4.根据权利要求1或2或3所述的漏电保护插座，其特征在于：所述电源火线输入金属片(51)的另一端横向平行设有一对弹性动触头臂(A-1、A-2)，其端部顶面各设有一个动触点(23、55)，其外侧动触头臂(A-1)上的动触点(23)与所述电源火线输出导体(14)上的静触点(16)构成一对开关(K_R2-1)，其内侧动触头臂(A-2)上的动触点(55)与电源火线输出金属片(81)上的静触点(53)构成一对开关(K_R3-1)；

所述电源零线输入金属片(50)的另一端横向平行设有一对弹性动触头臂(B-1、B-2)，其端部顶面各设有一个动触点(54、22)，其外侧动触头臂(B-2)上的动触点(22)与电源零线输出导体(13)上的静触点(15)构成一对开关(K_R2-2)，其内侧动触头臂(B-1)上的动触点(54)与电源零线输出金属片(80)上的静触点(52)构成一对开关(K_R3-2)，上述四对动、静触点共构成火线、零线两组平行设置的四对电源开关(K_R2-1、K_R3-1、K_R2-2、K_R3-2)。

5.根据权利要求4所述的漏电保护插座，其特征在于：所述设置在上盖(2)上的测试按钮(7)向下延伸有一只脚(40A)，脚(40A)的上端套有一弹簧(40)；测试按钮(7)的一侧边缘向下延伸有一只手臂(46)，臂尖压着一金属测试片(47)，在金属测试片(47)的下方还设有一金属片(47A)，在漏电保护插座处于初始状态和复位状态时，金属测试片(47)和金属片(47A)不接触；金属测试片(47)的一端与电源火线相连，另一端悬空，位于其正下方的金属片(47A)通过一电阻与电源零线相连；

所述测试按钮(7)向下被按至第一位置时，其手臂(46)的底端抵压金属测试片(47)，金属测试片(47)悬空的一端与金属片(47A)接触，电源火线经金属测试片(47)、金属片(47A)、电阻与电源零线短接，人为模拟产生漏电流；

所述测试按钮(7)继续向下被按至第二位置时，其向下延伸的脚(40A)触压所述脱扣顶片(37)倒角处的斜面，推动脱扣顶片(37)带动所述跳闸跷杆(32)、复位拉杆(35A)一起向脱扣线圈方向移动，所述一对复位拉杆(35A)上的钩头(36)与弹性电源输入金属片的四个动触头臂(A-1、A-2、B-1、B-2)分离，电源输入金属片(50、51)的动触头臂(A-1、A-2、B-1、B-2)上的动触点(23、55、54、22)与电源输出导体(13、14)上的静触点(15、16)以及电源输出金属片(80、81)上的静触点(53、52)分离，强行切断漏电保护插座的电源输出。

6.根据权利要求5所述的漏电保护插座，其特征在于：在所述脱扣器(28)的底面与电路板(18)之间设有一由弹性金属材料制成的工况开关(K_R4)，它与复位按钮(8)联动；它串联在控制脱扣线圈(26)是否得电产生磁场的开关器件如可控硅的控制回路中。

7.根据权利要求6所述的漏电保护插座，其特征在于：该漏电保护插座还设有一与复位按钮(8)联动的用于检测复位按钮(8)状态的开关(K_R1)；该开关串联在控制电路中；它由固定架(101)、两弹簧片(102、103)组成，两弹簧片(102、103)通过电阻与控制电路中用于控制是否自动产生模拟漏电流的置数/复位锁存触发芯片(IC2)的引脚(2、3)相连。

8.根据权利要求7所述的漏电保护插座，其特征在于：所述控制电路板(18)上的控制电路包括实现漏电流检测、复位按钮复位/脱扣的主电路(U1)、模拟漏电流产生电路及显示电路(U2)、复位按钮复位/脱扣状态识别电路(U3)、模拟检测反馈电路(U4)、复位电压输出电路(U5)、寿命终止检测判断电路(U6)、手动测试电路(U7)和插座输出电压显示电路(U8)。

9.根据权利要求8所述的漏电保护插座，其特征在于：在所述电路板(18)上设有两个用于指示漏电保护插座是否寿命终止的指示灯，一只为正常状态指示灯(V17)，一只为故障状态指示灯(V10)；在两只指示灯(V17、V10)的上面设有一个纵向放置的引光管(D)，该引光管(D)的顶端位于上盖(2)表面的指示灯孔(30-A)下方，通过引光管(D)把指示灯(V17、V10)所发出的光折射到漏电保护插座的表面。

10.根据权利要求9所述的漏电保护插座，其特征在于：在所述弹性电源输入金属片(50、51)动触臂(A-1、A-2、B-1、B-2)的下面，固定脱扣器(28)的线圈架上设有一对限位档片(73、74)。

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