CN101976789A - 安全节能插座 - Google Patents
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Abstract
安全节能插座，安装在电源插头J1和用电器插座J2之间，包括启动按钮S1、电容降压整流电路、稳压电路U2(LM7805)、串联稳压分压电路、比较器电路U2(LM393)。本产品经过实践测试和小范围的试用，该安全节能插座能够可靠切断用电器的待机功耗，起到安全节能的设计目的。并且，在切断用电器待机功耗以后，也切断安全节能插座自身的电源。真正做到零功耗，高安全。并且该安全节能插座可以适用于电视机，热水器，电脑等多种常用家用电器。另外，该插座的结构简单，低成本也是其一个显著的优点。但在小型化等方面还需要改进。
Description
技术领域
本发明涉及一种节能插座。
背景技术
当前，由于各类家用电器长时间处于待机状态所造成的电能浪费和火灾事故已经达到了触目惊心的地步。据国际权威机构统计，家用电器待机能耗已占民用电力消耗的3％～13％，约占总发电量的2％。本人国电视机，空调，影碟机，组合音响这四类常用家用电器的待机能耗就达到212.47亿千瓦时。据统计，火灾损失中有3成以上是由电气火灾引起的，其中大部分是由于家用电器长时间处于待机状态所造成的。正是基于上面两点。作者创造性的发明了安全节能插座。该插座利用二极管的非线性特性来检测电流(在小电流状态电阻较大，并且可以将两端的电压与电流的关系近似看作是线性的，在大电流状态下处于0.7V恒压状态，可以有效的降低能耗和发热)并且将这个与电流成近似线性关系的电压与一个预先设定的电压比较，判断家用电器是否处于待机状态(一般家用电器的待机功耗在1-2瓦，与正常工作电流有较大的差别)。当判定家用电器处于待机状态就延时切断插座的电源，最终使插座处于完全不带电的状态，切断家用电器的电源。经过试验，该发明使用安全，功能可靠，如果大规模推广使用，可以有效的降低电能的消耗和火灾事故的发生率，对于本人国建设社会主义和谐社会具有很好的促进作用，对于降低全球二氧化碳的排放也有积极的意义。
由于家用电器都存在不同程度的待机功耗，而且一般家庭为了使用方便都没有随手拔插头的习惯，针对这一现状近几年市场上出现了一种新型的节能产品--节能插座，其工作原理主要是插座内置的智能芯片能跟踪用电器使用过程中的电流变化自动侦测出电器是否处于待机状态，一但电器进入待机状态，插座就能自动切断电源，这样既方便安全，又能起到完全杜绝待机能耗的目的。目前生产此类插座的厂家并不是很多。下面对国内一些主要节能插座做一下概述：
纽曼节能插座(其官网上称节电插座)。国家专利(ZL 200420084658.7)、其公司旗下有饮水机、电脑、电视、空调这四大类节电插座。但该公司产品的功能不能算是完美，当节电王插座完全断电之后想要再开启电器时需要手动触发插座再次接通电源。并且该插座长期处于待机状态，也是一个功耗源，也会带来自身的安全隐患。
扬州金鼎电子有限公司出品的小管家牌节能插座。电视节能插座专利的专利号是200420025283.7，电脑节能插座的专利号是200420025284.1，空调节能插座的专利号是200620075762.9。该公司产品自动切断电源后如需要再次使用电器时，用电器自带的摇控器就能触发插座自动接通电源，这一点做的非常人性化。但电脑专用节能插座在待机时能自动切断外部设备的电源，主机不断电。
综上所述，现有的节能插座产品存在的主要问题是：1、在用电器切断电源后，该插座还处于待机状态，自身也会带来待机功耗和安全隐患。2、对于不同产品要配备不同的节能插座，缺少通用性。
发明内容
本发明的目的是提供一种安全节能插座，解决上述问题。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的。
安全节能插座，安装在电源插头J1和用电器插座J2之间，包括启动按钮S1、电容降压整流电路、稳压电路U2(LM7805)、串联稳压分压电路、比较器电路U2(LM393)，电容降压整流电路由C1、R1、D0、D1组成，串联稳压分压电路由R3、D5、R5组成，电容降压整流电路工作，经过C2的电容滤波以后，给稳压电路U2(LM7805)提供一个纹波电压输入，稳压电路U2(LM7805)输出+5V的稳定电压VCC，提供给继电器作为工作电源，同时提供给串联稳压分压电路，串联稳压分压电路输出电压Vref给比较器电路U2(LM393)的正相输入端，作为与电流测量传感器所测得电压比较的基准电压，启动按钮S1按下，触发用电器通电工作，工作电流的正半周经过二极管D3、D4，其中D4作为电流测量传感器，其两端的电压经过滤波电容C4以后产生Vload，通过电阻R2输出给比较器电路U2(LM393)的反相输入端。
正常工作时，使用者按下启动按钮S1。由C1、R1、D0、D1组成的电容降压整流电路工作，经过C2的电容滤波以后，给稳压电路U2(LM7805)提供一个10V左右的纹波电压输入。稳压电路U2(LM7805)输出+5V的稳定电压VCC，一方面提供给继电器作为工作电源，另一方面提供给由R3、D5、R5组成的串联稳压分压电路。该其中D4作为电流测量传感器，其两端的电压经过滤波电容C4以后产生Vload，通过电阻R2输出给比较器电路U2(LM393)的反相输入端。由于用电器正常工作时电流测量传感器所测电压Vload高于基准电压，所以比较器电路U2(LM393)输出低电平，三极管D7导通，继电器K1吸合工作，给用电器提供电源。此时安全节能插座进入正常工作状态。
当用电器进入待机状态时，电流测量传感器所测电压Vload底于基准电压Vref，但由于电容C4的储能作用，C4两端的电压不会立即降低，而是通过电阻R4缓慢放电，直到C4两端电压Vload低于基准电压Vref，比较器电路U2(LM393)输出高电平，三极管D7截止，继电器K1释放，延时切断用电器电源。此时安全节能插座进入不工作状态。使得安全节能插座和用电器都处于不带电状态。
D8、D9是U2(LM393)的保护二极管。C5是消振电容。
全节能插座的电源插头连接电源，电视机电源插头插上安全节能插座，按下启动按钮S1，电视机待机指示灯亮。按下遥控开关，电视机正常工作。用遥控开关关闭电视机，电视机待机指示灯亮，大约2分钟以后，电视机电源指示灯熄灭。
经过实践测试和小范围的试用，该安全节能插座能够可靠切断用电器的待机功耗，起到安全节能的设计目的。并且，在切断用电器待机功耗以后，也切断安全节能插座自身的电源。真正做到零功耗，高安全。并且该安全节能插座可以适用于电视机，热水器，电脑等多种常用家用电器。另外，该插座的结构简单，低成本也是其一个显著的优点。但在小型化等方面还需要改进。
附图说明
下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
图1是安全节能插座的电路图。
具体实施方式
由于各类家用电器长时间处于待机状态所造成的电能浪费和火灾事故已经达到了触目惊心的地步。为了达到在家用电器不使用(待机)的状况下，切断用电器电源的目的。首要任务是通过检测电路来检测判断用电器的工作状态。而作为判断的依据就是用电器工作的电流。因为，用电器在工作的时候一般至少有几十瓦的功耗，其工作电流是安培级别的，而一旦用电器转入待机状态，待机功耗在几瓦上下。他们之间的差别在十倍以上。所以，用工作电流的大小来判别用电器工作的状态是有一定的理论根据的。
下表为普通家用电器的工作功耗和待机功耗。
| 家用电器 | 液晶电视 | DVD | Wii游戏机 | 电脑 | 笔记本 | 电磁炉 | 热水器 |
| 工作功耗W | 133 | 9 | 19 | 100 | 20 | 2000 | 1500 |
| 待机功耗W | ＜1 | ＜1 | ＜4 | ＜5 | ＜1 | ＜2 | ＜2 |
最初，本人根据初中所学的电学知识，电流流过电阻时，电阻两端的电压与电流成正比例关系。认为，在用电器回路里面串联一个电流检测电阻时，电阻两端的电压与用电器电流成正比例关系，通过判断该电压的大小就可以判定用电器的工作状态。所以，在用电器回路里面串联一个小阻值的电阻就可以达到测量的目的。但是经过精确计算发现，由于用电器的待机电流在几个毫安，只有串联电阻的阻值在50欧姆左右时，其两端的电压才能有0.5V左右，方便测量电路使用。当用电器正常工作时，工作电流可以高达到几安培，此时该电阻的功耗可以达到几十瓦。显然，用电阻测量用电器电流的方法不切实际。
为了达到在用电器待机小电流时能够测量出一个较大的电压，在用电器正常工作时功耗不会太的目的。这时候就需要一个非线性的电阻，小电流状态下表现出大电阻，大电流状态下表现出小电阻。这样的电阻特性正好与电学里面的二极管的正向特性吻合。所以，本人决定采用二极管来作为电流测量的传感器。图一为二极管的典型特性曲线。从该曲线可以看出，二极管在正向20毫安以下时具有比较大的正向电阻，20毫安以上具有0.8伏左右的恒压特性。
为了达到控制的目的，将测量到的电压与一个固定的电压进行比较，将比较的结果来控制继电器的通断。达到控制用电器的目的。
如图1所示，安全节能插座，插座J1是电源插头，J2是用电器插座。正常工作时，使用者按下启动按钮S1。由C1、R1、D0、D1组成的电容降压整流电路工作，经过C2的电容滤波以后，给稳压电路U2(LM7805)提供一个10V左右的纹波电压输入。稳压电路U2(LM7805)输出+5V的稳定电压VCC，一方面提供给继电器作为工作电源，另一方面提供给由R3、D5、R5组成的串联稳压分压电路。该串联稳压分压电路输出电压Vref给比较器电路U2(LM393)的正相输入端，作为与电流测量传感器所测得电压比较的基准电压。另一方面，由于启动按钮S1的按下，用电器通电工作。工作电流的正半周经过二极管D3，D4。其中D4作为电流测量传感器，其两端的电压经过滤波电容C4以后产生Vload，通过电阻R2输出给比较器电路U2(LM393)的反相输入端。由于用电器正常工作时电流测量传感器所测电压Vload高于基准电压，所以比较器电路U2(LM393)输出低电平，三极管D7导通，继电器K1吸合工作，给用电器提供电源。此时安全节能插座进入正常工作状态。
当用电器进入待机状态时，电流测量传感器所测电压Vload底于基准电压Vref，但由于电容C4的储能作用，C4两端的电压不会立即降低，而是通过电阻R4缓慢放电，直到C4两端电压Vload低于基准电压Vref，比较器电路U2(LM393)输出高电平，三极管D7截止，继电器K1释放，延时切断用电器电源。此时安全节能插座进入不工作状态。使得安全节能插座和用电器都处于不带电状态。
D8、D9是U2(LM393)的保护二极管。C5是消振电容。
全节能插座的电源插头连接电源，电视机电源插头插上安全节能插座，按下启动按钮S1，电视机待机指示灯亮。按下遥控开关，电视机正常工作。用遥控开关关闭电视机，电视机待机指示灯亮，大约2分钟以后，电视机电源指示灯熄灭。
经过实践测试和小范围的试用，该安全节能插座能够可靠切断用电器的待机功耗，起到安全节能的设计目的。并且，在切断用电器待机功耗以后，也切断安全节能插座自身的电源。真正做到零功耗，高安全。并且该安全节能插座可以适用于电视机，热水器，电脑等多种常用家用电器。另外，该插座的结构简单，低成本也是其一个显著的优点。但在小型化等方面还需要改进。
Claims (2)
1.安全节能插座，安装在电源插头J1和用电器插座J2之间，包括启动按钮S1、电容降压整流电路、稳压电路U2(LM7805)、串联稳压分压电路、比较器电路U2(LM393)，其特征在于，电容降压整流电路工作，经过C2的电容滤波以后，给稳压电路U2(LM7805)提供一个纹波电压输入，稳压电路U2(LM7805)输出+5V的稳定电压VCC，提供给继电器作为工作电源，同时提供给串联稳压分压电路，串联稳压分压电路输出电压Vref给比较器电路U2(LM393)的正相输入端，作为与电流测量传感器所测得电压比较的基准电压，启动按钮S1按下，触发用电器通电工作，工作电流的正半周经过二极管D3、D4，其中D4作为电流测量传感器，其两端的电压经过滤波电容C4以后产生Vload，通过电阻R2输出给比较器电路U2(LM393)的反相输入端。
2.根据权利要求1所述的安全节能插座，其特征在于，电容降压整流电路由C1、R1、D0、D1组成，串联稳压分压电路由R3、D5、R5组成。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN106786359A (zh) * | 2016-12-27 | 2017-05-31 | 许兢菁 | 利用漏电保护器实现待机断电的装置 |
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2010
- 2010-09-26 CN CN2010102916777A patent/CN101976789A/zh active Pending
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