CN102302333B - 一种智能感应淋浴房 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种智能感应淋浴房，其包括淋浴房以及感应控制单元，该感应控制单元用以感应人体的位置进而控制该淋浴房的开启或者关闭，该感应控制单元包括驱动电机、微电脑以及红外感应探头，淋浴房在具体工作的时候，首先由该红外感应探头检测到人体的存在，此刻，该红外感应探头发送给该微电脑一个信号，该微电脑指令其内部的驱动器，驱动该驱动电机按照编写好的程序工作，并借助该驱动电机驱动该活动门的开启或者关闭。
Description
技术领域
本发明涉及一种淋浴房，特别是指一种包括淋浴房以及感应控制单元，该感应控制单元用以感应人体的位置进而控制该淋浴房的开启或者关闭的智能感应淋浴房。
背景技术
现在家庭对卫浴设施的要求越来越高，许多家庭都希望有一个独立的洗浴空间，但由于居室卫生空间有限，只能把洗浴设施与卫生洁具置于一室。淋浴房充分利用室内一角，用挡板将淋浴范围清晰地划分出来，形成相对独立的洗浴空间，这样就形成了一个淋浴房，现在淋浴房的基本构造是底盘加挡板。底盘质地有陶瓷、压克力、玻璃钢等，挡板框架多为铝合金质地，外层喷塑。挡板上安有塑料或钢化玻璃门，可以方便进出，玻璃上印有各色喷花或线条。淋浴房内可以安装淋浴喷头，洗浴时将门拉上，水不会溅到外面。
但是现在公知的淋浴房构造主要是由钢化玻璃、五金拉手、五金固定码、拉杆等组合而成。在具体使用的时候，使用者需要通过手动拉动安装在淋浴房拉门上的拉手来控制淋浴房拉门的开关，当使用者将拉门打开的时候，人们可以通过拉门进出淋浴房，而当拉门关闭的时候，人们可以在淋浴房中洗浴，此刻通过淋浴房的设计可以防止洗浴用水不会飞溅到淋浴房外部。
如上所述通过淋浴房可以防止洗浴用水飞溅到淋浴房外部的情况，但是传统的淋浴房都是通过手动的方式控制拉门的开关的，在现实生活中，人们在准备进入淋浴房进行洗浴的时候手上一般都拿着比较多的洗涤用品或者毛巾等，此刻空出双手来开关拉门并不是很现实，另外对于儿童而言，手动开关门更是十分不便。此外，为了开关门方便拉门上一般都设置有拉手，长期的拉动拉手，很容易使五金拉手上面的电镀物脱落或者掉色，影响美观，如上所述为传统技术的主要缺点。
发明内容
本发明提供一种智能感应淋浴房，其淋浴房拉门由感应控制单元控制开启或者关闭的动作可以极大方便人们使用，而此是为本发明的主要目的。
本发明所采用的技术方案为：一种智能感应淋浴房，其包括淋浴房以及感应控制单元，该感应控制单元用以感应人体的位置进而控制该淋浴房的开启或者关闭，该淋浴房包括顶框、底框、侧框、固定门以及活动门，其中，该侧框设置在该顶框以及该底框两侧，该顶框、该底框以及该侧框围绕设置在该固定门以及该活动门四周，该顶框包括第一框体以及第二框体，该第二框体扣合在该第一框体上，且借助该第一框体与该第二框体围绕形成一内腔，该第一框体包括顶板以及侧板，其中，该侧板上设置有夹口以及滑动轨道，该夹口以及该滑动轨道横向贯穿设置在该内腔中，该固定门顶端卡接在该夹口中，该活动门滑动连接在该滑动轨道中。
该活动门顶部连接有活动门滑轮以及卡扣，其中，该活动门滑轮一端固定连接在该活动门上，而该活动门滑轮的另外一端滑动设置在该顶框的该滑动轨道中，该卡扣固定连接在该活动门滑轮上。
该感应控制单元包括驱动电机、微电脑以及红外感应探头，淋浴房在具体工作的时候，首先由该红外感应探头检测到人体的存在，此刻，该红外感应探头发送给该微电脑一个信号，该微电脑指令其内部的驱动器，驱动该驱动电机按照编写好的程序工作，并借助该驱动电机驱动该活动门的开启或者关闭。
该顶板顶部开设有连接槽，该第二框体连接在该连接槽中。
该活动门滑轮包括滚轮以及连接杆，该滚轮套设在该连接杆上，并且该滚轮滑动设置在该顶框的该滑动轨道中，该连接杆固定插设在该活动门顶部，该卡扣套设在该连接杆上，并且，该卡扣与该滚轮分别位于该活动门的两侧。
该驱动电机的输出轴上连接有电机转轮，该驱动电机设置在该顶框的一端，与该电机转轮相对应在该顶框的另外一端设置有固定转轮，该电机转轮与该固定转轮之间连接有传送带，该卡扣扣接在该传送带上，所以当该驱动电机工作的时候，该传送带可以驱动该活动门进行开启或者关闭的动作。
该红外感应探头与该微电脑相连接，该微电脑还外接有一供电模块，该微电脑与该驱动电机之间还设置有电机速率控制电路。
该感应控制单元在感应人体的位置并控制该淋浴房开启或者关闭的时候按照如下步骤进行。
当该淋浴房完成安装第一次使用之前首先进行开启自检工作，在进行开启自检工作的时候该驱动电机驱动该活动门15以0.1-0.5米每秒的较慢速度匀速前进，直到该活动门运动到其最大的行程后停止，开启自检工作是为了检测该活动门可以打开的最大宽度，之后将该最大宽度储存到该微电脑中。
本发明的该淋浴房在具体工作的时候当该红外感应探头检测到人体的存在，该红外感应探头发送给该微电脑一个信号，该微电脑指令其内部的该驱动器，驱动该驱动电机正转，该驱动电机首先以0.5-0.1米每秒的速度快速运行至该最大宽度的2/3至4/5位置处改为0.1-0.5米每秒的慢速运行，直至到达该最大宽度的时候停止。
等待人体进入之后，该驱动电机等待5-8秒后检测到无人状态，该驱动电机反转，首先以0.5-0.1米每秒的速度快速运行至该最大宽度的2/3至4/5位置处改为0.1-0.5米每秒的慢速运行，直至到达该最大宽度的时候停止。
该淋浴房可以工作在手动模式下，停电或者故障时可以用手拉开淋浴房门。
该红外感应探头的技术指标为，功能描述：感应模块，输出高电平，宽电压；工作电压：5-24V DC；工作温度：-20℃----50℃；静态电流：＜3uA；输出电流：5mA；负载能力：驱动三极管，单片机接口；输出模式：感应输出；感应方式：主动式；感应角度：45度圆锥角；感应距离：10-150CM。
该驱动电机为直流无刷电机具体是采用DC无刷直流马达做运转主体。该直流无刷电机的技术指标为，工作电压：24V；功率：60W；空载转速：3000r/min；空载电流(MAX)：0.6A；负载转速：2500r/min；负载力矩：229mN.m；负载电流：4A；电机重量：1kg；减速比：1∶12.5；空载噪音：＜50dB；耐电压：AC660V，1S，泄露电流＜5mA；绝缘电阻：＞50MΩ500V。
本发明的有益效果为：现有市场的感应自动开门产品，主要采用雷达测试探头，体积大、安装难度大、成本高。本发明产品采用红外感应探头检测，通过芯片对检测到的数据进行处理，来判断是否有人从而控制了电机的正反转，实现了自动开关门。反应速度快，感应距离可调，体积小，安装方便等使一系列难题迎刃而解。在淋浴房边框上装了红外感应探头，当探头检测到有人时，传动装置带动滑动玻璃门自动打开，直到打开到最大位置后停止，停止5秒钟(时间可以调整)后，传动装置带动滑动玻璃门自动关闭，达到能够简便快捷的目的。传动装置采用了直流无刷电机带动齿条皮带传动，采用直流无刷电机，既可以保证开门速度可调，又可以保证开门的方向可变。本发明产品植入了微电脑芯片，通过程序控制，稳定、快捷，实现了电机自动检测开门距离，根据检测到得开门距离来判断加速运行的时间和减速运行的时间，降低了开关门到位时对铝合金外框的撞击，使产品的寿命更加长，增加了其安全性能，大大改变了产品的性能指标。结构上利用了有框铝合金架，结构科学合理，达到了体积最小化、用材最少化、功能最优化，在简洁明快的淋浴房产品上使用，更显大气，解决了行业产品给人感觉单薄的不好印象。本发明通过磷酸铁锂电池或者开关电源两种模式输入24V直流电压，避免了直接接入交流电压，从而彻底杜绝了用电安全隐患。使用上更安全、更可靠。使用者只需靠近滑动门一侧，滑动门自动打开，真正实现了淋浴房洗澡的零操作。目前仅国外少数品牌有概念性产品，且不能独立使用，而且装置庞大一般家庭无法安装和使用。本发明采用内包方式，独立使用，安装十分简便。
本发明是以CPU处理器连接红外感应探头、直流无刷电机、直流无刷电机驱动器、锂电池、机械传动装置分别连接传送带和滑动玻璃。直流无刷电机驱动器具有智能驱动电机，控制电机正反转以及控制电机的转速，还可以检测电机是否堵转，输出堵转信号发送到CPU的A/D转换器，从而判断门是否已经到位。机械传动装置由传送带和固定转轮以及滑动转轮、传送带松紧调节装置构成。直流无刷电机采用DC无刷直流马达做运转主体，可更方便跟微电脑控制对接，更方便的与电脑控制系统配合实现自我监察，制定最佳运作模式，该电机具有寿命长、噪音低、体积小、重量轻、适用范围广等优点。
附图说明
图1为本发明结构的立体示意图。
图2为本发明结构的立体示意图。
图3为本发明结构的立体分解示意图。
图4为本发明顶框的结构示意图。
图5为本发明顶框的结构示意图。
图6为本发明的俯视结构示意图。
图7为本发明感应控制单元的原理方框图。
具体实施方式
如图1至7所示，一种智能感应淋浴房，其包括淋浴房100以及感应控制单元200。
该感应控制单元200用以感应人体的位置进而控制该淋浴房100的开启或者关闭。
该淋浴房100包括顶框20、底框12、侧框13、固定门14以及活动门15，其中，该侧框13设置在该顶框11以及该底框12两侧。
该顶框20、该底框12以及该侧框13围绕设置在该固定门14以及该活动门15四周。
该顶框20包括第一框体21以及第二框体22，该第二框体22扣合在该第一框体21上，且借助该第一框体21与该第二框体22围绕形成一内腔23。
该第一框体21包括顶板211以及侧板212，其中，该侧板212上设置有夹口213以及滑动轨道214。
该夹口213以及该滑动轨道214横向贯穿设置在该内腔23中。
该固定门14顶端卡接在该夹口213中，该活动门15滑动连接在该滑动轨道214中。
该顶板211顶部开设有连接槽215，该第二框体22连接在该连接槽215中。
该活动门15顶部连接有活动门滑轮31以及卡扣32。
其中，该活动门滑轮31一端固定连接在该活动门15上，而该活动门滑轮31的另外一端滑动设置在该顶框20的该滑动轨道214中。
该卡扣32固定连接在该活动门滑轮31上。
该活动门滑轮31包括滚轮311以及连接杆312，该滚轮311套设在该连接杆312上，并且该滚轮311滑动设置在该顶框20的该滑动轨道214中。
该连接杆312固定插设在该活动门15顶部，该卡扣32套设在该连接杆312上，并且，该卡扣32与该滚轮311分别位于该活动门15的两侧。
该感应控制单元200包括驱动电机40、微电脑50以及红外感应探头60。
本发明在具体工作的时候，首先由该红外感应探头60(感应距离可调)检测到人体的存在，此刻，该红外感应探头60发送给该微电脑50一个信号，该微电脑50指令其内部的驱动器，驱动该驱动电机40按照编写好的程序工作，并借助该驱动电机40驱动该活动门15的开启或者关闭。
该驱动电机40的输出轴上连接有电机转轮41，该驱动电机40设置在该顶框20的一端。
与该电机转轮41相对应在该顶框20的另外一端设置有固定转轮42。
该电机转轮41与该固定转轮42之间连接有传送带43，该卡扣32扣接在该传送带43上。
所以当该驱动电机40工作的时候，该传送带43可以驱动该活动门15进行开启或者关闭的动作。
该红外感应探头60与该微电脑50相连接，该微电脑50还外接有一供电模块51。
该微电脑50与该驱动电机40之间还设置有电机速率控制电路52。
该感应控制单元200在感应人体的位置并控制该淋浴房100开启或者关闭的时候按照如下步骤进行。
当本发明的该淋浴房完成安装第一次使用之前首先进行开启自检工作，在进行开启自检工作的时候该驱动电机40驱动该活动门15以0.1-0.5米每秒的较慢速度匀速前进，直到该活动门15运动到其最大的行程后停止，开启自检工作是为了检测该活动门15可以打开的最大宽度，之后将该最大宽度储存到该微电脑50中。
本发明的该淋浴房在具体工作的时候当该红外感应探头60检测到人体的存在，该红外感应探头60发送给该微电脑50一个信号，该微电脑50指令其内部的该驱动器，驱动该驱动电机40正转，该驱动电机40首先以0.5-0.1米每秒的速度快速运行(速度可以设置)至该最大宽度的2/3至4/5位置处改为0.1-0.5米每秒的慢速运行，直至到达该最大宽度的时候停止。
等待人体进入之后，该驱动电机40等待5-8秒(时间可调)后检测到无人状态，该驱动电机40反转，首先以0.5-0.1米每秒的速度快速运行(速度可以设置)至该最大宽度的2/3至4/5位置处改为0.1-0.5米每秒的慢速运行，直至到达该最大宽度的时候停止。
在具体实施的时候本发明的该淋浴房还可以工作在手动模式下，停电或者故障时可以用手拉开淋浴房门。
如上所述本发明在具体实施的时候该红外感应探头60具有超小的体积29mm×25mm×17mm(长×宽×高)，适合产品的安装；低功耗平均电流小于40μA，4节电池供电可达2～3年。
该红外感应探头60的自动感应距离设定，可据应用环境自动设定感应距离(也可手动设定)，且距离稳定可靠，抗杂光能力强；成本低、功能强一板多用，适用各类感应，集红外发射、接收、智能自动开门控制，稳定可靠；密封壳、隔光罩及防水插配套便于电路密封安装，真正实现一体化。
该红外感应探头60的技术指标为：功能描述：感应模块，输出高电平，宽电压；工作电压：5-24V DC；工作温度：-20℃----50℃；静态电流：＜3uA；输出电流：5mA；负载能力：驱动三极管，单片机接口；输出模式：感应输出；感应方式：主动式；感应角度：45度圆锥角；感应距离：10-150CM。
该驱动电机40为直流无刷电机具体是采用DC无刷直流马达做运转主体，可更方便跟微电脑控制对接，更方便的与电脑控制系统配合实现自我监察，制定最佳运作模式，该电机具有寿命长、噪音低、体积小、重量轻、适用范围广等优点。
该直流无刷电机的技术指标为：工作电压：24V；功率：60W；空载转速：3000r/min；空载电流(MAX)：0.6A；负载转速：2500r/min；负载力矩：229mN.m；负载电流：4A；电机重量：1kg；减速比：1∶12.5；空载噪音：＜50dB；耐电压：AC660V，1S，泄露电流＜5mA；绝缘电阻：＞50MΩ500V；环保要求：符号ROSH指令。
该微电脑50主要是由ATMEL公司挪威设计中心利用ATMEL公司的Flash新技术，共同研发出RISC精简指令集的高速8位单片机，简称AVR单片机作为主要的控制芯片。本发明中采用了AVR系列中的Atmega162-16AU，它有以下特点：1.哈佛结构，具备1MIPS/MHz的高速运行处理能力2.超功能精简指令集(RISC)，具有32个通用工作寄存器，克服了如8051MCU采用单一ACC进行处理造成的瓶颈现象3.快速的存取寄存器组、单周期指令系统，大大优化了目标代码的大小、执行效率，部分型号FLASH非常大，特别适用于使用高级语言进行开发4.作输出时与PIC的HI/LOW相同，可输出40mA(单一输出)，作输入时可设置为三态高阻抗输入或带上拉电阻输入，具备10mA-20mA灌电流的能力5.片内集成多种频率的RC振荡器、上电自动复位、看门狗、启动延时等功能，外围电路更加简单，系统更加稳定可靠6.大部分AVR片上资源丰富：带E2PROM，PWM，RTC，SPI，UART，TWI，ISP，AD，Analog Comparator，WDT等7.大部分AVR除了有ISP功能外，还有IAP功能，方便升级或销毁应用程序。
直流无刷电机驱动主要采用了IR2130OS和6个MOS管STP60NF06共同驱动直流无刷电机的U、V、W三相。IR2130OS是IR公司最新推出的高压集成驱动器，有6路输入信号和输出信号，其中三路具有电平转换功能，因而它既能驱动桥式电路中低压侧的功率器件，又能驱动高压侧的功率元件，也就是说，该驱动器可以共地运行，且只需要一路控制电源，而常规的驱动系统通常包括光电隔离器件或者脉冲变压器，同时还必须向驱动电路提供相应的隔离电源。它可作为交直流调速、UPS电源、电子镇流器以及永磁无刷电机调速电路中主功率元件的驱动电路。IR2130OS可以直接驱动中小容量的功率场效应管(MOSFET)、绝缘栅晶体管(IGBT)和场效应控制晶体管(MCT)等。
IR2130OS的主要特征为：可直接驱动600V高压系统；具有电流放大和过电流保护功能；自动产生成上、下侧驱动所需要的死区时间(2us)；具有欠压锁定功能并指示欠压和过电流状态；输入端具有噪音抑制功能。
STP60NF06具备意法半导体及特殊的降低电容输入设计，因此适合具备先进独立的直流转换器开关。它的电压变化能力超强，进行过百分百的测定，标准无铅，主要适用与电信和计算机方面，也适用于低电荷要求的驱动器。基本用在高效的电源转换器、UPS和电机控制以及汽车电子等。
STP60NF06基本特征是为：电阻值0.14欧；漏源极电压(Vdss)60V；输入电容25V；FET极性N-Channel。
本发明采用了7815和7805在微电脑控制板上起到稳压降压作用，给整个系统供电。外部电源采用两种供电方式：一种是24V磷酸铁锂电池，另一种是24V开关电源。两种方式都是工作在低压范围内，从而彻底杜绝了用电安全隐患。采用两种电源各有它们的优势在：采用开关电源，它具有性能稳定，抗干扰能力强，散热效果好，适用于大功率、厚玻璃、长距离、重量重的淋浴房开门。采用磷酸铁锂电池，它具有体积小，安装方便，不需要外接电源，可充电等优势。
本发明整个系统就是通过主控板作为核心，开关电源、磷酸铁锂电池作为供电部分，红外探头作为检测外部输入的媒介，直流无刷电机作为最后的控制输出，达到最后产品的实用效果，再加上结构合理、外观简单大方的铝合金外壳，厚实的玻璃，使我们的产品更加完美，更加受广大顾客的喜爱。
本发明在具体工作的时候其工作流程为：首先，人体接近感应区(感应距离50mm→700mm可调)之后，淋浴房门自动开启(速度可以随意设置)而后，进入淋浴房6秒后自动关门(时间可以随意设置)之后，洗浴完成后人体接近感应区(感应距离50mm→700mm可调)此刻，淋浴房门自动开启最后，感应区没有人6秒后自动关门。
安全保护功能；淋浴房门在关闭过程中，遇到人体或者其他物体时会自动停止前进向后退让，不会夹伤人体。
以上的各种实施例仅表达了本发明的几种具体的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (9)
1.一种智能感应淋浴房，其包括淋浴房以及感应控制单元，其特征在于：该感应控制单元用以感应人体的位置进而控制该淋浴房的开启或者关闭，该淋浴房包括顶框、底框、侧框、固定门以及活动门，其中，该侧框设置在该顶框以及该底框两侧，该顶框、该底框以及该侧框围绕设置在该固定门以及该活动门四周，该顶框包括第一框体以及第二框体，该第二框体扣合在该第一框体上，且借助该第一框体与该第二框体围绕形成一内腔，该第一框体包括顶板以及侧板，其中，该侧板上设置有夹口以及滑动轨道，该夹口以及该滑动轨道横向贯穿设置在该内腔中，该固定门顶端卡接在该夹口中，该活动门滑动连接在该滑动轨道中，
该活动门顶部连接有活动门滑轮以及卡扣，其中，该活动门滑轮一端固定连接在该活动门上，而该活动门滑轮的另外一端滑动设置在该顶框的该滑动轨道中，该卡扣固定连接在该活动门滑轮上，
该感应控制单元包括驱动电机、微电脑以及红外感应探头，淋浴房在具体工作的时候，首先由该红外感应探头检测到人体的存在，此刻，该红外感应探头发送给该微电脑一个信号，该微电脑指令其内部的驱动器，驱动该驱动电机按照编写好的程序工作，并借助该驱动电机驱动该活动门的开启或者关闭，
该驱动电机的输出轴上连接有电机转轮，该驱动电机设置在该顶框的一端，与该电机转轮相对应在该顶框的另外一端设置有固定转轮，该电机转轮与该固定转轮之间连接有传送带，该卡扣扣接在该传送带上，所以当该驱动电机工作的时候，该传送带可以驱动该活动门进行开启或者关闭的动作。
2.如权利要求1所述的一种智能感应淋浴房，其特征在于：该顶板顶部开设有连接槽，该第二框体连接在该连接槽中。
3.如权利要求1所述的一种智能感应淋浴房，其特征在于：该活动门滑轮包括滚轮以及连接杆，该滚轮套设在该连接杆上，并且该滚轮滑动设置在该顶框的该滑动轨道中，该连接杆固定插设在该活动门顶部，该卡扣套设在该连接杆上，并且，该卡扣与该滚轮分别位于该活动门的两侧。
4.如权利要求1所述的一种智能感应淋浴房，其特征在于：该红外感应探头与该微电脑相连接，该微电脑还外接有一供电模块，该微电脑与该驱动电机之间还设置有电机速率控制电路。
5.如权利要求1所述的一种智能感应淋浴房，其特征在于：该感应控制单元在感应人体的位置并控制该淋浴房开启或者关闭的时候按照如下步骤进行，
当该淋浴房完成安装第一次使用之前首先进行开启自检工作，在进行开启自检工作的时候该驱动电机驱动该活动门以0.1-0.5米/秒的速度匀速前进，直到该活动门运动到其最大的行程后停止，开启自检工作是为了检测该活动门可以打开的最大宽度，之后将该最大宽度储存到该微电脑中，
该淋浴房在具体工作的时候当该红外感应探头检测到人体的存在，该红外感应探头发送给该微电脑一个信号，该微电脑指令其内部的该驱动器，驱动该驱动电机正转，该驱动电机首先以0.5-0.1米/秒的V1速度快速运行至该最大宽度的2/3至4/5位置处改为0.1-0.5米/秒的V2慢速运行，直至到达该最大宽度的时候停止，V1>V2，
等待人体进入之后，该驱动电机等待5-8秒后检测到无人状态，该驱动电机反转，首先以0.5-0.1米/秒的V3速度快速运行至该最大宽度的2/3至4/5位置处改为0.1-0.5米/秒的V4慢速运行，直至到达该最大宽度的时候停止，V3>V4。
6.如权利要求1所述的一种智能感应淋浴房，其特征在于：该淋浴房可以工作在手动模式下，停电或者故障时可以用手拉开淋浴房门。
7.如权利要求1所述的一种智能感应淋浴房，其特征在于：该红外感应探头的技术指标为，功能描述：感应模块，输出高电平，宽电压；工作电压：5-24V DC；工作温度：-20℃----50℃；静态电流：<3uA；输出电流：5mA；负载能力：驱动三极管，单片机接口；输出模式：感应输出；感应方式：主动式；感应角度：45度圆锥角；感应距离：10-150CM。
8.如权利要求1所述的一种智能感应淋浴房，其特征在于：该驱动电机为直流无刷电机具体是采用DC无刷直流马达做运转主体。
9.如权利要求8所述的一种智能感应淋浴房，其特征在于：该直流无刷电机的技术指标为，工作电压：24V；功率：60W；空载转速：3000r/min；空载电流(MAX)：0.6A；负载转速：2500r/min；负载力矩：229mN.m；负载电流：4A；电机重量：1kg；减速比：1∶12.5；空载噪音：<50dB；耐电压：AC660V，1S，泄露电流<5mA；绝缘电阻：>50MΩ。
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