CN102769449A

CN102769449A - 一种数码空气开关

Info

Publication number: CN102769449A
Application number: CN2012102616606A
Authority: CN
Inventors: 陈民涛; 陈自全; 兰锦波
Original assignee: WENZHOU BAOXIANG ELECTRICAL CO Ltd
Current assignee: WENZHOU BAOXIANG ELECTRICAL CO Ltd
Priority date: 2012-07-26
Filing date: 2012-07-26
Publication date: 2012-11-07

Abstract

本发明提供了一种数码空气开关，包括CPU，以及与CPU相连的电源电路、电压检测电路、电流检测电路、电压输出切换电路和输入设置电路。本发明所述的数码空气开关与传统的机械式空气开关完全不同，其采用全数字化电路设计，功能更加齐全，成本更加低廉。与传统的机械式空气开关相比，该数码空气开关具有电压保护功能，当电网电压出现异常时，能迅速切断输出，保护家用电器设备免受电网过压或欠压冲击；具有过流保护，并且过流保护值可以自由设置（比如在1~15A可调节），适合不同的负载，当负载电流大于设定值时，能迅速切断电压输出；具有浪涌保护功能，当电网出现浪涌时，能迅速断开输出，保护家用电器免受浪涌冲击。

Description

一种数码空气开关

技术领域

本发明属于配电网开关领域，具体涉及一种数码空气开关。

背景技术

空气开关是一种只要电路中电流超过额定电流就会自动断开的开关，它是低压配电网络和电力拖动系统中非常重要的一种电器。空气开关集控制和多种保护功能于一身，除了能完成接触和分断电路外，还能对电路或电气设备发生的短路、严重过载及欠电压等进行保护，同时也可以用于不频繁地启动电动机。

传统的空气开关一般都是机械式的结构，脱扣方式有热动、电磁和复式脱扣3种。当线路发生一般性过载时，过载电流虽不能使电磁脱扣器动作，但能使热元件产生一定热量，促使双金属片受热向上弯曲，推动杠杆使搭钩与锁扣脱开，将主触头分断，切断电源。当线路发生短路或严重过载电流时，短路电流超过瞬时脱扣整定电流值，电磁脱扣器产生足够大的吸力，将衔铁吸合并撞击杠杆，使搭钩绕转轴座向上转动与锁扣脱开，锁扣在反力弹簧的作用下将三副主触头分断，切断电源。开关的脱扣机构是一套连杆装置。当主触点通过操作机构闭合后，就被锁钩锁在合闸的位置。如果电路中发生故障，则有关的脱扣器将产生作用使脱扣机构中的锁钩脱开，于是主触点在释放弹簧的作用下迅速分断。

但是，传统机械式的空气开关的电流保护值不能设置，负载电流必须大于最大电流值时才能保护输出；同时机械式空气开关没有电压保护功能，即使电网电压达到300V，也不会切断电压输出；机械式空气开关也没有浪涌保护功能，而大多数电器设备里的敏感电子元器件容易被电网浪涌击穿，损坏家用电器。

发明内容

本发明针对上述现有技术的不足，提供了一种数码空气开关，该数码空气开关可以设置电流保护值，并具有过压保护和浪涌保护功能。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种数码空气开关，其特征在于，包括：

一电源电路，用于为CPU供电；

一电压检测电路，用于检测电网的当前电压值，并输出至CPU；

一电流检测电路，用于检测负载的当前电流值，并输出至CPU；

一电压输出切换电路，用于驱动连接在负载端的继电器吸合或断开，使负载通电或断电；

一输入设置电路，用于设置输出开关，以及设置保护电流数值，并输出至CPU；

一CPU，用于接收电压检测电路检测的当前电压值、电流检测电路检测的当前电流值、输入设置电路设置的输出开关和保护电流数值；

当输出开关为打开，当前电流值小于保护电流数值，当前电压值值小于预先设置的保护电压最大值，当前电压值值大于预先设置的保护电压最小值时，CPU触发电压输出切换电路，驱动继电器吸合，使负载通电；否则，CPU触发电压输出切换电路，驱动继电器断开，使负载断电；

电源电路、电压检测电路、电流检测电路、电压输出切换电路和输入设置电路均与CPU相连。

进一步的，所述数码空气开关还包括一与CPU相连的数码显示器电路，所述数码显示器电路用于显示电网的当前电压值、负载的当前电流值和保护电流数值。

本发明所述的数码空气开关与传统的机械式空气开关完全不同，其采用全数字化电路设计，功能更加齐全，成本更加低廉。与传统的机械式空气开关相比，该数码空气开关具有电压保护功能，当电网电压出现异常时，能迅速切断输出，保护家用电器设备免受电网过压或欠压冲击；具有过流保护，并且过流保护值可以自由设置（比如在1~15A可调节），适合不同的负载，当负载电流大于设定值时，能迅速切断电压输出；具有浪涌保护功能，当电网出现浪涌时，能迅速断开输出，保护家用电器免受浪涌冲击。附图说明

图1为本发明所述数码空气开关的结构框图；

图2为电源电路的原理图；

图3为电压检测电路的原理图；

图4为电流检测电路的原理图；

图5为电压输出切换电路的原理图；

图6为CPU和输入设置电路的原理图；

图7为数码显示器电路的原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

如图1所示，本发明提供了一种数码空气开关，包括电源电路、电压检测电路、电流检测电路、电压输出切换电路、输入设置电路和CPU，电源电路、电压检测电路、电流检测电路、电压输出切换电路和输入设置电路均与CPU相连。

电源电路主要用于为CPU供电；如图2所示，电源电路采用电容降压的方式，具有输入电压范围宽，0~300V输入，电压经C1降压，然后通过D1，D2整流，经电解电容E1滤波，稳压二极管Z1稳压后输入三端集成稳压器78L05稳压，输出5V直流电，给CPU供电。

电压检测电路用于检测电网的当前电压值，并输出至CPU；如图3所示，电网火线“L”经过二极管4007然后经过电阻分压，变成0~5V的电压，然后输入到CPU进行高速采样电网的电压，由CPU经过计算得到电网的当前电压值。当然还可采用其他电路来实现电压检测，即由电压检测电路计算出电网的当前电压值之后，再发送至CPU。

电流检测电路用于检测负载的当前电流值，并输出至CPU；如图4所示，负载电流经过R4取样，通过R2输入到运算放大器LM358进行放大，电流信号经过放大，输入到CPU，经过高速采样计算当前负载的电流大小。当然还可采用其他电路来实现电流检测，即由电流检测电路计算出电网的当前电流值之后，再发送至CPU。

电压输出切换电路用于驱动连接在负载端的继电器吸合或断开，使负载通电或断电；如图5所示，CPU根据当前电压、电流大小，以及输出开关是否打开或关闭来触发电压输出切换电路；若要打开，可经R17驱动三极管Q1，使继电器K1吸合，导通N线，负载即可通电。若要断开，则另R17无输入，继电器K1则断开，负载断电。

输入设置电路，用于设置输出开关，以及设置保护电流数值，并输出至CPU； CPU，用于接收电压检测电路检测的当前电压值、电流检测电路检测的当前电流值、输入设置电路设置的输出开关和保护电流数值；

当输出开关为打开，当前电流值小于保护电流数值，当前电压值值小于预先设置的保护电压最大值，当前电压值值大于预先设置的保护电压最小值时，CPU触发电压输出切换电路，驱动继电器吸合，使负载通电；否则，CPU触发电压输出切换电路，驱动继电器断开，使负载断电。如此即可实现电压保护功能和浪涌保护功能，当电网电压出现异常时，能迅速切断输出，保护家用电器设备免受电网过压或欠压冲击；当电网出现浪涌时，能迅速断开输出，保护家用电器免受浪涌冲击。

如图6所示为CPU和输入设置电路的电路原理图，按键S1用于设置是否打开或关闭输出，即输出开关；按键S2用于设置保护电流数值。按键S1、S2均与CPU芯片U1相连。

为了便于显示和查看，所述数码空气开关还包括一与CPU相连的数码显示器电路，如图7所示，数码显示器电路通过七段数码管实现人机接口，设置电流保护时数码管可显示设置的保护电流数值，工作时可实时显示电网当前的电压和负载当前的电流值。

本发明不仅局限于上述具体实施方式，本领域一般技术人员根据本发明公开的内容，可以采用其它多种具体实施方式实施本发明，因此，凡是采用本发明的设计结构和思路，做一些简单的变化或更改的设计，都落入本发明保护的范围。

Claims

1.一种数码空气开关，其特征在于，包括：

一电源电路，用于为CPU供电；

2.根据权利要求1所述的数码空气开关，其特征在于，所述数码空气开关还包括一与CPU相连的数码显示器电路，所述数码显示器电路用于显示电网的当前电压值、负载的当前电流值和保护电流数值。