CN103208776A - 具有故障自检功能的断路器电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有故障自检功能的断路器电路，包括漏电信号检测电路及受所述漏电信号检测电路控制而动作的电磁脱扣机构、自检控制电路和自检告警电路，所述自检控制电路包括第二整流直流电源单元、模拟漏电电路和以单片机为核心构成的微型处理电路。本发明由于增设了以微型处理电路为核心的自检控制电路和自检告警电路，微型处理电路可以通过相应的数据输出端输出控制信号使得模拟漏电电路接入，产生模拟漏电信号，同时监控漏电信号放大集成电路的输出，判断电路是否出现异常，如有异常则控制自检告警电路发出告警信号。微型处理电路可以通过程序设置定期进行上述检测，达到定期自动检测的目的，消除了现有断路器由于使用者不能按要求定期检测而带来的安全隐患。

Description

具有故障自检功能的断路器电路
技术领域
本发明涉及一种低压漏电保护器，特别是具有故障自检功能的断路器电路。
背景技术
插座式接地故障线路断路器不仅可以通过上盖的插孔为负载提供电源，还可以通过负载连接组件对连接在其上的负载供电。插座式接地故障线路断路器通常包括基座、设有插孔的上盖、漏电信号检测电路及受所述漏电信号检测电路控制而动作的电磁脱扣机构、复位键、测试键、接地组件、电源输入连接组件及负载连接组件，其中漏电信号检测电路以漏电信号放大集成电路如RV4145为核心，以整流桥及滤波电路为漏电信号放大集成电路提供直流电源，整流桥交流端与电源输入端L、N连接，电磁脱扣机构中电磁脱扣线圈一端与输入电源线L连接，另一端接至电子开关元件如单向可控硅阳极并经可控硅和整流桥与另一条输入电源线N连接，可控硅阴极与第一整流电路的直流负极连接，电源线L、N均穿过测试磁环线圈和中性磁环线圈，测试磁环线圈和中性磁环线圈的输出端均接至漏电信号放大集成电路的输入端上，漏电信号经放大集成电路内部电路的放大比较，当超过设定阀值时，控制输出端输出触发信号，接至可控硅的触发极，当漏电信号放大集成电路检测到漏电信号时，漏电信号放大集成电路的控制输出端输出高电平至可控硅的触发极使其导通，电磁脱扣线圈得电使得电磁脱扣机构而脱扣，切断电源输出，由此达到保护目的。经过多年的发展， GFCI无论是在产品质量上，还是在技术要求及满足使用的要求上，都已达到了较高的水平，但它们仍存在着某些缺陷，即为了检验断路器是否能正常检测到漏电信号并及时做出保护动作，断路保护装置都设有测试键，要求用户定期按压测试键来检测保护装置断路器是否能正常工作，但实际情况是很大一部分用户并没能按要求定期手动按测试按钮来检测，一旦断路保护装置损坏没被及时更换的话会导致用电安全事故，因此存在安全隐患。
发明内容
本发明的目的在于为克服现有技术的不足而提供一种安全可靠的具有故障自检功能的断路器电路。
为实现上述目的，本发明所采取的技术解决方案是：一种具有故障自检功能的断路器电路，包括漏电信号检测电路及受所述漏电信号检测电路控制而动作的电磁脱扣机构，其中漏电信号检测电路以漏电信号放大集成电路为核心，以整流桥及滤波电路构成的第一整流直流电源单元为漏电信号放大集成电路提供直流电源，整流桥交流端与电源输入端L、N连接，电磁脱扣机构中电磁脱扣线圈一端与第一电子开关串联后连接在工作电源中，电源线L、N均穿过测试磁环线圈和中性磁环线圈，测试磁环线圈和中性磁环线圈的输出端均接至漏电信号放大集成电路的输入端上，其特征在于：还设有自检控制电路和自检告警电路，所述自检控制电路包括第二整流直流电源单元、模拟漏电电路和以单片机为核心构成的微型处理电路，所述第二整流直流电源单元单独为微型处理电路提供工作电源，所述模拟漏电电路由第二限流电阻和第二电子开关串联支路构成，所述模拟漏电电路两端分别连接在断路器交流输入端和输出端的L极和N极上，所述漏电信号放大集成电路的输出与微型处理电路的第一数据输入端连接，所述微型处理电路的第一数据输出端与第一电子开关的控制端连接控制电磁脱扣电路动作，所述微型处理电路的第二数据输出端与第二电子开关连接控制所述模拟漏电电路的接入和断开，所述微型处理电路的第三数据输出端控制自检告警电路。
与现有技术相比的有益效果是：本发明由于增设了以微型处理电路为核心的自检控制电路和自检告警电路，微型处理电路可以通过相应的数据输出端输出控制信号使得模拟漏电电路接入，产生模拟漏电信号，同时监控漏电信号放大集成电路的输出，如果接收到漏电信号放大集成电路发出的漏电控制信号（高电平），则说明漏电信号检测电路正常，如果没有接收到该信号（维持低电平），则说明漏电信号检测电路出现异常，微型处理电路输出信号控制自检告警电路发出告警信号。微型处理电路还可以通过程序设置定期进行上述检测，达到定期自动检测的目的，消除了现有断路器由于使用者不能按要求定期检测而带来的安全隐患。
下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明。
附图说明
附图1为本发明具体实施例的电子线路原理图；
附图2为本发明另一具体实施例的电子线路原理图；
附图3为本发明具体实施例的电子线路原理框图。
具体实施方式
如图1所示，具有故障自检功能的断路器电路包括漏电信号检测电路及受所述漏电信号检测电路控制而动作的电磁脱扣机构、整流直流电源单元、告警电路和自检控制电路。其中漏电信号检测电路以漏电信号放大集成电路IC1  RV4145为核心，也可以选用其他同类集成电路，如LM1851、KA2807或GK4141集成电路，全波整流器DB1和电阻R5、电容C4构成第一整流直流电源单元及RC滤波电路为RV4145提供直流工作电源，全波整流器DB1交流端与电源输入线L、N连接，电源输入线L、N的另一端经触头组件K1、K2后作为负载电源L1、N1（插孔输出）和L2、N2（接线输出），电源线L、N均穿过测试磁环线圈T1和中性磁环线圈T2，测试磁环线圈T1接至漏电信号放大集成RV4145上，中性磁环线圈T2的一端经电容C2与漏电信号放大集成RV4145的运算放大器输入端连接，电磁脱扣机构中电磁脱扣线圈一端与第一电子开关串联后连接在工作电源中，第一电子开关可以有多种选择，如开关三极管、可控硅等，本具体实施例中，第一电子开关选用单向可控硅构成脱扣单向可控硅SCR1，电磁脱扣机构中的脱扣线圈T3一端接至脱扣单向可控硅SCR1阳极，脱扣单向可控硅SCR1阴极与第一整流直流电源单元负极连接；为确保自检控制电路长期稳定工作，因此本发明为自动检测电路单独设计了电源，目的是不会因断路器的电源电路的故障影响自动检测的功能，因此自检控制电路包括了第二整流直流电源单元、模拟漏电电路和以单片机IC2为核心构成的微型处理电路，所述第二整流直流电源单元单独为微型处理电路提供工作电源，全波整流器DB2和电阻R9、电容C7以及稳压电路构成第二整流直流电源单元，全波整流器DB2交流端与电源输入线L、N连接，全波整流器DB2的输出连接限流电阻R9，经C7滤波后输入到稳压电路，如图1所示，所述稳压电路可以是三端稳压集成也可以是稳压二极管或者其它稳压模块，也可以如图2所示，采用三端稳压集成，经稳压后的直流电源与单片机IC2电源端连接为微型处理电路单独供电，所述模拟漏电电路由第二限流电阻R8和第二电子开关串联支路构成，第二电子开关同样可以有多种选择，如开关三极管、可控硅等，本具体实施例中，第二电子开关也选用单向可控硅构成测试单向可控硅SCR2，所述模拟漏电电路两端分别连接在断路器交流输入端和输出端的L极和N2极上，所述漏电信号放大集成电路IC1的输出通过电阻R6和稳压二极管DZ2与由单片机IC2为核心构成的微型处理电路的第一数据输入端连接，所述稳压二极管DZ2稳压值选择略低于第一整流直流电源电压5~10V左右，所述微型处理电路的第一数据输出端与第一电子开关的控制端即脱扣单向可控硅SCR1触发极连接控制电磁脱扣电路动作，所述微型处理电路的第二数据输出端与第二电子开关即测试单向可控硅SCR2触发极连接控制所述模拟漏电电路的接入和断开，为了防止高压电源对单片机IC2的影响，本具体实施例中，所述微型处理电路的第一数据输出端通过第一下拉电阻R13和第二开关三极管Q2 后与脱扣单向可控硅SCR1触发极连接，所述第二电子开关由测试单向可控硅SCR2构成，所述微型处理电路的第二数据输出端通过第三限流电阻R12和隔离二极管D2与测试单向可控硅SCR2触发极连接；为了放大漏电信号放大集成电路的输出信号，并使得其输出电平与单片机IC2电平匹配，本具体实施例中漏电信号放大集成电路IC1的输出与第一放大三极管Q1基极连接，第一放大三极管Q1的集电极通过电阻R7与第二整流直流电源单元正极连接，发射极与由单片机IC2为核心构成的微型处理电路的第一数据输入端连接进行信号放大和电平转换；所述微型处理电路单片机IC2的第二数据输入端（第4引脚）通过电阻R6与漏电信号放大集成电路的电源端（第6引脚）连接，对漏电信号放大集成电路的电源端电压进行采样。自检告警电路由第一发光二极管LED2和第四限流电阻R10串联而成，所述自检告警电路连接在微型处理电路的第三数据输入端（第5引脚）与第二整流直流电源单元DB2的正极上。为了能够在内部部分元件出现故障也能发出告警提示，本具有故障自检功能的断路器电路中还设有寿命终止告警电路，所述寿命终止告警电路由第二发光二极管LED1和第五限流电阻R11串联而成，所述寿命终止告警电路连接在微型处理电路的第四数据输入端（第六引脚）与第二整流直流电源单元DB2正极上。
电路工作原理如下：插座式接地故障线路断路器正常复位工作后，当负载出现漏电现象时，漏电信号放大集成电路IC1的第5引脚输出高电平，单片机IC2的第一数据输入端（第2引脚）检测到该高电平后，第一数据输出端（第7引脚）输出低电平触发脱扣单向可控硅SCR1导通，电磁脱扣电路动作，插座式接地故障线路断路器脱扣，负载侧断电；当需自检时，在内部程序的控制下，所述微型处理电路单片机IC2的第二数据输出端输出高电平，触发第二电子开关即测试单向可控硅SCR2触发极导通，控制所述模拟漏电电路的接入，模拟出漏电故障，同时单片机IC2的第一数据输入端（第2引脚）监控漏电信号放大集成电路的输出，如果接收到漏电信号放大集成电路IC1发出的漏电控制信号（高电平），则说明漏电信号检测电路正常，如果没有接收到该信号（维持低电平），则说明漏电信号检测电路出现异常，微型处理电路单片机IC2的第三数据输出端（第5引脚）输出低电平，第一发光二极管LED2点亮发出告警信号。微型处理电路还可以通过程序设置定期进行上述检测，达到定期自动检测的目的，消除了现有断路器由于使用者不能按要求定期检测而带来的安全隐患。
此外，如果断路器电路中任何元件（如全波整流器DB1、电阻R5、电容C4、脱扣线圈T3或漏电信号放大集成电路IC1）损坏导致漏电信号放大集成电路IC1的电源电压发生变化，所述微型处理电路单片机IC2的第二数据输入端（第4引脚）进行采样得到该变化后，微型处理电路单片机IC2的第三数据输入端（第5引脚）输出低电平，第一发光二极管LED2点亮发出告警信号。
如果断路器电路中没有元件损坏，漏电信号放大集成电路IC1的电源电压正常，该电压击穿稳压二级管DZ2降压后输入到所述微型处理电路单片机IC2的第二数据输入端（第4引脚），经所述微型处理电路单片机IC2内部处理判定采样的高电平信号正常后，微型处理电路单片机IC2的第四数据输入端（第6引脚）输出低电平，第二发光二极管LED1点亮，表示断路器内部没故障，可正常使用。

Claims (9)

1.一种具有故障自检功能的断路器电路，包括漏电信号检测电路及受所述漏电信号检测电路控制而动作的电磁脱扣机构，其中漏电信号检测电路以漏电信号放大集成电路为核心，以整流桥及滤波电路构成的第一整流直流电源单元为漏电信号放大集成电路提供直流电源，整流桥交流端与电源输入端L、N连接，电磁脱扣机构中电磁脱扣线圈一端与第一电子开关串联后连接在工作电源中，电源线L、N均穿过测试磁环线圈和中性磁环线圈，测试磁环线圈和中性磁环线圈的输出端均接至漏电信号放大集成电路的输入端上，其特征在于：还设有自检控制电路和自检告警电路，所述自检控制电路包括第二整流直流电源单元、模拟漏电电路和以单片机为核心构成的微型处理电路，所述第二整流直流电源单元单独为微型处理电路提供工作电源，所述模拟漏电电路由第二限流电阻和第二电子开关串联支路构成，所述模拟漏电电路两端分别连接在断路器交流输入端和输出端的L极和N极上，所述漏电信号放大集成电路的输出与微型处理电路的第一数据输入端连接，所述微型处理电路的第一数据输出端通过第二开关三极管电路后与第一电子开关的控制端连接控制电磁脱扣电路动作，所述微型处理电路的第二数据输出端与第二电子开关连接控制所述模拟漏电电路的接入和断开，所述微型处理电路的第三数据输出端控制自检告警电路。
2.根据权利要求1所述的具有故障自检功能的断路器电路，其特征在于：所述第一电子开关由脱扣单向可控硅构成，所述电磁脱扣线圈一端与输入电源线L连接，电磁脱扣线圈另一端接至脱扣单向可控硅阳极并经脱扣单向可控硅和整流桥与另一条输入电源线N连接，脱扣单向可控硅阴极与直流负极连接，所述微型处理电路的第一数据输出端与脱扣单向可控硅触发极连接控制电磁脱扣电路动作；所述第二电子开关由测试单向可控硅构成，所述微型处理电路的第二数据输出端与测试单向可控硅触发极连接控制所述模拟漏电电路的接入和断开。
3.根据权利要求2所述的具有故障自检功能的断路器电路，其特征在于：所述微型处理电路的第一数据输出端通过第一限流电阻和第二开关三极管与脱扣单向可控硅触发极连接。
4.根据权利要求2所述的具有故障自检功能的断路器电路，其特征在于：所述第二电子开关由测试单向可控硅构成，所述微型处理电路的第二数据输出端通过第三限流电阻和隔离二极管与测试单向可控硅触发极连接。
5.根据权利要求1所述的具有故障自检功能的断路器电路，其特征在于：所述漏电信号放大集成电路的输出通过第一放大三极管连接进行信号放大和电平转换与微型处理电路的第一数据输入端连接。
6.根据权利要求1所述的具有故障自检功能的断路器电路，其特征在于：所述微型处理电路的第二数据输入端与漏电信号放大集成电路的电源端连接，对漏电信号放大集成电路的电源端电压进行采样。
7.根据权利要求1所述的具有故障自检功能的断路器电路，其特征在于：所述自检告警电路由第一发光二极管和第四限流电阻串联而成，所述自检告警电路连接在微型处理电路的第三数据输出端与第二整流直流电源单元正极上。
8.根据权利要求1所述的具有故障自检功能的断路器电路，其特征在于：还设有寿命终止告警电路，所述寿命终止告警电路由第二发光二极管和第五限流电阻串联而成，所述寿命终止告警电路连接在微型处理电路的第四数据输出端与第二整流直流电源单元正极上。
9.根据权利要求1所述的具有故障自检功能的断路器电路，其特征在于：所述第二整流直流电源单元由全波整流器、阻容滤波以及稳压电路构成，所述稳压电路可以是三端稳压集成也可以是稳压二极管或者其它稳压模块。
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