CN103326191A - 一种插座安全保护装置及安全保护插座 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种插座安全保护装置，其包括单片机控制电路、动作电路和电流检测电路，单片机控制电路包括单片机；动作电路包括继电器和弹性按钮，继电器与单片机的输出端连接，该继电器的触点开关串联在插座电源输入线上，弹性按钮与触点开关联动；电流检测电路第一端与单片机连接，第二端通过互感器与工作电路连接；单片机用于根据电流检测电路输入的电流IA判断负载是否处于待机状态，并在负载处于待机状态时停止驱动继电器。本发明所提供的插座安全保护装置，具备待机自动断电、停电自锁保护功能，以杜绝电能浪费，彻底保护家用电器的使用安全。同时，本发明还公开了一种使用上述插座安全保护装置的安全保护插座。
Description
技术领域
本发明涉及用于导电连接的插座，尤其是一种插座安全保护装置，以及使用该安全保护装置的安全保护插座。
背景技术
家用电器在使用过程中往往会遇到以下几个安全问题：1、长时间不使用忘了断电，造成电器长时间待机，不仅费电还容易引起元器件老化，引发安全事故。2、家用电器在正常运行过程中，突然停电，如果用户忘记拔掉电器插头，来电后家用电器又会继续自动运行，浪费了电能。并且电网中往往在恢复供电初期，电源质量并不稳定，经常出现电压波动、浪涌冲击等现象，如家用电器在此时自动运行，容易造成损坏，甚至引发安全事故。3、由于电源质量的不稳定，家用电器在运行过程中时常会遇到过电压情况，例如：线路改造时接错线，将220V电源改为380V，这样会造成家用电器烧坏甚至引发火灾事故。
目前，已有一些解决上述安全问题的单一功能的保护装置，例如过压保护开关、自动断电插座等等。但是单一的保护功能并不能有效避免电源系统出现的种种突发状况，如果用户想要对上述常见的三种情况进行保护，将不得不采用三组保护装置，这样既浪费空间，安装接线又很困难，并且三组保护装置成本也较高。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题在于，提供一种插座安全保护装置，其具备待机自动断电、停电自锁保护功能，以杜绝电能浪费，彻底保护家用电器的使用安全。
本发明所要解决的第二个技术问题在于，提供一种使用上述插座安全保护装置的安全保护插座。
本发明解决上述第一个技术问题采用的技术方案是：一种插座安全保护装置，其包包括单片机控制电路、动作电路和电流检测电路，所述单片机控制电路包括单片机；所述动作电路包括继电器和弹性按钮，所述继电器与所述单片机的输出端连接，该继电器的触点开关串联在插座电源输入线上，所述弹性按钮与所述触点开关联动；所述电流检测电路第一端与单片机连接，第二端通过互感器与工作电路连接，所述电流检测电路第一端与第二端之间设置电流放大电路；所述单片机用于根据所述电流检测电路输入的电流IA判断负载是否处于待机状态，并在负载处于待机状态时停止驱动所述继电器。
在其中一个实施例中，所述继电器具有两个所述触点开关，该两个触点开关分别串联在插座电源输入线的火线和零线上，且该两个触点开关联动。
在其中一个实施例中，所述动作电路还包括继电器驱动电路，该继电器驱动电路包括开关三极管、第一电阻、第二电阻和第一电容，所述开关三极管的集电极与所述继电器线圈的一端连接，所述继电器线圈的另一端与插座电源输入线的火线连接，所述开关三极管的基极经第一电阻与所述单片机的输出端连接，所述第二电阻和所述第一电容并联在所述开关三极管的基极与集电极之间。
在其中一个实施例中，所述动作电路还包括二极管，该二极管串联在所述继电器线圈与插座电源输入线的火线之间。
在其中一个实施例中，所述单片机控制电路的供电电路的输入端与所述插座电源输入线连接。
在其中一个实施例中，所述插座安全保护装置还包括过压电路，该过压电路用于检测插座电源输入线上的电压UA，并将所述电压UA输入到所述单片机，所述单片机用于根据所述电压UA判断电源电压是否过压，并在电源电压过压时停止驱动所述继电器。
在其中一个实施例中，所述过压电路包括瞬态电压抑制二极管、第三电阻、第四电阻、第二电容和第三电容，所述瞬态电压抑制二极管的输入端连接在插座电源输入线的火线上，所述瞬态电压抑制二极管的输出端与所述第三电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端一路与所述单片机的输入端连接，另一路经相互并联的所述第四电阻、所述第二电容和所述第三电容接地。
本发明解决上述第二个技术问题采用的技术方案是：一种安全保护插座，其包括插座本体，在所述插座本体内设置有所述的插座安全保护装置。
与现有技术相比，本发明的优点是：
本发明所提供的插座安全保护装置及安全保护插座具有待机自动断电、停电自锁保护功能和过压断电功能：
1、待机自动断电功能：家用电器待机时，功耗较低，电流极小，通过电流检测电路检测待机电流值，单片机判断电器是否处于待机状态，并通过计数器计算待机时间，超过一定时长可认为用户长时间不使用，则单片机停止驱动动作电路，继电器线圈失电，松开触点开关，插座停止工作，如需恢复供电，必须手动按下弹性按钮才能再次接通电源；
2、停电自锁功能：插座设计有一个弹性按钮，停电后弹性按钮弹出，如需恢复供电，必须手动按下弹性按钮才能接通电源，起到停电保护的作用；
3、过压断电功能：通过过压电路检测电路的电压，并反馈给单片机，当系统出现高电压如380V时，单片机停止驱动动作电路，继电器线圈失电，松开触点开关，插座停止工作，使电器得到保护。如需恢复供电，必须手动按下弹性按钮才能再次接通电源。
由此可见，通过本发明所提供的插座安全保护装置及安全保护插座，可以对家用电器使用过程中出现的三类常见的安全问题进行保护，彻底保护了家用电器的使用安全，而且，还具备长时间待机自动断电的节能功能，以杜绝电能浪费。
附图说明
图1是本发明其中一个实施例中的插座安全保护装置的电路图；
图2是本发明其中一个实施例中的插座安全保护装置的工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明：
图1所示为本发明其中一个实施例中的插座安全保护装置的电路图，插座安全保护装置主要由单片机控制电路、动作电路10、电流检测电路20和过压电路30组成，其中，单片机控制电路包括单片机U2和供电电路40，该供电电路40的输入端分别与插座电源输入线的火线L和零线N连接，供电电路40的输出端分别与单片机U2的电源端连接。
动作电路10主要由继电器、继电器驱动电路和弹性按钮11组成，本实施例的继电器具有两个触点开关K12、K34，该两个触点开关K12、K34分别串联在插座电源输入线的火线L和零线N上，且该两个触点开关K12、K34联动。设置两个触点开关的目的在于避免插座的火线L和零线N与电源的火线L和零线N接反时，安全保护装置也能工作。本实施例的继电器驱动电路由开关三极管Q2、电阻R14、电阻R15和电容C10组成，所述开关三极管Q2的集电极与所述继电器线圈K1的一端连接，所述继电器线圈K1的另一端经二极管与插座电源输入线的火线L连接，所述开关三极管Q2的基极经电阻R14与所述单片机U2的输出端P1.2连接，所述电阻R15和所述电容C10并联在所述开关三极管Q2的基极与集电极之间。弹性按钮11设置在触点开关K12、K34的上方，与触点开关K12、K34联动，该弹性按钮11具有复位弹簧。当按动弹性按钮11时，可将触点开关K12、K34闭合，松开弹性按钮11时，弹性按钮11在复位弹簧的作用下复位。
电流检测电路20用于检测用电设备的工作电流，并反馈给单片机U2。电流检测电路20第一端与单片机的输入端P1.1连接，第二端通过互感器21与工作电路连接，电流检测电路第一端与第二端之间设置电流放大电路。本实施例的电流放大电路主要由分压电阻R23、分压电阻R24、二极管D14、二极管D15、电容C15、稳压二极管D6、电阻R25和放大器U6组成。
过压电路30用于检测电路的电压UA，并反馈给单片机U2。过压电路30由瞬态电压抑制二极管D13、电阻R21、电阻R22、电容C13和电容C14组成，瞬态电压抑制二极管D13的输入端连接在插座电源输入线的火线L上，瞬态电压抑制二极管D13的输出端与电阻R21的一端连接，电阻R21的另一端一路与所述单片机U2的输入端P1.0连接，另一路经相互并联的电阻R22、电容C13和电容C14接地。正常工作时，过压电路30不导通，单片机U2上的输入端P1.0一直接收低电平信号；当电网电压突然高于设定阈值时，过压电路30中的瞬态电压抑制二极管D13被可恢复性地击穿，过压电路30导通，单片机U2上的输入端P1.0接收到高电平信号，单片机U2停止驱动动作电路10，线圈K1失电，松开开关，安全保护插座停止工作，用电设备断电。
下面结合图2对本实施例的插座安全保护装置的工作原理进行描述：
使用本实施例的安全保护插座时，首先将用电设备的插头插入插座，按下插座中的弹性按钮11，插座安全保护装置开始工作。电路中的单片机U2驱动动作电路10工作，继电器的线圈K1带电，吸合触点开关K12、K34，使触点开关K12、K34保持闭合状态。当出现以下情况时，单片机U2停止驱动动作电路10，继电器线圈K1失电，松开触点开关K12、K34，安全保护插座停止工作。
1、当插座安全保护装置正常工作时，单片机U2将由电流检测电路20输入的电流IA与设定电流IB进行比较，如果电流IA小于电流IB，单片机U2内部计数器开始计时，当电流IA小于电流IB的时间超过设定时间N(N一般为60秒)时，则可以判断负载处于待机状态，单片机U2停止驱动动作电路10，使继电器线圈K1失电，从而使触点开关K12、K34断开；反之，如果电流IA大于电流IB，或者电流电流IA小于电流IB的时间小于设定时间，单片机U2继续驱动动作电路10工作。
2、当插座安全保护装置正常工作时，电网突然断电，继电器线圈K1失电，松开触点开关K12、K34，安全保护插座停止工作。
3、当插座安全保护装置正常工作时，单片机U2将由过压电路30输入的电压UA与设定电压UB进行比较，如果电压UA大于电压UB，单片机U2停止驱动动作电路10，继电器线圈K1失电，松开触点开关K12、K34，安全保护插座停止工作，用电设备断电。
出现上述三种情况后，安全保护插座停止工作，如需恢复供电，必须手动按下弹性按钮11才能再次接通电源。由此可见，通过本实施例的插座安全保护装置及安全保护插座，可以对家用电器使用过程中出现的三类常见的安全问题进行保护，彻底保护了家用电器的使用安全，而且，还具备长时间待机自动断电的节能功能，以杜绝电能浪费。
以上仅为本发明的具体实施例，并不以此限定本发明的保护范围；在不违反本发明构思的基础上所作的任何替换与改进，均属本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种插座安全保护装置，其特征在于：包括单片机控制电路、动作电路和电流检测电路，所述单片机控制电路包括单片机；所述动作电路包括继电器和弹性按钮，所述继电器与所述单片机的输出端连接，该继电器的触点开关串联在插座电源输入线上，所述弹性按钮与所述触点开关联动；所述电流检测电路第一端与单片机连接，第二端通过互感器与工作电路连接，所述电流检测电路第一端与第二端之间设置电流放大电路；所述单片机用于根据所述电流检测电路输入的电流IA判断负载是否处于待机状态，并在负载处于待机状态时停止驱动所述继电器。
2.根据权利要求1所述的插座安全保护装置，其特征在于：所述继电器具有两个所述触点开关，该两个触点开关分别串联在插座电源输入线的火线和零线上，且该两个触点开关联动。
3.根据权利要求1所述的插座安全保护装置，其特征在于：所述动作电路还包括继电器驱动电路，该继电器驱动电路包括开关三极管、第一电阻、第二电阻和第一电容，所述开关三极管的集电极与所述继电器线圈的一端连接，所述继电器线圈的另一端与插座电源输入线的火线连接，所述开关三极管的基极经第一电阻与所述单片机的输出端连接，所述第二电阻和所述第一电容并联在所述开关三极管的基极与集电极之间。
4.根据权利要求3所述的插座安全保护装置，其特征在于：所述动作电路还包括二极管，该二极管串联在所述继电器线圈与插座电源输入线的火线之间。
5.根据权利要求1所述的插座安全保护装置，其特征在于：所述单片机控制电路的供电电路的输入端与所述插座电源输入线连接。
6.根据权利要求1至5任一项所述的插座安全保护装置，其特征在于：还包括过压电路，该过压电路用于检测插座电源输入线上的电压UA，并将所述电压UA输入到所述单片机，所述单片机用于根据所述电压UA判断电源电压是否过压，并在电源电压过压时停止驱动所述继电器。
7.根据权利要求6所述的插座安全保护装置，其特征在于：所述过压电路包括瞬态电压抑制二极管、第三电阻、第四电阻、第二电容和第三电容，所述瞬态电压抑制二极管的输入端连接在插座电源输入线的火线上，所述瞬态电压抑制二极管的输出端与所述第三电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端一路与所述单片机的输入端连接，另一路经相互并联的所述第四电阻、所述第二电容和所述第三电容接地。
8.一种安全保护插座，其包括插座本体，其特征在于：在所述插座本体内设置有如权利要求1至7任一项所述的插座安全保护装置。
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