CN104460362B - 安全通电保护电路系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出的一种安全通电保护电路系统，包括连接电源系统输出端的智能检测电路和设有微动开关的电源插座。所述智能检测电路包括镜像对称电连接在电源系统零线和火线上的限流电阻R1、限流电阻R1输出端并联的两个同向串联二极管D和电容C、电阻R2并联回路，两路电容C、电阻R2并联回路通过反相施密特触发器电连接微控制器；来自微动开关的5VDC电压信号通过反相施密特触发器转换为无抖动输出信号，并送入微控制器；当两个电源插座插孔内的微动开关闭合时，分别送出5VDC检测信号1和检测信号2，否则输出信号电压为零的检测信号1和检测信号2，微控制器内控程序根据检测到的两路电源插座的电流信号，判断信号间的时间差是否在50ms以内。
Description
技术领域
本发明涉及一种电源系统安全通电保护方法，发明特征是设计检测电路，检测用电线路上的反馈信号，只有当系统在50ms内接收到来自线路上的信号时，电源系统才会提供用电输出，正常情况下，电源系统输出为切断状态，有效保证电源系统安全。
背景技术
目前，与人们生活密切相关电源系统，如家用电源、公共场所电源，均未设计保护电路实现未用电时系统无电流输出，这在一定程度上造成了用电安全隐患，如儿童处于好奇心将金属物插入电源插座导致触电。通过人体的电流大小决定于外加电压和人体的电阻；安全电压：只有不高于36伏的电压才是安全的；触电事故是由于过大的电流通过人体而引起的，且通过人体的电流越大，通电的时间越长，越危险。家庭电路中的触电事故，都是人体直接或间接跟火线连通造成的。
发明内容
本发明的任务是提供一种能够智能判断电源系统使用状态，能够有效保证电源系统在未使用状态输出终端无电源输出，只有当电源系统在50ms内检测到用户端电源插座信号才输出电源的安全通电保护电路系统。
本发明的上述目的可以通过以下措施来达到，一种安全通电保护电路系统，包括连接电源系统输出端的智能检测电路和设有微动开关的电源插座，其特征在于：所述智能检测电路包括镜像对称电连接在电源系统零线和火线上的限流电阻R1、限流电阻R1输出端并联的两个同向串联二极管D和电容C、电阻R2并联回路，两路电容C、电阻R2并联回路通过反相施密特触发器电连接微控制器；来自微动开关的5VDC电压信号通过反相施密特触发器转换为无抖动输出信号，并送入微控制器；当两个电源插座插孔内的微动开关闭合时，分别送出5VDC检测信号，否则输出信号电压为零的检测信号，微控制器内控程序根据检测到的两路电源插座的电流信号，判断信号间的时间差是否在50ms以内，若是则向电源系统交流输出通道发出指令，允许输出交流强电，否则，不对外输出交流电。
本发明具有如下有益效果。
本发明在电源插座内设置微动开关。通过智能检测电路检测两路电源插座的电压信号，判断电压信号间50ms以内的时间差来做出是否对外输出交流强电的决策是否输出交流强电，可以有效保证电源系统在未使用状态时，输出终端无电源输出。提高电源系统的用电安全。微控制器内控程序检测电线路上的反馈信号，只有当电路系统在50ms内接收到来自线路上的信号时，电源系统才会提供用电输出，正常情况下，电源系统输出为切断状态，时电源系统不直接对外输出交流电，保证电源系统用电安全，防止意外触电事故的发生。
本发明微控制器根据内置控制程序，仅当在50ms内同时检测到两个微动开关送出的信号时，才向电源系统交流输出通道发出指令，允许输出交流强电，否则，没有交流电源输出的方式，避免了意外导电体插入电源插座导致触电的发生。
本发明可以应用在与人类日常生活密切相关的用电系统中。
附图说明
图1是本发明安全通电保护电路系统的电路原理示意图；
图2是图1微控制器内控程序工作原理流程图。
具体实施方式
参阅图1、图2。在以下描述的实施例中，安全通电保护电路系统，包括连接电源系统输出端的智能检测电路和设有微动开关的电源插座。智能检测电路包括镜像对称电连接在电源系统零线和火线上的限流电阻R1、限流电阻R1输出端并联的两个同向串联二极管D和电容C、电阻R2并联回路，两路电容C、电阻R2并联回路通过反相施密特触发器电连接微控制器。二极管可以是BAS70-04(74s)。施密特触发电路（ 简称）是一种波形整形电路，当任何波形的信号进入电路时，输出在正、负饱和之间跳动，产生方波或脉波输出。
施密特触发电路有两个临界电压且形成一个滞后区，可以防止在滞后范围内之噪声干扰电路的正常工作。反相施密特触发器也有两个稳定状态，但与一般触发器不同的是，反相施密特触发器采用电位触发方式，反相施密特触发器有两个稳定状态，它采用电位触发方式，电位触发状态由输入信号电位维持。
反相施密特触发器对于负向递减和正向递增两种不同变化方向的输入信号，有不同的阀值电压，它是一种阈值开关电路，具有突变输入、输出特性的门电路。
反相施密特触发器具有突变输入、输出特性的门电路被设计成阻止输入电压出现低于某一阈值的微小变化而引起的输出电压的改变。
反相施密特触发器是一种特殊的门电路，与普通的门电路不同，反相施密特触发器有两个阈值电压，分别称为正向阈值电压和负向阈值电压。在输入信号从低电平上升到高电平的过程中使电路状态发生变化的输入电压称为正向阈值电压，在输入信号从高电平下降到低电平的过程中使电路状态发生变化的输入电压称为负向阈值电压。正向阈值电压与负向阈值电压之差称为回差电压。利用反相施密特触发器状态转换过程中的正反馈作用，可以把边沿变化缓慢的周期性信号变换为边沿很陡的矩形脉冲信号。反相施密特触发器输入的信号只要幅度大于vt+，即可在反相施密特触发器的输出端得到同等频率的矩形脉冲信号。当反相施密特触发器输入电压由低向高增加，到达V+时，输出电压发生突变，而输入电压Vi由高变低，到达V-，输出电压发生突变，因而出现输出电压变化滞后的现象。本实施例采用的反相施密特触发器可以是型号为74LVC14AD的反相施密特触发器。
微控制器也称作微处理器或MCU，是一个小型的计算机，它由一系列简单的电路和一些支持CPU作用的简单模块组成，如晶体振荡器，定时器，看门狗，串行和模拟I / O口等等。芯片里包括非闪烁存储器和OTP ROM 用来存储程序，以及一个很小的读写程序。本实施例采用的微控制器可以是型号为STM32F103VBT6的微处理器。
当来自微动开关的5VDC电压信号通过反相施密特触发器转换为无抖动输出信号，并送入微控制器；当用电插头插入电源插座时，两个电源插座插孔内的微动开关闭合，分别送出5VDC检测信号，否则电源插座输出信号电压为零的检测信号，微控制器内控程序根据检测到的两个电源插座的电压信号，判断信号间的时间差是否在50ms以内，若是则向电源系统交流输出通道发出指令，允许输出交流强电，否则，不对外输出交流电。
如原理图所示，本电路设计方法在电源系统的输入端，分别设有两个电源插座检测信号线，2路检测信号线分别用于检测相应电源插座零线和火线插孔内的开关送出的5V直流DC信号。当电源插座插孔内的微动开关闭合时，5V DC信号送出给检测信号线；否则检测信号线上的信号电压为零。
两路检测信号线检测到的5V DC微动开关信号经反相施密特触发器5，74LVC14AD转换为清晰的无抖动输出信号，再传递给微控制器。
微控制器STM32F103VBT6根据内部程序设置，仅当在50ms内同时检测到两个微动开关送出的信号时，才向电源系统交流输出通道发出指令，允许输出交流强电，否则，没有交流电源输出。
Claims (10)
1.一种安全通电保护电路系统，包括连接电源系统输出端的智能检测电路和设有微动开关的电源插座，其特征在于：所述智能检测电路包括分别连接在电源系统零线和火线上的两路电路，火线电路包括限流电阻R1、同向串联的两个二极管D、电容C、电阻R2和反相施密特触发器；限流电阻R1一端与电源系统连接，一端与反相施密特触发器连接；串联二极管D的负极接电源，正极接地，同时两个二极管的连接处与反相施密特触发器输入端连接；电容C与电阻R2并联，一端接地，一端连接反相施密特触发器输入端；零线电路与火线电路相同，两路电路的反相施密特触发器连接微控制器；来自微动开关的5VDC电压信号通过反相施密特触发器转换为无抖动输出信号，并送入微控制器；当两个电源插座插孔内的微动开关闭合时，分别送出5VDC检测信号1和检测信号2，否则输出电压信号为零的检测信号1和检测信号2，微控制器内控程序根据检测到的两路电源插座电流信号，判断信号间的时间差是否在50ms以内，若是则向电源系统交流输出通道发出指令，允许输出交流强电，否则，不对外输出交流电。
2.如权利要求1所述的安全通电保护电路系统，其特征在于：反相施密特触发电路有两个临界电压且形成一个滞后区，以防止在滞后范围内之噪声干扰电路的正常工作。
3.如权利要求1所述的安全通电保护电路系统，其特征在于：反相施密特触发器有两个稳定状态，它采用电位触发方式，电位触发状态由输入信号电位维持。
4.如权利要求1所述的安全通电保护电路系统，其特征在于：反相施密特触发器对于负向递减和正向递增两种不同变化方向的输入信号，有不同的阈值电压，它是一种阈值开关电路，具有突变输入 、输出特性的门电路。
5.如权利要求4所述的安全通电保护电路系统，其特征在于：反相施密特触发器具有突变输入 、输出特性的门电路被设计成阻止输入电压出现低于某一阈值的微小变化而引起的输出电压的改变。
6.如权利要求1所述的安全通电保护电路系统，其特征在于：反相施密特触发器有两个阈值电压，分别称为正向阈值电压和负向阈值电压，在输入信号从低电平上升到高电平的过程中使电路状态发生变化的输入电压称为正向阈值电压，在输入信号从高电平下降到低电平的过程中使电路状态发生变化的输入电压称为负向阈值电压，正向阈值电压与负向阈值电压之差称为回差电压。
7.如权利要求1所述的安全通电保护电路系统，其特征在于：利用反相施密特触发器状态转换过程中的正反馈作用，把边沿变化缓慢的周期性信号变换为边沿很陡的矩形脉冲信号。
8.如权利要求 1 所述的安全通电保护电路系统，其特征在于：反相施密特触发器输入的信号只要幅度大于vt＋，即可在反相施密特触发器的输出端得到同等频率的矩形脉冲信号。
9.如权利要求1所述的安全通电保护电路系统，其特征在于：当反相施密特触发器输入电压由低向高增加，到达V＋ 时，输出电压发生突变，而输入电压Vi由高变低，到达V—，输出电压发生突变，出现输出电压变化滞后的现象。
10.如权利要求1所述的安全通电保护电路系统，其特征在于：在电源系统的输入端，分别设有两个电源插座检测信号线1和检测信号线2，检测信号线1和检测信号线2 分别用于检测相应电源插座零线和火线插孔内的开关送出的5V直流信号。
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